CN112156763A - 一种脱硫活性焦水洗再生系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种脱硫活性焦水洗再生系统及方法，系统包括设在活性焦吸附塔外的水洗链斗机系统，以及依次设在水洗链斗机系统上的浓酸喷淋系统、稀酸喷淋系统和清水喷淋系统；水洗链斗机系统包括水洗链斗机；水洗链斗机包括依次连接的下水平段、垂直段和上水平段，其内部设置有链斗，链斗底部设置有若干漏水孔；水洗链斗机下水平段的自由端设有活性焦入料口，上水平段自由端设有活性焦出料口；链斗自活性焦入料口向活性焦出料口运转；活性焦吸附塔的入口连接活性焦入料口，出口连接活性焦出料口；浓酸喷淋系统和稀酸喷淋系统依次沿活性焦输送方向设在水洗链斗机下水平段上，分别喷淋浓酸和稀酸；清水喷淋系统设在水洗链斗机垂直段下方喷淋清水。

Description

一种脱硫活性焦水洗再生系统及方法
技术领域
本发明属于大气污染物净化领域，涉及一种为燃煤锅炉、焦化炉、烧结炉、生物质锅炉、垃圾焚烧锅炉等行业废气进行综合治理的烟气净化工艺，具体涉及一种脱硫活性焦水洗再生系统及方法。
背景技术
化石燃料燃烧排放大量的SO2和NOx气体，对自然环境和人们的身心健康造成巨大危害，所以烟气脱硫脱硝一直是大气污染治理的重点。对于燃煤电厂一般采用SNCR+SCR脱硝，石灰石-石膏法脱硫，该技术路线适合于大型燃煤机组，但是针对烟温低、烟气成分复杂、烟气量小的工业锅炉并不适用，而活性焦脱硫脱硝技术在实现脱硫脱硝的同时，可以满足硫资源化利用，是最具前景的干法一体化脱除技术。
活性焦烟气净化技术已经在钢铁、焦化行业广泛应用，一般采用移动床+热再生的工艺路线，该工艺流程复杂，投资及运行成本高，特别是热再生能耗高，活性焦的烧蚀和磨损严重，运行成本高昂，工艺流程复杂，导致该技术无法在中小型锅炉应用，针对中小型锅炉烟气脱硫脱硝，迫切需要开发新型活性焦脱硫脱硝技术，特别是脱硫活性焦再生技术。
基于脱硫活性焦水洗再生系统一直是研究热点。例如，中国专利文献CN104014231B公开了一种集成脱硫脱硝脱汞烟气净化系统及净化工艺，该工艺是通过脱硫活性焦采用热再生工艺解析，再生后的活性焦进入酸洗池中浸泡，解析活性焦孔隙中的重金属汞，再通过水洗池中的清水浸泡洗去活性焦表面的酸液，从而去除活性焦吸附的重金属汞，但是单纯浸泡的处理时间长，再生效果差，而且需要耗费大量的热能进行解析。中国专利文献CN110090541A公开了一种活性焦联合脱硫脱硝的系统及方法，该方法水洗再生脱硫活性焦是经过“活性焦落入铰笼-浸入高浓度酸池-铰笼提升-再浸入低浓度酸池-铰笼提升-再浸入更低浓度酸池”的过程，活性焦被批量吊装，在不同酸液中浸泡洗的再生工艺，活性焦链斗机的输料过程与水洗再生过程完全分开，此方法水洗再生活性焦工艺复杂，占地空间大，系统庞大，且吊装活性焦频繁，运行能耗高，难以满足大循环量活性焦的连续水洗再生要求。因此，总的来说，现有技术中存在着水洗再生工艺复杂、循环量和再生量不能满足设计要求的问题。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术存在的不足，提供一种脱硫活性焦水洗再生系统及方法，工艺简单，设备紧凑，运行成本低，循环量和再生量能有效满足中小型锅炉的污染物治理。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种脱硫活性焦水洗再生系统，包括设置在活性焦吸附塔外的水洗链斗机系统，以及依次设置在水洗链斗机系统上的浓酸喷淋系统、稀酸喷淋系统和清水喷淋系统；
