活性炭的热再生方法及其装置制造方法

活性炭的热再生方法及其装置制造方法
【专利摘要】提供一种活性炭的热再生方法，该方法包括：1)将在干法脱硫、脱硝装置的吸附塔中吸附了包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物的活性炭从吸附塔的底部转移到活性炭解析塔中，其中脱硫、脱硝装置包括活性炭吸附塔和解析塔；和2)在解析塔中活性炭与加热气体进行热交换而被加热或升温至活性炭再生温度T1，导致活性炭在该T1温度下进行解析、再生；加热气体是来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气G1或由常温空气与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气G1进行间接热交换之后所形成的热空气G2。还提供一种活性炭再生装置。
【专利说明】活性炭的热再生方法及其装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及在包括活性炭吸附塔和解析塔的干法脱硫、脱硝装置和工艺中活性炭的热再生方法及其装置，更具体地说，涉及利用烧结机的高温烟气对来自烟气或废气(尤其钢铁工业的烧结机的烧结烟气)的活性炭吸附脱硫(SO2)、脱硝(NOx)工艺中的活性炭进行热再生的方法，属于环保节能领域，即烧结烟气的处理领域。

【背景技术】
[0002]对于工业烟气、尤其钢铁工业的烧结机烟气而言，采用包括活性炭吸附塔和解析塔(或再生塔)的脱硫、脱硝装置和工艺是比较理想的。活性炭法脱硫具有脱硫率高、可同时实现脱硝、脱二噁英、除尘、不产生废水废渣等优点，是极有前景的烟气净化方法。活性炭可以在高温下再生，在温度高于350°C时，吸附在活性炭上的硫氧化物、氮氧化物、二恶英等污染物发生快速解析或分解(二氧化硫被解析，氮氧化物和二噁英被分解)。并且随着温度的升高，活性炭的再生速度进一步加快，再生时间缩短，优选的是一般控制解析塔中活性炭再生温度约等于400°C，因此，理想的解析温度(或再生温度)是例如在390-430°C范围、更优选在400-420°C范围。
[0003]如图1所示，现有技术中采用结构类似于壳管式热交换器的解析塔(或再生塔)进行活性炭的解析、再生，活性炭从塔的顶部进入，经由管程到达塔的底部，而用于加热活性炭的加热气体从一侧进入，经由壳程，从另一侧输出，其中活性炭与加热气体进行热交换而被加热至再生温度。为了将解析塔内活性炭升温并保持在400 V左右，一般采用燃烧高炉煤气或焦炉煤气加热循环热风，使进入解析塔的热风温度为400-450°C，在解析塔内热风与活性炭进行热交换，活性炭温度上升至400°C左右，加热气体温度降至300°C左右。
[0004]另一方面，在钢铁工业的烧结机中烟气或废气的热量没有被合理地利用，利用的效率较低，经济价值不高。烧结机尾部两个风箱中的烟气温度一般为380?450°C、优选420-450°C，如果不加以利用，则会与烧结机前部风箱中较低温烟气混合后排放，排放温度90 ?180O。
[0005]利用高炉煤气或焦炉煤气将热风从300°C加热至约400°C (约100°C的温差)需消耗大量的能源介质，如果能够使用其他废的高温气体作为加热介质取代高炉煤气或焦炉煤气，可以实现废热利用，同时节约能源。


【发明内容】

[0006]在本发明的包括活性炭吸附塔和解析塔的干法脱硫、脱硝装置和工艺中，在吸附塔中从烧结烟气中吸附了包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物的活性炭被转移到活性炭解析塔的加热区中，在解析塔的加热区中活性炭与加热气体G(如400-500°C的热空气或热风G2或高温烟气Gl)进行间接热交换而被加热(或升温)至例如390-480°C范围的温度，活性炭通常在该温度下进行解析、再生。其中解析塔(或再生塔)具有上部的加热区和任选的下部的冷却区。通常，所述加热区具有管壳型换热器结构。同样，所述冷却区也具有管壳型换热器结构。活性炭分别经由加热区的管程和任选的冷却区的管程，而加热气体或高温烟气在加热区中经由壳程，冷却风在冷却区中经由壳程。
[0007]本申请的发明人意外发现，在钢铁工业的烧结机的尾部两个风箱中的烟气或废气的380?450°C、优选420-450°C温度与活性炭解析塔中的解析、再生温度非常匹配，也就是说，烧结机尾部高温烟气非常适合作为热源来加热解析塔(或再生塔)内的活性炭。
[0008]根据本发明的第一个实施方案，提供一种活性炭的热再生方法，该方法包括:
[0009]I)将在脱硫、脱硝装置的活性炭吸附塔中从烟气或烧结烟气中吸附了包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物的活性炭从吸附塔的底部转移到活性炭解析塔的加热区中，其中脱硫、脱硝装置包括活性炭吸附塔和解析塔；和
[0010]2)在解析塔的加热区中活性炭与输入加热区中的加热气体进行间接热交换而被加热或升温至活性炭再生温度(或活性炭解析温度)Tl，导致活性炭在该Tl温度下进行解析、再生；
[0011]其特征在于，输入加热区中的加热气体是:(a)来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl (例如420?450°C ) ； (b)由常温空气与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl (例如420?450°C )在换热器中进行间接热交换之后所形成或升温的热空气G2(例如410?445°C );或(c)在换热器与解析塔的加热区之间循环(优选采用封闭循环或闭合循环)的并且已经在换热器中与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl (例如420?450°C )进行间接热交换之后而升温的热空气G2 (例如410?445 0C )。
