本发明属于硫磺回收技术领域，具体涉及一种碳热还原so2制备硫磺的装置及方法。
背景技术：
随着我国环保形势的日益严峻，电厂、金属冶炼厂、化工厂等排放的含硫烟气成为了当前烟气治理工作的重点。当前应用最广泛so2脱除技术是石灰石湿法脱硫技术，该技术消耗大量石灰石资源和水资源，副产物脱硫石膏利用率较低，脱硫废水难以处理，带来大量废水、废固排放，造成二次污染。在化工行业中，也可以用碱吸收法脱除烟气中的含硫成分，但是该工艺存在运行成本高、固废处理困难的问题。
这些烟气中，so2和h2s是主要的含硫污染物，也有少量含硫的有机气体，根据不同生产工艺，其含硫气体成分及含量也不尽相同，但是通过目前的技术可以将不同的含硫气体均转化成so2的形式进行富集，利用碳热还原技术将富so2气体转化成硫磺进行回收。硫磺在所有含硫产品中分子量最低，单位价值高；储存运输成本较低；且硫磺可作为大多数含硫产品的生产原料，用途广泛。
碳热还原so2制备硫磺工艺和技术近年来日益成熟，但针对碳热还原塔的结构和参数还没有一个成熟的设计，这也是制约该工艺发展推广的一个关键问题。
技术实现要素：
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种碳热还原so2制备硫磺的装置。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种碳热还原so2制备硫磺的装置，包括料仓、气固混合仓、碳热还原塔、高温气固分离器、灰斗、碳基还原剂缓冲罐，碳热还原塔由上到下为反应段和气固混合仓，料仓与气固混合仓的物料进口连接，反应段顶部设置还原气出口，还原气出口依次连接高温气固分离器、灰斗、碳基还原剂缓冲罐，碳基还原剂缓冲罐与气固混合仓的返料口连接，气固混合仓内部由上到下依次设置支架、分布板、补充气进口，反应气进管由气固混合仓的底部进入气固混合仓，所述支架位于物料进口和返料口的下侧，反应气进管的一端位于支架的上方。
本申请通过碳热还原装置的设计，使装置内部形成稳定的流化状态，物料不产生堆积，同时在停机状态时，不需要将物料排出再添加新料，启动时原有物料可在内部直接建立流化状态，既达到物料的循环利用，同时使物料能够稳定的在装置内部运行，相比于现有技术使装置的运行更加的稳定。
优选的，所述料仓与气固混合仓通过进料管连接，所述进料管与碳热还原塔通过第一固定架固定连接。
进一步优选的，所述进料管上设置第一锁气给料机。
进一步优选的，所述进料管与碳热还原塔的夹角的角度为20-50°。
优选的，碳热还原塔的还原气由碳热还原塔顶部的还原气出口进入高温气固分离器，高温气固分离器的顶部设置还原气排气口，高温气固分离器的底部进入灰斗内部，灰斗的料腿底端进入碳基还原剂缓冲罐的内部。
优选的，在碳基还原剂缓冲罐的内部，料腿底端的下方设置松动风喷嘴，碳基还原剂缓冲罐的两侧分别设置返料口和排焦口，返料口和排焦口位于料腿底端的上侧。
松动风喷嘴保证缓冲罐物料可以连续排出，在基还原剂缓冲罐的内部，一部分粉状碳基还原剂经锁气给料机从侧面返回气固混合仓上部，使其循环利用，提高其利用率；另一部分失去还原能力的碳基还原剂经锁气给料机从缓冲罐排出。
进一步优选的，返料口与气固混合仓通过返料管连接，所述返料管上设置第二锁气给料机，排焦口连接的排焦管上设置第三锁气给料机。
进一步优选的，返料管与碳热还原塔之间通过第二固定架固定连接。
更进一步优选的，返料管与碳热还原塔的夹角角度为20-50°。
优选的，所述分布板为密相多孔材料。
粉状碳基还原剂自上而下不能通过分布板，但来自下部的补充气可穿透分布板，落入分布板的物料可以被补充气吹到碳热还原塔上部，在启停或事故状态下堆积在分布板上的粉状还原剂吹起，使其充分混合并形成稳定流化状态。
优选的，所述支架和分布板之间靠近分布板一侧设置排渣口。
在设备停止或事故状态下可将还原塔内的物料排出。
利用上述碳热还原so2制备硫磺的装置进行制备硫磺的方法，具体步骤为：
1)粉状碳基还原剂从料仓输送至气固混合仓，反应气从反应气进管进入气固混合仓，与粉状碳基还原剂充分混合后进入碳热还原塔的上部反应段；
2)在碳热还原塔的上部反应段，反应气与粉状碳基还原剂反应得到还原气；
3)还原气进入高温分离器，还原气中携带的粉状物料经由灰斗进入碳基还原剂缓冲罐，碳基还原剂缓冲罐的物料一部分返回碳热还原塔，一部分由排焦口排出；
4)碳热还原塔上部落下的和碳基还原剂缓冲罐返回的落入到气固混合仓的分布板上的物料被补充气重新吹入碳热还原塔的上部反应段。
优选的，步骤1)中所述碳基还原剂的粒径为60μm-3mm。
优选的，步骤1)中所述反应气为含有so2的气体，so2浓度为3％～30％。
优选的，步骤2)中所述还原气为n2、so2、cos、h2s、cs2、co、h2和co2等的混合物。
优选的，步骤3)中所述补充气与反应气相同的气体。
优选的，步骤2)中所述碳热还原塔内气速4～8m/s，塔内气固接触时间2～12s，反应温度700℃～1000℃，c/s摩尔比10～120。
本发明的有益效果：
