專利名稱：簡易換熱型活性焦凈化再生處理系統及方法
技術領域：
本發明涉及環保技術領域，尤其涉及一種對用于脫硫脫硝的活性焦(活性碳)進行凈化再生的處理系統和處理方法。
背景技術：
活性焦(或稱活性碳)煙氣脫硫脫硝技術屬于干式回收法工藝，是以煤制成的活性焦作脫除劑，在活性焦催化作用下，SO2和O2及H2O發生反應，最后以H2SO4形式附著在活性焦孔隙中，占據著活性中心，導致活性焦對SO2的吸附能力逐漸減弱；同時，NO與02及順3 反應生成N2, NO2與NH3反應生成N2,從而達到脫除煙氣中SO2和NOx的目的。活性焦是影響脫硫脫硝性能及效率的關鍵材料，在脫硫脫硝凈化裝置中，吸附能力下降的活性焦，必須對其進行再生，使脫除劑上的硫酸銨熱分解，同時進行硫酸的熱分解，恢復性能后再投入使用。目前普遍采用的移動床加熱再生方法，再生溫度在400°C左右并保持一段時間，在加熱情況下，活性焦所吸附的H2SO4與C(活性焦)反應被還原為S02，同時硫酸銨受熱分解成氮氣、水、二氧化硫，活性焦恢復吸附性能，可循環使用。活性焦的加熱再生反應相當于對活性焦進行再次活化。專利號ZL 02112580. 5，授權公告號CN1132677C，名稱為活性焦移動解吸裝置的中國發明專利，活性焦移動解吸裝置是一種對已吸附二氧化硫的活性焦進行再生復原的裝置，該裝置自上而下由進口儲倉、進口閥門、進口過渡倉、加熱倉、反應倉、冷卻倉、出口過渡倉、出口閥門順序相連而成，在出口過渡倉以上各部分的外壁之間，均設有隔熱材料將上、 下各部分的外壁彼此隔離，在加熱倉中，設有加溫熱交換器，在冷卻倉中設有冷卻熱交換器，加溫熱交換器下部與冷卻熱交換器的上部之間由加熱器連通，加溫熱交換器的上部與冷卻熱交換器的下部之間由循環泵連通，在反應倉中以及加熱倉的上部均設有排氣管，該排氣管與抽氣泵相連。實際上仔細分析可知再生裝置主要分為加熱段、反應段和冷卻段。其中，加熱段和冷卻段均設有管式換熱器，加熱/冷卻氣體通過管壁與活性焦進行換熱，冷卻段出口高溫氣體經電加熱器加熱后送入加熱段加熱活性焦，使其達到再生所需溫度；加熱段出口氣體通過循環泵導入冷卻段入口冷卻活性焦。通過管壁進行傳熱，活性焦在反應段再生，再生出的含高濃度的二氧化硫的氣體通過再生風機抽出。該裝置加熱段被活性焦冷卻后的氣體用于冷卻段活性焦的冷卻，經冷卻段活性焦加熱的氣體被送入電加熱器繼續加熱，加熱后氣體送入加熱段加熱活性焦，加熱段所需外界提供的能量較多，能量利用率低。專利申請號200910250891. 5，申請公布號CN 101732948A,名稱為三段式活性焦煙氣凈化再生一體化處理系統及方法，其冷卻器的冷卻介質輸入通道直接與外部冷卻介質輸入設備相連通，冷卻器的冷卻介質輸出通道與預熱器的預熱介質輸入通道直接通過管路連通，熱量傳導效率低下，運行安全系數低
發明內容
針對現有活性焦再生裝置中加熱段所需外界提供的能量較多，能量利用率低的問題，本發明的目的是提供一種可對活性焦先預熱再加熱、同時充分利用冷卻段熱量的一種簡易換熱型活性焦凈化再生處理系統及運行經濟安全的處理方法，加熱段為一個獨立的加熱體系，將冷卻段的能量導入到預熱段進行能量循環利用，從而有效解決現有技術中能量使用率低的問題，實現了能量的有效利用，不但節能而且降低成本。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是所述處理系統包括再生裝置、預熱裝置、加熱裝置和冷卻裝置；所述再生裝置包括一再生塔，所述再生塔自上而下依次分為加熱段、再生段和冷卻段；所述預熱裝置包括一干燥塔，所述干燥塔設置在所述再生塔的上方并通過管路與所述再生塔連通，所述干燥塔(2)中空氣與活性焦直接接觸對活性焦進行預熱；所述加熱裝置包括一加熱器、第一風機，所述加熱器、第一風機通過管路與所述再生塔連接形成閉合循環回路，用于對所述再生塔加熱段中的活性焦進行加熱；所述冷卻裝置包括第二風機、一常溫空氣輸入管路、一熱空氣輸出管路，所述常溫空氣輸入管路及所述熱空氣輸出管路分別連接在所述再生塔上，所述第二風機(7)設置在所述常溫空氣輸入管路 (A)上或所述熱空氣輸出管路(B)上，用于將換熱后的熱空氣送入所述干燥塔中對活性焦進行預熱。