CN109331658A - 一种可降低炭基催化剂破损的再生塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可降低炭基催化剂破损的再生塔，所述再生塔内部自上而下依次分为装料段、加热段、分离段、冷却段和卸料段；其特征在于：所述加热段内部设有加热管，所述加热管上下两端分别与装料段和分离段连通，冷却段内设有冷却管，冷却管上下两端分别与分离段和卸料段连通；所述再生塔在加热段底部塔壁上设有热风入口，在加热段顶部塔壁上设有热风出口，再生塔在冷却段底部塔壁上设有冷风入口，在冷却段顶部塔壁上设有冷风出口；加热段和冷却段内部分别设有若干加热扰流隔板和冷却扰流隔板，本发明的再生塔可实现炭基催化剂的梯级加热和梯级降温，减少热应力，从而减少炭基催化剂损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种可降低炭基催化剂破损的再生塔，具体涉及一种以炭基催化剂为吸附剂及催化剂的锅炉烟气联合脱硫脱硝装置中的有效降低吸附剂破损的再生塔，属于环境工程技术领域。
背景技术
炭基催化法烟气脱硫脱硝技术原理为：烟气在炭基催化剂的吸附及催化作用下，烟气中的SO2和O2及H20发生反应生成H2SO4，H2SO4吸附在炭基催化剂微孔内；同时利用炭基催化剂的催化性能，烟气中NOx与稀释氨气发生催化还原反应生成N2，实现了烟气的脱硫脱硝，吸附催化反应后的炭基催化剂进行再生后循环利用。在脱硫脱硝装置注入稀释氨气，用于实现烟气净化过程的脱硝反应，将烟气中的NOx转化为 N2。
炭基催化法脱硫脱硝工艺中，约占整个运行成本的40%，包括再生过程中化学消耗和运输移送过程中的机械消耗。炭基催化剂的消耗衡量是系统和装置合理性、先进性的重要指标，炭基催化剂消耗是一个综合的因素，需要系统的各个环节做贡献。
烟气进化过程中，脱硫脱硝塔内的炭基催化剂起的是载体和催化的作用，自身不参与反应不产生消耗，化学消耗主要发生在加热再生过程中，应采取有效措施降低再生过程中的化学消耗。
进入再生塔的炭基催化剂温度约为100℃，加热再生后的炭基催化剂温度在400℃以上，冷却后排出再生塔的炭基催化剂温度约为130℃。炭基催化剂在再生塔中先加热升温后冷却降温，产生膨胀或收缩而引起热应力，较大的加热和冷却温差会使热应力加剧，从而带来炭基催化剂的破损。
再生过程中热应力会造成炭基催化剂粉化，进入脱硫脱硝塔后，会影响吸附层的透气性，影响对烟气的净化效果。过多的粉末也会造成净化后烟气中粉尘的增加，10mg/Nm3甚至5mg/Nm3的越来越严的超低排放对粉尘指标的要求，需要系统中各个环节共同来满足。
再生过程中硫酸分解方程式：H2SO4・H2O+1/2C→SO2+2H2O+1/2CO2，硫酸氨分解方程式：NH4HSO4→SO2+H2O+1/3N2+1/3NH3，可以看出，硫酸的分解需要消耗C，而硫酸氨的分解不需要C的参与，应创造生成硫酸氨的条件来降低炭基催化剂在再生过程中的化学消耗。
炭基催化法烟气净化技术所采用的炭基催化剂是一种碳含量较高、孔隙结构十分丰富的固体颗粒材料，主要成分是碳，在有氧的环境下，加热时会发生烧损。再生过程中，应选择无氧环境，杜绝炭基催化剂的烧损。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种通过将炭基催化剂与热风和冷风分离，从而减少炭基催化剂破损的再生塔。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种可降低炭基催化剂破损的再生塔，所述再生塔内部自上而下依次分为装料段、加热段、分离段、冷却段和卸料段；所述加热段内部设有加热管，所述加热管上下两端分别与装料段和分离段连通，冷却段内设有冷却管，冷却管上下两端分别与分离段和卸料段连通；所述再生塔在加热段底部塔壁上设有热风入口，在加热段顶部塔壁上设有热风出口，再生塔在冷却段底部塔壁上设有冷风入口，在冷却段顶部塔壁上设有冷风出口。
对上述技术方案的进一步设计为：所述加热段内部设有若干加热扰流隔板，若干所述加热扰流隔板在再生塔加热段内壁两侧间隔设置。
所述冷却段内部设有若干冷却扰流隔板，若干所述冷却扰流隔板在再生塔冷却段内壁两侧间隔设置。
所述加热扰流隔板上设有第一通孔，加热管穿过第一通孔，且外径与第一通孔内径相匹配。
