CN204529317U

CN204529317U - 一种粉末活性焦快速制备装置

Info

Publication number: CN204529317U
Application number: CN201520232184.4U
Authority: CN
Inventors: 马春元; 张振; 王涛; 刘珂; 冯太; 张淑慧
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2025-04-16

Abstract

本实用新型涉及一种粉末活性焦快速制备装置，包括燃烧炉、活性焦制备炉、灰渣收集装置、气固分离装置以及粉末活性焦收集装置，其中，所述燃烧炉安装在灰渣收集装置的上端，所述活性焦制备炉的中下部位与燃烧炉的出气口相通，所述气固分离装置与活性焦制备炉的出口相通，气固分离装置的气体出口端与燃烧炉相通，气固分离装置的固体出口端与粉末活性焦收集装置相通。本实用新型的活性焦制备装置由于设置有燃烧器，所以具有系统独立，可以实现热源及气源自给；相比以锅炉烟气为热源的系统，本实用新型采用自生烟气既不会影响锅炉效率也减少复杂的高温管道的布置；本实用新型的结构紧凑，占地面积小，基础建设投资少。

Description

一种粉末活性焦快速制备装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种粉末活性焦快速制备装置。

背景技术

我国烟气脱硫技术多采用钙基湿法脱硫技术，钙基湿法脱硫的副产品脱硫石膏可应用于建筑行业，但是由于我国建筑石膏产量过剩，造成了脱硫石膏的应用困难。我国是一个硫资源相对缺乏的国家，因此采用可实现硫资源回收的技术可以解决我国目前硫资源缺乏的现状。

活性焦干法烟气脱硫技术是一种实现二氧化硫脱除及绿色资源化利用的有效技术，该技术脱硫效率高，能够实现硫资源回收，并且无废水、废渣等二次污染问题。目前，工业应用的脱硫用活性焦为直径为5mm～9mm的成型柱状活性焦。活性焦的加工工艺主要加工过程包括炭化、成型及活化过程，活性焦制备所采用设备有炭化过程使用的立式炉或回转炉；活化过程使用的斯列普炉、流化床炉等。炭化与活化过程分开进行，因此该工艺设备占地面积大，工艺复杂，活性焦的生产成本高。现有烟气脱硫用活性焦制备技术向高吸附性能、高强度方向发展，增加了活性焦的生产成本。另外，活性焦的生产厂家多集中在于山西等煤炭资源丰富的西部地区，而二氧化硫排放地区多位于工业发达的东部沿海地区，因此运输费用及损耗进一步增加了活性焦生产成本。因此活性焦的原位制备将是脱硫用活性焦制备技术的发展方向之一。申请人在专利号为CN 101856587的“一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺”中提出粉末活性炭应用于烟气脱硫的技术，该技术中应用的吸附介质粉末活性炭，不仅省去活性焦的成型步骤，而且可以忽略应用中的磨损问题。申请人在专利申请号为201310176387.1的“一种利用煤粉快速制备脱硫用粉末状活性焦的工艺及装置”中提出的技术可以充分利用煤粉传热传质快以及快加热速率易制得多孔产品的优势，将制备时间缩短至3-60s之内，可以实现活性焦的原位制备。但是该工艺需要抽取锅炉高温烟气作为热源，一方面在管路布置、保温上存在较大的技术难题，另一方面影响锅炉的效率。因此，开发一种能够合理解决活性焦的原位制备过程中高温热源问题的装置对活性焦的应用具有重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题为提供一种粉末活性焦快速制备装置，该装置具有系统独立，可以实现热源及气源自给，相比以锅炉烟气为热源的系统，本实用新型采用自生烟气即不会影响锅炉效率也减少复杂的高温管道的布置；结构紧凑，占地面积小，基础建设投资少等优点。

为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种粉末活性焦快速制备装置，包括燃烧炉、活性焦制备炉、灰渣收集装置、气固分离装置以及粉末活性焦收集装置，其中所述燃烧炉安装在灰渣收集装置的上端，所述活性焦制备炉与燃烧炉的出气口相通，所述气固分离装置与活性焦制备炉的出口相通，气固分离装置的气体出口端与燃烧炉相通，气固分离装置的固体出口端与粉末活性焦收集装置相通。

优选的，所述燃烧炉包括水冷壁、燃烧器、可燃气喷口、汽水分离器及过热器，其中，所述燃烧器设置于可燃气喷口的下端，所述汽水分离器设置于所述燃烧炉的顶端，所述过热器设置在汽水分离器的上方，所述过热器与所述活性焦制备炉相通。