所述的水洗链斗机系统包括水洗链斗机；所述的水洗链斗机包括依次连接的下水平段、垂直段和上水平段，其内部设置有链斗，链斗底部设置有若干漏水孔；所述的水洗链斗机下水平段的自由端设有活性焦入料口，上水平段自由端设有活性焦出料口；所述的链斗自活性焦入料口向活性焦出料口运转；
所述的活性焦吸附塔的入口连接活性焦出料口，出口连接活性焦入料口；
所述的浓酸喷淋系统和稀酸喷淋系统依次沿活性焦输送方向设置在水洗链斗机下水平段上，分别喷淋浓酸和稀酸；清水喷淋系统设置在水洗链斗机垂直段下方喷淋清水。
进一步的，所述的浓酸喷淋系统包括浓酸箱、浓酸池、浓酸喷头和浓酸循环泵；所述的浓酸箱沿活性焦输送方向设置在水洗链斗机下水平段的链斗下方；所述的浓酸池设在水洗链斗机外，且与浓酸箱连通；所述的浓酸喷头设置在水洗链斗机下水平段的顶盖上，且位于浓酸箱的正上方；所述的浓酸循环泵连接设置在浓酸池和浓酸喷头之间的管路上。
进一步的，所述的稀酸喷淋系统包括稀酸箱、稀酸池、稀酸喷头和稀酸循环泵；所述的稀酸箱沿活性焦输送方向设置在水洗链斗机下水平段的链斗下方；所述的稀酸池设在水洗链斗机外，且与稀酸箱连通；所述的稀酸喷头设置在水洗链斗机的下水平段的顶盖上，且位于稀酸箱的正上方；所述的稀酸循环泵连接设置在稀酸箱和稀酸喷头之间的管路上。
进一步的，所述的清水喷淋系统包括清水箱、清水池、清水喷头和清水循环泵；所述的清水箱沿活性焦输送方向设置在水洗链斗机下水平段的链斗下方；所述的清水池设在水洗链斗机外，且与清水箱连通；所述的清水喷头设置在水洗链斗机垂直段的侧盖板上，与水洗链斗机侧壁的夹角范围为30°～60°；所述的清水循环泵连接设置在清水箱和清水喷头之间的管路上。
进一步的，所述的水洗链斗机依次连接的下水平段、垂直段和上水平段形成C型结构的链斗机，外壳封闭。
进一步的，所述的链斗采用不锈钢、尼龙或聚丙烯PP制成，通过变频电机控制，输运速度范围为0.04m/s～0.3m/s；链斗上的漏水孔孔径小于活性焦颗粒粒径，开孔率为15％-35％。
进一步的，所述的活性焦出料口设置有料仓，活性焦入料口上设置有卸料阀。
一种脱硫活性焦水洗再生方法，包括如下步骤，
步骤一，活性焦颗粒通过活性焦出料口落入活性焦吸附塔，吸附脱除烟气中的SO2后从活性焦入料口落入水洗链斗机的链斗中；
步骤二，链斗连续运转输送活性焦颗粒，链斗先经过水平段的浓酸喷淋系统喷淋浓酸液，洗出活性焦孔隙中的硫酸；再经过水平段的稀酸喷淋系统喷淋稀酸液，进一步洗出活性焦孔隙中的硫酸；然后通过垂直段的清水喷淋系统喷淋清水，洗净活性焦颗粒表面的酸液；最后在垂直段的上升过程中沥干水分，经过上水平段输送至活性焦出料口后落入活性焦吸附塔中完成循环。
进一步的，步骤二中，所述的喷淋浓酸液落入浓酸箱，再流向浓酸池中，经浓酸循环泵循环喷淋；所述的喷淋稀酸液落入稀酸箱，再流向稀酸池中，经稀酸循环泵循环喷淋；所述的喷淋清水落入清水箱，再流向清水池中，经清水循环泵喷淋循环；经过喷淋循环再生脱硫活性焦后，各区喷淋液硫酸浓度不断增加，当浓酸池中硫酸的质量浓度达到10％～30％时排出，稀酸池中酸液补充入浓酸池中，清水池中的清水则补充入稀酸池中。