本專利裝置對整個活性焦再生的流程進行細化，分為預熱、加熱、再生、冷卻，通過常溫空氣將冷卻階段的熱量吸收后輸入到預熱階段與活性焦直接接觸進行預熱，從而將使得活性焦的加熱段、再生段成為兩個獨立的階段，冷卻段與加熱段相互交叉形成一個獨立階段，這樣預熱后的活性焦已經具有一定的溫度，在加熱段能更快的被加熱到再生溫度，由于加熱段與再生段成為兩個獨立階段，這樣可以控制加熱段的換熱風機以及加熱器的出風溫度來控制加熱效率。這樣再生段也可以通過控制加熱段的加熱效率來進一步影響再生段的再生效率。本專利中通過將常溫空氣導入到再生塔冷卻段冷卻活性焦，常溫空氣被加熱后直接導入到干燥塔中與活性焦直接接觸用于預熱活性焦，由于冷卻、預熱采用的是常溫空氣，而且是一個近乎開放的運行體系，因此相對比較安全。顯然本專利中，第二風機主要用于牽引空氣從常溫空氣輸入管路流動到再生塔冷卻段再流動到熱空氣輸出管路，然后從干燥塔中排出，因此，第二風機可以安裝在常溫空氣輸入管路上也可以安裝在熱空氣輸出管路上。進一步優化地，所述常溫空氣輸入管路的空氣輸入口一端設有控制常溫空氣流量的第二閥門，所述熱空氣輸出管路上還連接有一用于將部分熱空氣與常溫空氣混合的熱空氣回流混合管路，所述熱空氣回流混合管路連接到常溫空氣輸入管路上。第二風機出口的熱空氣一部分由熱空氣輸出管路送入干燥塔用于加熱來自脫硫塔的活性焦，提高熱量的利用率；第二風機出口的另一部分熱空氣與常溫空氣輸入管路中的常溫空氣混合對活性焦進行冷卻，所述熱空氣回流混合管路上設有用于控制熱空氣回流量的第一閥門。通過第一閥門和第二閥門的開度控制進氣溫度，減少氣體對管路及再生塔的腐蝕，保證系統的安全運行。進一步優化地，所述干燥塔與所述再生塔加熱段之間通過至少一個進口卸料器連接，所述進口卸料器選用對活性焦磨損、剪切作用盡可能小的料閥，如星形、蝶形下料閥。進一步優化地，所述干燥塔的頂端連接有一進料卸料器，所述再生塔冷卻段的尾端連接有一出口卸料器，所述出口卸料器為星形下料閥或蝶形下料閥。
另外，本發明還提供了一種活性焦凈化再生的處理方法，其包括如下步驟(a)活性焦預熱活性焦進入所述干燥塔中，由所述熱空氣輸出管路送出的熱空氣與活性焦直接接觸對活性焦進行預熱；(b)活性焦加熱所述活性焦在再生塔加熱段中，在由所述加熱裝置送出的高溫導熱介質作用下逐步升溫；(C)活性焦再生所述活性焦在再生塔再生段被再生，再生出的富含SO2氣體被再生風機抽走；(d)活性焦冷卻再生后的活性焦進入所述再生塔冷卻段進行冷卻，冷卻后的活性焦排出處理系統后循環使用，完成再生操作。再生塔加熱段的加熱循環過程中導熱介質為惰性氣體，安全系數高，優選為氮氣。 活性焦在所述再生塔加熱段被加熱至300°C 450°C。該方法中，活性焦加熱、再生階段獨立，冷卻以及預熱階段能量回收利用，再生還原反應充分，再生效率高。本發明的有益效果一、活性焦再生效率高本發明的再生裝置中，活性焦通過與熱空氣直接接觸預熱后進入到再生塔進行加熱，而且加熱段可以獨立控制加熱效率、加熱溫度，加熱氣體由下而上流動，與從上而下移動的活性焦進行熱能交換，加熱氣體由下而上溫度逐步降低，而活性焦在由上而下移動過程中，其溫度逐步升高，使進入再生塔再生段的活性焦溫度達到再生要求，再生效率高。二、能量充分回收常溫空氣經管路輸送至再生塔冷卻段冷卻活性焦，換熱后的熱空氣一部分由熱空氣輸出管路送入干燥塔用于加熱來自脫硫塔的活性焦，提高熱量的利用率；另一部分熱空氣經熱空氣回流混合管路與常溫空氣輸入管路中的常溫空氣混合對活性焦進行冷卻，通過閥門的開度控制進氣溫度，減少氣體對管路的腐蝕，保證再生系統的安全運行。