CN1381306A - 活性焦移动解吸装置 - Google Patents
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Abstract
活性焦移动解吸装置是一种对已吸附二氧化硫的活性焦进行再生复原的装置,该装置自上而下由进口储仓、进口阀门、进口过渡仓、加热仓、反应仓、冷却仓、出口过渡仓、出口阀门顺序相连而成,在出口过渡仓以上各部分的外壁之间,均设有隔热材料将上、下各部分的外壁彼此隔离,在加热仓中,设有加温热交换器,在冷却仓中设有冷却热交换器,加温热交换器下部与冷却热交换器的上部之间由加热器连通,加温热交换器的上部与冷却热交换器的下部之间由循环泵连通,在反应仓中以及加热仓的上部均设有排气管与排气管,该排气管与抽气泵相连。该装置具有结构简单、反应均匀充分而不存在死角、移动阻力小、充分利用废热而节约能源、加热能源方便灵活、运行费用低的优点。
Description
一、技术领域：
本发明是一种对已吸附二氧化硫的活性焦进行再生复原的装置，属于化工设备、大气净化环保设备制造的技术领域。
二、背景技术：
在采用活性焦作为脱硫剂、脱硝催化剂的干法脱硫脱硝净化装置中，活性焦对烟气中的二氧化硫进行吸附，并以硫酸形态储存在活性焦的微孔中，活性焦逐步丧失对二氧化硫的吸附能力而失效，为此，必须对其进行再生复原后，再投入使用。
活性焦的再生条件及再生要求是：在温度400℃左右及无氧密封的条件下反应一定的时间。作为工业设备，其过程必须是连续进行的动态移动床，其再生气体也应连续排出。
目前，活性焦的再生设备，往往采用两节竖向管式换能器的结构，分为加热段、反应室、冷却段，在加热段与冷却段，活性焦在管道内移动，加热气流在管道外部，通过管道壁，进行热能交换，使活性焦得到加温；在两节竖向管式换能器之间，安排反应室，在此，活性焦所释放的二氧化硫被抽取。在活性焦的进、出口采用轴向料阀。此种装置，不但结构复杂，检修极其不方便；而且，活性焦在管道内受热不均匀，移动阻力大，存在移动死角，轴向料阀密封性不好。活性焦在150℃及以上，就开始解吸，在加热段、冷却段，就有二氧化硫的解吸过程，其解吸的气体，在此结构下，通向反应室的阻力比较大，部分二氧化硫气体将通过进、出口的轴向料阀向外排放，污染工作环境。此外，目前的活性焦解吸装置的加热源，多数采用天然气燃烧、煤气燃烧、电加热等，并对活性焦冷却所释放的能量，不进行回收利用，能耗大，运行成本高。
三、发明内容：
(1)发明目的
本发明的目的是提供一种节能显著、结构简单合理、反应均匀充分、空间利用合理、移动阻力小、不存在移动死角、加热能源方便灵活、运行费用低的活性焦移动解吸装置。
(2)技术方案
本发明的活性焦解吸装置，由由反应器本体、加热装置、排气装置和流量控制装置所组成，该装置自上而下由进口储仓、进口阀门、进口过渡仓、加热仓、反应仓、冷却仓、出口过渡仓、出口阀门顺序相连而成，在出口过渡仓以上各部分的外壁之间，均设有隔热材料将上、下各部分的外壁彼此隔离，在加热仓中，设有加温热交换器，在冷却仓中设有冷却热交换器，加温热交换器的上部与冷却热交换器的下部之间由循环泵连通，加温热交换器下部与冷却热交换器的上部之间由加热器连通，在反应仓中及加热仓的上部，均设有排气管，该排气管与抽气泵连通，加温热交换器与冷却热交换器均由多个热换能器首尾相接，串联而成；多个热换能器在结构上，也可以制成一个整体的构件；加温热交换器和冷却热交换器与加热器和循环泵的管道接口均采用内有布风板、外有法兰盘的变形接头；进口阀门与出口阀门为气封阀门或机械料阀，并可以根据需要，采用多个进口阀门、出口阀门的结构；加温热交换器的上部与冷却热交换器的下部之间由循环泵连通，处于闭环工作，或者将加温热交换器的上部直接排空、冷却热交换器的下部与风机连通而处于开环工作。
