专利名称：能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及烟气净化技术领域，尤其涉及一种能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统。
背景技术：
反应塔中的活性炭再生过程需要在高温环境中进行，需要由外界提供大量的热源。目前，一般通过燃烧燃料来获得活性炭再生的热源，消耗了大量能源，同时也增加了温室气体的排放量。烧结工艺中的主要设备鼓风式环冷机(以下简称“环冷机”)在其高温冷却区可以产生大量的高温废热气，若直接排放于大气层中，对大气环境会产生污染影响，且对于能源极度缺乏的地球来说也是极大的浪费。环冷机的基本工作原理是烧结机卸下的烧结矿，经单辊破碎后进入给料溜槽，由给料溜槽连续均匀地将烧结矿布在环冷机的台车篦板上，驱动装置带动环冷机的台车体在水平轨道上作匀速圆周运动；与此同时，鼓风机将冷空气送入环形风道，环形风道上有与各个台车体一一对应的风管，冷风在正压作用下穿过篦板进入热烧结矿料层，并与之进行热交换，热风不断地从料面排出，或余热利用，或直接排放。可见，环冷机冷却过程产出的部分废气具有余热回收利用的价值。根据环冷机废气温度的分布状况、余热利用的方式及余热利用的价值，可以将环冷机废气排放系统从高温到低温划分为三个区，高温冷却区(350°C以上，尤其是指350°C 500°C )、中温冷却区(200°C 350°C )和低温冷却区(200°C以下，尤其是指150°C 200°C)。当余热利用工艺要求高温冷却区的热废气温度达到400°C以上时，可以将中温区的废气用作高温区烧结矿的冷却风，由高温循环风机吸取中温区的热废气对高温区进行鼓风冷却，以满足余热利用工艺的需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种能充分利用环冷机排放的高温废热气作为反应塔热源的活性炭脱硫再生系统。(二)技术方案为达上述目的，本发明的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统包括反应塔和环冷机，所述反应塔与环冷机的高温冷却区连接，所述高温冷却区产生的废热气为3800C -550O。优选的，所述高温冷却区产生的废热气温度为420°C _480°C。优选的，所述高温冷却区产生的废热气温度为430°C _460°C。优选的，所述反应塔包括塔体、塔体内设有的若干个活性炭通道和温度调控系统；所述塔体上设有原烟气入口、氨气入口、氮气入口、净烟气出口、含硫气体出口 ；所述原烟气入口、氨气入口和净烟气出口在活性炭脱硫过程中打开且在活性炭再生过程中关闭，所述氮气入口和含硫气体出口在活性炭脱硫过程中关闭且在活性炭再生过程中打开；所述温度调控系统用于调控活性炭再生过程中塔体内部的温度；所述温度调控系统与所述高温冷却区连接。所述温度调控系统包括设在所述塔体上的冷风入口、冷风出口、热风入口和热风出口，所述热风入口与所述高温冷却区通过第一管道连接。所述热风出口与余热锅炉进口连接，废热气经所述余热锅炉利用后，再返回输送至所述高温冷却区；同时在热风入口关闭时，所述高温冷却区还可直接通过第二管道与所述余热锅炉进口相连。所述第一管道和所述第二管道上设有阀门。优选的，所述活性炭通道轴向为竖直方向；所述原烟气入口、氨气入口、氮气入口、冷风出口和热风入口位于所述活性炭通道下部，所述净烟气出口、含硫气体出口、冷风入口和热风出口位于所述活性炭通道上部。优选的，所述活性炭烟气脱硫及再生装置还包括轴向为水平方向的烟气通道，所述烟气通道一端连通所述原烟气入口和所述氨气入口且另一端连通所述活性炭通道，所述烟气通道的横截面上设有用于吸附原烟气中粉尘的活性炭层。优选的，所述活性炭层与烟气通道轴线垂直的两个端面上分别设有一组格栅板。优选的，所述烟气通道外设有与所述活性炭层相连的第一活性炭仓，且所述第一活性炭仓位于所述活性炭层之上；所述塔体外设有与所述活性炭通道相连的第二活性炭仓，且所述第二活性炭仓位于所述活性炭通道之上。优选的，第一活性炭仓与所述活性炭层之间设有第一锁气阀；所述活性炭层底部设有排料斗，所述排料斗出口设有第二锁气阀；所述第二活性炭仓与所述活性炭通道之间设有第三锁气阀；所述塔体底部设有收集斗，所述收集斗出口设有第四锁气阀。