一種粉狀焦解析裝置及其解析方法
2023-05-28 14:02:16 3
專利名稱：一種粉狀焦解析裝置及其解析方法
技術領域：
本發明涉及一種解析裝置及解析方法，特別是用於解析粉狀焦的裝置及解析方法。
背景技術：
活性焦幹法脫硫技術常應用於工業燃煤鍋爐煙氣淨化，也用於化工、冶金、玻璃、製藥等領域的吸收塔內氣體的淨化處理。粉狀焦因其物理特性優於柱狀焦，脫硫效果相對理想。但其解析的難度較高、回收率低。選擇一種經濟、合理的解析裝置，可對粉狀焦脫硫技術的推廣，產生積極的作用。
活性焦炭脫硫技術是上世紀60年代發展起來，以物理-化學吸附原理為基礎的幹法脫硫、脫硝技術，具有吸附容量大、吸附過程和催化轉換快的優點。吸附過二氧化硫的活性焦炭再生後可重複使用，再生後的二氧化硫還可製成硫酸、液體二氧化硫或單質硫等副產品。在歐美、日本等國家，這項技術經過多年的研究已經有了在很多領域的商業化應用，活性焦吸附法是德國BF公司在1967年開發的，而後日本三井住友引進該技術(其方案為錯流吸收技術)，由德國BF公司演變而來的WKV公司針對錯流技術的缺點進行改進，發明了目前國際上主流的對流吸收技術。
活性焦屬炭系吸附劑，具有活性炭的特性。即活性焦本身即是吸附劑，又是催化劑，同時還可以用作催化劑載體。活性焦解析的原理活性焦內有很多的大孔和中孔，較少的微孔對分子具有吸附性；二氧化硫、氧氣和水被吸附在活性焦孔隙中，在碳分子的催化作用下，反應生成硫酸並附著在孔隙中；將吸附飽和的活性焦解析，二氧化硫被釋放出來，活性焦活化再生，可被重複利用。〈目前活性焦解析的方式〉
吸附劑的主要活化再生方法主要有熱解析、溼式氧化解析、光催化氧化、電化學解析等方法。電化學解析和光催化氧化主要是以活化或再生極性功能鍵和氧化性或還原性基團，並不能產生巨量的新生極性功能鍵和氧化性或還原性基團，隨著解析次數的增加，效果逐漸下降；而溼式氧化和熱解析可生成新的孔隙，從而生成新的極性功能鍵和氧化性或還原性基團，其效果更佳。但由於溼式氧化的危險性和能耗影響其工業化，因此主要還是以熱解析為主。熱解析的優點1、解析完全，在達到一定得溫度後，炭基吸附劑吸附物質幾乎全部是可以解吸附的。2、適用面廣，不受限於炭基吸附劑物質的類型、種類、數量等。3、活化再生效果好，在一定溫度下，炭基吸附劑會形成新的吸附位(極性功能鍵和氧化性或還原性基團和孔隙)，有效的保持了吸附劑的吸附性能，再生後甚至能提高吸附劑的吸附性能。4、解析建設成本低，運行能耗大，但其相對於其他幾種解析方法相比設備投資少，原材料耗用少，運行維護簡單。粉狀焦的脫硫原理等同於柱狀焦，解析原理也相同，綜合考慮，對於粉狀焦來講，熱解析在經濟上還是最優的方案。熱解析的問題:1、解析過程中產生的氣體不安全、處置難度大，尤其是對粉狀焦的加熱，反應生成的氣體是含有吸附物質的高溫水蒸氣。因此熱解吸附活化再生裝置的密封性能有嚴格要求。裝置內還需要保持一定微正壓環境。2、熱解析反應溫度較高，粉狀焦的反應活性高，易與外界環境中的物質發生反應，產生危害解析效果和運行安全的不利影響。