[0012]在以上(c)情况下，对于在换热器与解析塔的加热区之间循环的空气(或热风)，它从加热区的加热气体出口输出，通过在换热器中进行间接热交换而升温之后再次返回到加热区的加热气体进口。也就是说，加热气体是通过将已经与活性炭在解析塔的加热区中进行间接热交换而降温的、从解析塔的加热区的加热气体出口所流出的空气(或热风)输送到换热器中与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl进行间接热交换之后再次升温所形成的热空气G2。在这种情况下，作为加热气体的热空气在换热器与解析塔的加热区之间循环。即，已经与活性炭在解析塔的加热区中进行间接热交换而降温的、从解析塔的加热区的加热气体出口所流出的降温空气或降温热风G2(280-350°C，约320°C )通常被输送到换热器中与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl (例如420?4500C )进行间接热交换之后再次升温、变成高温的热空气G2 (例如410?445°C )，后者被输送到解析塔的加热区的加热气体进口并进入到加热区中，使得作为加热气体的热空气G2在换热器与解析塔的加热区之间循环。
[0013]例如，如果烧结机尾部烟气温度合适的话则采用以上(a)方案，而如果烧结机尾部烟气温度过高则兑一些冷风或采用方案(b)。
[0014]上述方案(C)是本发明的最优实施方式。热利用的效率最高，操作最简单，容易控制系统的操作，而且更加环保。与方式(b)相比，节能非常显著，循环热空气只需稍微升温到合适的温度就可返回加热区中再利用。
[0015]这里所说的“尾部一个或两个风箱”是指在烧结机的尾部倒数第一个或尾部倒数第一个和倒数第二个风箱。烧结机尾部的一个或两个风箱的温度往往是最高的。尤其重要的是，烧结机尾部的一个或两个风箱中抽取的烟气中SO2浓度已经明显降低。同时，从烧结机尾部的一个或两个风箱中抽取的烟气的温度通常高于400°C，冬天可能低至390°C或甚至380°C，因此，在被引入到吸附塔中之后它对于吸附塔的腐蚀作用也很少。因为在高于380 0C的情况下蒸汽形式的水无法与SO2形成亚硫酸，或无法与SO2和O2两者反应形成硫酸。
[0016]一般来说，活性炭再生温度Tl是在390-500 °C，优选400-470 °C，更优选405-4500C，更优选在410-440°C，更优选410_430°C的范围。
[0017]一般情况下，作为加热气体被输入加热区中的烟气Gl或热空气G2具有380?5000C，优选390?480°C，更优选400-470°C，更优选410-460°C，优选420_450°C的温度，如430°C 或 440°C。
[0018]通常，高温烟气Gl或热空气G2在用于活性炭解析塔中加热活性炭之后其温度会降低，例如降低至温度T2( —般为280-350°C，优选为290_330°C，如约300°C、310°C或320°C)。优选的是，与活性炭热交换而降温(具有温度T2)的烟气(或称作降温后的烟气或热交换后的烟气)返回烧结机的主烟道中。而解析塔内活性炭被加热至415°C左右
[0019]优选的是，当在输入加热区中之前的加热气体(例如G1，如图2中所示；或62，如图3中所示)的温度低于活性炭再生温度Tl时，在加热气体进入到解析塔中之前利用另外的加热源对作为加热气体的高温烟气Gl或热空气G2进行加热；优选的是，对高温烟气Gl或热空气G2进行加热，使它的温度升高至比活性炭再生温度Tl高5-40°C、优选高7-30°C、更优选8-20°C、更优选10-15°C的温度。例如当来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl的温度低于活性炭再生温度(或活性炭解析温度)Tl时，在该烟气Gl进入到解析塔(它的加热区)中之前利用另外的加热源对高温烟气Gl进行加热，使它的温度升高至比活性炭再生温度Tl高5-40°C、优选高7-30°C、更优选8_20°C、更优选10_15°C的温度。优选的是，加热源是加热炉，该加热炉例如燃烧高炉煤气或焦炉煤气对加热气体(例如Gl或G2)进行加热。
[0020]当在解析塔的操作中使用加热炉来预先对加热气体(例如G1，如图2中所示；或G2，如图3中所示)进行升温时，在由助燃风机将助燃空气输入到加热炉内的燃烧室的进风口的情况下，高炉煤气或焦炉煤气(任选在流过一个另外的换热器被预热之后)被输入加热炉的燃烧室中燃烧，然后:(1)从燃烧室中排出的高温废气或高温热风(Ga)(例如具有1100-1900°C、优选1300-1600°C )流过加热炉尾部的一个温度调节区(或称作混合、缓冲区)并且与从换热器(14)中流出后输入该区域的热风G2进行混合或与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl进行混合而被调节温度(例如至400-460°C，优选400-450°C、更优选410-430°C )，从而变成具有例如400_46(TC (优选400_45(TC、更优选410-430°C)的热风(Gb)，然后，该热风Gb作为加热气体经由管道被输送到解析塔的加热区的热风入口 ；或
[0021](II)从燃烧室中排出的高温废气或高温热风(Ga)(例如具有1100-1900°C、优选1300-1600°C )流过加热炉尾部的一个温度调节区域并且与(II)与从换热器(14)中流出后输入该区域的热风G2进行间接热交换以便进一步升高该热风G2的温度(例如至400-4600C，优选400-450°C、更优选410-430°C )，然后，升温的该热风G2作为加热气体经由管道被输送到解析塔的加热区的热风入口。