本发明提出的一种碳热还原so2制备硫磺的装置及方法，针对金属冶炼烟气、化工尾气、烧结机烟气等含有高浓度so2的气体或经so2富集后的含有高浓度so2的电厂燃煤烟气，使其通过该碳热还原so2回收硫磺的装置，通过精确控制碳热还原反应条件和合理的结构设计，不仅能够对这些含有高浓度so2的烟气进行初步脱硫，降低气体中so2浓度，减轻后续烟气脱硫达标排放的压力，同时还可以回收硫磺，提高经济效益，具有广阔的市场前景；
本申请的制备硫磺的装置气固混合仓的下部设置分布板和补充气口，可以使落下的物料被反吹回碳热还原塔的上部，同时在启停或事故状态下堆积在分布板上的粉状还原剂吹起，使其充分混合并形成稳定流化状态，防止了物料的堆积造成的堵塞，充分利用了物料；
流化床碳热还原塔内的碳基还原剂循环倍率高，so2转化率≥97％，硫磺产率为85～95％，回收硫磺纯度达到99.7％以上，符合工业硫磺一等品标准。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为为一种碳热还原so2制备硫磺的装置的结构示意图；
其中，
1、料仓，2、气固混合仓，3、碳热还原塔，4、高温气固分离器，5、灰斗，6、碳基还原剂缓冲罐，7、第一固定架，8、第二固定架，9、支架，10、排渣口，11、分布板，12、补充气进口，13、排焦管，14、松动风喷嘴，15、反应气进管，16、还原气排气口，17、第一锁气给料机，18、第二锁气给料机，19、第三锁气给料机。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1
一种碳热还原so2制备硫磺的装置，包括料仓1、气固混合仓2、碳热还原塔3、高温气固分离器4、灰斗5、碳基还原剂缓冲罐6，碳热还原塔3由上到下为反应段和气固混合仓2，料仓1与气固混合仓2的物料进口连接，反应段顶部设置还原气出口，还原气出口依次连接高温气固分离器4、灰斗5、碳基还原剂缓冲罐6，碳基还原剂缓冲罐6与气固混合仓2的返料口连接，气固混合仓2内部由上到下依次设置支架9、分布板11、补充气进口12，反应气进管15由气固混合仓2的底部进入气固混合仓2，所述支架9位于物料进口和返料口的下侧，反应气进15管的一端位于支架9的上方。
优选的，所述碳热还原塔3内的床层可以为微流化床、鼓泡床、喷动床。
优选的，所述料仓与气固混合仓连接的进料管与碳热还原塔3通过第一固定架7固定连接。
进一步优选的，所述进料管上设置第一锁气给料机17。
进一步优选的，所述进料管与碳热还原塔3的夹角的角度为20-50°。
优选的，碳热还原塔3的还原气由碳热还原塔3顶部的还原气出口进入高温气固分离器4，高温气固分离器4的顶部设置还原气排气口，高温气固分离器4的底部进入灰斗5内部，灰斗5的料腿进入碳基还原剂缓冲罐6的内部。
优选的，在碳基还原剂缓冲罐6的内部，灰斗5料腿的下方设置松动风喷嘴14，碳基还原剂缓冲罐6的两侧分别设置返料口和排焦口，返料口和排焦口位于料腿底端的上侧。
进一步优选的，返料口与气固混合仓连接的返料管设置第二锁气给料机18，排焦口连接的排焦管上设置第三锁气给料机19。
进一步优选的，返料管与碳热还原塔3之间通过第二固定架8固定连接。
更进一步优选的，返料管与碳热还原塔3的夹角角度为20-50°。
优选的，所述分布板11为密相多孔材料。
优选的，所述支架9和分布板11之间靠近分布板11一侧设置排渣口10。
实施例2
一种碳热还原so2制备硫磺的方法，具体步骤为：
1)粉状碳基还原剂从料仓输送至气固混合仓，反应气从反应气进管进入气固混合仓，与粉状碳基还原剂充分混合后进入碳热还原塔的上部，反应气的so2浓度为10％；
2)在碳热还原塔的上部，碳热还原塔内气速5m/s，塔内气固接触时间5s，反应温度800℃，c/s摩尔比50，反应气与粉状碳基还原剂反应得到还原气，所述还原气为n2、so2、cos、h2s、cs2、co、h2和co2等的混合物；
3)还原气进入高温分离器，还原气中携带的粉状物料经由灰斗进入碳基还原剂缓冲罐，碳基还原剂缓冲罐的物料一部分返回碳热还原塔，一部分由排焦口排出；
4)碳热还原塔上部落下的和碳基还原剂缓冲罐返回的落入到气固混合仓的分布板上的物料被补充气重新吹入碳热还原塔的上部。
实施例3
一种碳热还原so2制备硫磺的方法，具体步骤为：
1)粉状碳基还原剂从料仓输送至气固混合仓，反应气从反应气进管进入气固混合仓，与粉状碳基还原剂充分混合后进入碳热还原塔的上部，反应气的so2浓度为15％；
2)在碳热还原塔的上部，碳热还原塔内气速5m/s，塔内气固接触时间5s，反应温度900℃，c/s摩尔比60，反应气与粉状碳基还原剂反应得到还原气，所述还原气为n2、so2、cos、h2s、cs2、co、h2和co2等的混合物。
3)还原气进入高温分离器，还原气中携带的粉状物料经由灰斗进入碳基还原剂缓冲罐，碳基还原剂缓冲罐的物料一部分返回碳热还原塔，一部分由排焦口排出；
4)碳热还原塔上部落下的和碳基还原剂缓冲罐返回的落入到气固混合仓的分布板上的物料被补充气重新吹入碳热还原塔的上部。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。