3、換熱效率低。氣流分配不均造成的氣量過大而弓I發的換熱效率低下。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，提供了一種粉狀活性焦解析裝置，其工藝流程簡單，結構簡便，運行安全、穩定，能耗小，解析活化再生過程損失小的解析裝置。為實現上述目的，本發明採取的技術方案為:一種粉狀焦解析裝置，包括下料倉、進料螺旋給料機、旋轉解析塔、旋轉電機、出料螺旋下料機，旋轉解析塔還包括與塔體結合為一體的換熱管，下料倉與進料螺旋給料機的進料口之間用進料管連接，進料螺旋給料機安裝在旋轉解析塔上部，出料螺旋下料機安裝在旋轉解析塔下部，與旋轉解析塔在同一殼體內，並不與旋轉解析塔同步旋轉，它們與解析塔的連接部分用耐高溫密封圈進行密封，用氮氣使殼體內保持一定微正壓環境，並在進出料位置形成防止空氣進入的氮氣氣封，旋轉電機連接於解析塔塔體的外部。前述的粉狀焦解析裝置，其換熱管為翅片換熱管可根據解析塔的尺寸同心均布，或者以三角形排列法布置。前述的粉狀焦解析裝置，其換熱管內的熱源採用電、蒸汽或熔鹽，其管內的熱流體與粉狀焦流向互逆。前述的粉狀焦解析裝置，其旋轉解析塔塔體傾斜一定的角度α，方便粉狀焦的流動。前述的粉狀焦解析裝置，在旋轉解析塔塔壁內側均勻設置均布塔內物料的抄板，抄板呈一定的角度，在解析塔旋轉時，可攜帶大量的粉狀焦物料由底部升至頂部。前述的粉狀焦解析裝置，出料螺旋下料機與旋轉解析塔之間，在靠近出料螺旋下料機的位置處設置一塊收焦出料板，收焦出料板傾斜成一定的角度，方便將旋轉解析塔中滑出的粉狀物料全部收入出料螺旋下料機內。前述的粉狀焦解析裝置，下料倉內料位設有監控裝置。一種粉狀焦解析方法，包括如下步驟:待解析的粉狀焦輸送至前述任一粉狀焦解析裝置，由下料倉進入螺旋給料機，由螺旋給料機均勻的送入傾斜了一定角度α的旋轉解析塔，在塔內粉狀焦與熱流體逆向移動，解析出的富含SO2氣體排出裝置，解析後的再生粉狀焦由出料收焦板收集進入出料螺旋下料機排出塔外。本發明的有益效果是:1、用一種性能成熟，易操作、易維修的方法解析粉狀焦。2、所有動設備、電機都位於裝置外部，結構簡單便於操作、檢修，提高了裝置的利用率。
3、解析裝置採用翅片換熱管，具有良好的傳熱係數，較高的換熱面積，對於處理粉狀焦得心應手。4、換熱管與塔體同時旋轉，防止換熱管的應力過大，並且可以增加解析塔的裝填係數，加大解析塔的處理量，使塔體相對變小，降低了塔的建造成本和運行成本。5、運行簡單穩定。通過螺旋進、出料機，使粉狀焦勻速、穩定地進入高溫解析塔，保證工藝系統的長期穩定運行。6、粉狀焦在塔內的停留時間由塔與水平面的傾角α控制，α可根據塔的處理量及粉狀焦含硫量進行設計，設計靈活，合理。7、翅片換熱管的排列形式及數量決定了解析塔的換熱面積，若在同等換熱面積的條件下，可根據製造成本及設計難度確定，從而，在設計上就降低了設備的投資。
圖1是本發明裝置的結構示意 圖2是本發明裝置 的剖視 圖3是本發明裝置的粉狀焦流動方向與熱流體流動方向示意 附圖中，各標號所代表的部件列表:1、下料倉2、粉狀焦進料口 3、進料螺旋給料機4、熱源出料口 5、軸封6、密封圈7、旋轉電機8、換熱管9、旋轉解析塔10、抄板11、收焦出料板12、密封圈13、富SO2氣體出口 14、出料螺旋下料機15、粉狀焦出料口 16、軸封17、熱源進料口。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。如圖1所示，為了在解析時，下料倉I的進料用料位計(圖中未標出)監控保持一定的料位，防止塔內氣體外洩，下料倉I本身包括進料管，或者在下料倉與進料螺旋給料機之間單獨設置連接用的粉狀焦進料管，該進料管應具備一定的管長或高度，使下料倉I與進料螺旋給料機3的進料口 2距離一定高度。