活性焦再生解吸的工作过程如下：需要再生的活性焦，由送料机构送入进口仓1后，在自重的作用下，自上至下移动，经过进口阀门2、进口过渡仓3、进入到加热仓4。加热仓中，金属管换热组件内，通有比活性焦温度高的气流，活性焦与其进行热能交换，得到热能。随活性焦缓慢向下移动，活性焦的温度会逐步升高，由入口时的110℃左右，至离开加热仓4时，将到达400℃左右。进入反应仓5后，活性焦在此保持温度，被活性焦所吸附的二氧化硫被解吸出来，由反应仓5内的抽取管道层51所抽取，送至再生气体净化设备净化。净化后，送入副产品转化生产设备。活性焦则继续向下移动，进入冷却仓。冷却仓6中，金属管换热组件内，通有比活性焦温度低的气流，活性焦与其进行热能交换，失去热能。随活性焦缓慢向下移动，活性焦的温度会逐步降低，由进入时的400℃左右，至离开冷却仓6时，将降低到120℃左右而进入出口过渡仓7。出口过渡仓7没有包裹保温隔热材料，活性焦的温度会进一步逐步降低，经过出口阀门8而送入筛选设备，去除活性焦上吸附的灰尘和因为机械磨损而产生的活性焦粉末，成为已再生复员的活性焦，用于再次吸附使用。由于活性焦在150℃以上，就开始解吸，再生气体向上扩散，因此在加热仓4的上部，也安排了再生气体抽取管道层52。对从冷却仓、反应仓解吸出来的再生气体，首先由反应仓内的抽取管层抽取，向上运动的再生气体和在加热仓解吸出来的再生气体，则由加热仓4的上部的抽取管道层52抽取。
(3)技术效果
本发明具有结构简单、反应均匀充分而不存在死角、移动阻力小、充分利用废热而节约能源、加热能源方便灵活、运行费用低的优点，另外本发明还可以使用在需要对某种物质在一定温度下进行反应或者裂解，以得到一种固相物质和一种气相物质的场合。其优点具体表现在：● 活性焦加热均匀与冷却均匀，反应均匀充分，活性焦移动阻力小。加热、冷
却金属管换能组件设置多层。，每层有多根管道，上下层的管道在空间设置
上不在同一个垂直面上，管道内通过的是气体，其管道直径可以比较小，而
管道相互之间的距离，只要能保证活性焦颗粒能够方便通过即可，这个距离
比目前所采用的换能器管道(内部通过活性焦颗粒)的直径小得多，保证了
活性焦颗粒与加热管道接触机会增加、热能交换距离缩短，加上活性焦在移
动过程中的翻动，使活性焦加热与冷却的均匀性能比目前采用的换能器好得
多。也不存在两节竖向管式换能器内活性焦在过管内移动因边缘效应所存在
的活性焦移动、热能交换不均匀的缺点。● 充分利用废热而节约能源、加热能源方便灵活，运行费用低。设置多个加热、
冷却金属管换能组件，在气路上按规律进行串连。活性焦冷却所释放的热能，
被用于给活性焦加热被反复利用，热能源所供给的热能仅仅用于补充再生气
体所携带走的热能、维持解吸塔向周围环境所释放热能。在设计上，对出口
过渡仓以上部分，四周仓壁相互连接处之间以隔热材料隔热，外壁包裹保温
隔热材料，热能损失最小。不但大大节约热能，同时也克服了目前管道式换
能器存在的截然加热、冷却，使活性焦因为急剧冷热而增加破损的缺点。热
能源选择如下方式之一获得：天然气、煤气、油类燃烧的烟气直接使用和煤
碳燃烧的烟气、电厂的高热水蒸气之通过热交换器获得；还可以由或电加热
器加热、电加热器加上前述方式中一种的混合方式获得。采用燃煤炉的烟气
作为热源，其燃料来源容易而且价格低廉，而且被筛选分离的活性焦粉尘及
微小颗粒，可以与煤炭一道作为燃料使用。运行费用降低。● 密封性能好，再生气体抽取充分及时。活性焦解吸需要在密封与无氧条件下
进行，本发明设置进口阀门与出口阀门、在解吸塔的分段处及各个仓的外壁
和金属管换能组件与仓的结合壁部位处加柔性保温隔热材料垫片、反应体内
处于微负压状态、反应仓内及加热仓的上部设置多层再生气体抽取管道层，
