能量梯级利用的再生装置和低温烟气吸附再生系统的制作方法

本申请涉及烟气净化，尤其是涉及一种能量梯级利用的再生装置和低温烟气吸附再生系统。

背景技术：

1、燃煤烟气产生大量的污染物是危害大气环境和人类健康的重要因素之一。相关技术中采用填充有吸附剂的吸附塔对烟气进行吸附，吸附饱和的吸附剂进入再生塔中进行加热再生。相关技术中通常在高温环境下进行烟气中污染物的吸附，即锅炉排出的烟气通过冷却塔冷却至大体200℃后，进入吸附塔进行高温吸附净化，但是高温烟气吸附存在吸附效果差，吸附后的净烟气中氮氧化物含量高，无法实现近零排放的问题。为了克服高温吸附的问题，相关技术中提出了烟气低温吸附技术，即将烟气冷却为例如室温以下的低温烟气，再通过吸附剂将烟气中的污染物从中吸附脱除。低温吸附中，吸附剂的吸附能力在低温环境下成倍数提升，与常规的高温烟气吸附相比极大提升了吸附净化率，可以实现烟气的近零排放。

2、但是，发明人通过研究认识到，在高温吸附塔中，由于与高温烟气换热，排出的吸附饱和的吸附剂具有较高的温度(180℃以上)，这种高温吸附剂输送至再生塔中，加热至再生温度(250℃-350℃)的加热负荷较小，传统的一段式加热方式能够满足加热要求。而在低温吸附过程中，吸附剂由于与低温烟气接触导致排出温度较低(例如室温以下)，采用常规的一段式加热再生塔对吸附剂进行加热再生，加热器的负荷较大，再生能耗和成本居高不下，影响低温烟气吸附技术的进一步发展。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种能量梯级利用的再生装置。

2、本发明还提出一种低温烟气吸附再生系统。

3、本发明提出的能量梯级利用的再生装置包括：再生塔，所述再生塔从上至下分为用于预热吸附剂的预热段、用于加热预热后的吸附剂以使吸附剂再生解吸的加热段和用于冷却再生后的吸附剂的冷却段，所述冷却段具有冷却入口和冷却出口，所述冷却入口用于向所述冷却段内供给换热介质以通过换热间接冷却所述冷却段中的吸附剂，所述冷却出口用于排出所述冷却段内的换热介质；升温装置，所述升温装置设在所述冷却出口与所述加热段的加热入口之间，用于将从所述冷却出口输出的换热介质加热后输入所述加热段内以通过换热间接加热所述加热段中的吸附剂使所述加热段内的吸附剂再生解吸；余热管，所述余热管连接在所述加热段的加热出口和所述预热段的预热入口之间，从所述加热段输出的带有余热的换热介质通过所述余热管进入所述预热段以通过换热间接预热所述预热段内的吸附剂。

4、本发明提出的能量梯级利用的再生装置通过在再生塔内设置预热段、加热段和冷却段实现多级加热再生，即首先在预热段对吸附剂进行预热，而后再对预热吸附剂进行加热，减少了加热段内吸附剂的温升区间，有效地缓解了升温装置的加热负荷，降低了再生装置的能耗，减少了再生装置的运行费用。此外，吸附剂的多段加热再生方式，有利于增加吸附剂在再生塔内的停留时间，使吸附剂的再生较为彻底。并且，冷却段的设置使吸附剂出塔之前在一定程度上得以降温，将冷却后的吸附剂输送至吸附塔中进行吸附，降低了吸附塔中吸附剂与烟气的接触温度，有助于提升吸附塔的吸附效率。

5、此外，冷却段排出的换热介质由于换热带有一定热量，本发明对这部分热量进行回收，采用升温装置对冷却段排出的换热介质进行加热后输入加热段。并且，加热段排出的换热介质内仍具有一定余热，本发明对这部分余热进行回收，输入预热段加以利用，实现了能量的梯级回收利用，有效降低了能源消耗。

6、可选地，能量梯级利用的再生装置还包括混合管，所述混合管的出口端与所述余热管连通，所述混合管用于向所述余热管内输入调温介质，所述调温介质与所述余热管内的换热介质混合以调节所述余热管内的换热介质的温度。通过混合管向余热管输入调温介质，调温介质与余热管中的余热介质混合后进入预热入口，在预热段中对吸附剂进行预热，调温介质的掺入用于以控制预热段中预热温度，避免预热温度过高或过低。

7、可选地，所述预热段内具有用于流通换热介质的第一介质流道，所述加热段内具有用于流通换热介质的第二介质流道，所述冷却段内具有用于流通换热介质的第三介质流道，所述第一介质流道、所述第二介质流道、所述第三介质流道中的至少一者为蛇形流道，以延长换热介质在再生塔内的停留时间，以起到更好的换热效果，提高能源利用效率，

8、可选地，所述预热段内设有若干第一下料管，所述加热段内设有若干第二下料管，所述冷却段内设有若干第三下料管，所述第一下料管、所述第二下料管和所述第三下料管均沿竖直方向延伸以用于吸附剂的下落。从再生进口进入的吸附剂依次流经第一下料管、第二下料管和第三下料管，从再生出口排出。