同時，下料倉內需保持一定的料位，以封住解析裝置內的氣體，防止裝置內的氣體洩漏至大氣中。進料螺旋給料機3設置在旋轉解析塔9的旋轉軸線上部，靠近熱源出料口 4，通過耐高溫密封圈6與旋轉解析塔相連接，以保證解析塔的密閉性。同時，螺旋給料機3、旋轉解析塔9、出料螺旋下料機14，均位於同一角度，即與水平面呈一夾角a。夾角的設置範圍是3° ^ a ^ 5°的角度，以保證粉狀焦在旋轉的過程中，能靠重力向下流動。所述的解析塔9的換熱管8與塔體成為一體，同時旋轉，可減少換熱管承受的應力，提高解析塔的裝填係數，增加解析塔的處理量。由於翅片換熱管可增加熱源與固體間的換熱面積，增大換熱係數，提高換熱效率，所以換熱管8採用翅片式。換熱管8與旋轉解析塔9同時旋轉，防止在高溫環境下，僅用管子的旋轉帶動物料，而產生扭矩發生變形、破裂。因而可有效地提高解析塔的裝填係數，使旋轉解析塔9的裝填係數遠遠高於20%。翅片換熱管可根據解析塔的尺寸同心均布，也可以以三角形排列法布置。翅片換熱管的排列形式及數量決定了解析塔的換熱面積，若在同等換熱面積的條件下，可根據製造成本及設計難度確定，在設計環節上就降低了設備的投資。同時，解析塔塔體傾斜一定的角度α，方便粉狀焦的流動。旋轉電機7位於解析塔9的外部，避免了高溫、高塵的惡劣工況，便於電機的操作、檢修。解析塔9的內壁均勻排布一定數量、呈一定角度的抄板10，抄板10的設置充分利用了解析塔旋轉時，攜帶大量的粉狀焦由底部升至頂部，保證塔內粉狀焦的均勻性和流動性，使粉狀焦充分地與熱源進行換熱，提高換熱效率。熱源進料口 17與熱源出料口 4位於旋轉解析塔9左右兩側的旋轉軸線上，它們與不旋轉的殼體部分連接處，需進行軸封5、16，以確保塔體的密閉性。粉狀焦解析塔熱源可採用電、蒸汽、熔鹽等。若翅片換熱管內熱源採用流體，應採取與焦流動互逆的流向，以增大傳熱係數，減少換熱面積。所述的出料螺旋下料機14與旋轉解析塔9之間，在靠近出料螺旋下料機的入口處、不旋轉的位置處，設置一塊收焦出料板11，收焦出料板傾斜呈一定的角度，它的安裝為塔內滑出的粉狀焦的全部收集提供了可能，方便將旋轉解析塔中的粉狀物料全部收入出料螺旋下料機內，防止塔內物料的堆積。由於進料螺旋給料機和出料螺旋下料機不參與解析塔旋轉，解析塔與其的連接的部分需用耐高溫密封圈進行氣體密封。進、出螺旋料機的位置處均通入氮氣氣封，維持裝置微正壓的狀態，防止空氣進入。需要解析的粉狀焦由下料倉I進入螺旋給料機，由進料螺旋給料機3均勻的送入傾斜了一定角度α的旋轉解析塔9，在塔內，組裝著外部有翅片的換熱管8，翅片換熱管8中流動著與粉狀焦運動方向相反的熱流體，可充分給粉狀焦加熱，令吸附飽和的粉狀焦解析，解析後的再生粉狀焦由出料收焦板11收集進入出料螺旋下料機14經由粉狀焦出料口15排出塔外，解析出的富含SO2氣體排出裝置。富SO2氣體出口 13靠近旋轉解析塔9，因解析出的氣體具有高溫、高塵的特點，所以應做好保溫、伴熱處理。如圖2所示，翅片換熱管8採用兩種布置方式，可根據解析塔的尺寸一同心均布或呈三角形排列法布置。翅片換熱管的排列形式及數量決定了解析塔的換熱面積，若在同等換熱面積的條件下，可根據製造成本及設計難度確定，在設計環節上就降低了設備的投資。如圖3所示，粉狀焦的流動方向與翅片換熱管8內的熱源流體互逆；呈一定角度的抄板10在旋轉時，將粉狀焦抄起，再均勻地灑落，運動至解析塔尾部，灑落的粉狀焦落至收焦出料板11，由出料螺旋下料機14輸送排出。以上所述僅為本發明的實施方式，並非因此即限制本發明的專利範圍，凡是運用本發明說明書及附圖內容所作的等效變換，直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利範圍內。