优选的，所述活性焦制备炉包括蒸汽喷口、若干个煤粉喷口以及烟气入口，所述蒸汽喷口和烟气入口均与所述燃烧炉相通。

优选的，所述活性焦制备炉安装在燃烧炉的上端，所述烟气入口设置于活性焦制备炉的下部，煤粉喷口设置于烟气入口的上端，蒸汽喷口设置于煤粉喷口的上端。在粉末活性焦制备炉中气流与煤粉的流动方式为顺流上行。

优选的，所述若干个煤粉喷口为两个，这两个煤粉喷口分别设置在活性焦制备炉的左右两侧。

优选的，所述活性焦制备炉安装在燃烧炉的一侧，所述烟气入口和煤粉喷口均设置于活性焦制备炉的顶端，蒸汽喷口设置于烟气入口和煤粉喷口的下端。在粉末活性焦制备炉中气流与煤粉的流动方式为顺流下行。

优选的，所述活性焦制备炉的顶端安装煤粉均布装置，所述煤粉均布装置安装在所述煤粉喷口的下端。

一种粉末活性焦快速制备方法，包括如下步骤：可燃气体在燃烧炉中燃烧，生成高温烟气，除盐水经水冷壁及过热器加热生成低压过热蒸汽，烟气和低压过热蒸汽进入粉末活性焦制备炉，与喷入其中的煤粉反应生成粉末活性焦和可燃气体，其中，可燃气体进入燃烧炉中燃烧，粉末活性焦进入粉末活性焦收集装置收集。

烟气和低压过热蒸汽与煤粉反应的化学方程式为：

C+CO₂＝2CO；

C+H₂O＝CO+H₂；

C+O₂＝CO₂；

2C+O₂＝2CO；

C+2H₂＝CH₄。

优选的，所述可燃气体包括一氧化碳、氢气以及甲烷。

优选的，所述低压过热蒸汽的气体压强为0.5～1.5MPa。

本实用新型的工作流程为：在燃烧炉中燃料燃烧产生的高温烟气，除盐水经加热生成低压过热水蒸汽。高温烟气、低压过热水蒸汽及原料煤粉分别从粉末活性焦制备炉烟气入口、蒸汽喷嘴及煤粉喷嘴送入粉末活性焦制备炉，其中高温烟气直接喷吹原料煤粉，加快原料煤粉升温并使煤粉在烟气中均匀分布。高温烟气中的氧气及燃烧炉的副产物低压水蒸汽为粉末活性焦制备提供所需要的反应气氛。粉末活性焦制备炉得到的终产物为一定浓度的可燃气体和粉末活性焦，经气固分离装置后，可燃气体送入燃烧炉中用作燃气，粉末活性焦经料阀送入粉末活性焦储仓中。

本实用新型的有益技术效果为：

本实用新型的粉末活性焦制备装置燃烧炉和活性焦制备炉集成一体，燃烧炉产生的烟气作为活性焦制备炉的主要热源，实现高温热源自给，避免了现场复杂的高温管路布置，烟气中的氧气与制焦原料的反应释放一定热量可以作为活性焦制备炉的辅助热源。另外，燃烧炉产生的烟气是活性焦制备炉的主要气源，燃烧炉内设置的受热面产生的低压过热水蒸汽作为活性焦制备炉的辅助气源，可以根据原料的差异以及活性焦制备炉的温度灵活调节辅助蒸汽的量。活性焦制备炉产生的可燃气又可作为燃烧炉的辅助燃料。因此整个系统具有相对独立性。在钢厂、化工厂及电厂使用时不需要对原有设备及管路进行大规模改造。不需要抽取锅炉的高温烟气作为热源而影响锅炉效率。另外，本实用新型活性焦制备装置结构紧凑，占地面积小，基础建设投资少。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型的另一种实施方式的结构示意图。

其中，1、灰渣收集装置；2、下集箱；3、燃烧炉；4、燃烧器；5、可燃气喷口；6、水冷壁；7、上集箱；8、汽水分离器；9、煤粉喷口；10、蒸汽喷口；11、活性焦制备炉；12、气固分离装置；13、粉末活性焦收集装置；14、第一料阀；15、煤粉均布器；16、第二料阀；17、下降管；18、蒸汽管路；19、可燃气管路；20、烟道；21、过热器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

由图1所示，一种粉末活性焦快速制备装置，包括燃烧炉3、活性焦制备炉11、灰渣收集装置1、气固分离装置12以及粉末活性焦收集装置13，其中所述燃烧炉3安装在灰渣收集装置1的上端，所述活性焦制备炉11的中下部位与燃烧炉3的出气口相通，所述气固分离装置12与活性焦制备炉11的出口相通，气固分离装置12的气体出口端通过可燃气管路19与燃烧炉3相通，气固分离装置12的固体出口端与粉末活性焦收集装置13相通。生产的粉末活性焦通过第二料阀16进入粉末活性焦收集装置13中。

