CN110743519A - 一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种属于大气污染控制技术技术领域，一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备：自上而下依次设置的上锁气阀、再生器、下料器、下锁气阀通过中间物料管道连接，所述的再生器为列管式换热器，再生物料走管程，再生器分为加热段、恒温段和冷却段。本发明还涉及利用上述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备的再生方法。本发明有益效果是：再生器微正压，降低设备密封要求和设备不正常工作时的氧气进入的危险。

Description

一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备及方法
技术领域
本发明涉及一种属于大气污染控制技术技术领域，具体涉及一种对部分或全部失去活性的脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生的设备及方法。
背景技术
随着社会的发展我国能源消耗需求越来越大，由此带来大量的二氧化硫、氮氧化物等污染。我国二氧化硫的排放虽然逐年降低，但是大气中主要的污染物。同时我国硫资源短缺，每年需要从国外进口硫磺来补足硫化工缺口。活性焦/活性炭或炭基催化剂干法脱硫脱硝脱汞技术是一种多污染物脱除和硫资源回收相结合的集成化技术。这种技术能同时脱除多种污染物，并且运行过程中不消耗水，没有二次污染，并能够将烟气中的二氧化硫资源回收，生产硫酸、硫磺、硫铵盐等产品，对缓解我国硫资源紧缺情况颇有助益。
炭基催化剂干法脱硫脱硝脱汞技术经济上可行的一个重要因素是可以循环使用和硫资源化，影响硫资源化和吸附/催化剂循环使用的核心技术是再生。再生方法可分为一定温度下通入甲烷、一氧化碳等还原气体的还原法，专利CN1792450A所述的高温物料加热待再生物并和再生出来的SO2反应的反应法，日立-东电法等水或弱酸洗再生法，以及日立造船法等通入保护气体或不通入气体的加热再生法。其中加热再生法在实际中有较好的应用。
专利CN 202010498公开了一种改进再生器热源的方法；专利CN101732952B和CN101584958B等公开的方法主要专注于再生器本身结构的改进。由于炭材料的易燃性，再生温度常接近或高于吸附剂的燃点，所以保证吸附剂的再生过程安全是一个重要的方面。再生过程是加热的过程，并且多用引风机抽出再生出来的含SO2的气体。所述专利或其他方法主要依靠上下锁气阀来隔绝空气的进入，靠一台或多台引风机抽出携带SO2的气体，在再生器内多形成微负压,如果锁气阀运行过程中出现故障，容易产生物料燃烧的事故。另外再生器中多使用N2或CO2作为携带气或保护气，在SO2资源化中不易分离。
发明内容
本发明提供一种结构紧凑、微正压安全性高的脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备，以及在再生器中通入大量水蒸汽，形成微正压操作，并在之后利用水蒸汽易降温冷凝的特点冷凝后利用再生的SO2的再生方法。
本发明在再生过程中利用再生温度较高，从再生器反应段底部通入水蒸汽，通过调节引风机的引风量和水蒸汽加入量，保持再生器系统的微正压，以此来保证空气等不从锁气阀或设备缝隙中进入，并利用水蒸汽的冷凝特性将再生气资源化利用。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备：自上而下依次设置的上锁气阀、再生器、下料器、下锁气阀通过中间物料管道连接，所述的再生器为列管式换热器，再生物料走管程，再生器分为加热段、恒温段和冷却段；
所述的加热段、恒温段和冷却段的上部和下部都设置有管板，加热段壳程的进口和出口分别与循环热风的出口管道和入口管道连接；
所述的冷却段分为空冷段和水冷段，空冷段壳程的进口和出口分别与空气冷却气入口管道和空气冷却气出口管道连接，水冷段壳程的进口和出口分别与冷却水入口管道和冷却水出口管道连接；
所述的恒温段设置再生气出口与再生气出口管连接,恒温段设置有携带气分管；
所述的上锁气阀和下锁气阀由两个紧密配合的星型阀和中空连接段组成，中空连接段上有惰性气体入口。
上述的恒温段下管板的上面为圆锥面,项角为120-180 o。
再生器上设置有料位计、温度计压力传感器。
利用上述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备的再生方法包括如下步骤：
步骤一、待处理物料经上锁气阀进入再生器中，从上到下进入加热段、恒温段和冷却段，在锁气阀的中空连接接通入惰性气体；