[0022]通常由冷却风机将常温空气(作为冷却风或冷却空气)从解析塔冷却区的冷风入口通入到解析塔的冷却区中，与在冷却区中向下移动的活性炭进行间接热交换以便冷却已经发生热解析的活性炭，而在冷却区中与活性炭进行热交换而升温的冷却风从解析塔的冷却区的冷却风出口输出，变成升温的冷却风(例如90-120°C，如约100°C )。优选的是，从解析塔的冷却区的冷却气体出口排出的冷却风(约90-120°C，如100°C )替代以上所述的常温空气。
[0023]更优选的是，将从解析塔的冷却区的冷却风出口排出的冷却风((约90_120°C，如100C ))引导至与加热炉配套使用的助燃风机的进风口，由助燃风机送入加热炉的燃烧室的进风口。因此，加热区的外排热风(280-350°C，约320°C )和冷却区的外排冷风(例如90-120°C，如约100°C )的余热都得到利用。
[0024]优选的是，在解析塔或换热器中经历换热后的高温烟气返回至烧结机的主烟道。例如返回到烧结机的主烟道的烧结主抽风机之前(或上游)但在上述风箱的原取烟气口的下游。
[0025]本发明的解析塔是用于钢铁工业的废气处理的脱硫、脱硝装置中的再生塔或解析塔，通常具有15-45米、优选20-40米、更优选25-35米的塔高。另外，解析塔或它的主体部分具有6-100米2、优选8-50米2、更优选10-30米2、进一步优选15-20米2的主体横截面积。而脱硫脱硝装置中的(脱硫、脱硝)吸附塔通常具有更大的尺寸，例如吸附塔的塔高为20-60，优选22-50，更优选25-45米。
[0026]对于钢铁工业中烧结机，它的总长度一般是20-120米，优选40-100米，更优选60-80 米。
[0027]根据本发明的第二个实施方案，基于上述第一个实施方案，还提供烧结烟气的脱硫、脱硝方法，该方法包括:
[0028]I)、烧结烟气被输送到包括活性炭吸附塔和解析塔的一种脱硫、脱硝装置的活性炭吸附塔中，与从吸附塔的顶部输入的活性炭进行接触，使得包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物被活性炭吸附；和
[0029]2)吸附了包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物的活性炭从吸附塔的底部转移到活性炭解析塔的加热区中；和
[0030]3)在解析塔的加热区中活性炭与输入加热区中的加热气体进行间接热交换而被加热或升温至活性炭再生温度Tl，导致活性炭在该Tl温度下进行解析、再生；
[0031]其特征在于，输入加热区中的加热气体是:(a)来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl (例如420?450°C ) ； (b)由常温空气与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl (例如420?450°C )在换热器中进行间接热交换之后所形成或升温的热空气G2(例如410?445°C );或(c)在换热器与解析塔的加热区之间循环(优选采用封闭循环或闭合循环)的并且已经在换热器中与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl (例如420?450°C )进行间接热交换之后而升温的热空气G2 (例如410?445 0C )。
[0032]一般来说，在以上步骤(2)中吸附了污染物的活性炭从吸附塔的底部被转移到具有上部的加热区和下部的冷却区的一种活性炭解析塔的加热区中。
[0033]在解析塔的加热区中活性炭与加热气体进行热交换而被加热(或升温)至例如390-4500C (如430°C)范围的温度，活性炭通常在该温度下进行解析、再生。
[0034]在本发明中，根据烧结终点的控制，烧结机风箱内烟气Gl的温度最高点一般出现在尾部的两个风箱中的某一个。烧结机尾部两个风箱中的烟气温度一般为380?450°C，如果不加以利用，则会与烧结机前部风箱中较低温烟气混合后排放，排放温度90?180°C。
[0035]烧结机尾部两个风箱内烟气温度不同，选择温度更高的烟气(高温烟气)做为解析塔内活性炭加热介质，温度较低的烟气则关闭其管路上的挡板门。高温烟气通过风机、经加热炉引至解析塔间接加热塔内活性炭，换热后的高温烟气回至烧结主烟道。
[0036]根据解析塔烟气入口处的温度判断是否需要利用加热炉对高温烟气进行加热。如果解析塔入口烟气温度高于400°C的烟气则无需对加热炉进行点火加温烟气，高温烟气可以直接进入解析塔加热活性炭；如果解析塔入口烟气温度低于400°C的烟气则需对加热炉进行点火，燃烧高炉煤气或焦炉煤气对高温烟气进行加热，使其升温至400°C左右，此时烟气温度升高的幅度为10?40°C (考虑了高温烟气输送管路的热损失)，远低于100°C的温差补偿。
[0037]根据本发明的第三个实施方案，提供一种活性炭解析装置或用于上述方法中的一种活性炭解析装置，它包括:
[0038]活性炭解析塔(I)，该解析塔(I)具有:上部的加热区(2)和下部的冷却区(9)，位于塔顶的用于输入待再生活性炭的进口和位于塔底的输出再生的活性炭的出口 ；
[0039]位于解析塔(I)的(气路)上游的加热炉⑷；
[0040]位于加热炉(4)的(气路)上游的输送热烟气的烟气风机(7)；
[0041]助燃风机(11)，它输送空气经由第七管路(L7)到达加热炉⑷的进风口 ；
[0042]为加热区(2)输入加热气体的第一管路(LI)，它的前端经由任选的第三个阀门(V3)连接到加热炉⑷的尾端出风口以及它的末端连接到加热区⑵的加热气体进口 ；
[0043]输送烟气的第二管路(L2)，其中烟气风机(7)位于该第二管路(L2)的前段与后段之间，该第二管路(L2)的前段的前端连接到烧结机(3)尾部一个或两个风箱(10)，而第二管路(L2)的后段的后端分成第一支路(L9)和第二支路(LlO)，其中第一支路(L9)经由任选的第一阀门(Vl)连通到加热炉(4)尾部的温度调节区(即混合区或换热区)，和第二支路(LlO)经由任选的第二阀门(V2)连通到在加热炉(4)尾部下游(或在任选的第三阀门(V3)的下游)的第一管路(LI)上；