所述燃烧炉3包括水冷壁、燃烧器4、可燃气喷口5、汽水分离器8以及过热器21，其中，所述燃烧器4设置于可燃气喷口5的下端，所述汽水分离器8设置于所述燃烧炉3的顶端，所述过热器21设置在汽水分离器8的上方，所述过热器21与所述活性焦制备炉11相通。

所述活性焦制备炉11包括蒸汽喷口10、若干个煤粉喷口9以及烟气入口，所述蒸汽喷口10和烟气入口均与所述燃烧炉3相通。煤粉通过第一料阀14进入煤粉喷口9中，

所述活性焦制备炉11安装在燃烧炉3的上端，所述烟气入口设置于活性焦制备炉11的下部，煤粉喷口9设置于烟气入口的上端，蒸汽喷口10设置于煤粉喷口9的上端。在粉末活性焦制备炉11中气流与煤粉的流动方式为顺流上行。

燃烧炉3为主要热源，并为粉末活性焦制备炉11提供所需要烟气氛围及水蒸汽。燃烧炉3炉壁布置有水冷壁6，水冷壁6为竖直立式布置，水冷壁6管内水流动方向为自下而上，水冷壁6通过上集箱7及下集箱2连接起来，上集箱7上方布置气液分离器8，分离出来饱和水蒸汽经过热器21加热后由蒸汽管路18送至粉末活性焦制备炉11的蒸汽喷口10，分离出来的液体经下降管17至下集箱2中。燃烧炉3侧墙布置两个燃烧器4，燃烧器4上方布置粉末活性焦制备产生可燃气喷口5，用于可燃气的回收利用，燃烧器4的下端为灰渣池1。燃烧器4采用油或煤粉为燃料。燃料在燃烧炉3中燃烧产生灰渣落入灰渣池1中，产生的高温烟气向上至粉末活性焦制备炉11中为粉末活性焦制备过程中提供所需要能量及反应气体。烟气中的氧气体积分数为4％～12％，烟气的温度为800～1000℃。

实施例2：

图2表示本实用新型的燃烧炉3与活性焦制备炉11不共轴的实施方式。本实施实例中燃烧炉3与粉末活性焦制备炉11不共轴，两者通过一段短烟道20连接。活性焦制备炉11内气固流动方式为顺流下行。原料煤粉从活性焦制备炉11的上端送入，通过设置在煤粉喷口9下方的煤粉均布器15，使原料进入活性焦制备炉11时均匀分布。本实施实例适用于建筑物高度受限制地区，降低了建筑物总高度。本实施实例的其它构造同实施实例1。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种粉末活性焦快速制备装置，其特征在于：包括燃烧炉、活性焦制备炉、灰渣收集装置、气固分离装置以及粉末活性焦收集装置，其中所述燃烧炉安装在灰渣收集装置的上端，所述活性焦制备炉与燃烧炉的出气口相通，所述气固分离装置与活性焦制备炉的出口相通，气固分离装置的气体出口端与燃烧炉相通，气固分离装置的固体出口端与粉末活性焦收集装置相通。

2.根据权利要求1所述的粉末活性焦快速制备装置，其特征在于：所述燃烧炉包括水冷壁、燃烧器、可燃气喷口、汽水分离器及过热器，其中，所述燃烧器设置于可燃气喷口的下端，所述汽水分离器设置于所述燃烧炉的顶端，所述过热器设置在汽水分离器的上方，所述过热器与所述活性焦制备炉相通。

3.根据权利要求2所述的粉末活性焦快速制备装置，其特征在于：所述活性焦制备炉包括蒸汽喷口、若干个煤粉喷口以及烟气入口，所述蒸汽喷口和烟气入口均与所述燃烧炉相通。

4.根据权利要求3所述的粉末活性焦快速制备装置，其特征在于：所述活性焦制备炉安装在燃烧炉的上端，所述烟气入口设置于活性焦制备炉的下部，煤粉喷口设置于烟气入口的上端，蒸汽喷口设置于煤粉喷口的上端。

5.根据权利要求4所述的粉末活性焦快速制备装置，其特征在于：所述若干个煤粉喷口为两个，这两个煤粉喷口分别设置在活性焦制备炉的左右两侧。

6.根据权利要求3所述的粉末活性焦快速制备装置，其特征在于：所述活性焦制备炉安装在燃烧炉的一侧，所述烟气入口和煤粉喷口均设置于活性焦制备炉的顶端，蒸汽喷口设置于烟气入口和煤粉喷口的下端。

7.根据权利要求6所述的粉末活性焦快速制备装置，其特征在于：所述活性焦制备炉的顶端安装煤粉均布装置，所述煤粉均布装置安装在所述煤粉喷口的下端。