(三)有益效果本发明采用上述技术方案提供的系统，充分利用了环冷机排放的高温废热气，以此作为反应塔的热源，不仅保证了活性炭再生过程顺利进行，还充分利用了环冷机高温冷却区产生的废热气资源，并降低了废热气对大气环境产生的污染，对于能源极度缺乏且污染及其严重的地球来说有良好的影响；其次，本发明中的反应塔集烟气净化和活性炭再生两种功能于一体，结构简单，省去了活性炭频繁输送过程的损耗，大大节省了运行费用及投资成本；另外，本发明将除尘和脱硫分开进行，活性炭层吸附粉尘饱和后，输送至活性炭振动机，将其表面的粉尘去除后再返回来重复利用。这个过程是间歇的，且间隔时间比较长，相对节能，并减少了对活性炭的磨损。
图1是本发明能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统的结构图；图2是反应塔的前视图；图3是反应塔的左视图；图4是反应塔的A-A剖视图；图5是烟气通道的C-C剖视图6是烟气通道的B-B剖视图。图中，1:原烟气入口 ；2 :氨气入口 ；3 :格栅板；4 :第一气锁阀；5 :第一活性炭仓；
6:冷风出口 ；7 :热风出口 ；8 :含硫气体出口 ；9 :第三气锁阀；10 :第二活性炭仓；11 :净烟气出口 ；12 :冷风入口 ；13 :活性炭通道；14 :热风入口 ；15 :铁丝网；16 :氮气入口 ；17 :第四气锁阀；18 :第二气锁阀；19 :塔体；20 :活性炭层；21 :反应塔；22 :环冷机；23 :余热锅炉；1:非冷却区；I1:低温冷却区JI1:中温冷却区；IV :高温冷却区。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。如图1至图6所示，本发明的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统包括反应塔21和环冷机22，反应塔21与环冷机22的高温冷却区IV连接，高温冷却区IV产生的废热气为380°C -550°C。优选的，高温冷却区IV产生的废热气温度为420°C -480°C。更优选的，高温冷却区IV产生的废热气温度为430°C -460°C。反应塔21包括筒状的塔体19、塔体19内设有的若干个活性炭通道13和温度控制系统。塔体19上设有原烟气入口1、氨气入口2、氮气入口 16、净烟气出口 11、含硫气体出口 8、冷风入口 12、冷风出口 6、热风入口 14和热风出口 7。冷风入口 12、冷风出口 6、热风入口 14和热风出口 7属于温度调控系统。热风入口 14与所述高温冷却区IV通过第一管道连接；热风出口 7与余热锅炉23进口连接，热风出口 7输出的300°C -400°C废热气经余热锅炉23收集后作为冷却空气返回输送至高温冷却区IV。另外，高温冷却区IV与余热锅炉23进口通过第二管道连接，并且第一管道和第二管道上设有阀门。当反应塔21处于烟气净化过程时，第一管道上的阀门关闭且第二管道上的阀门打开，高温冷却区IV产生的废热气经第二管道进入余热锅炉23 ;当反应塔21处于活性炭再生过程时，第一管道上的阀门打开且第二管道上的阀门关闭，高温冷却区IV产生的废热气经第一管道进入反应塔21为活性炭再生提供热量，然后进入余热锅炉23。环冷机22分为非冷却区I和冷却区两部分非冷却区I即装卸料区，热烧结料从此处送上环冷机22，环冷机22顺时针做圆周运动，使热烧结料通过冷却区冷却，冷却后的烧结料再从该区卸料，物料被输送到下一个工序。冷却区分为三部分高温冷却区IV，中温冷却区III，低温冷却区II，每个冷却区都有风机鼓入空气对热烧结料进行冷却，空气在冷却过程中经过热交换被加热。不同冷却区段所产生的废气温度也不一样，本发明需要用到高温冷却区IV所产生的废热气温度为3800C -550O。其中，原烟气入口1、氨气入口 2、氮气入口 16、冷风出口 6和热风入口 14位于活性炭通道13下部，净烟气出口 11、含硫气体出口 8、冷风入口 12和热风出口 7位于活性炭通道13上部。活性炭烟气脱硫及再生装置还包括轴向为水平方向的烟气通道，烟气通道一端连通原烟气入口 I和氨气入口 2且另一端连通活性炭通道13。