进一步的，所述的活性焦颗粒形状为圆柱形或不定型焦，粒径范围为3mm～15mm。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明系统进行连续水洗，通过水洗链斗机输送活性焦在循环输料过程中完成水洗再生，工艺简单，设备紧凑；采用浓酸喷淋系统、稀酸喷淋系统和清水喷淋系统连续水洗再生工艺，通过逐级喷淋进行循环冲洗，使得活性焦能够充分持续的与再生液接触，避免了其表面气泡等附着物带来的接触空腔，同时也保证了水洗液每次作用时的浓度，相比于现有的热再生活性焦工艺，系统简单，投资及运行成本低；水洗时不同浓度酸液循环清洗，先浓后稀，梯级利用，最终得到的硫酸浓度高，有效降低酸量；同时，水洗链斗机输运速度和再生液循环量均可随烟气参数变化而调整，操作简单，效率高。
附图说明
图1为本发明一种脱硫活性焦水洗再生系统的连接流程图。
其中，1为料仓，2为活性焦吸附塔，3为卸料阀，4为活性焦入料口，5为链斗，6为浓酸箱，7为浓酸池，8为浓酸循环泵，9为稀酸池，10为，11为清水池，12为清水循环泵，13为浓酸喷头，14为稀酸喷头，15为清水箱，16为稀酸箱，17为清水喷头，18为水洗链斗机，19为活性焦出料口，Ι为水洗链斗机系统、Ⅱ为浓酸喷淋系统、Ⅲ为稀酸喷淋系统、Ⅳ为清水喷淋系统。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
本发明一种脱硫活性焦水洗再生系统，如图1所示，包括料仓1、活性焦吸附塔2、卸料阀3、水洗链斗机系统Ι、浓酸喷淋系统Ⅱ、稀酸喷淋系统Ⅲ、清水喷淋系统Ⅳ；
水洗链斗机系统Ι包括下水平段、垂直段和上水平段，下水平段的一端设有活性焦入料口4，上水平段一端设有活性焦出料口19，链斗5布置在水洗链斗机18的内部，链斗5在各段连续运转将活性焦颗粒从活性焦入料口4输送至活性焦出料口19，沿活性焦输送方向在下水平段底部依次设置浓酸箱6、稀酸箱16和清水箱15；活性焦出料口19设置有料仓1，活性焦入料口4上设置有卸料阀3；
浓酸喷淋系统Ⅱ包含浓酸箱6、浓酸池7、浓酸循环泵8和浓酸喷头13，浓酸箱6出口连接浓酸池7的入口，浓酸池7的出口连接浓酸循环泵8入口，浓酸循环泵8出口连接浓酸喷头13，浓酸喷头13布置在水洗链斗机18下水平段的顶盖上，位于浓酸箱6的正上方；
稀酸喷淋系统Ⅲ包含稀酸箱16、稀酸池9、稀酸循环泵10和稀酸喷头14，稀酸箱16出口连接稀酸池9的入口，稀酸池9的出口连接稀酸循环泵10入口，稀酸循环泵10出口连接稀酸喷头14，稀酸喷头14布置在水洗链斗机18的下水平段的顶盖上，处于稀酸箱16的正上方；
清水喷淋系统Ⅳ包含清水箱15、清水池11、清水循环泵12和清水喷头17，清水箱15的出口连接清水池11的入口，清水池11的出口连接清水循环泵12入口，清水循环泵12出口连接清水喷头17，清水喷头17布置在水洗链斗机18垂直段的侧盖板上。
其中，所述的清水喷头17斜向下喷射，与水洗链斗机18侧壁的夹角范围在30°～60°。
其中，所述的水洗链斗机18采用C型结构的链斗机，外壳全封闭。
其中，所述的链斗5材质是不锈钢、尼龙或聚丙烯(PP)中的一种，其通过变频电机控制，输运速度范围为0.04m/s～0.3m/s；所述的链斗5的底部布置漏水孔，漏水孔直径小于活性焦颗粒粒径，漏水孔孔径范围为2mm-5mm，开孔率为15％-35％。
其中，所述的卸料阀3是一种星型卸料阀，卸料温度小于100℃。