另外，利用空氣作為冷卻介質，操作費用低，節約用水，對環境無污染，設備使用壽命長，從而降低系統運行成本；三、本發明中再生塔加熱段、冷卻段的循環流程中各自的構件均為常規、成熟設備，其操作簡單，控制容易，維護方便。四、本發明的處理方法中，活性焦與導熱介質進行熱交換，再生還原反應充分，再生效率高；換熱裝置與再生塔冷卻段構成循環回路，常溫空氣不斷送入再生塔，并由風機抽出換熱的熱空氣來預熱活性焦，空氣循環速度快，能源利用率高。


圖I是本發明的實施例I的系統整體結構示意圖2是本發明的實施例2的系統整體結構示意附圖標號說明
I-進料卸料器2-干燥塔3-進口卸料器4-再生塔
5-第一風機6-加熱器7-第二風機8-出口卸料器
9-加熱段10-再生段11-冷卻段
12-第一閥門13-第二閥門
6
A-常溫空氣輸入管路 B-熱空氣輸出管路 C-熱空氣回流混合管路
具體實施例方式現結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例I :結合圖I說明本實施例的簡易換熱型活性焦凈化再生處理系統，處理系統包括再生裝置、預熱裝置、加熱裝置和冷卻裝置；再生裝置包括一再生塔4，再生塔4自上而下依次分為加熱段9、再生段10和冷卻段11 ;預熱裝置包括一干燥塔1，干燥塔I設置在再生塔3的上方并通過管路與再生塔3連通；加熱裝置包括一加熱器6、第一風機5，加熱器 6、第一風機5通過管路與再生塔4連接形成閉合循環回路，用于對再生塔加熱段9中的活性焦進行加熱；冷卻裝置包括第二風機7、一常溫空氣輸入管路A、一熱空氣輸出管路B,常溫空氣輸入管路A及熱空氣輸出管路B分別連接在再生塔4上，第二風機7設置在熱空氣輸出管路B上，熱空氣輸出管路B通過第二風機7與干燥塔2管路連接，用于將換熱后的熱空氣送入干燥塔2中對活性焦進行預熱。當然，本實施例中第二風機7也可以設置在常溫空氣輸入管路A上，效果實際上是一樣的。在再生塔加熱段9中，活性焦與導熱介質進行熱交換，熱交換的方式可以通過管式換熱器傳導能量，也可以直接進行接觸交換，但是考慮到安全性以及導熱介質的處理問題，優選通過管式換熱器進行熱交換。管式換熱器換熱是常規技術，本申請人已經公開的 “專利號ZL 02112580. 5名稱為活性焦移動解吸裝置”的中國發明專利中已經對活性焦加熱、冷卻采用管式換熱的方式做了詳細描述，在此不再贅述。在再生塔冷卻段11，由常溫空氣對再生后的活性焦進行冷卻，吸收了活性焦熱量的熱空氣經熱空氣輸出管路B進入干燥塔2中對活性焦進行預熱，充分利用了活性焦冷卻釋放的熱量。第一風機5和第二風機7 的設置均起到加速導熱介質循環的目的，提高了能量的轉換效率。干燥塔2與再生塔加熱段9之間通過至少一個進口卸料器3連接，進口卸料器3選用對活性焦磨損、剪切作用盡可能小的料閥，如星形卸料閥、蝶形卸料閥。進口卸料器3的連接管路上設置放空閥。干燥塔2的頂端連接有一進料卸料器I。在干燥塔2中，活性焦與熱空氣輸出管路B送出的熱空氣直接接觸進行能量轉換，充分地利用了再生塔冷卻段11釋放的熱量，使得活性焦在進入再生塔4之前進行了預熱，活性焦的再生還原反應更為充分， 具有節約能源的有益效果。實施例I中活性焦再生解吸的工作過程如下來自脫硫塔的活性焦經進料卸料閥I進入到干燥塔2中，在干燥塔2中，活性焦被來自第二風機7送出的熱空氣預熱，換熱后空氣排放于干燥塔2外。預熱后的活性焦經一個或多個卸料器3進入到再生塔4的加熱段9，在加熱段9，活性焦被由第一風機5送出的導熱介質加熱，同時，被活性焦冷卻的導熱介質由第一風機5抽出送入加熱器6進行加熱并循環反復；加熱后的活性焦自上向下穿過再生塔再生段10的流動過程中，被逐步加熱到 400°C左右發生再生反應，再生出的富含二氧化硫的氣體被再生風機抽走；流入再生塔冷卻段11的活性焦已得到再生且溫度較高，需將其冷卻才能排出，常溫空氣由常溫空氣輸入管路A進入再生塔冷卻段11對再生后的活性焦進行冷卻，然后經第二風機7牽引送入干燥塔 2中與活性焦換熱，對其進行預熱；經再生塔冷卻段11冷卻后的活性焦由出口卸料器8排出再生設備后循環使用，完成再生操作。