烟气通道的横截面上设有用于吸附原烟气中粉尘的活性炭层20。活性炭层20位于烟气通道内靠近烟气通道与原烟气入口 I和氨气入口 2连通的一端。如图5和图6所示，活性炭层20沿烟气通道轴向的两端面即与烟气通道轴线垂直的两个端面上，分别设有一组格栅板3。其中，两组格栅板3之间的距离约O. 3nTlm。格栅板3两端与塔体19焊接，每组格栅板的数量由塔体的宽度确定。烟气通道外设有与活性炭层20相连的第一活性炭仓5，且第一活性炭仓5位于活性炭层20之上；塔体19外设有与活性炭通道13相连的第二活性炭仓10，且第二活性炭仓10位于活性炭通道13之上。其中，第一活性炭仓5用于向活性炭层20内添加活性炭，第二活性炭仓10用于向活性炭通道13内添加活性炭。活性炭通道13内填满活性炭，原烟气从中通过得到净化。活性炭通道13底部设置有铁丝网15。铁丝网15的孔隙较小，可以防止活性炭通道13内的活性炭掉下。第一活性炭仓5与所述活性炭层20之间设有第一锁气阀4 ;活性炭层20底部排料斗，排料斗出口设有第二锁气阀18。第一锁气阀4和第二锁气阀18用于防止运行时反应塔21内部的气体外窜。活性炭层20底部设置排料斗，当活性炭吸附粉尘饱和时，将活性炭从排料斗中排出。第二活性炭仓10与活性炭通道13之间设有第三锁气阀9 ;在所述活性炭通道13以下的所述塔体19上设有收集斗，所述收集斗出口设有第四锁气阀17。第三锁气阀9和第四锁气阀17用于防止运行时反应塔21内部的气体外窜。其中，活性炭通道13内的活性炭由于自身消耗而变小，待小于铁丝网15的孔隙时落下来，集中至收集斗。操作人员定期将收集斗中的活性炭、颗粒物和粉尘等排出。采用所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统的活性炭烟气脱硫及再生工艺，包括烟气净化过程和活性炭再生过程，所述烟气净化过程和所述活性炭再生过程接替循环进行。烟气净化过程包括以下步骤S101.开启原烟气入口1、净烟气出口 11和氨气入口 2;关闭氮气入口 16、含硫气体出口 8、冷风入口 12、冷风出口 6、热风入口 14和热风出口 7。S102.原烟气从原烟气入口 I进入烟气通道经过活性炭层20除尘后，进入活性炭通道13，原烟气中的二氧化硫、氮氧化物、二噁英等污染物被活性炭吸附，在氨气的作用下氮氧化物被分解成氮气，干净的烟气经净烟气出口 11排出。活性炭再生过程包括以下步骤S201.当活性炭通道13中活性炭吸附饱和时，关闭原烟气入口1、净烟气出口 11和氨气入口 2 ;依次打开氮气入口 16、含硫气体出口 8、热风入口 14和热风出口 7。S202.通入380°C _550°C的热风开始加热反应塔21中的活性炭，使活性炭吸附的二氧化硫逐渐释放出来，并随着氮气经含硫气体出口 8进入二氧化硫利用系统。S203. 二氧化硫释放完毕后，关闭热风入口 14和热风出口 7 ;开启冷风入口 12和冷风出口 6 ；S204.通入的冷风将活性炭温度降到150°C度以下，然后关闭冷风入口 12和冷风出口 6、氮气入口 16、含硫气体出口 8，活性炭再生过程完毕后。当所述活性炭层20吸附粉尘饱和时，停止所述烟气净化过程和所述活性炭再生过程，关闭所述原烟气入口1、氨气入口 2、氮气入口 16、净烟气出口 11、含硫气体出口 8、冷风入口 12、冷风出口 6、热风入口 14和热风出口 7，打开锁气阀18，所述活性炭层20的活性
炭从排料斗落出，进入活性炭振动机，使活性炭吸附的粉尘脱落，然后送入第一活性炭仓5继续用来吸附粉尘；打开第四锁气阀17，将沉积的灰尘卸出运走。当需要补充活性炭通道13在活性炭再生过程中损耗的活性炭时，停止所述烟气净化过程和所述活性炭再生过程，关闭所述原烟气入口1、氨气入口 2、氮气入口 16、净烟气出口 11、含硫气体出口 8、冷风入口 12、冷风出口 6、热风入口 14和热风出口 7，打开锁气阀9，补充活性炭。本发明采用将除尘和脱硫分开进行，反应塔21设置的活性炭层20专门用来除尘，目的是防止过多的粉尘进入后段的活性炭通道13。因为活性炭通道13的活性炭是固定不动的，过多的粉尘进去后可能会造成活性炭通道13的堵塞。