在实际应用中，活性焦颗粒从料仓1落入活性焦吸附塔2，吸附脱除烟气中的SO2后经卸料阀3排出，从活性焦入料口4落入水洗链斗机18的链斗5中，链斗5连续运转输送活性焦颗粒，链斗5先经过浓酸喷头13喷淋浓酸液，洗出活性焦孔隙中的硫酸，再经过稀酸喷头14喷淋稀酸液，进一步洗出活性焦孔隙中的硫酸，然后通过垂直段的清水喷头17喷淋清水，洗净活性焦颗粒表面的酸液，然后在垂直段的上升过程中沥干水分，经过上水平段输送落入料仓1中完成循环；喷淋的浓酸液落入浓酸箱6，再流向浓酸池7中，经浓酸循环泵8循环喷淋；喷淋的稀酸液落入稀酸箱16，再流向稀酸池9中，经稀酸循环泵10循环喷淋；喷淋的清水落入清水箱15，再流向清水池11中，经清水循环泵12喷淋循环；经过喷淋循环再生脱硫活性焦，各区喷淋液硫酸浓度不断增加，当浓酸池7中的硫酸达到一定浓度后排出，稀酸池9中酸液补充入浓酸池7中，清水池11中的清水则补充入稀酸池9中。
本发明一种脱硫活性焦水洗再生方法，包括：如下步骤，
活性焦颗粒从料仓1落入活性焦吸附塔2，吸附脱除烟气中的SO2后经卸料阀3排出，从活性焦入料口4落入水洗链斗机18的链斗5中，链斗5连续运转输送活性焦颗粒，链斗5先经过浓酸喷头13喷淋浓酸液，洗出活性焦孔隙中的硫酸，再经过稀酸喷头14喷淋稀酸液，进一步洗出活性焦孔隙中的硫酸，然后通过垂直段的清水喷头15喷淋清水，洗净活性焦颗粒表面的酸液，然后在垂直段的上升过程中沥干水分，经过上水平段输送落入料仓1中完成循环；喷淋的浓酸液落入浓酸箱6，再流向浓酸池7中，经浓酸循环泵8循环喷淋；喷淋的稀酸液落入稀酸箱16，再流向稀酸池9中，经稀酸循环泵10循环喷淋；喷淋的清水落入清水箱15，再流向清水池11中，经清水循环泵12喷淋循环；经过喷淋循环再生脱硫活性焦，各区喷淋液硫酸浓度不断增加，当浓酸池7中的硫酸达到一定浓度后排出，稀酸池9中酸液补充入浓酸池7中，清水池11中的清水则补充入稀酸池9中。
其中，所述的浓酸池7中硫酸的质量浓度达到10％～30％时排出。
其中，所述的活性焦形状为圆柱形或不定型焦，粒径为3mm～15mm。
本优选实施例中，烟气中硫含量1500mg/m3(mg/m3中m3为标准状态，下同)，活性焦吸附塔2填装圆柱形9mm活性焦，配备4个星型卸料阀，单台卸料流量0.1m3/h～0.6m3/h，流量大小通过变频器和挡板调门控制，卸料温度小于100℃；
水洗链斗机18选择C型结构，链斗5采用PP材质，链斗5底部开5mm圆孔，开孔率为20％；
清水喷头15安装在水洗链斗机18垂直段的侧壁上，斜向下喷射，与水洗链斗机18侧壁夹角为30°，链斗5的输运速度范围是0.04m/s～0.1m/s；
浓酸循环泵8、稀酸循环泵10和清水循环泵12的流量是2m3/h，烟气中SO2的脱除效率为99.9％，活性焦的再生效率为90％，浓酸池7中硫酸质量浓度达到10％时排出系统处理。
实施例2
本优选实施例中，烟气中硫含量3000mg/m3，活性焦吸附塔2填装粒径3mm～8mm不定型活性焦，配备4个星型卸料阀，单台卸料流量0.1m3/h～0.6m3/h，流量大小通过变频器和挡板调门控制，卸料温度小于100℃；
水洗链斗机15选择C型结构，链斗5采用不锈钢材质，链斗5底部开2mm圆孔，开孔率为35％；
清水喷头15安装在水洗链斗机18垂直段的侧壁上，斜向下喷射，与水洗链斗机18侧壁夹角为60°，链斗5的输运速度范围是0.08m/s～0.2m/s；
