包括余热利用的活性炭热解析方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包括余热利用的活性炭的热解析方法及其装置，更具体地说，本发明 涉及在包括活性炭吸附塔和解析塔（或再生塔）的干法脱硫、脱硝装置中从解析塔输出的 加热气体（如空气或热风）用于密封烟气通道中的各种挡板门以便实现余热回收利用的方 法，属于烧结烟气处理领域。
【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 塔的脱硫、脱硝装置和工艺是比较理想的。在包括活性炭吸附塔和解析塔（或再生塔）的脱 硫、脱硝装置中，活性炭吸附塔用于从烧结烟气或废气（尤其钢铁工业的烧结机的烧结烟 气）吸附包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物，而解析塔用于活性炭的热再生。
[0003] 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430°C，因此，理想的解析温 度（或再生温度）是例如在390-450°C范围、更优选在400-440°C范围。
[0004] 传统的活性炭脱硫工艺如图IA中所示。烟气由增压风机引入吸附塔，在入塔口喷 入氨气和空气的混合气体，以提高NOx的脱除效率，净化后的烟气进入烧结主烟囱排放。活 性炭由塔顶加入到吸附塔中，并在重力和塔底出料装置的作用下向下移动。解析塔出来的 活性炭由2#活性炭输送机输送至吸附塔，吸附塔吸附污染物饱和后的活性炭由底部排出， 排出的活性炭由1#活性炭输送机输送至解析塔，进行活性炭再生。
[0005] 解析塔的作用是将活性炭吸附的302释放出来，同时在400°C以上的温度和一定的 停留时间下，二噁英可分解80%以上，活性炭经冷却、筛分后重新再利用。释放出来的SO2 可制硫酸等，解析后的活性炭经传送装置送往吸附塔重新用来吸附SO2和NOx等。
[0006] 在吸附塔与解析塔中NOx与氨发生SCR、SNCR等反应，从而去除NOx。粉尘在通过 吸附塔时被活性炭吸附，在解析塔底端的振动筛被分离，筛下的为活性炭粉末送去灰仓，然 后可送往高炉或烧结作为燃料使用。
[0007] 为不影响烧结系统运行，整个吸附系统设置有原烟气、净烟气及旁路挡板。在净化 系统检修或其它意外情况时，烟气可经旁路挡板门至原烧结烟囱排放，此时原烟气挡板与 净烟气挡板关闭，不影响烧结系统生产。为了防止烟气从挡板中泄露，烟道挡板采用单轴双 挡板。设置有挡板密封空气系统，含密封风机及密封空气加热器。
[0008] 烧结烟气温度过高则不利于二氧化硫的吸附，同时有可能会引起活性炭燃烧造成 安全事故，因此，在增压风机之前设置旁通管道，利用增压风机的吸力将空气吸入，从而达 到给烟气降温的目的。
[0009] 氨气通过"氨气混合器"与稀释风机鼓入的空气混合，使NH3浓度低于爆炸下限， 为防止空气温度过低结露，需要对混合后的气体进行加热，加热后的稀释氨气在吸附塔入 口烟道由喷氨格栅均匀喷入。
[0010] 解析塔主要含加热段、冷却段。加热段与冷却段均为列管换热器，参见图1C。 [0011] 活性炭从解析塔顶部送入，从塔底部排出。在解析塔上部的加热段，吸附了污染物 质的活性炭被加热到400°C以上，并保持3小时以上，被活性炭吸附的SO 2被释放出来，生 成"富硫气体（SRG) "，SRG输送至制酸工段制取H2SO4。被活性炭吸附的NOx发生SCR或者 SNCR反应，同时其中二噁英大部分被分解。解析塔解析所需热量由一台热风炉提供，高炉煤 气在热风炉内燃烧后，热烟气送入解析塔的壳程。换热后的热气大部分回到热风循环风机 中（另一小部分则外排至大气），由其送入热风炉和新燃烧的高温热气混合。在解析塔下部 设有冷却段，鼓入空气将活性炭的热量带出。冷却段设置有冷却风机，鼓入冷风将活性炭冷 却，然后外排至大气中。解析塔出来的活性炭经过活性炭筛筛分，将小于I. 2mm的细小活性 炭颗粒及粉尘去除，可提高活性炭的吸附能力。活性炭筛晒上物为吸附能力强的活性炭，活 性通过1#活性炭输送机输送至吸附塔循环利用，筛下物则进入灰仓。
[0012] 解析过程中需要用氮气进行保护，氮气同时作为载体将解析出来的SO2等有害气 体带出。氮气从解析塔上部和下部通入，在解析塔中间汇集排出，同时将活性炭中吸附了的 SO2带出，并送至制酸系统去制酸。氮气通入解析塔上方时，用氮气加热器将其加热至100°C 左右再通入解析塔中。
[0013] 本发明属于活性炭烧结烟气脱硫领域。吸附饱和的活性炭需要送到解析塔中加 热，将吸附的SO 2释放出来，从而达到再生目的，再生后的活性炭返回至吸附塔继续使用。