所述冷却扰流隔板上设有第二通孔，冷却管穿过第二通孔，且外径与第二通孔内径相匹配。
所述装料段塔壁设有第一氮气入口；卸料段塔壁设有第二氮气入口。
所述分离段塔壁设有解析气体出口。
所述装料段中部沿水平截面设有隔板，所述隔板上设有落料口。
本发明的有益效果为：
1、本发明中再生塔加热段设有加热管，炭基催化剂在加热管内走管程，热风在加热段塔壁内部流动，且位于加热管外，使炭基催化剂与热风不接触，减少催化剂的损耗；冷却段同理。
2、本发明再生塔加热段间隔设置加热扰流隔板，使底部进入的热风沿S形路线通过加热段，炭基催化剂从加热段的顶部进入，随着热风与炭基催化剂的换热，加热段内的热风自下而上温度梯级递减，进入加热段的炭基催化剂先与温度最低的热风换热，并逐步实现梯级加热，使得炭基催化剂逐步升温，减小炭基催化剂受到的热应力，有效减少加热过程中炭基催化剂的破损；同理冷却段内间隔设置冷却扰流隔板，自上而下冷风温度梯级递减，受热后的炭基催化剂进入冷却段先与温度最高的冷风换热，并实现梯级冷却，减小热应力，有效减少冷却过程中的炭基催化剂的破损。
3、再生塔装料和卸料段均通入氮气，则在加热段和冷却段的管程（加热管和冷却管）内全程通入氮气，创造无氧环境，杜绝炭基催化剂由于温度过高产生烧损。
4、采用本专利技术方案，有效降低炭基催化剂在再生过程中的破损，减少炭基催化剂粉末的产生，有利于脱硫脱硝塔保持良好的透气性，提高烟气的净化效果，同时也有效降低净化后烟气中的粉尘。
附图说明
图1为本发明实施例的再生塔结构示意图。
图2为图1中A-A向剖视图。
图3为图1中B-B向剖视图。
图4为炭基催化法脱硫脱硝工艺示意图。
附图中，附图二为再生塔示意图，其中，1-加热扰流隔板；2-冷段扰流隔板； 3-第一氮气入口；4-第二氮气入口 ，5-热风入口，6-热风出口，7-冷风入口，8-冷风出口，9-解析气体出口，101-加热管，201-冷却管，301-隔板，131-装料段，132-加热段，133-分离段，134-冷却段，135-卸料段；
11-热风循环风机；12-加热器；13-再生塔；14-冷却风机；21-增压风机；22-脱硫脱硝塔；23-烟囱；31-储存仓；32-第一输送机；33-筛分装置；34-第二输送机。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，本实施例的一种可降低炭基催化剂破损的再生塔，所述再生塔内部自上而下依次分为装料段131、加热段132、分离段133、冷却段134和卸料段135 ，加热段132内部设有多个加热管101，加热管101上下两端分别与装料段131和分离段133连通，冷却段134内设有多个冷却管201，冷却管201上下两端分别与分离段133和卸料段135连通；装料段131中部沿水平截面设有隔板301，隔板301上设有若干落料口。炭基催化剂从装料段131进入再生塔，经落料口进入装料段底部，然后进入加热管101加热，再落入分离段133解析出SO2等气体，再进入冷却管201冷却，最后进入卸料段135。
结合图4，再生塔13在加热段132底部塔壁上设有热风入口5，在加热段132顶部塔壁上设有热风出口6，热风入口5与加热器12连接，热风出口6与热风循环风机11连接，热风循环风机11吹出的风经加热器12加热，由热风入口6进入加热段132，换热后的热风经热风出口6回到热风循环风机11，完成热风的循环，对热风余热进行再利用，减少能源消耗。再生塔13在冷却段134底部塔壁上设有冷风入口7，在冷却段顶部塔壁上设有冷风出口8，冷风入口7与冷却风机14连接，冷却风机14用于向冷却段134内通入冷风，换热后的冷风经冷风出口8排出。分离段133塔壁上设有解析气体出口9，炭基催化剂加热后解析出SO2等气体，经由解析气体出口排出。
结合图2和图3所示，再生塔13横截面呈矩形，加热段132内部设有四个加热扰流隔板1，加热扰流隔板1为矩形，加热扰流隔板1的两侧和一端均与加热段内壁连接，另一端与加热段内壁之间留有缝隙，加热扰流隔板1上设有多个第一通孔，第一通孔孔径与加热管101外径匹配，加热管101穿设在第一通孔上，四个加热扰流隔板1在再生塔加热段内壁两侧间隔设置，使加热段内部形成S形通道，热风入口5通入的热风沿上述通道逐层向加热段上部流动，并在与加热管101内的炭基催化剂换热后温度逐渐降低。100℃左右的炭基催化剂从加热段132的顶部进入加热管101，依次通过温度由低到高的区域，被加热到400℃以上完成解析，实现梯级加热，有效减小热应力引起的破损。