[0044]空气输送管路(L7)，它的前端连接到助燃风机(11)的出风口，而它的后端连接到加热炉⑷的燃烧室的进风口 ；
[0045]煤气输送管路(L8)，它的前端连接到煤气管路或煤气贮罐(13)，而它的后端连接到加热炉(4)的燃烧室的燃料进口 ；和
[0046]第三管路(L3)，用于从加热区(2)的加热气体出口排出加热气体，即它的一端连接到加热区(2)的加热气体出口。
[0047]优选的是，第三管路(L3)的另一端连接到烧结机的主烟道；更优选的是，连接到烧结机的主烟道的烧结主抽风机之前(或上游)但在上述风箱的原取烟气口的下游。
[0048]根据本发明的第四个实施方案，提供一种活性炭解析装置或用于上述方法中的一种活性炭解析装置，它包括:
[0049]活性炭解析塔(I)，该解析塔(I)具有:上部的加热区(2)和下部的冷却区(9)，位于塔顶的用于输入待再生活性炭的进口和位于塔底的输出再生的活性炭的出口 ；
[0050]位于解析塔(I)的(气路)上游的加热炉⑷；
[0051]位于加热炉(4)的(气路)上游的换热器(14)(例如壳管式换热器)；
[0052]为加热区(2)输入加热气体的第一管路(LI)，它的前端经由任选的第三个阀门(V3)连接到加热炉⑷的尾端出风口以及它的末端连接到加热区⑵的加热气体进口 ；
[0053]输送热烟气的第二管路(L2)，该第二管路(L2)的前段的前端连接到烧结机(3)尾部一个或两个风箱(10)，而第二管路(L2)的后段的后端连接到换热器(14)的烟气通道的进口 ；
[0054]用于排出烟气的第三管路(L3)，它的一端连接到换热器(14)的烟气通道的出口 ；
[0055]用于输出热风的第四管路(L4)，它的前端与加热区(2)的加热气体出口连接，而它的后端经由任选的第四个阀门(V4)连通到换热器(14)的热风或空气通道的进口 ；
[0056]用于输送热风的第六管路(L6)，它的前端连通到换热器(14)的空气或循环热风通道的进口，而它的后端分成第一支路(L9)和第二支路(LlO)，其中第一支路(L9)经由任选的第一阀门(Vl)连通到加热炉(4)尾部的温度调节区(即混合区或换热区)，和第二支路(LlO)经由任选的第二阀门(V2)连通到在任选的第三阀门(V3)的下游的第一管路(LI)上；
[0057]烟气风机(7)，它位于该第二管路(L2)的前段与后段之间；
[0058]任选的助燃风机(11)，它输送空气经由第七管路(L7)到达加热炉⑷的进风口 ；
[0059]任选的空气输送管路(L7)，它的前端连接到助燃风机(11)的出风口，而它的后端连接到加热炉⑷的燃烧室的进风口 ；和
[0060]煤气输送管路(L8)，它的前端连接到煤气管路或煤气贮罐(13)，而它的后端连接到加热炉(4)的燃烧室的燃料进口。
[0061]优选的是，在管路L6中安装一个循环风机(17)。
[0062]另外，上述装置进一步包括:用于输入空气的第五管路(L5)，它经由任选的第五个阀门(V5)连通到换热器(14)的空气或循环热风通道的进口。
[0063]优选的是，第三管路(L3)的另一端连接到烧结机的主烟道；更优选的是，连接到烧结机的主烟道的烧结主抽风机之前(或上游)但在上述风箱的原取烟气口的下游。
[0064]对于烟气(或废气)吸附塔的设计及其吸附工艺，现有技术中已经有很多文献进行 7 披露，参见例如 US5932179, JP2004209332A,和 JP3581090B2 (JP2002095930A)和JP3351658B2 (JPH08332347A), JP2005313035A。本申请不再进行详细描述。
[0065]在本发明中，对于解析塔没有特别的要求，现有技术的解析塔都可用于本发明中。优选的是，解析塔是管壳型(或壳管型)的立式解析塔，其中活性炭从塔顶输入，向下流经上部加热区的管程，然后到达一个处于上部加热区与下部冷却区之间的一个缓冲空间，然后流经下部冷却区的管程，然后到达塔底，而加热气体(或高温烟气)则流经加热区的壳程，加热气体(或高温烟气，400-450°C )从解析塔的加热区的一侧进入，与流经加热区管程的活性炭进行间接热交换而降温，然后从塔的加热区的另一侧输出。冷却风从解析塔的冷却区的一侧进入，与流经冷却区管程的已解析、再生的活性炭进行间接热交换。在间接热交换之后，冷却风升温至90-130°C (如约100°C )。
[0066]对于活性炭解析塔的设计及活性炭再生方法，现有技术中已经有很多文献进行了披露，JP3217627B2 (JPH08155299A)公开了一种再生塔(即解吸塔)，它采用双密封阀，通惰气密封，筛分，水冷(参见该专利中的图3)。JP3485453B2(JPH11104457A)公开了再生塔(参见图23和24)，可采用预热段，双密封阀，通惰气，空气冷却或水冷。JPS59142824A公开了来自冷却段的气体用于预热活性炭。中国专利申请201210050541.6(上海克硫公司)公开了再生塔的能量再利用的方案，其中使用了干燥器2。JPS4918355B公开了采用高炉煤气(blast furnace gas)来再生活性炭。JPH08323144A公开了采用燃料(重油或轻油)的再生塔，使用空气加热炉(参见该专利的图2，11-热风炉，12-燃料供给装置)。中国实用新型201320075942.7涉及加热装置及具备该加热装置的废气处理装置(燃煤、空气加热)，参见该实用新型专利中的图2。
[0067]在本申请中“任选的”表示有或没有。解析塔与再生塔可互换使用。再生与解析可互换使用。另外，解析与解吸是相同的概念。
[0068]本发明的优点或有益技术效果
[0069]1、钢铁工业的烧结机的尾部两个风箱中的烟气或废气的380?450°C、优选420-450°C温度与活性炭解析塔中的解析、再生温度(例如390-430°C )非常匹配，因此，烧结机尾部高温烟气非常适合作为热源来加热解析塔(或再生塔)内的活性炭。当废气温度稍高时，可以直接使用，因此，工艺操作和控制显得非常方便。或即使废气温度稍低于所需要的再生温度，仅仅需要很少的热量升高废气的温度即可使用。