活性炭层20内的活性炭吸附粉尘饱和后，输送至活性炭振动机，将活性炭表面的粉尘去除后再返回来重复利用。这个过程是间歇的，且间隔时间比较长，相对节能，并减少了对活性炭的磨损。由于二氧化硫吸附过程是个放热反应，温度过高时，活性炭会与烟气中的氧反应，产生自燃。当监测到活性炭通道13的活性炭温度高过警戒值时，可以打开冷风入口 12和冷风出口 6，对活性炭通道13进行冷却，在保障安全的同时不影响脱硫过程。活性炭脱硫原理活性炭脱硫技术是利用具有独特吸附性能的活性碳对烟气中的SO2进行选择性吸附，吸附态的SO2在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H2SO4,H2SO4被储存在活性碳孔隙内。当有氨气存在的条件下，NOx在活性碳的催化下发生SCR和non-SCR反应，将NOx转化成N2。同时活性碳吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，烟气中的大部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气脱硫净化。SO2吸附具体过程如下(*表示吸附状态)I)物理吸附(SO2分子的向AC细孔移动)SO2 — SO2*2)化学吸附(在AC細孔内的化学反应)SO2* + O* — SO3*SO3* + ηΗ20* — H2SO4*+ (η-1) H2O*活性碳脱硝过程包括了 SCR反应和non-SCR反应。反应的过程如下I) SCR 反应NO + NH3+1/20* — N2+3/2H20
2) non-SCR反应(与脱离时生成的还原性物质直接反应)NO+ C…Red —N2(O·Red :活性碳表面的还原性物质)活性炭再生原理吸附SO2后的活性碳，在加热情况下，其所吸附的H2SO4、硫酸盐被还原为SO2，同时活性碳恢复吸附性能，循环使用；活性碳的加热再生反应相当于对活性碳进行再次活化。吸附和催化活性不但不会降低，还会有一定程度的提高。再生反应具体过程如下I)硫酸的分解反应H2SO4 · H2O — SO3 + 2H20SO3 + 1/2C — SO2 + 1/2C02 (化学损耗)H2SO4 · H2O + 1/2C — SO2 + 2H20 + 1/2C022)酸性硫氨的分解反应 NH4HSO4 — SO3 + NH3 + H20SO3 + 2/3NHs — SO2 + H2O + 1/3N2NH4HSO4 — SO2 + 2H20 + 1/3N2 + 1/3NHS3)碱性化合物(还原性物质)的生成— C · · O + NH3 = — C · · Red+H204)表面氧化物的生成和消灭- C · · + O =- C · · O- C · · 0+2/3NH3 = — C · · +H20+1/3N2以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴。
权利要求
1.一种能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统包括反应塔(21)和环冷机(22)，所述反应塔(21)与环冷机(22)的高温冷却区(IV)连接，所述高温冷却区(IV)产生的废热气温度为380°C -550°C。
2.根据权利要求1所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述高温冷却区(IV)产生的废热气温度为420°C -4800C。
3.根据权利要求2所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述高温冷却区(IV)产生的废热气温度为430°C -460°C。
4.根据权利要求1-3任一项所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述反应塔(21)包括塔体(19)、塔体(19)内设有的若干个活性炭通道(13)和温度调控系统；所述塔体(19)上设有原烟气入口(I)、氨气入口(2)、氮气入口(16)、净烟气出口(11)、含硫气体出口( 8 );所述原烟气入口( I)、氨气入口( 2 )和净烟气出口( 11)在活性炭脱硫过程中打开且在活性炭再生过程中关闭，所述氮气入口(16)和含硫气体出口(8)在活性炭脱硫过程中关闭且在活性炭再生过程中打开；所述温度调控系统用于调控活性炭再生过程中塔体(19)内部的温度；所述温度调控系统与所述高温冷却区(IV)连接。
