一种防火防腐蚀再生塔的制作方法

本实用新型涉及一种防火防腐蚀再生塔，具体涉及一种以炭基催化剂为吸附剂及催化剂的锅炉烟气联合脱硫脱硝装置中的防着火、防腐蚀再生塔，属于环境工程技术领域。

背景技术：

炭基催化法烟气脱硫脱硝技术原理为：烟气在炭基催化剂的吸附及催化作用下，烟气中的SO2和O2及H20发生反应生成H2SO4，H2SO4吸附在炭基催化剂微孔内；同时利用炭基催化剂的催化性能，烟气中NOx与稀释氨气发生催化还原反应生成N2，实现了烟气的脱硫脱硝，吸附催化反应后的炭基催化剂进行再生后循环利用。在脱硫脱硝装置注入稀释氨气，用于实现烟气净化过程的脱硝反应，将烟气中的NOx转化为 N2。

炭基催化剂吸附SO2达到饱和状态后，从脱硫脱硝塔移出到再生塔。通过再生过程，吸附在炭基催化剂上的物质发生解析，解析产物含有较高浓度的SO2，便于生产硫酸、硫磺等有较高利用价值的产品，实现烟气中污染物脱除后的资源化利用。

炭基催化法烟气净化技术所采用的炭基催化剂是一种碳含量较高、孔隙结构十分丰富的固体颗粒材料。这种催化剂对烟气中的SO2、SO3等污染物具有很强的吸附能力，并能通过加热等方式实现再生，再生后性能不衰减，广泛应用在各个行业。但是，炭基催化剂也是一种可燃物质，有可能在脱硫脱硝塔中发生着火现象，从而危及系统和设备的安全运行。再生塔中，炭基催化剂被加热到400～500℃，已达到或接近炭基催化剂的燃点430℃。炭基催化剂（或活性焦、活性炭）烟气净化技术中，在一定情况下，在催化剂颗粒远低于430℃的160~180℃左右即有可能着火。因此，再生塔系统的设计时需要采取有效措施，杜绝炭基催化剂发生着火，保障系统和设备安全。

加热再生过程，吸附在炭基催化剂微孔的吸附态硫酸发生如下化学反应：

H2SO4・H2O→SO3＋2H2O

SO3＋1/2C→SO2＋1/2CO2

从化学方程式可以看出，解析气体中含有SO2、少量SO3和水，在一定条件下结露形成稀酸，而再生塔为钢制构件，极易发生腐蚀。炭基催化剂（或活性焦、活性炭）烟气净化技术中，再生塔为主要装置，结构较大，属于永久性构件，如发生腐蚀现象，尤其是发生内部管程的腐蚀，修复的工作量非常大。因此，再生塔系统的设计、运行时需要采取有效措施，杜绝有可能发生的腐蚀。

国内以炭基催化剂（或活性焦、活性炭）为吸附剂、催化剂的烟气脱硫脱硝应用中，已多次出现再生塔内炭基催化剂着火、再生塔运行炭基催化剂管程的主要构件钢管腐蚀的情况。采用加热再生工艺的再生塔，考虑设计、运行多个方面的因素，保证炭基催化剂在再生塔内处于无氧的环境，并保持正压防止外界的空气进入再生塔中。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供一种使炭基催化剂处于无氧、正压环境的再生塔内，在加热炭基催化剂时，能保证不发生着火情况，并通过合理的结构和运行方式，避免发生解析气体腐蚀再生塔。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：一种防火防腐蚀再生塔，所述再生塔内部自上而下依次分为装料段、加热段、分离段、冷却段和卸料段；所述加热段内部设有加热管，所述加热管上下两端分别与装料段和分离段连通，冷却段内设有冷却管，冷却管上下两端分别与分离段和卸料段连通；所述再生塔顶部设有第一氮气入口，底部设有第四氮气入口。

所述再生塔顶部设有第一双层锁气器，所述第一氮气入口位于第一双层锁气器中部，再生塔底部设有第二双层锁气器，所述第四氮气入口位于第二双层锁气器中部。

对上述技术方案的进一步设计为：所述装料段中部沿水平截面设有隔板，所述隔板上设有落料口。

所述落料口与加热管和冷却管均同轴设置。

所述装料段侧面设有第二氮气入口，所述第二氮气入口位于隔板下方。

所述加热段下部设有热风入口，上部设有热风出口。

所述分离段侧面设有解析气体出口。

所述冷却段上部设有冷风入口，下部设有冷风出口。

所述卸料段侧面设有第三氮气入口。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型的再生塔顶部设有第一双层锁气器，底部设有第二双层锁气器，再生塔分别从两双层锁气器中部的第一氮气入口和第四氮气入口通入氮气，加强密封效果，防止在连续进行的进料和排料过程中外界空气进入再生塔，保持再生塔内部的炭基催化剂处于无氧环境。

2、本实用新型的再生塔分别从加热段上方和冷却段的下方通入氮气，这两股氮气一方面用来维持反应器（即加热管和冷却管）内必要的正压，防止一切因素引起的空气进入再生塔，保证炭基催化剂处于无氧环境。另一方面起到运载气体的作用，将解析气体从解析气体出口输送至资源利用单元加以利用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