[0070]2、废气所含的废热加以利用，导致节约了能源。
[0071]3、与现有技术的再生工艺相比，减少能源的使用，明显地降低工艺的成本。
[0072]4、对于再生热源的供应，无需建设规模较大的热量产生装置如大型燃气炉，减少设备投资和操作、维护成本。

【专利附图】

【附图说明】
[0073]图1是现有技术的再生塔的再生工艺流程示意图。
[0074]图2是本发明的再生塔或解析塔的再生工艺或解析工艺流程示意图。
[0075]图3是本发明的采用换热器的再生塔或解析塔的再生工艺或解析工艺流程示意图。
[0076]附图标记:1、解析塔；2、加热区；3、烧结机；4、加热炉；5、从加热区外排的加热气体如加热用的烟气；6、烟气预处理设备(除尘器)；7、烟气风机；8、阀门；9、冷却区；10、风箱；11、助燃风机；12、空气流；13、煤气贮罐或煤气管路；14、换热器；15:待再生的活性炭；16:再生的活性炭；17:循环风机；L1-L11:管道；V1-V6:阀门。
[0077]图4是本发明的包括吸附塔和解析塔的脱硫脱硝装置的示意图。
[0078]其中20:反应塔(即吸附塔);201:活性炭床层；202:原烟气；203:净烟气；204:活性炭入口 ；205:活性炭出口 ；206:氨气；207:氨气阀；30:活性炭料仓；40:振动筛；401:粉尘;501、502:活性炭输送机构；A:进气室；B:出气室。
[0079]图5是本发明的具有三个活性炭床层(201a，201b, 201c)的多段喷氨的另一种反应塔或吸附塔(20)的示意图。
[0080]其中，20:反应塔(即吸附塔)；201a, 201b, 201c:活性炭床层；202:原烟气；203:净烟气；204:活性炭入口 ；204a:活性炭进料阀；205:活性炭出口 ；205b:活性炭泄料阀；206:氨气；206a:空气或热空气；207:氨气阀(V1、V2、V3) ；208:喷氨管阵列；A:进气室；B:
出气室。
[0081]图6是本发明的每一个塔各自具有5个活性炭床层(a，b，c，d，e)的双塔型的另一种反应塔或吸附塔(20)(即多塔多床层型)的示意图。
[0082]图7是本发明的另一种多塔多床层型反应塔或吸附塔(20)的示意图。其中活性炭吸附塔的塔体具有在垂直方向上相互平行的多层式腔室结构(多床层)，即，左侧出气室B-床层C-床层b-床层a-A进气室-床层a-床层b_床层c_右侧出气室B。
[0083]图8是反应塔(或吸附塔)的进气口与出气口在不同侧的设计示意图(顶视)。
[0084]图9是反应塔(或吸附塔)的进气口与出气口在同一侧的设计示意图(顶视)。
[0085]具体的实施方式
[0086]为了更清楚地说明本发明，下面实施例中参考图2和图3来描述本发明的装置和各种工艺。
[0087]参见图2或图3，在实施例中使用的活性炭解析装置如下所述:
[0088]一种活性炭解析装置，它包括:
[0089]活性炭解析塔(I)，该解析塔(I)具有:上部的加热区(2)和下部的冷却区(9)，位于塔顶的用于输入待再生活性炭的进口和位于塔底的输出再生的活性炭的出口 ；
[0090]位于解析塔(I)的(气路)上游的加热炉⑷；
[0091]位于加热炉(4)的(气路)上游的输送热烟气的烟气风机(7)；
[0092]助燃风机(11)，它输送空气经由第七管路(L7)到达加热炉(4)的进风口 ；
[0093]为加热区(2)输入加热气体的第一管路(LI)，它的前端经由任选的第三个阀门(V3)连接到加热炉⑷的尾端出风口以及它的末端连接到加热区⑵的加热气体进口 ；
[0094]输送烟气的第二管路(L2)，其中烟气风机(7)位于该第二管路(L2)的前段与后段之间，该第二管路(L2)的前段的前端连接到烧结机(3)尾部一个或两个风箱(10)，而第二管路(L2)的后段的后端分成第一支路(L9)和第二支路(LlO)，其中第一支路(L9)经由任选的第一阀门(Vl)连通到加热炉(4)尾部的温度调节区(即混合区或换热区)，和第二支路(LlO)经由任选的第二阀门(V2)连通到在加热炉⑷尾部的下游(或在第三阀门(V3)的下游)的第一管路(LI)上；
[0095]空气输送管路(L7)，它的前端连接到助燃风机(11)的出风口，而它的后端连接到加热炉⑷的燃烧室的进风口 ；
[0096]煤气输送管路(L8)，它的前端连接到煤气管路或煤气贮罐(13)，而它的后端连接到加热炉(4)的燃烧室的燃料进口 ；和
[0097]第三管路(L3)，用于从加热区(2)的加热气体出口排出加热气体，即它的一端连接到加热区(2)的加热气体出口。
[0098]优选的是，第三管路(L3)的另一端连接到烧结机的主烟道；更优选的是，连接到烧结机的主烟道的烧结主抽风机之前(或上游)但在上述风箱的原取烟气口的下游。
[0099]此外，可以使用另外一种活性炭解析装置，它包括:
[0100]活性炭解析塔(I)，该解析塔(I)具有:上部的加热区(2)和下部的冷却区(9)，位于塔顶的用于输入待再生活性炭的进口和位于塔底的输出再生的活性炭的出口 ；
[0101]位于解析塔(I)的(气路)上游的加热炉⑷；
[0102]位于加热炉(4)的(气路)上游的换热器(14)(例如壳管式换热器)；
[0103]为加热区(2)输入加热气体的第一管路(LI)，它的前端经由任选的第三个阀门(V3)连接到加热炉⑷的尾端出风口以及它的末端连接到加热区⑵的加热气体进口 ；
[0104]输送热烟气的第二管路(L2)，该第二管路(L2)的前段的前端连接到烧结机(3)尾部一个或两个风箱(10)，而第二管路(L2)的后段的后端连接到换热器(14)的烟气通道的进口 ；
[0105]用于排出烟气的第三管路(L3)，它的一端连接到换热器(14)的烟气通道的出口 ；
[0106]用于输出热风的第四管路(L4)，它的前端与加热区⑵的加热气体出口连接，而它的后端经由任选的第四个阀门(V4)连通到换热器(14)的热风或空气通道的进口 ；