保证了装置密封性能好，再生气体抽取充分及时。● 结构简单牢固，加工修缮方便。整个加热仓或者冷却仓内的换热器，是一个
每两两并联金属管层串联的整体，设置多个助换热的支撑肋板，组件的整体
性、机械强度与刚度大大加强支撑点增加。组件通过仓内导轨，可以方便地
进行安装和拆卸，组件作为标准模块结构，可以在专门设备上进行加工生产，
大大有利于设备的维修。
四、附图说明：
图1是本发明的总体结构示意图，其中有进口储仓1、进口阀门2、进口过渡仓3、加热仓4、加温热交换器41、反应仓5、下排气管51、上排气管52、排气泵53、冷却仓6、冷却热交换器61、出口过渡仓7、出口阀门8、循环泵9、加热器10、抽气泵53。
图2是本发明中热换能器A的结构示意图，其中有换能管A1、前连气室A2、后连气室A3、助换热支撑肋板A4。
图3是图2的俯视图。
图4是本发明中热换能器A的另一种结构示意图，其中有换能管A1、前连气室A2、助换热支撑肋板A4。
图5是图4的俯视图。
图6是前连气室A2上换能管A1的布局结构示意图。
五、具体实施方式
本发明中，活性焦解吸装置本体和内部的热换能器，既可以全部采用耐腐蚀的不锈钢制成，也可以仅仅对处于高温段的换能管采用不锈钢而其他部分采用碳钢制成。装置自上而下由进口储仓1、进口阀门2、进口过渡仓3、加热仓4、反应仓5、冷却仓6、出口过渡仓7、出口阀门8顺序相连而成，在出口过渡仓7以上各部分的外壁之间，均设有隔热材料将上、下各部分的外壁彼此隔离，在加热仓4中，设有加温热交换器41，在冷却仓6中设有冷却热交换器61，加温热交换器41的上部与冷却热交换器61的下部之间由循环泵9连通，加温热交换器41的下部与冷却热交换器61的上部之间由加热器10连通，在反应仓5中及加热仓4的上部，分别设有上排气管52与排气管51，该上排气管52与下排气管51与抽气泵相连。加温热交换器41与冷却热交换器61均由多个热换能器A首尾相接，串联而成，多个热换能器A在结构上，也可以制成一个整体的构件。加温热交换器41与冷却热交换器61中的多个换能器A，均由多层热换能管A1将两头分别与前连气室A2、后连气室A3连接组成，其中在换能管A1上设有多排换热肋片A4，换能管A1在空间上不设置在同一个垂直面上，即上、下错开设置，后连气室A3也可以用上、下连接的换能管A1进行弯曲连接而取代。加温热交换器41和冷却热交换器61与加热器10和循环泵9的管道接口B均采用内有布风板、外有法兰盘的变形接头。进口阀门2与出口阀门8为气封阀门或机械料阀，并可以根据需要，采用多个进口阀门2、出口阀门8的结构。既可以将加温热交换器41的上部与冷却热交换器61的下部之间由循环泵9连通，处于闭环工作，或者将加温热交换器(41)的上部直接排空、冷却热交换器(61)的下部与风机9连通而处于开环工作。
活性焦解吸需要在密封与无氧条件下进行，而设置进口阀门与出口阀门。阀门的作用是：对解吸装置内的气体能密封的同时能让活性焦顺利通过。它可以是气封阀门，也可以是解吸阀门。采用气封阀门，即在进口阀门四周设置角度微微向上的喷气嘴，从其喷射出高速气流，经扩散向活性焦进口储仓排出，出口阀门四周设置角度微微向下的喷气嘴，从其喷射出高速气流，经扩散向筛选机构排出。其气体可以采用氮气，但是运行成本高。比较好办法是采用二氧化碳气体。因为再生气体中存在30％左右的二氧化碳，经过再生气体净化后，将二氧化碳分离出来，存储在高压气罐中使用。气封阀门具有不磨损、不剪切活性焦的特点，而且保温、隔热性能比较好，而不增加解吸装置的热能损失。采用机械的料阀，应当选用对活性焦磨损、剪切作用尽可能小的料阀，如星形、蝶形下料阀。但是，此时尽管其密封性能好，少量的空气(内含20％氧气)会随活性焦的孔隙进入反应塔。