權利要求
1.一種粉狀焦解析裝置，其特徵在於包括下料倉(I)、進料螺旋給料機(3)、旋轉解析塔(9)、旋轉電機(7)、出料螺旋下料機(14)，下料倉(I)與進料螺旋給料機(3)的進料口(2)之間用進料管連接，旋轉解析塔(9)包括與塔體結合為一體的換熱管(8)； 下料倉(I)與進料螺旋給料機(3)的進料口(2)之間用進料管連接；安裝在旋轉解析塔上部的進料螺旋給料機(3)，和安裝在旋轉解析塔下部的出料螺旋下料機(14)，與旋轉解析塔(9)在同一充有氮氣的殼體內，所述給料機(3)和下料機(14)與解析塔(9)的連接部分用耐高溫密封圈(6，12)進行密封，旋轉電機(7)連接於解析塔(9)塔體的外部。
2.根據權利要求1所述的粉狀焦解析裝置，其特徵在於，所述的換熱管(8)為翅片換熱管，與解析塔(9)同心均布，或者以三角形排列法布置。
3.根據權利要求1、2所述的粉狀焦解析裝置，其特徵在於，所述換熱管(8)內的熱源採用電、蒸汽或熔鹽，其管內的熱流體與粉狀焦流向互逆。
4.根據權利要求1所述的粉狀焦解析裝置，其特徵在於，所述旋轉解析塔塔體傾斜一定的角度α，方便粉狀焦的流動。
5.根據權利要求1所述的粉狀焦解析裝置，其特徵在於，在旋轉解析塔(9)塔壁內側均勻設置均布塔內物料的、呈一定的角度抄板(10)。
6.根據權利要求1所述的粉狀焦解析裝置，其特徵在於，出料螺旋下料機(14)與旋轉解析塔(9)之間，設置一塊傾斜一定角度的收焦出料板(11)。
7.根據權利要求1所述的粉狀焦解析裝置，其特徵在於，所述下料倉(I)內料位設有監控裝置。
8.一種粉狀焦解析方法，包括如下步驟:待解析的粉狀焦輸送至權利要求1-7所述的粉狀焦解析裝置，由下料倉(I)進入螺旋給料機(3)，由螺旋給料機(3)均勻的送入傾斜了一定角度α的旋轉解析塔(9)，在塔內粉狀焦與熱流體逆向移動，解析出的富含SO2氣體排出裝置，解析後的再生粉狀焦由出料收焦板(11)收集進入出料螺旋下料機(14)排出塔外。
全文摘要
本發明提供了一種處理、解析粉狀焦的裝置，它包括下料倉(1)、進料螺旋給料機(3)、旋轉解析塔(9)、旋轉電機(7)、出料螺旋下料機(14)，下料倉(1)與進料螺旋給料機(3)的進料口(2)之間用進料管連接，旋轉解析塔(9)包括與塔體結合為一體的換熱管(8)；安裝在旋轉解析塔上部的進料螺旋給料機(3)，和安裝在旋轉解析塔下部的出料螺旋下料機(14)，與旋轉解析塔(9)在同一充有氮氣的殼體內，所述給料機(3)和下料機(14)與解析塔(9)的連接部分用耐高溫密封圈(6，12)進行密封,旋轉電機(7)連接於解析塔(9)塔體的外部。
文檔編號B01J20/34GK103071474SQ20121055647
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者張開元, 賈雙燕, 鄭京明 申請人:北京國電清新環保技術股份有限公司