步骤二、物料在加热段升温至480-560℃，逐步释放SO2，SO2完全释放，物料的吸附/催化能力得到完全恢复，携带气通过携带气管进入再生器中对物料进行保护，再生气通过再生气出口管排出，根据温度计压力传感器所测数值调节携带气量和再生气量，保持再生器压力范围0-500Pa；
步骤三、完全恢复吸附/催化能力的物料在冷却段降温，通过下料器和下锁气阀排出；
步骤四、通过再生气出口管排出的再生气经过降低温度和携带气冷凝，得到携带SO2的气体可以被进一步利用；
上述的加热段的升温过程是循环热风经过加热段中的第一气体换热管降温后进入燃烧器，由燃气燃烧补热，然后再次进入加热段中的第一气体换热管对加热段加热，循环热风中多余的气体在第一气体换热管出口管道通过废弃口排出
上述的冷却段的空冷过程降温过程是空气通过空气冷却气入口进入第二气体换热管升温后通过空气冷却气入口排出进入燃烧器，作为燃气配氧气体使用。
上述冷却段的水冷段降温过程是储水装置中的水通过冷却水入口管道进入液体换热管对冷却段冷却后被升温，被升温的水通过冷却水出口管道进入储水装置冷却然后循环利用。
上述的携带气可为氮气、水蒸气，本发明优选为水蒸气。
上述的惰性气体可为二氧化碳、氮气等，本发明优选为氮气。
本发明有益效果是： 1、再生器微正压，降低设备密封要求和设备不正常工作时的氧气进入的危险；2、保护气为水蒸汽，便于冷凝后的SO2资源化利用；3、一定角度管板能够使活性炭下料均匀、减少热量传递并有助于构成布气或集气通道；4、冷区段设置气体和液体换热管，能够实现再生后活性炭温度控制的双重保护，保障不使热料进入反应器引发事故。
附图说明
图 1、本发明工艺流程图；
图2、本发明再生器设备图；
图3、本发明锁气阀示意图；
图4、本发明锁气阀剖面图；
1.上锁气阀，2.再生器，3.下料器，4.下锁气阀，5.燃气和助燃空气，6.燃烧器，7.循环热风，8.废气口，9.携带气管，10.再生气出口管， 11.空气冷却气入口，12.空气冷却气出口，13. 冷却水入口管道，14.冷却水出口管道，15.储水装置，16.料位计，17.加热段，18.恒温段，19.冷却段，20.温度计压力传感器，21.锁气阀入口，22.上锁气阀壁，23.中空连接段，24.下锁气阀壁，25.锁气阀出口，26.惰性气体入口，27.锁气阀芯，28.锁气阀芯叶片，29.减速机，30.传动电机，31.传送皮带。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的装置和方法，特结合实施例进行说明：再生设备自上而下依次设置的上锁气阀1、再生器2、下料器3、下锁气阀4通过中间物料管道连接，所述的再生器为列管式换热器，再生物料走管程，再生器分为加热段、恒温段和冷却段；加热段、恒温段和冷却段的上部和下部都设置有管板，加热段壳程的进口和出口分别与循环热风的出口管道和入口管道连接；冷却段分为空冷段和水冷段，空冷段壳程的进口和出口与分别与空气冷却气入口管道和空气冷却气出口管道连接，水冷段壳程的进口和出口分别与冷却水入口管道和冷却水出口管道连接；恒温段设置再生气出口与再生气出口管连接,恒温段设置有携带气分管；上锁气阀和下锁气阀由两个紧密配合的星型阀和中空连接段组成，中空连接段上有惰性气体入口。再生器上设置有料位计、温度计压力传感器。上述的恒温段下管板的上面为圆锥面,项角为120-180 o。
待再生物料为吸硫后的炭基催化剂，移动速度21t/h。炭基催化剂经过上锁气阀1进入.再生器2，锁气阀采用双层结构，连接段23上设置惰性气体入口26，通过气体入口26通入氮气。其中氮气压力保持在10KPa。炭基催化剂进入再生器后经过150 o的管板进入加热段。水蒸气亦通过携带气入口9通入并经管板分布和物料一起下移。物料和水蒸气同高温循环风换热器进行换热，物料逐渐升高温度再生还原释放二氧化硫、水蒸气以及二氧化碳等再生气。高温循环风换热后从580℃降温之480℃，进入燃烧器6，经过转炉煤气和配风燃烧补热后升温至580℃，多余气体在低温段经排气口8排出。物料和再生气进入恒温去进行进一步再生，炭基催化剂维持在520℃，再生气经10由引风机排出。再生气气量月2100 Nm3/h，其中水蒸汽含量62%，SO2含量25%，CO2含量10%。炭基催化剂经管板隔热后进入冷却段。冷却风从入口11进入，换热后从12排出，温度升高至250℃，部分可用于5的燃烧配风。炭基催化剂进一步在水冷却下降温之70℃。
采用一定角度的管板可以很好的隔热，防止热量扩散至冷却段。并且物料下移均匀，同时起到气体分布的作用。采用水蒸气作为携带气，后续资源化利用中很容易进行二氧化硫的浓缩，简化了后续步骤。采用气冷加水冷，可以进行双重保护，避免冷却设备故障。

