一种载硫活性焦流化态再生塔、再生系统及再生方法

1.本发明属于载硫活性焦再生技术领域，特别涉及一种载硫活性焦流化态再生塔、再生系统及再生方法。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.so2、nox和烟尘等作为大气的主要污染物，已经被众多研究学者所研究。其中so2的处理显得尤为重要，根据烟气脱硫过程中水耗量的大小，工业化处理so2的方法主要有湿法、半干法和干法脱硫技术。以煤炭为原料制备的活性焦/炭，由于颗粒表面以及内部具有丰富的孔隙结构，且在孔隙结构中具有较多的活性吸附位点，对于烟气中的有害物质具有强大的吸附能力，其中包括so2、nox以及voc和二噁英等有毒气体物质；并且利用活性焦/炭净化烟气的同时，无水耗，不产生二次污染物以及吸附剂可循环利用等优点，正逐渐被用于工业应用中。吸附饱和的活性焦/炭再生主要涉及到脱硫剂的循环利用以及解析气的资源化处理及应用，是整个系统的关键技术之一。但是目前关于活性焦/炭再生都是仅利用间接换热的方式将脱硫活性焦加热到一定温度对活性焦进行再生，这种再生方式具有能耗高，再生设备大等缺点。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种载硫活性焦流化态再生塔、再生系统及再生方法。
5.为解决以上技术问题，本发明的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种载硫活性焦流化态再生塔，其包括壳体及安装于壳体内部的流态化布风装置、换热管组件和下料管组件；
7.其中，流态化布风装置的数量至少为一个，其设置于壳体的设定高度处的横截面上；每个流态化布风装置包括带肋片换热管组件和物料锥组件，带肋片换热管包括换热管体和呈辐射状设置于换热管体外侧的换热肋片，多个带肋片换热管平铺且间隔设定距离设置于壳体的横截面上；
8.物料锥为弯折状板体，物料锥组件设置于带肋片换热管组件的上方，尖端朝上，其两翼与两个相邻的带肋片换热管的肋片配合，围成流化风流动通道；
9.换热管组件设置于流态化布风装置的上方；
10.下料管竖向设置于壳体的一侧，其上端位于一流态化布风装置的上方，其下端位于一流态化布风装置的下方。
11.第二方面，本发明提供一种载硫活性焦再生系统，包括所述流化态再生塔、第一粉焦预热旋风分离器组件和第二粉焦预热旋风分离器组件，其中，第一粉焦预热旋风分离器
组件设置于所述流化态再生塔的固体进口端，用于与载硫活性焦源连接；第二粉焦预热旋风分离器组件设置于所述流化态再生塔的固体出口端，用于与再生粉焦储仓连接。
12.第三方面，本发明提供一种载硫活性焦再生方法，包括如下步骤：
13.载硫活性焦经过高温气体预热脱水后，进入流态化再生塔中，通过下料管落至流态化布风装置的上方；
14.向流化态布风装置的下方通入流化风，将其上方的载硫活性焦流态化，同时向换热管内通入高温烟气，并且烟气和活性焦的流动方向相反，提高换热效率，对载硫活性焦进行加热再生；
15.再生的活性焦在洁净烟气的携带下进入第二粉焦预热旋风分离器组件中，进行直接换热后分离，再生并降温的活性焦被收集储存，被加热的洁净烟气将载硫活性焦携带至第一粉焦预热旋风分离器组件中对载硫活性焦预热除水，并气固分离，并循环以上步骤。
16.与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
17.本发明根据粉状活性焦吸附材料的再生过程所需的温度条件，控制粉焦预热旋风组、粉焦冷却旋风组和流态化再生塔内的温度，使解析再生过程高效、安全和稳定的运行。根据粉焦升降温的特点，利用粉焦余热完成载硫粉焦的预热脱水，提高系统经济性和减小了再生装置的体积，具有广阔的应用前景。
附图说明
18.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