同理，冷却段134内部设有四个冷却扰流隔板2，冷却扰流隔板2与加热扰流隔板1的设置位置类似，且设有孔径与冷却管201外径配合的第二通孔，四个冷却扰流隔板2在再生塔冷却段内壁两侧间隔设置，使冷却段内部形成S形通道，冷风入口7通入的冷风沿上述通道逐层向冷却段上部流动，并在与冷却管201内的炭基催化剂换热后温度逐渐升高。400℃的炭基催化剂依次经过温度由高到第的区域，将炭基催化剂冷却到130℃以下，实现梯级冷却，有效减小热应力引起的破损。
本实施例中加热扰流隔板1和冷却扰流隔板2的尺寸相同，扰流隔板与再生塔13塔壁之间间隙宽度为b1，再生塔13塔壁两端之间距离为b，b1为0.18至0.22b，优选b1=0.2b，扰流隔板尺寸a方向的长度与再生塔13塔壁尺寸相同。
本实施例在装料段131塔壁设有第一氮气入口3；卸料段135塔壁设有第二氮气入口4，第一、第二氮气入口向再生塔13内部通入氮气，使得炭基催化剂的管程内形成正压无氧环境，炭基催化剂不会由于温度过高而燃烧，从而减少烧损。
如图4所示，炭基催化法脱硫脱硝工艺系统，主要由热风循环风机11、加热器12、再生塔13、冷却风机14、增压风机21、脱硫脱硝塔22、烟囱23、储存仓31、第一输送机32、筛分装置33和第二输送机34组成。
增压风机21将原烟气引入脱硫脱硝塔22中，完成净化后从烟囱23排出。在原烟气中注入稀释氨气，用于实现烟气净化过程的脱硝反应，将烟气中的NOx转化为 N2。活性焦烟气净化工艺采用注入NH3实现脱硝反应，并在脱硫反应中生成硫酸氨。再生过程发生的化学反应可以看出，硫酸的分解需要消耗炭，而硫酸氨的分解不需要炭的参与。吸附过程中生成的硫酸氨，在再生过程中可有效降低炭基催化剂的化学消耗。
从脱硫脱硝塔22中排出的吸附饱和的炭基催化剂以及储存仓31内补充的新鲜炭基催化剂，通过第一输送机32进入再生塔13中，再生后排出进入筛分装置33。筛分装置33将炭基催化剂粉末筛除，合格的炭基催化剂颗粒通过第二输送机34进入脱硫脱硝塔22，完成一个物料循环。
本实施例的技术方案，可有效降低炭基催化剂在再生过程中的破损，减少炭基催化剂粉末的产生，有利于脱硫脱硝塔保持良好的透气性，提高烟气的净化效果，同时也有效降低净化后烟气中的粉尘。
本发明可以有各种合适的更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可降低炭基催化剂破损的再生塔，所述再生塔内部自上而下依次分为装料段、加热段、分离段、冷却段和卸料段；其特征在于：所述加热段内部设有加热管，所述加热管上下两端分别与装料段和分离段连通，冷却段内设有冷却管，冷却管上下两端分别与分离段和卸料段连通；所述再生塔在加热段底部塔壁上设有热风入口，在加热段顶部塔壁上设有热风出口，再生塔在冷却段底部塔壁上设有冷风入口，在冷却段顶部塔壁上设有冷风出口。
2.根据权利要求1所述可降低炭基催化剂破损的再生塔，其特征在于：所述加热段内部设有若干加热扰流隔板，若干所述加热扰流隔板在再生塔加热段内壁两侧间隔设置。
3.根据权利要求2所述可降低炭基催化剂破损的再生塔，其特征在于：所述冷却段内部设有若干冷却扰流隔板，若干所述冷却扰流隔板在再生塔冷却段内壁两侧间隔设置。
4.根据权利要求2所述可降低炭基催化剂破损的再生塔，其特征在于：所述加热扰流隔板上设有第一通孔，加热管穿过第一通孔，且外径与第一通孔内径相匹配。
5.根据权利要求3所述可降低炭基催化剂破损的再生塔，其特征在于：所述冷却扰流隔板上设有第二通孔，冷却管穿过第二通孔，且外径与第二通孔内径相匹配。
6.根据权利要求3所述可降低炭基催化剂破损的再生塔，其特征在于：所述装料段塔壁设有第一氮气入口；卸料段塔壁设有第二氮气入口。
7.根据权利要求1所述可降低炭基催化剂破损的再生塔，其特征在于：所述分离段塔壁设有解析气体出口。
8.根据权利要求1所述可降低炭基催化剂破损的再生塔，其特征在于：所述装料段中部沿水平截面设有隔板，所述隔板上设有落料口。
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