[0107]用于输送热风的第六管路(L6)，它的前端连通到换热器(14)的空气或循环热风通道的进口，而它的后端分成第一支路(L9)和第二支路(LlO)，其中第一支路(L9)经由任选的第一阀门(Vl)连通到加热炉(4)尾部的温度调节区(即混合区或换热区)，和第二支路(LlO)经由任选的第二阀门(V2)连通到在加热炉(4)尾部的下游(或在任选的第三阀门(V3)的下游)的第一管路(LI)上；
[0108]烟气风机(7)，它位于该第二管路(L2)的前段与后段之间；
[0109]任选的助燃风机(11)，它输送空气经由第七管路(L7)到达加热炉(4)的进风口 ；
[0110]任选的空气输送管路(L7)，它的前端连接到助燃风机(11)的出风口，而它的后端连接到加热炉⑷的燃烧室的进风口 ；和
[0111]煤气输送管路(L8)，它的前端连接到煤气管路或煤气贮罐(13)，而它的后端连接到加热炉(4)的燃烧室的燃料进口。
[0112]优选的是，在管路L6中安装一个循环风机(17)。
[0113]此外，作为另一个方案，上述装置还包括:用于输入空气的第五管路(L5)，它经由任选的第五个阀门(V5)连通到换热器(14)的空气或循环热风通道的进口。
[0114]优选的是，第三管路(L3)的另一端连接到烧结机的主烟道；更优选的是，连接到烧结机的主烟道的烧结主抽风机之前(或上游)但在上述风箱的原取烟气口的下游。
[0115]实施例1
[0116]如图4中所示，脱硫、脱硝装置包括活性炭吸附塔(20)(塔高30米，横截面积120m2)和解析塔(如图2中所示，塔高25米，横截面积16m2)。活性炭吸附塔的塔体(参见图7)具有在垂直方向上相互平行的多层式腔室结构，即，左侧出气室B —脱硝室c —脱硫、脱硝室b —脱硫室a —进气室A —脱硫室a —脱硫、脱硝室b —脱硝室c —右侧出气室B，其中烟气从里面的进气室A沿着左、右方向基本上水平地往外流动(至B出气室)。为了绘图方便，图4中的反应塔(或吸附塔)描绘成单塔型反应塔，但在本实施例1中实际上由图7的反应塔(或吸附塔)替换图4中的吸附塔。
[0117]解析塔具有上部的加热区(2)和下部的冷却区(9)。
[0118]待处理的烧结烟气被输送到包括活性炭吸附塔和解析塔的一种脱硫、脱硝装置的活性炭吸附塔中，与从吸附塔的顶部输入的活性炭进行接触，使得包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物被活性炭吸附，吸附了污染物的活性炭从吸附塔的底部被转移到具有上部的加热区(2)和下部的冷却区(9)的一种活性炭解析塔的加热区(2)中。
[0119]在解析塔(或再生塔)的加热区(2)中活性炭与加热气体进行间接热交换而被加热或升温至活性炭再生温度或活性炭解析温度Tl = 410°C，导致活性炭在410°C温度下进行解析、再生；
[0120]其中，加热气体是来自烧结机的尾部最后一个风箱中的高温烟气Gl ( = 4460C ):
[0121]烧结机尾部最后一个风箱内烟气温度446°C，风量28000Nm3/h;倒数第二个风箱内烟气温度420°C，风量30000Nm3/h。选择烧结机尾部最后一个风箱内高温烟气作为活性炭解析热源，即作为上述的加热气体。解析塔处理活性炭的能力为5t/h，通过风机和阀门的调节，使烧结机尾部最后一个风箱内高温烟气以16000Nm3/h的流量进入解析塔，由于烟气输送管路的散热，解析塔入口处烟气温度约为420°C，满足解析要求，此时加热炉内无需燃烧高炉煤气或焦炉煤气加热烟气。高温烟气加热活性炭后温度降至约300°C，返回烧结主烟道的烧结主抽风机之前(或上游)但在尾部风箱的原取烟气口的下游。解析塔内活性炭被加热至415°C左右。
[0122]对比例I
[0123]重复实施例1，但是采取焦炉煤气燃烧将16000Nm3/h的热空气升高约120°C (从300°C到420°C )，约需焦炉煤气140Nm3/h。
[0124]对比例2
[0125]重复对比例1，但是采取高炉煤气燃烧，需要高炉煤气约800Nm3/h。
[0126]实施例2
[0127]工艺流程如图3中所示。重复实施例1，只是被输入解析塔的加热区中的加热气体是由常温空气与来自烧结机的尾部最后一个风箱中的高温烟气Gl( = 4460C )在一个换热器(14)中进行间接热交换之后所形成的热空气G2( = 440°C )。
[0128]实施例3
[0129]工艺流程如图3中所示。重复实施例1，只是被输入解析塔的加热区中的加热气体是在换热器(14)与解析塔的加热区之间封闭循环或半封闭循环的并且已经在换热器(14)中与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl (温度在420?450°C之间)进行间接热交换之后而升温的热空气G2 (温度在410?445°C之间)。
[0130]实施例4
[0131]工艺装置与实施例1中相同。
[0132]烧结机尾部最后一个风箱内烟气温度386°C，风量62000Nm3/h ;倒数第二个风箱内烟气温度410°C，风量58000Nm3/h。选择烧结机尾部倒数第二个风箱内高温烟气作为活性炭解析热源。解析塔处理活性炭的能力为15t/h，通过风机和阀门的调节，使烧结机尾部倒数第二个风箱内高温烟气以45000Nm3/h的流量进入解析塔，由于烟气输送管路的散热，解析塔入口处烟气温度约为390°C，此时通过在加热炉内燃烧高炉煤气或焦炉煤气所产生的高温废气(或热风，对于高炉煤气而言约1100°C，对于焦炉煤气而言约1900°C )与390°C的烟气进行混合而使得烟气升温，使解析塔入口处烟气温度约为410°C，升温所需焦炉煤气约10NmVh(若使用高炉煤气，则需高炉煤气约500Nm3/h)。高温烟气加热活性炭后温度降至约300°C，返回烧结主烟道的烧结主抽风机之前(或上游)但在原取烟气口的下游。解析塔内活性炭被加热至405 °C左右。
[0133]对比例3
[0134]重复实施例4，但是采取焦炉煤气燃烧将45000Nm3/h的热空气升高约110°C (从300°C到410°C )，约需焦炉煤气380Nm3/h。