實施例2 不同于實施例I之處在于常溫空氣輸入管路A的空氣輸入口一端設有控制常溫空氣流量的第二閥門13，熱空氣輸出管路B上還連接有一用于將部分熱空氣與常溫空氣混合的熱空氣回流混合管路C，熱空氣回流混合管路C連接到常溫空氣輸入管路A上。第二風機7出口的熱空氣一部分由熱空氣輸出管路B送入干燥塔2用于加熱來自脫硫塔的活性焦，提高熱量的利用率；第二風機7出口的另一部分熱空氣經熱空氣回流混合管路C與常溫空氣輸入管路A中的常溫空氣混合對活性焦進行冷卻，通過第一閥門12和第二閥門13的開度控制進氣溫度，減少高溫氣體對管路和再生塔的腐蝕，保證再生系統的安全運行。實施例2中活性焦再生解吸的工作過程如下來自脫硫塔的活性焦經進料卸料閥I進入到干燥塔2中，在干燥塔2中，活性焦與來自第二風機7送出的熱空氣直接接觸預熱，換熱后空氣排放于干燥塔2外。預熱后的活性焦經一個或多個卸料器3進入到再生塔4的加熱段9，在加熱段9，活性焦被由第一風機 5送出的導熱介質加熱，同時，被活性焦冷卻的導熱介質由第一風機5抽出送入加熱器6進行加熱并循環反復；加熱后的活性焦自上向下穿過再生塔再生段10的流動過程中，被逐步加熱到400°C左右發生再生反應，再生出的富含二氧化硫的氣體被再生風機抽走；流入再生塔冷卻段11的活性焦已得到再生且溫度較高，需將其冷卻才能排出，常溫空氣由常溫空氣輸入管路A進入再生塔冷卻段11，與第二風機7入口處的熱空氣混合后對再生后的活性焦進行冷卻，通過調節第一閥門12和第二閥門13的開度控制混合氣體的溫度。第二風機 7出口氣體送入干燥塔2中與活性焦換熱，對其進行預熱；經再生塔冷卻段11冷卻后的活性焦由出口卸料器8排出再生設備后循環使用，完成再生操作。利用本發明的處理系統，采用以下方式對活性焦進行再生，具體處理方法如下(a)活性焦預熱來自脫硫塔的活性焦進入干燥塔2中，由換熱裝置的熱空氣輸出管路B送出的熱空氣對其進行預熱；(b)活性焦加熱預熱后的活性焦在再生塔加熱段9中，在由加熱裝置送出的高溫導熱介質作用下逐步升溫，換熱后的導熱介質由第一風機5抽出進入加熱器6中循環加執.(C)活性焦再生活性焦在再生塔再生段10被再生，再生出的富含SO2氣體被再生風機抽走；(d)活性焦冷卻再生后的活性焦進入再生塔冷卻段11，常溫空氣由常溫空氣輸入管路A送入再生塔冷卻段11中冷卻活性焦，換熱后的空氣經熱空氣輸出管路B送入干燥塔2中預熱的來自脫硫塔的活性焦，冷卻后的活性焦排出處理系統后循環使用，完成再生操作。其中，加熱段9循環過程中導熱介質為惰性氣體，安全系數高，為氮氣或氮氣與氨氣的混合氣，優選為氮氣。冷卻段11循環過程中的導熱介質為空氣。活性焦在再生塔加熱段9被加熱至300。。 450 0C。本發明的活性焦再生處理系統及方法充分利用了廢熱，進而節約能源，其還可以使用在需要對某種物質在一定溫度下進行反應或者裂解，以得到一種固相物質和一種氣相物質的場合。本領域技術人員應該認識到，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了使本領域技術人員能夠更好的理解本專利內容，不應理解為是對本專利保護范圍的限制，只要是根據本專利所揭示精神所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利保護范圍。
權利要求