浓酸循环泵8、稀酸循环泵10和清水循环泵12的流量是5m3/h，烟气中SO2的脱除效率为99.5％，活性焦的再生效率为85％，浓酸池7中硫酸浓度达到15％时排出系统处理。
实施例3
本优选实施例中，烟气中硫含量5000mg/m3，活性焦吸附塔2填装粒径5mm～15mm不定型活性焦，配备4个星型卸料阀，单台卸料流量0.1m3/h～0.6m3/h，流量大小通过变频器和挡板调门控制，卸料温度小于100℃；
水洗链斗机15选择C型结构，链斗5采用尼龙材质，链斗5底部开4mm圆孔，开孔率为15％；
清水喷头15安装在水洗链斗机18垂直段的侧壁上，斜向下喷射，与水洗链斗机18侧壁夹角为45°，链斗5的输运速度范围是0.1m/s～0.3m/s；
浓酸循环泵8、稀酸循环泵10和清水循环泵12的流量是8m3/h，烟气中SO2的脱除效率为99.4％，活性焦的再生效率为82％，浓酸池7中硫酸浓度达到30％时排出系统处理。
实施例4
本优选实施例中，烟气中硫含量3000mg/m3，活性焦吸附塔填装5mm圆柱活性焦，配备4个星型卸料阀，单台卸料流量0.1m3/h～0.6m3/h，流量大小通过变频器和挡板调门控制，卸料温度小于100℃；
水洗链斗机15选择C型结构，链斗5采用PP材质，链斗5底部开4mm圆孔，开孔率为25％；
清水喷头15安装在水洗链斗机18垂直段的侧壁上，斜向下喷射，与水洗链斗机18侧壁夹角为40°，链斗5的输运速度范围是0.1m/s～0.2m/s；
浓酸循环泵8、稀酸循环泵10和清水循环泵12的流量是5m3/h，烟气中SO2的脱除效率为99％，活性焦的再生效率为82％，浓酸池7中硫酸浓度达到18％时排出系统处理。

Claims (10)

1.一种脱硫活性焦水洗再生系统，其特征在于，包括设置在活性焦吸附塔(2)外的水洗链斗机系统(Ι)，以及依次设置在水洗链斗机系统(Ι)上的浓酸喷淋系统(Ⅱ)、稀酸喷淋系统(Ⅲ)和清水喷淋系统(Ⅳ)；
所述的水洗链斗机系统(Ι)包括水洗链斗机(18)；所述的水洗链斗机(18)包括依次连接的下水平段、垂直段和上水平段，其内部设置有链斗(5)，链斗(5)底部设置有若干漏水孔；所述的水洗链斗机(18)下水平段的自由端设有活性焦入料口(4)，上水平段自由端设有活性焦出料口(19)；所述的链斗(5)自活性焦入料口(4)向活性焦出料口(19)运转；
所述的活性焦吸附塔(2)的入口连接活性焦出料口(19)，出口连接活性焦入料口(4)；
所述的浓酸喷淋系统(Ⅱ)和稀酸喷淋系统(Ⅲ)依次沿活性焦输送方向设置在水洗链斗机(18)下水平段上，分别喷淋浓酸和稀酸；清水喷淋系统(Ⅳ)设置在水洗链斗机(18)垂直段下方喷淋清水。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫活性焦水洗再生系统，其特征在于，所述的浓酸喷淋系统(Ⅱ)包括浓酸箱(6)、浓酸池(7)、浓酸喷头(13)和浓酸循环泵(8)；所述的浓酸箱(6)沿活性焦输送方向设置在水洗链斗机(18)下水平段的链斗(5)下方；所述的浓酸池(7)设在水洗链斗机(18)外，且与浓酸箱(6)连通；所述的浓酸喷头(13)设置在水洗链斗机(18)下水平段的顶盖上，且位于浓酸箱(6)的正上方；所述的浓酸循环泵(8)连接设置在浓酸池(7)和浓酸喷头(13)之间的管路上。