19.图1为本发明实施例1的粉状活性焦为流化床解析和气粉旋风换热分离系统的结构示意图；
20.图2为本发明实施例2的粉状活性焦为流化床解析和气粉旋风换热分离系统的结构示意图；
21.图3为本发明实施例的解析塔内换热管布置以及下料管的布置结构示意图；
22.图4为本发明实施例的流化床布风装置的结构示意图。
23.其中，1、载硫粉焦仓，2、第一粉焦预热旋风分离器组件，3、流态化再生塔，4、气气换热器，5、第二粉焦预热旋风分离器组件，6、再生粉焦储仓，7、粉焦界面，8、下料管，9、壳体，10、流态化布风装置，11、换热管，12、带肋片换热管，13、物料锥。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.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发明的示例性实施方式。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。
26.第一方面，本发明提供一种载硫活性焦流化态再生塔，其包括壳体及安装于壳体
内部的流态化布风装置、换热管组件和下料管组件；
27.其中，流态化布风装置的数量至少为一个，其设置于壳体的设定高度处的横截面上；每个流态化布风装置包括带肋片换热管组件和物料锥组件，带肋片换热管包括换热管体和呈辐射状设置于换热管体外侧的换热肋片，多个带肋片换热管平铺且间隔设定距离设置于壳体的横截面上；
28.物料锥为弯折状板体，物料锥组件设置于带肋片换热管组件的上方，尖端朝上，其两翼与两个相邻的带肋片换热管的肋片配合，围成流化风流动通道；
29.换热管组件设置于流态化布风装置的上方；
30.下料管竖向设置于壳体的一侧，其上端位于一流态化布风装置的上方，其下端位于一流态化布风装置的下方。
31.物料锥的向下弯折的两翼与两侧肋片配合形成的流化风流动通道均斜向下设置，流化风流经两个倾斜向下的流动通道，在带肋片换热管的顶部汇集，将该处的活性焦吹起，流化风继续向上流动，进而可以将流态化布风装置上方的活性焦吹起，使其流态化。
32.同时，向带肋片换热管的换热管本体内通入加热介质时，可以将流化气加热，辐射状设置的肋片可以加速对流化气的加热效率，被加热的流化气再对活性焦进行流化时，可以有效提高载硫活性焦的再生效果。
33.在一些实施例中，所述带肋片换热管上的肋片数量为2
‑
4个。
34.在一些实施例中，换热管组件沿水平方向设置，且分别与高温烟气源连接。
35.在一些实施例中，相邻两个下料管分别设置于壳体的相对的两侧。便于活性焦均匀分布于各个流态化布风装置上。
36.第二方面，本发明提供一种载硫活性焦再生系统，包括所述流化态再生塔、第一粉焦预热旋风分离器组件和第二粉焦预热旋风分离器组件，其中，第一粉焦预热旋风分离器组件设置于所述流化态再生塔的固体进口端，用于与载硫活性焦源连接；第二粉焦预热旋风分离器组件设置于所述流化态再生塔的固体出口端，用于与再生粉焦储仓连接。
37.在一些实施例中，还包括气气换热器，气气换热器的一个流路的进口与流化态再生塔的塔顶气体出口连接，出口与流化态再生塔的塔底流化气进口连接；
38.气气换热器的另一个流路的进口与换热器的出口连接。
39.流化态再生塔内通入的高温烟气对载硫活性焦加热再生后，温度还较高，利用该部分温度较高的烟气对解析气进行加热，被加热后的部分解析气作为流化气循环回流化态再生塔内，一方面有助于提高载硫活性焦的再生效率，另一方面可以有效节约能源。
40.在一些实施例中，第一粉焦预热旋风分离器组件和第二粉焦预热旋风分离器组件中的旋风分离器为立式旋风分离器或卧式旋风分离器。
41.其中，卧式旋风分离器为zl201721131637.x和cn201710792067.7中记载的适合于气固两相分离的轴向旋流器。
