CN112246218A - 一种活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置及方法，回收重制装置包括用于研磨碎焦的制粉系统，均匀混合焦粉和水等原料的捏合机，混合原料挤压成型的造粒机，提高造粒料冷却速度的风冷仓，进料仓，将造粒料炭化活化的回转窑；工艺方法包括以下步骤：制粉、捏合、挤压造粒、冷却降温、炭化活化、冷却包装、烟气处理；本发明利用碎焦制备活性焦，并将重制焦用于活性焦脱硫脱硝机组中，有利于减少活性焦脱硫脱硝机组对新鲜活性焦的消耗，降低脱硫脱硝成本，从活性焦制备、焦油改质、造粒料冷却和烟气处理等多个方面综合提高碎焦重制焦的技术水平。
Description
技术领域
本发明涉及环保工程领域和化工领域，尤其涉及一种活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置及方法。
背景技术
我国烟气脱硫脱硝除尘的重点行业主要包括火电、钢铁、水泥、有色、石化、化工、垃圾焚烧等行业。尤其是钢铁行业，据统计全国工业污染物中7％～14％的SO2和NOx都来自钢铁生产过程中的烧结工序，因此对烧结烟气进行脱硫脱硝处理十分重要。
活性焦脱硫脱硝技术起源于日本、德国，在国外已应用的相当成熟。随着国家环保政策日趋严厉，国内已引进该技术并消化改进。活性焦干法烟气净化技术是一种高效、可循环、清洁的干法烟气净化技术，利用活性焦的吸附特性，有效吸附烟气中污染物中的粉尘、SO2、NOx、重金属、二噁英等污染物，对湿法技术中难以脱除的SO3同样具有良好的脱除作用，同时还可以对超细粉尘(PM10)具有有效的净化作用。该技术可避免由于烟气中含不同污染物导致的净化装置的串联建设，适用于净化烧结球团烟气、燃煤烟气、燃气烟气和垃圾焚烧烟气等。
活性焦脱硫脱硝机组在运行过程中，活性焦在高温下不断磨损，需要持续补充新鲜活性焦，导致机组运行成本较高。同时，绝大多数活性焦脱硫脱硝机组运行过程中产生的碎焦和焦粉被当做燃料烧掉，极大的浪费了资源，提高了环保运行成本，限制了活性焦脱硫脱硝技术的推广。因此，回收碎焦重新制备活性焦投入脱硫脱硝机组中，减少新鲜活性焦使用量，将会极大降低活性焦脱硫脱硝机组运行费用，减少企业环保压力，有助于活性焦脱硫脱硝技术的推广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置及方法。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置，包括用于研磨碎焦的制粉系统，均匀混合焦粉和水等原料的捏合机，混合原料挤压成型的造粒机，提高造粒料冷却速度的风冷仓，进料仓、将造粒料炭化活化的回转窑；制粉系统、捏合机、造粒机、风冷仓、进料仓、回转窑依次连接，回转窑的出料端连接至冷却包装系统，回转窑的高温烟气经烟气处理系统后排出。
进一步地，所述制粉系统包括依次连接的原料仓、磨机、细粉分离器和缓存仓，缓存仓通过管道连接至捏合机进料端，所述缓存仓包括焦粉缓存仓、配煤缓存仓和沥青缓存仓等。
进一步地，本装置还包括沥青熬制系统，所述沥青熬制系统包括锅炉、导热油槽、和焦油改质罐，导热油槽通过导热油管道连接锅炉、焦油改质罐，焦油改质罐连接有沥青输送机。
进一步地，造粒机出口连接提升机，造粒料在提升机作用下经由多个下溜槽等量进入风冷仓内，所述风冷仓通入有循环冷空气以快速冷却造粒料。
进一步地，所述回转窑内分为炭化区域和活化区域，所述烟气处理系统包括依次连接的烟道、沉降室、焚烧炉、高温余热锅炉、SCR反应器、低温余热锅炉、增压风机、旋风除尘器、钠基干法脱硫装置、布袋除尘器和烟囱。