此外，在解吸塔的分段处、各个仓的外壁、金属管换能组件与仓的结合壁部位处，加柔性保温隔热材料垫片，并让其紧密结合，可靠焊接金属管换能组件的连气室。在抽气泵和抽取管作用下，反应体内处于微负压状态，再生的气体不会溢出解吸塔外。对加热、冷却金属管换能组件设置多层。金属管换能组件中，每层有多根管道，上下层的管道在空间设置上不在同一个垂直面上，管道内通过的是气体，其管道直径可以比较小，而管道相互之间的距离，只要能保证活性焦颗粒能够方便通过即可，这个距离比目前所采用的换能器管道(内部通过活性焦颗粒)的直径小得多，保证了活性焦颗粒与加热管道接触机会增加、热能交换距离缩短，加上活性焦在移动过程中的翻动，使活性焦加热与冷却的均匀性能比目前采用的换能器好得多。
设置多个加热、冷却金属管换能组件，它们在气路上按规律进行串连。由冷却仓最上的换能组件出来的气体，有比较高的温度(约300～350℃)，被送入热能源进行进一步加温(450～500℃左右)，然后送入加热仓最下面的金属管换能组件，加热气体由下而上流动，与从上而下的活性焦进行热能交换，加热气体由下而上温度逐步降低，活性焦由上而下移动，温度逐步升高；加热仓最上面的金属管换能组件，内部气体温度逐步降低至110℃左右，送至冷却仓最下面的金属管换能组件。在冷却仓，气体由逐步下而上流动，与从上而下的活性焦进行热能交换，气体温度逐步升高，至冷却仓最上面的金属管换能组件，气体温度逐步增加至300～350℃左右；由上而下移动的活性焦温度逐步降低至120℃。就这样，活性焦冷却所释放的热能，被用于给活性焦加热，被反复利用。热能源所供给的热能仅仅用于补充再生气体所携带走的热能、维持解吸塔向周围环境所释放热能。前者，由于气流量少，所携带走的热能不多；后者，由于在设计上，对输出过渡仓以上部分的四周仓壁相互连接处之间以隔热材料隔热，使各个仓之间的热能不能因为金属仓壁的热传导而损失；输出过渡仓以上部分的外壁包裹保温隔热材料，使热能损失最小。因此损失的热能是很小的一部分。这样，不但大大节约热能，而且克服了目前管道式换能器存在的缺点：截然加热、冷却，使活性焦因为急剧冷热，增加破损。
金属管换能组件。它由多根金属管、后连气室、前连气室与多个支撑肋板组成。金属管按多层布置，上下两层的金属管在空间设置上不在同一个垂直面上，有利于活性焦从上而下移动时，能不断地翻动而使热能交换均匀。因此，上下两层的金属管的数量，必有一层为奇数、一层为偶数，应当是每两层金属管，对于气体流动而言是并联的。通过后连气室，将上下的两两并联金属管层串联起来。前连气室，分成上下两层，相互是隔开的，但是它们分别在对上、对下是开口的，这样，可以与上、下组件的前连气室串联联，使整个加热仓或者冷却仓，是一个每两两并联金属管层串联的整体。组件设置多个支撑板，加大了热换面积，又使组件的整体性、机械强度与刚度大大加强，同时增加了在加热仓或者冷却仓内部导轨上的支撑点。组件通过加热仓或者冷却仓内部导轨，可以方便地进行安装和拆卸，而且，组件作为标准模块结构，可以在专门设备上进行加工生产。当某一金属管有毛病需要更换时，只需要将组件进行更换。不像两节竖向管式换能器那样，当某一金属管有毛病需要更换时，将存在整个装置报废的危险。大大有利于设备的维修。当然，组件可以作得规模大一些：可以是由上述两个以上的基本组件组合在一起，成为更大的组件；也可以不用后连气室，而直接将金属管进行弯曲而直接串连，也可以用弯曲接头与金属管焊接串连。