[0014] 如图IB所示，现有技术中采用结构类似于壳管式热交换器的再生塔（或解析塔） 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430°C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400-500°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430°C左右，加热气体温度降至320°C左右。
[0015] 另外，如图IC所示，在现有技术中活性炭在解析塔解析时需要在顶部通入温度约 80-100度左右的氮气，通常由蒸汽将氮气间接加热。活性炭在解析塔中部加热，加热后再冷 却至120度左右从解析塔中卸出。冷却风由风机从空气中抽取，冷风将活性炭冷却后自身 会被加热至120度左右，通常这部分气体（被加热后的冷风）直接被排出到大气中。
[0016] 另外，如图ID中所示，在现有技术的烟气脱硫、脱硝装置中，当脱硫、脱硝装置（或 脱硫系统）运行时，挡板门3关闭，挡板门1、挡板门2开启。为了防止烟气外泄，必须在挡 板门中通入温度约为90-120°C的热空气，起到密封作用或气封作用。热空气由密封风机鼓 入空气，然后经过电加热器加热，由管道送入挡板门中。
[0017] 另外，为了将活性炭解析塔内部的活性炭在加热区（段）中升温并保持在 390-450°C，一般采用燃烧高炉煤气或焦炉煤气为加热气体（如空气）提供热量，在加热炉 中使热风升温至400-500°C，再进入塔内的加热区（段）中与活性炭进行间接热交换，经过 热交换后活性炭温度上升至390-450°C，而此时热风温度降至约320°C，经热风循环风机再 次送入加热炉升温，如此反复循环，如图IB所示。高炉煤气或焦炉煤气的燃烧需要助燃空 气，因此需不停地向热风循环系统加入一定量的助燃空气，这样会导致热风循环系统压力 增大，因此为了稳定热风循环系统压力需在管路上设置排气阀，以便排出管内部分高温气 体（约 320°C )。
[0018] 解析后的活性炭需冷却后才能经输送设备输送至吸附塔进行循环利用，此冷却过 程采用空气间接冷却，活性炭冷却后冷却空气温度约为120°C，一般直接排放。
[0019] 因此，约320°C左右的热风及120°C左右的冷却空气直接排放，会损失了大量的热 能。
【发明内容】
[0020] 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 到具有上部的加热区和下部的冷却区的解析塔（或再生塔）的加热区中，在该加热区中向 下移动的活性炭与输入的加热气体Gl (简称热风G1，如400-500°C、更优选410-470°C的加 热炉排气或热风或热空气）进行间接热交换而被加热（或升温）至例如Td = 390-45(TC范 围的温度，活性炭通常在该温度Td下进行解析、再生。其中再生塔或解析塔具有上部的加 热区和下部的冷却区。通常，所述加热区具有管壳型或列管型换热器结构。同样，所述冷却 区也具有管壳型或列管型换热器结构。活性炭分别经由加热区和冷却区的管程，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。在上部的加热区与下部 的冷却区之间具有一个容纳活性炭的缓冲区或中间区。
[0021] 进入到解析塔的加热区中的加热气体Gl (热风）与在加热区中向下移动的活性 炭进行间接热交换而降低温度（例如至约320°C )，变成了降温的热风G1'或变成温热的 加热气体G1'（有300-380°C，优选320-375°C，更优选约340-370°C )。同时，由冷却风机 将常温空气G2(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，从解析塔的冷却区的冷却风出口所输出的冷却风或冷却空气G2'因此被升温至例如 130±25°C (如约120°C )，此时变成升温的冷却风G2'（130±25°C，如约120°C )。
[0022] 在解析塔的操作中，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在流过一个煤气换热器被预热之后被输入加热炉的燃 烧室中燃烧，从燃烧室中排出的高温废气或高温热风（GO)(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）被调节温度 (例如至400-50(TC，优选410-480°C，更优选415-470°C，更优选420-460°C，进一步优 选420-450°C )而变成具有例如400-50(TC (优选410-480°C，更优选415-470°C，更优选 420-460°C，进一步优选420-450°C )的热风（Gl)，热风（Gl)经由管道被输送到解析塔的加 热区的热风入口，输入加热区内的热风Gl与在该加热区中向下移动的活性炭进行间接热 交换而降温，例如降温至300-380°C (优选320-375°C，如约360°C )，然后将已降温的热风 (G1'）（通常具有300-380°C、优选320-375°C，如约360°C )从加热区的热风出口排出（排 出的热风G1'被称作"外排的热风"，它一般具有300-380°C、优选320-375°C，如约360°C )。