附图中，1-第一双层锁气器；2-第一氮气入口；3-第二氮气入口；4-热风出口；5-热风入口；6-解析气体出口；7-冷风出口；8-冷风入口；9-第三氮气入口；10-第二双层锁气器；11-第四氮气入口，12-装料段，13-加热段，14-分离段，15-冷却段，16-卸料段，17-加热管，18-冷却管，19-隔板，20落料口。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1所示，本实施例的一种防火防腐蚀再生塔，内部自上而下依次分为装料段12、加热段13、分离段14、冷却段15和卸料段16 ，加热段13内部设有加热管17，加热管17上下两端分别与装料段14和分离段14连通，冷却段15内设有冷却管18，冷却管18上下两端分别与分离段14和卸料段16连通；装料段12中部沿水平截面设有隔板19，隔板19上设有落料口20。炭基催化剂从装料段12进入再生塔，经落料口20进入装料段底部，然后进入加热管17加热，在落入分离段解析出SO2等气体，再进入冷却管18冷却，最后进入卸料段16。

本实施例中落料口20与加热管17和冷却管18均同轴设置。

再生塔顶部设有第一双层锁气器1，第一双层锁气器1中部设有第一氮气入口2，再生塔底部设有第二双层锁气器10，第二双层锁气器10中部设有第四氮气入口11。这样可加强密封效果，防止在连续进行的进料和排料过程中外界空气进入再生塔，保持再生塔内部的炭基催化剂处于无氧环境。密封氮气的流量与双层旋转密封阀的密封性能有关，流量选择不高于60Nm3/h，优选30Nm3/h。双层锁气器处的密封氮气的压力选择3～5KPa，优选4KPa。

装料段12两侧对称设有第二氮气入口3，第二氮气入口3位于隔板19下方，卸料段16两侧对称设有第三氮气入口9，第二、第三氮气入口通入的氮气可作为运载气体与炭基催化剂进入管程（加热管17和冷却管18），保证炭基催化剂在加热过程处于正压无氧环境，并将解析出的解析气体输送到资源化利用单元。通入的氮气还用来维持反应器内必要的正压，防止一切因素引起的空气进入再生塔，保证炭基催化剂处于无氧环境。再生塔内炭基催化剂所处环境的压力保持正压状态，以再生塔分离段保持的正压选择为1～2KPa，优选1.5KPa。

通入再生塔加热段和冷却段管程的氮气，总流量选择需考虑严格保证再生反应器中不漏入空气，以及资源化利用单元的经济性，根据解析气体的SO2浓度和烟气中SO2浓度确定运载气体的总流量。其中解析气体中SO2浓度（体积比）低于20%，资源化利用单元的经济性大幅降低，所以本实施例中解析气体中SO2浓度（体积比）浓度选择20%～30%，优选25%。

本实施例中加热段13下部设有热风入口5，上部设有热风出口4；冷却段15上部设有冷风入口7，下部设有冷风出口8；由于炭基催化剂位于加热管17和冷却管18内，使得通入的热风和冷风均不与催化剂接触，使加热过程中产生的腐蚀性气体不与再生塔接触，减少对再生塔的腐蚀。本实施例中分离段14侧面设有解析气体出口6。

本实施例中分离段14高度h2与冷却段15高度h3之和略小于加热段13长度h1，h2+h3=（0.94-0.98）h1，优选h1+h2=0.96h1；分离段14高度h2小于冷却段15长度h3， h2=（0.7-0.8）h3，优选h2=0.75h3。氮气通入加热段和冷却段的入口压力选择相同，加热段的沿程阻力大于冷却段的沿程阻力，这样可使两股氮气压力平衡点位于分离段14出口处。若发生解析气体倒流的情况下，使解析气体只能流向压力较低的加热段高温区，不能流入冷却段，防止在较低温度下酸性气体结露腐蚀管程。

本实施例的再生塔的运行设置也需考虑再生塔的防腐蚀，本发明采用如下停机顺序：

顺序1：先停止热风进入，不再产生解析气体；

顺序2：延时停止氮气输入，将残留的解析气体排出再生塔；

顺序3：关闭解析气体阀门隔离再生塔与外界的连通，保证不在停机过程中发生再生塔的腐蚀。

本实施例的再生塔排出的解析气体不设置风机，利用氮气的压力将解析气体输送至资源化利用单元，简化系统、节约投资并降低维护成本。再生塔处于正压环境，相比较于负压环境，更易实现再生塔中仍坚持的无氧环境，可防止空气从炭基催化剂进料口和排料口进入再生塔，进一步可防止外界空气从因制造质量和施工质量等因素造成的缝隙中进入再生塔。解析气体温度400℃以上，含有SO2、SO3、HCL、HF等酸性气体，含有大量的炭基催化剂粉尘（大于2000mg/Nm3），如设置入口为正压的增压风机，对增压风机本身有很高的要求，需耐高温、耐酸腐蚀、耐磨损；如设置入口为负压的引风机，除了设置增压风机存在相同的问题外，还不利于再生塔中炭基催化剂的无氧环境，增加着火风险，增加炭基催化剂的烧损。

本实用新型可以有各种合适的更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。本实用新型中，炭基催化剂是改良的活性炭，属于活性炭的一种，凡属于活性炭类的吸附剂，包括：常规的活性炭、活性焦、炭基吸附剂等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。