本发明还提供一种活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制方法，采用上述装置系统来完成，包括下列步骤：
S1、制粉：碎焦、配煤和沥青分别经过研磨后筛分，通过离心分离进入各自的缓存仓内；
S2、捏合：焦粉定量地进入捏合机内，于捏合机内混合水、粘结剂后形成捏合料，根据不同产品要求还添加有配料；
S3、挤压造粒：捏合料在造粒机挤压作用下形成造粒料；
S4、冷却降温：筛分后形状合格的造粒料进入风冷仓内，经循环冷空气的快速冷却降温后，送至进料仓内；
S5、炭化活化：造粒料定量进入回转窑内，经炭化、活化后在内部产生大量微型孔隙结构生成活性焦；
S6、冷却包装：活性焦经冷却降温后，进入成品库筛分，合格产品后续进入包装工序；
S7、烟气处理：回转窑内产生的高温烟气经烟气处理系统脱除粉尘、SO2、NOx后排放。
进一步地，所述的粘结剂包括但不限于焦油、淀粉和膨润土。
进一步地，向焦油中加入沥青并熬制有助于改善焦油品质，从而提升造粒料品质，具体步骤为：导热油从导热油槽在循环泵的作用下进入导热油管道，导热油经锅炉加热后，通过导热油管道将热量传递给焦油改质罐中的焦油，同时，沥青输送机将沥青投送至焦油改质罐中，高温的焦油将沥青加热融化。
进一步地，烟气净化过程为：从余热锅炉来的高温烟气首先经过沉降室，部分飞灰在重力作用下沉积在沉降室内，由排灰口排出；经过焚烧室时，在煤气燃烧器作用下，烟气内灰分充分燃烧，部分不可燃物质在经过高温余热锅炉时迅速降温，附着在水冷壁上；烟气经过余热锅炉时将大部分烟气热量传递至余热锅炉循环水中，产生大量水蒸汽，同时，烟气中部分软化杂质由于迅速降温而附着在水冷壁上；烟气在经过SCR时，NOx被喷射的氨水还原生成N2；脱硝后的烟气经低温余热锅炉进一步降温后进入旋风除尘器，粉尘和部分高温火星在离心力的作用下从烟气中分离，从排灰口排出；烟气进入布袋除尘器之前，钠基脱硫系统向烟道中喷射小苏打，与烟气中SO2反应，生成(Na)2SO3固体粉末；烟气经过布袋除尘器时，烟气中的粉尘被布袋过滤，有排灰口排出；经过烟气处理系统的的净烟气符合超净排放标准，通过增压风机进入烟囱向大气排放。
本发明具有以下有益效果：
1、利用碎焦作为活性焦的制备原料，有利于资源回收，减少能源浪费；
2、利用碎焦制备活性焦，并将重制焦用于活性焦脱硫脱硝机组中，有利于减少活性焦脱硫脱硝机组对新鲜活性焦的消耗，降低脱硫脱硝成本；
3、沥青熬制系统提高了焦油沥青值，提升了造粒料和活性焦的品质；
4、风冷仓在循环风机的强制冷却下，加快了造粒料冷却速度，提高造粒料强度，减少输送以及炭化活化等工序过程中产生焦粉造成的损耗，并降低烟气中含尘量；
5、在余热锅炉前增加蒸发器，提前降低烟气温度，截留部分软化杂质，减少了余热锅炉水冷壁的结垢；
6、旋风除尘器极大降低了烟气中粉尘含量，减轻了布袋除尘压力，并降低烟气中含有的火星灼烧布袋的可能性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明实施例中回收重制装置的结构示意图。