42.进一步的，第一粉焦预热旋风分离器组件包括第一旋风分离器、第二旋风分离器和第三旋风分离器，其中，洁净烟气输送管道依次连接第二旋风分离器固体出口、第三旋风分离器物料进口、第三旋风分离器气相出口、第一旋风分离器固体出口、第二旋风分离器物料进口、第二旋风分离器气相出口、载硫粉焦仓出口、第一旋风分离器物料进口和第一旋风分离器气相出口；
43.第三旋风分离器的固体出口与流态化再生塔的物料进口连接。
44.第二粉焦预热旋风分离器组件的构成以及结净烟气在其中的流向与第一粉焦预热旋风分离器组件相同。
45.第三方面，本发明提供一种载硫活性焦再生方法，包括如下步骤：
46.载硫活性焦经过高温气体预热脱水后，进入流态化再生塔中，通过下料管落至流态化布风装置的上方；
47.向流化态布风装置的下方通入流化风，将其上方的载硫活性焦流态化，同时向换热管内通入高温烟气，并且烟气和活性焦的流动方向相反，提高换热效率，对载硫活性焦进行加热再生；
48.再生的活性焦在洁净烟气的携带下进入第二粉焦预热旋风分离器组件中，进行直接换热后分离，再生并降温的活性焦被收集储存，被加热的洁净烟气将载硫活性焦携带至第一粉焦预热旋风分离器组件中对载硫活性焦预热除水，并气固分离，并循环以上步骤。
49.在一些实施例中，经预热后的载硫活性焦的温度为150～220℃。
50.在一些实施例中，载硫活性焦在流化态再生塔中加热后的温度为400～550℃。
51.进一步的，用于对载硫活性焦进行加热的高温烟气的温度为600℃～800℃。
52.在一些实施例中，流态化再生塔顶部流出的解析气被烟气加热后的温度为300～500℃，被加热后的部分解析气作为流化气循环回流态化再生塔。
53.实施例1
54.如图3和图4所示，一种载硫活性焦流化态再生塔，其包括壳体9及安装于壳体9内部的流态化布风装置10、换热管组件和下料管组件；其中，流态化布风装置10的数量至少为一个，其设置于壳体9的设定高度处的横截面上；每个流态化布风装置10包括带肋片换热管组件和物料锥组件，带肋片换热管12包括换热管体和呈辐射状设置于换热管体外侧的换热肋片，多个带肋片换热管平铺且间隔设定距离设置于壳体的横截面上；物料锥13为弯折状板体，物料锥组件设置于带肋片换热管组件的上方，尖端朝上，其两翼与两个相邻的带肋片换热管的肋片配合，围成流化风流动通道；换热管组件设置于流态化布风装置10的上方；下料管8竖向设置于壳体9的一侧，其上端位于一流态化布风装置10的上方，其下端位于一流态化布风装置10的下方。
55.物料锥13的向下弯折的两翼与两侧肋片配合形成的流化风流动通道均斜向下设置，流化风流经两个倾斜向下的流动通道，在带肋片换热管的顶部汇集，将该处的活性焦吹起，流化风继续向上流动，进而可以将流态化布风装置上方的活性焦吹起，使其流态化。同时，向带肋片换热管的换热管本体内通入加热介质时，可以将流化气加热，辐射状设置的肋片可以加速对流化气的加热效率，被加热的流化气再对活性焦进行流化时，可以有效提高载硫活性焦的再生效果。
56.所述带肋片换热管12上的肋片数量为4个，其中两个分别与两个物料锥13的弯折翼配合。
57.换热管组件中的换热管沿水平方向设置，且分别与高温烟气源连接。
58.相邻两个下料管8分别设置于壳体9的相对的两侧。便于活性焦均匀分布于各个流态化布风装置10上。
59.实施例2
60.如图1所示，一种载硫活性焦再生系统，包括所述流化态再生塔3、第一粉焦预热旋风分离器组件2和第二粉焦预热旋风分离器组件5，其中，第一粉焦预热旋风分离器组件2设置于所述流化态再生塔3的固体进口端，用于与载硫粉焦仓1连接；第二粉焦预热旋风分离器组件5设置于所述流化态再生塔3的固体出口端，用于与再生粉焦储仓6连接。
61.气气换热器4的一个流路的进口与流化态再生塔3的塔顶气体出口连接，出口与流化态再生塔3的塔底流化气进口连接；气气换热器4的另一个流路的进口与换热器11的出口连接。