Claims (9)

1.一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备，其特征在于：自上而下依次设置的上锁气阀、再生器、下料器、下锁气阀通过中间物料管道连接，所述的再生器为列管式换热器，再生物料走管程，再生器分为加热段、恒温段和冷却段；
所述的加热段、恒温段和冷却段的上部和下部都设置有管板，加热段壳程的进口和出口分别与循环热风的出口管道和入口管道连接；
所述的冷却段分为空冷段和水冷段，空冷段壳程的进口和出口分别与空气冷却气入口管道和空气冷却气出口管道连接，水冷段壳程的进口和出口分别与冷却水入口管道和冷却水出口管道连接；
所述的恒温段设置再生气出口与再生气出口管连接,恒温段设置有携带气分管；
所述的上锁气阀和下锁气阀由两个紧密配合的星型阀和中空连接段组成，中空连接段上有惰性气体入口。
2.如权利要求1所述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备，其特征在于：所述的恒温段下管板的上面为圆锥面,项角为120-180 o。
3.如权利要求1所述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备，其特征在于：所述的再生器上设置有料位计、温度计压力传感器。
4.一种利用如权利要求1-3任一项所述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备的再生方法，其特征在于：按照如下的步骤进行
步骤一、待处理物料经上锁气阀（1）进入再生器（2）中，从上到下进入加热段（17）、恒温段（18）和冷却段（18），在锁气阀的中空连接接通入惰性气体；
步骤二、物料在加热段升温至480-560℃，逐步释放SO2，SO2完全释放，物料的吸附/催化能力得到完全恢复，携带气通过携带气管（9）进入再生器（2）中对物料进行保护，再生气通过再生气出口管（10）排出，根据温度计压力传感器（20）所测数值调节携带气量和再生气量，保持再生器（2）压力范围0-500Pa；
步骤三、完全恢复吸附/催化能力的物料在冷却段降温，通过下料器（3）和下锁气阀（4）排出；
步骤四、通过再生气出口管（10）排出的再生气经过降低温度和携带气冷凝，得到携带SO2的气体可以被进一步利用。
5.如权利要求4所述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生方法，其特征在于：所述的加热段的升温过程是循环热风（7）经过加热段（17）中的第一气体换热管降温后进入燃烧器（6），由燃气燃烧补热，然后再次进入加热段（17）中的第一气体换热管对加热段（17）加热，循环热风（7）中多余的气体在第一气体换热管出口管道通过废弃口（8）排出。
6.如权利要求4所述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生方法，其特征在于：所述冷却段的空冷段降温过程是空气通过空气冷却气入口（11）进入第二气体换热管升温后通过空气冷却气入口（12）排出进入燃烧器（6），作为燃气配氧气体使用。
7.如权利要求4所述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生方法，其特征在于：所述冷却段的水冷段降温过程是储水装置（15）中的水通过冷却水入口管道（13）进入液体换热管对冷却段（19）冷却后被升温，被升温的水通过冷却水出口管道（14）进入储水装置（15）冷却然后循环利用。
8.根据权利要求4所述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备，其特征在于：所述的惰性气体是氮气或二氧化碳。
9.根据权利要求4所述的一种脱硫脱硝活性炭/炭基催化剂再生设备，其特征在于：所述的携带气是氮气或水蒸气。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200204

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