图中：1-原料仓库；2-皮带输送机；3斗提机；4-缓存仓；5-磨机；6-细粉分离器；7-焦粉缓存仓；8-捏合机；9-造粒机；10-斗提机；11-风冷仓；12-斗提机，13-进料仓；14-回转窑；15-滚筒冷却器，16-振动筛，17-成品仓；18-吨包机，19-运输车辆；20-沉降室；21-焚烧炉；22-高温蒸发器；23-SCR反应器；24-低温余热锅炉；25-旋风除尘器；26-钠基干法脱硫装置；27-布袋除尘器；28-增压风机；29-烟囱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图2，本发明的回收重制系统包括用于研磨碎焦的制粉系统，均匀混合焦粉和水等原料的捏合机，混合原料挤压成型的造粒机，提高造粒料冷却速度的风冷仓，进料仓、将造粒料炭化活化的回转窑；制粉系统、捏合机、造粒机、风冷仓、进料仓、回转窑依次连接，回转窑的出料端连接至冷却包装系统，回转窑的高温烟气经烟气处理系统后排出。
活性焦脱硫脱硝机组在运行过程中，会有部分活性焦在高温、挤压等因素下发生破裂，形成活性焦碎焦或者粉末，将碎焦运至制粉系统制成粉末，其中制粉系统包括依次连接的原料仓、磨机、细粉分离器和缓存仓，缓存仓通过管道连接至捏合机进料端，缓存仓包括焦粉缓存仓、配煤缓存仓和沥青缓存仓，捏合时为了更全面的功能和更好地配方适应性，捏合机进料时还会添加配料，配料为配煤、沥青、焦油中的一种或多种。
本装置还设有沥青熬制系统，沥青熬制系统包括锅炉、导热油槽、和焦油改质罐，导热油槽通过导热油管道连接锅炉、焦油改质罐，焦油改质罐连接有沥青输送机。导热油从导热油槽在循环泵的作用下进入导热油管道，导热油经燃气锅炉加热后，通过导热油管道将热量传递给焦油改质罐中的焦油，同时，沥青输送机投将沥青投送至焦油改质罐中，高温的焦油将沥青加热融化，使其成为焦油的一部分，提升焦油沥青值，改质后的焦油通过焦油管道进入捏合机内，以改善造粒料品质。
造粒机出口连接提升机，造粒料经造粒机后的振动筛筛分后，被斗提机提升至半空中，经四条不同方位的的下溜槽等量的进入到风冷仓的八个分仓内。循环冷空气经过风冷仓，将造粒料迅速冷却至常温，并保持一段时间后，通过皮带输送机和斗提机输送至进料缓存仓。
回转窑内分为炭化区域和活化区域，烟气处理系统包括依次连接的烟道、沉降室、焚烧炉、高温余热锅炉、SCR反应器、低温余热锅炉、增压风机、旋风除尘器、钠基干法脱硫装置、布袋除尘器和烟囱。
参见图1、图2，本发明还提供了一种活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制方法，包括下列步骤：
S1、制粉：碎焦被皮带输送机和斗提机输送至原料仓，在重力作用下定量落入磨机中进行研磨；经过研磨后，粒度达到200目以上的焦粉通过初筛分系统，在负压作用下进入细粉分离器，在离心力作用下，焦粉从循环风中分离，落入焦粉缓存仓内，循环风回到磨机继续循环；
S2、捏合：焦粉、配煤与沥青定量地进入捏合机内，捏合机上有水和粘结剂入口管道，在捏合机中，等比例的焦粉、煤粉、沥青、水和粘结剂在螺旋上的叶片搅动作用下均匀混合形成捏合料；
S3、挤压造粒：捏合料被螺旋给料器送至造粒机中挤压成型，在造粒机中，捏合料在机械挤压的作用下通过磨盘圆孔，形成柱状造粒料；同时，较长的柱状造粒料被旋转的切割刀切割成8-10mm左右的柱状活性焦，简称造粒料；
S4、冷却降温：筛分后形状合格的造粒料在风冷仓中被循环冷风快速冷却降温，然后通过皮带输送机被送至进料仓内；
S5、炭化活化：在炭化区域内，造粒料在高炉煤气燃烧产生高温的作用下发生干燥、挥发分析出等过程并开始燃烧和炭化；炭化料随着旋转的炉体进入活化区域，并在活化区域与水蒸气等还原气体发生活化反应，在炭化料内部产生大量微型孔隙结构生成活性焦；
S6、冷却包装：高温活性焦经过卸料机到达滚筒冷却器，在循环水作用下迅速降温。降温后的活性焦通过皮带输送机进入成品库振动筛进行筛分，合格产品进入缓存料仓，通过吨袋包装机完成包装；