62.流化态再生塔3内通入的高温烟气对载硫活性焦加热再生后，温度还较高，利用该部分温度较高的烟气对解析气进行加热，被加热后的部分解析气作为流化气循环回流化态再生塔内，一方面有助于提高载硫活性焦的再生效率，另一方面可以有效节约能源。
63.第一粉焦预热旋风分离器组件2和第二粉焦预热旋风分离器组件5中的旋风分离器为传统的立式旋风分离器。
64.第一粉焦预热旋风分离器组件包括第一旋风分离器、第二旋风分离器和第三旋风分离器，其中，洁净烟气输送管道依次连接第二旋风分离器固体出口、第三旋风分离器物料进口、第三旋风分离器气相出口、第一旋风分离器固体出口、第二旋风分离器物料进口、第二旋风分离器气相出口、载硫粉焦仓出口、第一旋风分离器物料进口和第一旋风分离器气相出口；
65.第三旋风分离器的固体出口与流态化再生塔的物料进口连接。
66.第二粉焦预热旋风分离器组件的构成以及结净烟气在其中的流向与第一粉焦预热旋风分离器组件相同。
67.实施例3
68.仅将实施例2中的第一粉焦预热旋风分离器组件2和第二粉焦预热旋风分离器组件5中的传统的立式旋风分离器替换为卧式旋风分离器，卧式旋风分离器为zl201721131637.x和cn201710792067.7中记载的适合于气固两相分离的轴向旋流器。
69.实施例4
70.载硫活性焦再生方法，包括如下步骤：
71.粉状活性焦吸附材料在吸附塔内经过吸附作用后，其对so2的吸附活性逐渐下降，将失活的粉状活性焦送至载硫粉焦仓内，为粉状活性焦再生系统提供原料，温度约为50～150℃。从载硫粉焦仓内排出的载硫粉焦进入一粉焦预热旋风组，其目的是将载硫粉焦加热至150～220℃之间，脱去粉状活性焦在吸附过程中吸附的部分水分；粉焦预热旋风组的载气是洁净烟气，由脱硫除尘后获得，经过粉焦吸热后温度自300～350℃降至100～200℃，粉焦预热旋风组内载气与粉焦整体呈现出逆式直接换热，因此具有换热系数大，换热面积小的优点。粉焦预热旋风组换热后的烟气排至脱硫塔参与脱硫反应，预热后的粉焦送至流态化再生塔内完成再生反应。
72.粉状活性焦流态化再生塔是将粉焦预热旋风组脱水预热处理后的粉焦加热至400～550℃完成活性焦再生反应，其反应机理是c与活性焦吸附过程中储存在孔隙结构中的h2so4发生反应生成so2/co2/co/h2o等气体，称之为解析气体，其中so2气体的浓度约为10～30％左右，可用于工业制酸或者利用还原性气体(h2/co/ch4等)和碳还原成单质硫，实现资源化利用。经过活性焦再生反应，被h2so4占据的活性吸附位点重新被释放，活性焦重新获得
吸附so2的能力。
73.流态化再生塔整体呈现出塔式结构，脱水后的粉焦通过塔内下料管自上而下运动，用于粉焦再生反应的热源为高温烟气(600℃～800℃)，高温烟气通过布置在流态化再生塔内的换热管束自下而上流动；粉焦和高温烟气整体呈现出逆式换热，具有较大的换热系数(10～50w/m2k)，将粉焦加热至400～550℃后，高温烟气降温至300～500℃。
74.再生气体从塔内排出的温度约为200～400℃，经过气气换热器回收部分高温烟气的余热，升温至300～500℃，其中一部分作为流态化再生塔的流化气返送至塔底部，用于实现塔内粉焦的流态化，以此实现塔内粉焦的较好流动特性，避免粉焦堆积堵塞。
75.从解析塔排出的高温烟气被回收部分余热后温度降为250～450℃，排至脱硫塔参与脱硫反应。
76.从流态化再生塔内排出的高温粉焦温度约为400～550℃，经过粉焦冷却旋风组，将再生粉焦冷却至80～120℃存储在再生粉焦仓内，参与直接换热的为脱硫塔后的50～100℃洁净烟气，经过换热升温至300～350℃，送至粉焦预热旋风组用于载硫粉焦的预热脱水。至此，整个系统实现了载硫粉焦的再生以及再生气的产生和利用，实现了再生粉焦余热的合理利用，并且采用逆式直接换热方式，提高粉焦换热系数和系统经济性，减小了再生装置的体积。
77.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。