5.根据权利要求4所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述温度调控系统包括设在所述塔体(19)上的冷风入口( 12)、冷风出口(6)、热风入口( 14)和热风出口(7)，所述热风入口(14)与所述高温冷却区(IV)通过第一管道连接。
6.根据权利要求5所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述热风出口(7)与余热锅炉(23)进口连接，废热气经所述余热锅炉(23)利用后，再返回输送至所述高温冷却区(IV);所述高温冷却区(IV)还直接通过第二管道与所述余热锅炉(23)进口相连。
7.根据权利要求6所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述第一管道和所述第二管道上设有阀门。
8.根据权利要求7所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述活性炭通道(13 )轴向为竖直方向；所述原烟气入口( I)、氨气入口( 2 )、氮气入口( 16 )、冷风出口(6)和热风入口(14)位于所述活性炭通道(13)下部，所述净烟气出口(11)、含硫气体出口(8)、冷风入口(12)和热风出口(7)位于所述活性炭通道(13)上部。
9.根据权利要求8所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述活性炭烟气脱硫及再生装置还包括轴向为水平方向的烟气通道，所述烟气通道一端连通所述原烟气入口( I)和所述氨气入口(2)且另一端连通所述活性炭通道(13)，所述烟气通道的横截面上设有用于吸附原烟气中粉尘的活性炭层(20)。
10.根据权利要求9所述的活性炭烟气脱硫及再生装置，其特征在于所述活性炭层(20)与烟气通道轴线垂直的两个端面上分别设有一组格栅板(3)。
11.根据权利要求10所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于所述烟气通道外设有与所述活性炭层(20)相连的第一活性炭仓(5)，且所述第一活性炭仓(5)位于所述活性炭层(20)之上；所述塔体(19)外设有与所述活性炭通道(13)相连的第二活性炭仓(10)，且所述第二活性炭仓(10)位于所述活性炭通道(13)之上。
12.根据权利要求11所述的能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，其特征在于第一活性炭仓(5)与所述活性炭层(20)之间设有第一锁气阀(4);所述活性炭层(20)底部设有排料斗，所述排料斗出口设有第二锁气阀(18);所述第二 活性炭仓(10)与所述活性炭通道(13)之间设有第三锁气阀(9);所述塔体(19)底部设有收集斗，所述收集斗出口设有第四锁气阀(17)。
全文摘要
本发明提供一种能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统，所述能利用环冷机余热的活性炭脱硫再生系统包括反应塔(21)和环冷机(22)，所述反应塔(21)与环冷机(22)的高温冷却区(Ⅳ)连接，所述高温冷却区(Ⅳ)产生的废热气温度为380℃-550℃。本发明充分利用了环冷机排放的高温废热气，以此作为反应塔(21)的热源，不仅保证了活性炭再生过程顺利进行，还充分利用了环冷机高温冷却区产生的废热气资源，并降低了废热气对大气环境产生的污染，对于能源极度缺乏且污染及其严重的地球来说有良好的影响。
文档编号B01D53/74GK103007680SQ20121055193
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者刘旭华, 钮心洁, 刘昌齐, 李勇 申请人:中冶长天国际工程有限责任公司