S7、烟气处理：从余热锅炉来的高温烟气首先经过沉降室，部分飞灰在重力作用下沉积在沉降室内，由排灰口排出；经过焚烧室时，在煤气燃烧器作用下，烟气内灰分充分燃烧，部分不可燃物质在经过高温余热锅炉时迅速降温，附着在水冷壁上；烟气经过余热锅炉时将大部分烟气热量传递至余热锅炉循环水中，产生大量水蒸汽，同时，烟气中部分软化杂质由于迅速降温而附着在水冷壁上；烟气在经过SCR时，NOx被喷射的氨水还原生成N2；脱硝后的烟气经低温余热锅炉进一步降温后进入旋风除尘器，粉尘和部分高温火星在离心力的作用下从烟气中分离，从排灰口排出；烟气进入布袋除尘器之前，钠基脱硫系统向烟道中喷射小苏打，与烟气中SO2反应，生成(Na)2SO3固体粉末；烟气经过布袋除尘器时，烟气中的粉尘被布袋过滤，有排灰口排出；经过烟气处理系统的的净烟气符合超净排放标准，通过增压风机进入烟囱向大气排放。
在制备活性焦过程中，许多因素直接影响了活性焦的品质，同时对生产设备产生了不利影响，比如焦油沥青值较低会导致活性焦强度和耐磨性能降低，本发明增设有沥青熬制系统，通过导热油的热传导将焦油与沥青加热融化，提升焦油沥青值，改善造粒料品质。
造粒料冷却时间和冷却效率不足，严重影响硬度和耐磨性能，导致后续工序破碎的焦粉增多，本发明专利增加风冷仓，造粒料在风冷仓中停留足够的时间，被循环风机快速冷却，节省了冷却时间，提升了造粒料强度和耐磨性能，大大降低了活性焦生产线烟气含尘量和活性焦磨损造成的损失。
由于活性焦制备过程中产生的烟气成分复杂，粉尘中碳粉、沥青粉末和焦油，通过余热锅炉时会导致水冷壁大面积结垢，同时烟尘中含尘量较大，会减少设备的使用寿命，本发明设计了一套烟气处理系统，在余热锅炉前增加蒸发器，提前降低烟气温度，截留部分软化杂质，减少了余热锅炉水冷壁的结垢，旋风除尘器极大降低了烟气中粉尘含量，减轻了布袋除尘压力，并降低烟气中含有的火星灼烧布袋的可能性。
本发明专利从活性焦制备、焦油改质、造粒料冷却和烟气处理等多个方面综合提高碎焦重制焦的技术水平，不仅有助于降低活性焦脱硫脱硝机组运行费用，有利于活性焦脱硫脱硝技术的推广，而且解决了活性焦生产过程中常见的技术性难题，同时利用多种技术手段提升了活性焦的品质，具有良好的创新性和使用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置，其特征在于，包括用于研磨碎焦的制粉系统，均匀混合焦粉和水等原料的捏合机，混合原料挤压成型的造粒机，提高造粒料冷却速度的风冷仓，进料仓，将造粒料炭化活化的回转窑；制粉系统、捏合机、造粒机、风冷仓、进料仓、回转窑依次连接，回转窑的出料端连接至冷却包装系统，回转窑的高温烟气经烟气处理系统后排出。
2.如权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置，其特征在于：所述制粉系统包括依次连接的原料仓、磨机、细粉分离器和缓存仓，缓存仓通过管道连接至捏合机进料端，所述缓存仓包括焦粉缓存仓、配煤缓存仓和沥青缓存仓。
3.如权利要求2所述的活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置，其特征在于：还包括沥青熬制系统，所述沥青熬制系统包括锅炉、导热油槽、和焦油改质罐，导热油槽通过导热油管道连接锅炉、焦油改质罐，焦油改质罐连接有沥青输送机。
4.如权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置，其特征在于：造粒机出口连接提升机，造粒料在提升机作用下经由多个下溜槽等量进入风冷仓内，所述风冷仓通入有循环冷空气以快速冷却造粒料。