3.根据权利要求1所述的一种脱硫活性焦水洗再生系统，其特征在于，所述的稀酸喷淋系统(Ⅲ)包括稀酸箱(16)、稀酸池(9)、稀酸喷头(14)和稀酸循环泵(10)；所述的稀酸箱(16)沿活性焦输送方向设置在水洗链斗机(18)下水平段的链斗(5)下方；所述的稀酸池(9)设在水洗链斗机(18)外，且与稀酸箱(16)连通；所述的稀酸喷头(14)设置在水洗链斗机(18)的下水平段的顶盖上，且位于稀酸箱(16)的正上方；所述的稀酸循环泵(10)连接设置在稀酸箱(16)和稀酸喷头(14)之间的管路上。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫活性焦水洗再生系统，其特征在于，所述的清水喷淋系统(Ⅳ)包括清水箱(15)、清水池(11)、清水喷头(17)和清水循环泵(12)；所述的清水箱(15)沿活性焦输送方向设置在水洗链斗机(18)下水平段的链斗(5)下方；所述的清水池(11)设在水洗链斗机(18)外，且与清水箱(15)连通；所述的清水喷头(17)设置在水洗链斗机(18)垂直段的侧盖板上，与水洗链斗机(18)侧壁的夹角范围为30°～60°；所述的清水循环泵(12)连接设置在清水箱(15)和清水喷头(17)之间的管路上。
5.根据权利要求1所述的一种脱硫活性焦水洗再生系统，其特征在于：所述的水洗链斗机(18)依次连接的下水平段、垂直段和上水平段形成C型结构的链斗机，外壳封闭。
6.根据权利要求1所述的一种脱硫活性焦水洗再生系统，其特征在于：所述的链斗(5)采用不锈钢、尼龙或聚丙烯(PP)制成，通过变频电机控制，输运速度范围为0.04m/s～0.3m/s；链斗(5)上的漏水孔孔径小于活性焦颗粒粒径，开孔率为15％-35％。
7.根据权利要求1所述的一种脱硫活性焦水洗再生系统，其特征在于：所述的活性焦出料口(19)设置有料仓(1)，活性焦入料口(4)上设置有卸料阀(3)。
8.一种脱硫活性焦水洗再生方法，其特征在于，基于权利要求1至7任一项所述的系统，包括如下步骤，
步骤一，活性焦颗粒通过活性焦出料口(19)落入活性焦吸附塔(2)，吸附脱除烟气中的SO2后从活性焦入料口(4)落入水洗链斗机(18)的链斗(5)中；
步骤二，链斗(5)连续运转输送活性焦颗粒，链斗(5)先经过水平段的浓酸喷淋系统(Ⅱ)喷淋浓酸液，洗出活性焦孔隙中的硫酸；再经过水平段的稀酸喷淋系统(Ⅲ)喷淋稀酸液，进一步洗出活性焦孔隙中的硫酸；然后通过垂直段的清水喷淋系统(Ⅳ)喷淋清水，洗净活性焦颗粒表面的酸液；最后在垂直段的上升过程中沥干水分，经过上水平段输送至活性焦出料口(19)后落入活性焦吸附塔(2)中完成循环。
9.根据权利要求8所述的一种脱硫活性焦水洗再生方法，其特征在于：
步骤二中，所述的喷淋浓酸液落入浓酸箱(6)，再流向浓酸池(7)中，经浓酸循环泵(8)循环喷淋；所述的喷淋稀酸液落入稀酸箱(16)，再流向稀酸池(9)中，经稀酸循环泵(10)循环喷淋；所述的喷淋清水落入清水箱(15)，再流向清水池(11)中，经清水循环泵(12)喷淋循环；经过喷淋循环再生脱硫活性焦后，各区喷淋液硫酸浓度不断增加，当浓酸池(7)中硫酸的质量浓度达到10％～30％时排出，稀酸池(9)中酸液补充入浓酸池(7)中，清水池(11)中的清水则补充入稀酸池(9)中。
10.根据权利要求8所述的脱硫活性焦水洗再生方法，其特征在于：所述的活性焦颗粒形状为圆柱形或不定型焦，粒径范围为3mm～15mm。
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