本发明中，加热气体温度的调节可以的通过循环泵压力输调节加热循环气体的流速；或者提是调节热能源的热能输出，使加热仓的输入气体温度得到调节。热能源可以这样获得：直接采用天然气、煤气、油类燃烧的烟气，或者采用煤碳燃烧的烟气、电厂的高热水蒸气通过热交换器获得；或者用电加热器加热获得；或者是电加热器加上前述方式中之一种热能源的混合方式获得。混合方式可以利用电能的调节方便、其他能源的价格低的优点，达到高运行质量、相对低的运行成本的目的。采用燃煤炉的烟气作为热源，是本发明的特点之一，其燃料来源容易而且价格低廉，这可以使以活性焦干法脱硫技术适应的用户更多，运行成本更低。采用燃煤炉的另一个好处是：被筛选分离的活性焦粉尘及微小颗粒，可以与煤炭一道作为燃料使用，活性焦解吸产生的废料能得到及时、简单的处理。经过热能交换的烟气，在引风机的作用下，送往活性焦干法脱硫吸附反应床的烟气入口，与需要净化的烟气一同净化而排空。
在反应仓内，设置多层再生气体抽取管道层，同时在加热仓的上部，也安排了再生气体抽取管层。由于活性焦在150℃及以上，就开始解吸，而且，再生气体有向上扩散的运动；因此，对从冷却仓、反应仓解吸出来的再生气体，首先由反应仓内的再生气体抽取管道层抽取，对向上运动的再生气体和在加热仓解吸出来的再生气体，则由加热仓的上部的再生气体抽取管道层抽取。解吸气体被以最短路径进入抽取管，达到快速、充分、均匀地被抽取的目的。
对于采气封阀门的装置的下料机构，可以采用刮板，在对活性焦不产生剪切的情况下，不断刮走出口处自然堆积的活性焦堆的一部分，调节刮板动作的频率，调节输出量，达到调节活性焦移动的速度；对于采用机械阀门的装置，直接调节下料器的运转速度，即可以达到。这样，使活性焦的解吸过程运转在连续的最佳状态。
对于处理活性焦容量大的装置，可以采用多个进口、出口的结构，以降低整个装置的高度。此时解吸装置，实际是本实用新型的多个有机简单组合。因此，本实用新型，是一种模块化设计的基本模块。在多个模块组合时，模块相邻间可以直接相通，不需要用保温隔热材料进行隔开。
Claims (5)
1.一种活性焦移动解吸装置，由反应器本体、加热装置、排气装置和流量控制装置组合而成，其特征在于：该装置自上而下由进口储仓(1)、进口阀门(2)、进口过渡仓(3)、加热仓(4)、反应仓(5)、冷却仓(6)、出口过渡仓(7)、出口阀门(8)顺序相连而成，在出口过渡仓(7)以上各部分的外壁之间，均设有隔热材料将上、下各部分的外壁彼此隔离，在加热仓(4)中，设有加温热交换器(41)，在冷却仓(6)中设有冷却热交换器(61)，加温热交换器(41)的上部与冷却热交换器(61)的下部之间由循环泵(9)连通，加温热交换器(41)下部与冷却热交换器(61)的上部之间由加热器(10)连通，在反应仓(5)中及加热仓(4)的上部，分别设有上排气管(52)与下排气管(51)，该上排气管(52)与下排气管(51)与抽气泵相连。
2、根据权利要求1所述的活性焦移动解吸装置，其特征在于：加温热交换器(41)与冷却热交换器(61)均由多个热换能器(A)首尾相接，串联而成，多个热换能器(A)在结构上，也可以制成一个整体的构件。
3、根据权利要求2所述的活性焦移动解吸装置，其特征在于：加温热交换器(41)与冷却热交换器(61)中的多个换能器(A)，均由多层热换能管(A1)将两头分别与前连气室(A2)、后连气室(A3)连接组成，其中在换能管(A1)上设有多排换热肋片(A4)，换能管(A1)在空间上不设置在同一个垂直面上，即上、下错开设置，后连气室(A3)也可以用上、下连接的换能管(A1)进行弯曲连接而取代。
4、根据权利要求1或2所述的活性焦移动解吸装置，其特征在于：加温热交换器(41)和冷却热交换器(61)与加热器(10)和循环泵(9)的管道接口(B)均采用内有布风板、外有法兰盘的变形接头。
5、根据权利要求1或2所述的活性焦移动解吸装置，其特征在于：进口阀门(2)与出口阀门(8)为气封阀门或机械料阀。
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