5.如权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置，其特征在于：所述回转窑内分为炭化区域和活化区域，所述烟气处理系统包括依次连接的烟道、沉降室、焚烧炉、高温余热锅炉、SCR反应器、低温余热锅炉、增压风机、旋风除尘器、钠基干法脱硫装置、布袋除尘器和烟囱。
6.一种活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制方法，采用权利要求1-5任一所述的活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制装置，其特征在于：包括下列步骤：
S1、制粉：碎焦、配煤和沥青分别经过研磨后筛分，通过离心分离进入各自的缓存仓内；
S2、捏合：焦粉定量地进入捏合机内，于捏合机内混合水、粘结剂后形成捏合料，根据不同产品要求还添加有配料；
S3、挤压造粒：捏合料在造粒机挤压作用下形成造粒料；
S4、冷却降温：筛分后形状合格的造粒料进入风冷仓内，经循环冷空气的快速冷却降温后，送至进料仓内；
S5、炭化活化：造粒料定量进入回转窑内，经炭化、活化后在内部产生大量微型孔隙结构生成活性焦；
S6、冷却包装：活性焦经冷却降温后，进入成品库筛分，合格产品后续进入包装工序；
S7、烟气处理：回转窑内产生的高温烟气经烟气处理系统脱除粉尘、SO2、NOx后排放。
7.如权利要求6所述的活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制方法，其特征在于：所述的粘结剂包括但不限于焦油、淀粉和膨润土。
8.如权利要求7所述的活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制方法，其特征在于，向焦油中加入沥青并熬制有助于改善焦油品质，从而提升造粒料品质，具体步骤为：导热油从导热油槽在循环泵的作用下进入导热油管道，导热油经锅炉加热后，通过导热油管道将热量传递给焦油改质罐中的焦油，同时，沥青输送机将沥青投送至焦油改质罐中，高温的焦油将沥青加热融化。
9.如权利要求6所述的活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制方法，其特征在于：所述配料为配煤、沥青、焦油中的一种或几种。
10.如权利要求6所述的活性焦脱硫脱硝碎焦的回收重制方法，其特征在于，烟气净化过程为：从余热锅炉来的高温烟气首先经过沉降室，部分飞灰在重力作用下沉积在沉降室内，由排灰口排出；经过焚烧室时，在煤气燃烧器作用下，烟气内灰分充分燃烧，部分不可燃物质在经过高温余热锅炉时迅速降温，附着在水冷壁上；烟气经过余热锅炉时将大部分烟气热量传递至余热锅炉循环水中，产生大量水蒸汽，同时，烟气中部分软化杂质由于迅速降温而附着在水冷壁上；烟气在经过SCR时，NOx被喷射的氨水还原生成N2；脱硝后的烟气经低温余热锅炉进一步降温后进入旋风除尘器，粉尘和部分高温火星在离心力的作用下从烟气中分离，从排灰口排出；烟气进入布袋除尘器之前，钠基脱硫系统向烟道中喷射小苏打，与烟气中SO2反应，生成(Na)2SO3固体粉末；烟气经过布袋除尘器时，烟气中的粉尘被布袋过滤，有排灰口排出；经过烟气处理系统的的净烟气符合超净排放标准，通过增压风机进入烟囱向大气排放。
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