[0023] 本发明的一个目的是将从解析塔的冷却区的冷却风出口排出的冷风G2'的全部或 一部分经由外排管路或经由该外排管路的第一支路被输送到氮气换热器中与氮气进行间 接热交换来加热氮气，例如将氮气加热至l〇5-155°C (优选110-15(TC、更优选115-140°C， 如130°C )，加热后的氮气被通入解析塔的上部和/或下部，而经历热交换后的冷风（G2'） 被排放；和/或，从解析塔的冷却区的冷却风出口排出的冷却风或冷却空气（G2'）全部或 一部分经由外排管路或经由该外排管路的第二支路被输送到废水蒸发器的加热气体进口， 同时将制酸系统中获得的废水引导至废水蒸发器内喷淋，利用所输入冷却风（G2'）的余热 将废水进行蒸发。
[0024] 本发明的另一个目的是将从解析塔的加热区的热风出口所外排的热风G1'（全部 或至少是它的主要部分）分成两股热风气流即第一热风气流（即G1'的一部分）和第二热 风气流（即G1'的另一部分），其中第一热风气流被输送到处于加热炉上游的煤气换热器 中用于预热高炉煤气或焦炉煤气，第二热风气流（约300°C )被输送到加热炉尾部的温度 调节区（或混合、缓冲区）中与从燃烧室排出并进入该温度调节区的高温热风（GO)(通常 具有1100-190(TC、优选1300-160(TC )进行混合而被调节温度（例如至400-50(TC，优选 410-480°C，更优选415-470°C，更优选420-460°C，进一步优选420-450°C )，因此形成混 合物的热风（Gl)，而混合形成的热风（Gl)通常具有400-500°C (优选410-480°C，更优选 415-470°C，更优选420-460°C，进一步优选420-450°C )的温度，该热风（Gl)经由管道被 输送到解析塔的加热区的热风入口。
[0025] 本发明的再一个目的是，将从解析塔的冷却区的冷却风出口排出的冷风G2'引 导至助燃风机的进风口，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G1'（300 - 380°C，如约320°C或340°C或360°C)和冷却区的外排冷风G2'（例如 120±20°C，如约120°C )的余热都得到利用。作为燃料的高炉煤气或焦炉煤气经过预热之 后，燃烧更充分，热值得到充分利用。
[0026] 根据本发明的第一个实施方案，提供一种包括余热利用的活性炭的热解析方法， 该方法包括以下步骤：
[0027] 1)将在脱硫、脱硝装置的活性炭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，和其中解析塔（或再生塔）具有上部的加 热区和下部的冷却区；
[0028] 2)在利用助燃风机将空气输送到加热炉的燃烧室的进风口的情况下，高炉煤气或 焦炉煤气（任选地在流过一个煤气换热器被预热之后）被输送到加热炉的燃烧室中燃烧， 从燃烧室中排出的高温废气或高温热风（GO)(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）被调节温度而变成具有例 如 400-500°C (优选 410-480°C，更优选 415-470°C，更优选 420-460°C，进一步优选 420-450°C，如430-440°C)的热风（G1)，热风（Gl)经由管道被输送到解析塔的加热区的热 风入口，输入加热区内的热风Gl与在该加热区中向下移动的活性炭进行间接热交换而降 温，然后将已降温的热风（G1'）（通常具有300-380°C、优选320-375°C，如约360°C )从加 热区的热风出口排出（排出的热风G1'被称作"外排的热风"，它一般具有300-380°C、优选 320-375°C，如约 360°C );
[0029] 3)在解析塔的加热区中活性炭与作为加热气体的热风（Gl)进行间接热交换而被 加热或升温至活性炭解析温度（或活性炭再生温度）Td (例如Td = 390-450°C )，导致活性 炭在该Td温度下进行解析、再生；和
[0030] 4)在上部的加热区中已进行解析、再生的活性炭经由一个中间的缓冲区即中间 区段进入到下部的冷却区中，同时由冷却风机将常温空气G2(作为冷却风或冷却空