[0135]对比例4
[0136]重复对比例3，但是采取高炉煤气燃烧供热，则需高炉煤气约2200Nm3/h。
[0137]实施例5
[0138]重复实施例4，只是在换热器(14)与解析塔的加热区之间封闭循环或半封闭循环的并且已经在换热器(14)中与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl(温度在380?400°C之间)进行间接热交换之后而升温的热空气G2(温度约390°C )，在从换热器中流出之后，进一步与通过在加热炉内燃烧高炉煤气或焦炉煤气所产生的高温废气(或热风，对于高炉煤气而言约1100°C，对于焦炉煤气而言约190(TC )在加热炉尾部的温度调节区域中进行间接热交换而升温至约450°C，变成450°C的热风G2，然后将后者作为加热气体输入解析塔的加热区中。
[0139]实施例6
[0140]重复实施例5。此外，由冷却风机将常温空气(作为冷却风或冷却空气)从解析塔冷却区的冷风入口通入到解析塔的冷却区中，与在冷却区中向下移动的活性炭进行间接热交换以便冷却已经发生热解析的活性炭，而在冷却区中与活性炭进行热交换而升温的冷却风从解析塔的冷却区的冷却风出口输出，变成升温的冷却风(例如90-120°C，如约100°C )。将从解析塔的冷却区的冷却风出口排出的冷却风(约90-120°C，如100°C )引导至加热炉的助燃风机的进风口，由助燃风机送入加热炉的燃烧室的进风口。与实施例5相比，节省煤气约 6.5vol%。
【权利要求】
1.一种活性炭的热再生方法，该方法包括: 1)将在脱硫、脱硝装置的活性炭吸附塔中从烟气或烧结烟气中吸附了包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物的活性炭从吸附塔的底部转移到活性炭解析塔的加热区中，其中脱硫、脱硝装置包括活性炭吸附塔和解析塔；和 2)在解析塔的加热区中活性炭与输入加热区中的加热气体进行间接热交换而被加热或升温至活性炭再生温度Tl，导致活性炭在该Tl温度下进行解析、再生，同时与活性炭热交换而降温的加热气体从加热区的加热气体出口排出； 其特征在于，输入加热区中的加热气体是:(a)来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl ;(b)由常温空气与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl在换热器(14)中进行间接热交换之后所形成的热空气G2 ;或(c)在换热器与解析塔的加热区之间循环的并且已经在换热器(14)中与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl进行间接热交换之后而升温的热空气G2。
2.烧结烟气的脱硫、脱硝方法，该方法包括: 1)烧结烟气被输送到包括活性炭吸附塔和解析塔的一种脱硫、脱硝装置的活性炭吸附塔中，与从吸附塔的顶部输入的活性炭进行接触，使得包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物被活性炭吸附；和 2)吸附了包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物的活性炭从吸附塔的底部转移到活性炭解析塔的加热区中；和 3)在解析塔的加热区中活性炭与加热气体进行间接热交换而被加热或升温至活性炭再生温度Tl，导致活性炭在该Tl温度下进行解析、再生，同时与活性炭热交换而降温的加热气体从加热区的加热气体出口排出； 其特征在于，输入加热区中的加热气体是:(a)来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl ;(b)由常温空气与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl在换热器(14)中进行间接热交换之后所形成的热空气G2 ;或(c)在换热器与解析塔的加热区之间循环的并且已经在换热器(14)中与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl进行间接热交换之后而升温的热空气G2。
3.根据权利要求1或2的方法，其中活性炭再生温度Tl是在390-500°C，优选400-4700C，更优选 405-450°C，更优选在 410_440°C，更优选 410_430°C 的范围。
4.根据权利要求1或2的方法，其中作为加热气体被输入加热区中的烟气Gl或热空气G2具有380?500°C，优选390?480°C，更优选400-470°C，更优选410_46(TC，进一步优选420-450°C的温度。
5.根据权利要求1-4中任何一项的方法，其中与活性炭热交换而降温并从加热区的加热气体出口排出的烟气Gl或热空气G2的温度T2是在270-350°C，优选290_330°C的范围，如约 300°C、310°C* 320°C。
6.根据权利要求5的方法，其中在解析塔或换热器中经历换热后的高温烟气返回至烧结机的主烟道，优选的是，返回到烧结机的主烟道的烧结主抽风机之前或上游但在上述风箱的原取烟气口的下游。
7.根据权利要求1-6中任何一项的方法，其中，当在输入加热区中之前的加热气体的温度低于活性炭再生温度Tl时，在加热气体进入到解析塔中之前利用另外的加热源对作为加热气体的高温烟气Gl或热空气G2进行加热；优选的是，对高温烟气Gl或热空气G2进行加热，使它的温度升高至比活性炭再生温度Tl高5-40°C、优选高7-30°C、更优选8-20°C、更优选I O-15 °C的温度。