9、可选地，所述第一下料管上方设有用于形成布料层的布料腔，所述预热段与所述加热段之间设有用于形成第一堆料层的第一过渡腔，所述加热段和所述冷却段之间设有用于形成第二堆料层的第二过渡腔，所述布料腔设有位于所述布料层上方的第一抽吸口，第一抽吸口用于及时将预热段和布料层中产生的再生气抽出，避免物料结团导致的堵塞问题。

10、可选地，所述第一过渡腔设有第二抽吸口，和/或，所述第二过渡腔设有第三抽吸口。第二抽吸口和第三抽吸口均用于及时将再生气抽出，避免再生气中的水蒸气导致物料结团。

11、可选地，所述升温装置为加热器，加热器设在加热管上，用于将从冷却出口输出的换热介质加热后输入加热段内以通过换热间接加热加热段中的吸附剂使加热段内的吸附剂再生解吸；或者，所述升温装置为换热器，所述换热器的冷侧入口与所述冷却段的冷却入口相连，所述换热器的冷侧出口与所述加热段的加热入口相连，所述换热器连通省煤器，以利用所述省煤器输出的高温烟气加热所述换热器冷侧的换热介质。

12、可选地，在所述预热段，所述换热介质将吸附剂预热至80摄氏度-110摄氏度；在所述加热段，所述换热介质将吸附剂加热至250摄氏度-350摄氏度；在所述冷却段，所述换热介质将吸附剂冷却至50摄氏度-100摄氏度。可选地，在预热段，换热介质将吸附剂初步加热至100摄氏度；在加热段，换热介质将吸附剂加热为300摄氏度，以使吸附剂脱附再生；在冷却段，换热介质将吸附剂冷却为80摄氏度。

13、本发明提出的低温烟气吸附再生系统包括：吸附塔，所述吸附塔具有烟气进口和烟气出口，室温以下的低温烟气从所述烟气进口进入吸附塔与吸附剂接触吸附，变为净烟气从所述烟气出口排出；再生装置，所述吸附塔排出的吸附饱和的吸附剂在所述再生装置内再生且再生后的吸附剂输送回所述吸附塔。

14、在一些实施例中，所述烟气出口与所述冷却段的冷却入口连通，所述烟气出口输出的净烟气作为所述换热介质输入所述冷却段内以间接冷却所述冷却段内的吸附剂，而后输入加热管被加热后进入加热段加热吸附剂，而后通过余热管进入预热段对吸附剂进行预热，从而充分利用低温烟气中的冷量。

技术特征：

1.一种能量梯级利用的再生装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的能量梯级利用的再生装置，其特征在于，还包括混合管，所述混合管的出口端与所述余热管连通，所述混合管用于向所述余热管内输入调温介质，所述调温介质与所述余热管内的换热介质混合以调节所述余热管内的换热介质的温度。

3.根据权利要求1所述的能量梯级利用的再生装置，其特征在于，所述预热段内具有用于流通换热介质的第一介质流道，所述加热段内具有用于流通换热介质的第二介质流道，所述冷却段内具有用于流通换热介质的第三介质流道，所述第一介质流道、所述第二介质流道、所述第三介质流道中的至少一者为蛇形流道。

4.根据权利要求1所述的能量梯级利用的再生装置，其特征在于，所述预热段内设有若干第一下料管，所述加热段内设有若干第二下料管，所述冷却段内设有若干第三下料管，所述第一下料管、所述第二下料管和所述第三下料管均沿竖直方向延伸以用于吸附剂的下落。

5.根据权利要求4所述的能量梯级利用的再生装置，其特征在于，所述第一下料管上方设有用于形成布料层的布料腔，所述预热段与所述加热段之间设有用于形成第一堆料层的第一过渡腔，所述加热段和所述冷却段之间设有用于形成第二堆料层的第二过渡腔，所述布料腔设有位于所述布料层上方的第一抽吸口。

6.根据权利要求5所述的能量梯级利用的再生装置，其特征在于，所述第一过渡腔设有第二抽吸口，和/或，所述第二过渡腔设有第三抽吸口。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的能量梯级利用的再生装置，其特征在于，所述升温装置为加热器；

8.根据权利要求1-6中任一项所述的能量梯级利用的再生装置，其特征在于，

9.一种低温烟气吸附再生系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的低温烟气吸附再生系统，其特征在于，所述烟气出口与所述冷却段的冷却入口连通，所述烟气出口输出的净烟气作为所述换热介质输入所述冷却段内以间接冷却所述冷却段内的吸附剂。

技术总结
本发明涉及烟气净化技术领域且公开了一种能量梯级利用的再生装置和低温烟气吸附再生系统，再生装置包括再生塔、升温装置和余热管，再生塔从上至下分为预热段、加热段和冷却段，冷却段具有冷却入口和冷却出口，冷却入口用于向冷却段内供给换热介质以冷却吸附剂。升温装置将从冷却出口输出的换热介质加热后输入加热段内以加热吸附剂，从所述加热段输出的带有余热的换热介质通过所述余热管进入所述预热段以通过换热间接预热所述预热段内的吸附剂。本发明的再生装置实现能量的梯级回收利用，减少了加热段内吸附剂的温升区间，降低了再生装置的能耗，减少了再生装置的运行费用。

技术研发人员：牛红伟,黄斌,李业,黄涛,汪世清,刘强,仇晓龙,王俊杰,郜时旺,刘洋,杨凯
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27