1.一種簡易換熱型活性焦凈化再生處理系統，其特征在于所述處理系統包括再生裝置、預熱裝置、加熱裝置和冷卻裝置；所述再生裝置包括一再生塔(4)，所述再生塔(4)自上而下依次分為加熱段(9)、再生段(10)和冷卻段(11)；所述預熱裝置包括一干燥塔(2)，所述干燥塔(2)設置在所述再生塔(4)的上方并通過管路與所述再生塔(4)連通，所述干燥塔(2)中空氣與活性焦直接接觸對活性焦進行預執.所述加熱裝置包括一加熱器(6)、第一風機(5),所述加熱器(6)、第一風機(5)通過管路與所述再生塔(4)連接形成閉合循環回路，用于對所述再生塔加熱段(9)中的活性焦進行加熱；所述冷卻裝置包括第二風機(7)、一常溫空氣輸入管路(A)、一熱空氣輸出管路(B)，所述常溫空氣輸入管路(A)及所述熱空氣輸出管路(B)分別連接在所述再生塔(4)上，所述第二風機(7)設置在所述常溫空氣輸入管路(A)上或所述熱空氣輸出管路(B)上，用于將換熱后的熱空氣送入所述干燥塔(2)中對活性焦進行預熱。
2.根據權利要求I所述的處理系統，其特征在于所述常溫空氣輸入管路(A)的空氣輸入口一端設有控制常溫空氣流量的第二閥門(13)，所述熱空氣輸出管路(B)上還連接有一用于將部分熱空氣與常溫空氣混合的熱空氣回流混合管路(C)，所述熱空氣回流混合管路(C)連接到常溫空氣輸入管路(A)上。
3.根據權利要求2所述的處理系統，其特征在于所述熱空氣回流混合管路(C)上設有用于控制熱空氣回流量的第一閥門(12)。
4.根據權利要求I至3任一權項所述的處理系統，其特征在于所述干燥塔(2)與所述再生塔加熱段(9)之間通過至少一個進口卸料器(3)連接，所述進口卸料器(3)為星形下料閥或蝶形下料閥。
5.根據權利要求4所述的處理系統，其特征在于所述干燥塔(2)的頂端連接有一進料卸料器(I)，所述再生塔冷卻段(11)的尾端連接有一出口卸料器(8)，所述出口卸料器 (8)為星形下料閥或蝶形下料閥。
6.一種采用如權利要求5所述的簡易換熱型活性焦凈化再生處理系統進行活性焦再生的處理方法，其特征在于包括如下步驟(a)活性焦預熱活性焦進入所述干燥塔(2)中，由所述熱空氣輸出管路(B)送出的熱空氣與活性焦直接接觸對活性焦進行預熱；(b)活性焦加熱所述活性焦在再生塔加熱段(9)中，在由所述加熱裝置送出的高溫導熱介質作用下逐步升溫；(c)活性焦再生所述活性焦在再生塔再生段(10)被再生，再生出的富含SO2氣體被再生風機抽走；(d)活性焦冷卻再生后的活性焦進入所述再生塔冷卻段(11)進行冷卻，冷卻后的活性焦排出處理系統后循環使用，完成再生操作。
7.根據權利要求6所述的處理方法，其特征在于所述導熱介質為氮氣或氮氣與氧氣的混合氣。
8.根據權利要求6所述的處理方法，其特征在于所述活性焦在所述加熱段(9)中被加熱至300℃~450℃。
全文摘要
本發明公開了一種簡易換熱型活性焦凈化再生處理系統及方法，系統包括再生裝置、預熱裝置、加熱裝置和冷卻裝置；再生裝置包括一再生塔；預熱裝置包括一干燥塔；加熱裝置包括一加熱器、第一風機，用于對所述再生塔加熱段中的活性焦進行加熱；冷卻裝置包括第二風機、一常溫空氣輸入管路、一熱空氣輸出管路，用于將換熱后的熱空氣送入所述干燥塔中對活性焦進行預熱。處理方法為(a)預熱活性焦進入干燥塔進行預熱；(b)加熱活性焦在加熱段升溫；(c)再生活性焦在再生段被再生；(d)冷卻再生后的活性焦進入冷卻段進行冷卻，換熱后的空氣預熱干燥塔中活性焦。本發明適用于對活性焦進行還原再生。
文檔編號B01D53/02GK102580707SQ20121005091
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者傅月梅, 劉強, 劉靜, 曾艷, 田雷, 翟尚鵬, 辛昌霞 申請人:上海克硫環保科技股份有限公司