8.根据权利要求7的方法，其中加热源是加热炉，该加热炉燃烧高炉煤气或焦炉煤气对作为加热气体的高温烟气Gl或热空气G2进行加热。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在由助燃风机将助燃空气输入到加热炉内的燃烧室的进风口的情况下，高炉煤气或焦炉煤气被输入加热炉的燃烧室中燃烧，然后:(I)从燃烧室中排出的高温废气或高温热风(Ga)流过加热炉尾部的一个温度调节区域并且与从换热器(14)中流出后输入该区域的热风G2进行混合或与来自烧结机的尾部一个或两个风箱中的高温烟气Gl进行混合而被调节温度，从而变成具有400-500°C的热风(Gb)，然后，该热风Gb作为加热气体经由管道被输送到解析塔的加热区的热风入口 ；或 (II)从燃烧室中排出的高温废气或高温热风(Ga)流过加热炉尾部的一个温度调节区域并且与(II)与从换热器(14)中流出后输入该区域的热风G2进一步进行间接热交换以便进一步升高该热风G2的温度至400-500°C，然后，升温的该热风G2作为加热气体经由管道被输送到解析塔的加热区的热风入口。
10.根据权利要求1-9中任何一项的方法，其中解析塔是管壳型的立式解析塔，和/或 其中解析塔具有15-45米、优选20-40米、更优选25-35米的塔高。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中解吸塔具有上部的加热区和下部的冷却区，将从解析塔的冷却区的冷却风出口排出的冷却风弓I导至与加热炉配套使用的助燃风机的进风口，由助燃风机送入加热炉的燃烧室的进风口。
12.一种活性炭解析装置或用于以上权利要求1-11中任何一项的方法中的一种活性炭解析装置，它包括: 活性炭解析塔(I)，该解析塔(I)具有:上部的加热区(2)和下部的冷却区(9)，位于塔顶的用于输入待再生活性炭的进口和位于塔底的输出再生的活性炭的出口 ； 位于解析塔⑴的(气路)上游的加热炉⑷； 位于加热炉(4)的(气路)上游的输送热烟气的烟气风机(7)； 助燃风机(11)，它输送空气经由第七管路(L7)到达加热炉⑷的进风口 ； 为加热区(2)输入加热气体的第一管路(LI)，它的前端经由任选的第三个阀门(V3)连接到加热炉(4)的尾端出风口以及它的末端连接到加热区(2)的加热气体进口 ； 输送烟气的第二管路(L2)，其中烟气风机(7)位于该第二管路(L2)的前段与后段之间，该第二管路(L2)的前段的前端连接到烧结机(3)尾部一个或两个风箱(10)，而第二管路(L2)的后段的后端分成第一支路(L9)和第二支路(LlO)，其中第一支路(L9)经由任选的第一阀门(Vl)连通到加热炉(4)尾部的温度调节区(即混合区或换热区)，和第二支路(LlO)经由任选的第二阀门(V2)连通到在加热炉⑷尾部的下游(或在第三阀门(V3)的下游)的第一管路(LI)上； 空气输送管路(L7)，它的前端连接到助燃风机(11)的出风口，而它的后端连接到加热炉(4)的燃烧室的进风口 ； 煤气输送管路(L8)，它的前端连接到煤气管路或煤气贮罐(13)，而它的后端连接到加热炉⑷的燃烧室的燃料进口 ；和 第三管路(L3)，用于从加热区(2)的加热气体出口排出加热气体，即它的一端连接到加热区(2)的加热气体出口。
13.根据权利要求12的装置，其中第三管路(L3)的另一端连接到烧结机的主烟道；更优选的是，第三管路(L3)的另一端连接到烧结机的主烟道的烧结主抽风机之前(或上游)但在上述风箱的原取烟气口的下游。
14.一种活性炭解析装置或用于以上权利要求1-11中任何一项的方法中的一种活性炭解析装置，它包括 活性炭解析塔(I)，该解析塔(I)具有:上部的加热区(2)和下部的冷却区(9)，位于塔顶的用于输入待再生活性炭的进口和位于塔底的输出再生的活性炭的出口 ； 位于解析塔⑴的(气路)上游的加热炉⑷； 位于加热炉(4)的(气路)上游的换热器(14)(例如壳管式换热器)； 为加热区(2)输入加热气体的第一管路(LI)，它的前端经由任选的第三个阀门(V3)连接到加热炉(4)的尾端出风口以及它的末端连接到加热区(2)的加热气体进口 ； 输送热烟气的第二管路(L2)，该第二管路(L2)的前段的前端连接到烧结机(3)尾部一个或两个风箱(10)，而第二管路(L2)的后段的后端连接到换热器(14)的烟气通道的进Π ； 用于排出烟气的第三管路(L3)，它的一端连接到换热器(14)的烟气通道的出口 ； 用于输出热风的第四管路(L4)，它的前端与加热区(2)的加热气体出口连接，而它的后端经由任选的第四个阀门(V4)连通到换热器(14)的热风或空气通道的进口 ； 用于输送热风的第六管路(L6)，它的前端连通到换热器(14)的空气或循环热风通道的进口，而它的后端分成第一支路(L9)和第二支路(LlO)，其中第一支路(L9)经由任选的第一阀门(Vl)连通到加热炉(4)尾部的温度调节区(即混合区或换热区)，和第二支路(LlO)经由任选的第二阀门(V2)连通到在加热炉(4)尾部的下游(或在任选的第三阀门(V3)的下游)的第一管路(LI)上； 烟气风机(7)，它位于该第二管路(L2)的前段与后段之间； 任选的助燃风机(11)，它输送空气经由第七管路(L7)到达加热炉⑷的进风口 ；任选的空气输送管路(L7)，它的前端连接到助燃风机(11)的出风口，而它的后端连接到加热炉⑷的燃烧室的进风口 ；和 煤气输送管路(L8)，它的前端连接到煤气管路或煤气贮罐(13)，而它的后端连接到加热炉(4)的燃烧室的燃料进口。
15.根据权利要求14的装置，其中所述装置还包括:用于输入空气的第五管路(L5)，它经由任选的第五个阀门(V5)连通到换热器(14)的空气或循环热风通道的进口。
16.根据权利要求14或15的装置，其中第三管路(L3)的另一端连接到烧结机的主烟道；更优选的是，第三管路(L3)的另一端连接到烧结机的主烟道的烧结主抽风机之前(或上游)但在上述风箱的原取烟气口的下游。
【文档编号】B01J20/34GK104190389SQ201410427474
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】魏进超, 李俊杰, 叶恒棣, 孙英, 刘昌齐, 张震, 谢琛 申请人:中冶长天国际工程有限责任公司