專利名稱：活性焦移動解吸裝置的制作方法
技術領域：
本發明是一種對已吸附二氧化硫的活性焦進行再生復原的裝置，屬于化工設備、大氣凈化環保設備制造的技術領域。
背景技術：
在采用活性焦作為脫硫劑、脫硝催化劑的干法脫硫脫硝凈化裝置中，活性焦對煙氣中的二氧化硫進行吸附，并以硫酸形態儲存在活性焦的微孔中，活性焦逐步喪失對二氧化硫的吸附能力而失效，為此，必須對其進行再生復原后，再投入使用。
活性焦的再生條件及再生要求是在溫度400℃左右及無氧密封的條件下反應一定的時間。作為工業設備，其過程必須是連續進行的動態移動床，其再生氣體也應連續排出。
目前，活性焦的再生設備，往往采用兩節豎向管式換能器的結構，分為加熱段、反應室、冷卻段，在加熱段與冷卻段，活性焦在管道內移動，加熱氣流在管道外部，通過管道壁，進行熱能交換，使活性焦得到加溫；在兩節豎向管式換能器之間，安排反應室，在此，活性焦所釋放的二氧化硫被抽取。在活性焦的進、出口采用軸向料閥。此種裝置，不但結構復雜，檢修極其不方便；而且，活性焦在管道內受熱不均勻，移動阻力大，存在移動死角，軸向料閥密封性不好。活性焦在150℃及以上，就開始解吸，在加熱段、冷卻段，就有二氧化硫的解吸過程，其解吸的氣體，在此結構下，通向反應室的阻力比較大，部分二氧化硫氣體將通過進、出口的軸向料閥向外排放，污染工作環境。此外，目前的活性焦解吸裝置的加熱源，多數采用天然氣燃燒、煤氣燃燒、電加熱等，并對活性焦冷卻所釋放的能量，不進行回收利用，能耗大，運行成本高。
發明內容
(1)發明目的本發明的目的是提供一種節能顯著、結構簡單合理、反應均勻充分、空間利用合理、移動阻力小、不存在移動死角、加熱能源方便靈活、運行費用低的活性焦移動解吸裝置。
(2)技術方案本發明的活性焦解吸裝置，由由反應器本體、加熱裝置、排氣裝置和流量控制裝置所組成，該裝置自上而下由進口儲倉、進口閥門、進口過渡倉、加熱倉、反應倉、冷卻倉、出口過渡倉、出口閥門順序相連而成，在出口過渡倉以上各部分的外壁之間，均設有隔熱材料將上、下各部分的外壁彼此隔離，在加熱倉中，設有加溫熱交換器，在冷卻倉中設有冷卻熱交換器，加溫熱交換器的上部與冷卻熱交換器的下部之間由循環泵連通，加溫熱交換器下部與冷卻熱交換器的上部之間由加熱器連通，在反應倉中及加熱倉的上部，均設有排氣管，該排氣管與抽氣泵連通，加溫熱交換器與冷卻熱交換器均由多個熱換能器首尾相接，串聯而成；多個熱換能器在結構上，也可以制成一個整體的構件；加溫熱交換器和冷卻熱交換器與加熱器和循環泵的管道接口均采用內有布風板、外有法蘭盤的變形接頭；進口閥門與出口閥門為氣封閥門或機械料閥，并可以根據需要，采用多個進口閥門、出口閥門的結構；加溫熱交換器的上部與冷卻熱交換器的下部之間由循環泵連通，處于閉環工作，或者將加溫熱交換器的上部直接排空、冷卻熱交換器的下部與風機連通而處于開環工作。
活性焦再生解吸的工作過程如下需要再生的活性焦，由送料機構送入進口倉1后，在自重的作用下，自上至下移動，經過進口閥門2、進口過渡倉3、進入到加熱倉4。加熱倉中，金屬管換熱組件內，通有比活性焦溫度高的氣流，活性焦與其進行熱能交換，得到熱能。隨活性焦緩慢向下移動，活性焦的溫度會逐步升高，由入口時的110℃左右，至離開加熱倉4時，將到達400℃左右。進入反應倉5后，活性焦在此保持溫度，被活性焦所吸附的二氧化硫被解吸出來，由反應倉5內的抽取管道層51所抽取，送至再生氣體凈化設備凈化。凈化后，送入副產品轉化生產設備。活性焦則繼續向下移動，進入冷卻倉。冷卻倉6中，金屬管換熱組件內，通有比活性焦溫度低的氣流，活性焦與其進行熱能交換，失去熱能。隨活性焦緩慢向下移動，活性焦的溫度會逐步降低，由進入時的400℃左右，至離開冷卻倉6時，將降低到120℃左右而進入出口過渡倉7。出口過渡倉7沒有包裹保溫隔熱材料，活性焦的溫度會進一步逐步降低，經過出口閥門8而送入篩選設備，去除活性焦上吸附的灰塵和因為機械磨損而產生的活性焦粉末，成為已再生復員的活性焦，用于再次吸附使用。由于活性焦在150℃以上，就開始解吸，再生氣體向上擴散，因此在加熱倉4的上部，也安排了再生氣體抽取管道層52。對從冷卻倉、反應倉解吸出來的再生氣體，首先由反應倉內的抽取管層抽取，向上運動的再生氣體和在加熱倉解吸出來的再生氣體，則由加熱倉4的上部的抽取管道層52抽取。
(3)技術效果本發明具有結構簡單、反應均勻充分而不存在死角、移動阻力小、充分利用廢熱而節約能源、加熱能源方便靈活、運行費用低的優點，另外本發明還可以使用在需要對某種物質在一定溫度下進行反應或者裂解，以得到一種固相物質和一種氣相物質的場合。其優點具體表現在● 活性焦加熱均勻與冷卻均勻，反應均勻充分，活性焦移動阻力小。加熱、冷卻金屬管換能組件設置多層。，每層有多根管道，上下層的管道在空間設置上不在同一個垂直面上，管道內通過的是氣體，其管道直徑可以比較小，而管道相互之間的距離，只要能保證活性焦顆粒能夠方便通過即可，這個距離比目前所采用的換能器管道(內部通過活性焦顆粒)的直徑小得多，保證了活性焦顆粒與加熱管道接觸機會增加、熱能交換距離縮短，加上活性焦在移動過程中的翻動，使活性焦加熱與冷卻的均勻性能比目前采用的換能器好得多。也不存在兩節豎向管式換能器內活性焦在過管內移動因邊緣效應所存在的活性焦移動、熱能交換不均勻的缺點。● 充分利用廢熱而節約能源、加熱能源方便靈活，運行費用低。設置多個加熱、冷卻金屬管換能組件，在氣路上按規律進行串連。活性焦冷卻所釋放的熱能，被用于給活性焦加熱被反復利用，熱能源所供給的熱能僅僅用于補充再生氣體所攜帶走的熱能、維持解吸塔向周圍環境所釋放熱能。在設計上，對出口過渡倉以上部分，四周倉壁相互連接處之間以隔熱材料隔熱，外壁包裹保溫隔熱材料，熱能損失最小。不但大大節約熱能，同時也克服了目前管道式換能器存在的截然加熱、冷卻，使活性焦因為急劇冷熱而增加破損的缺點。熱能源選擇如下方式之一獲得天然氣、煤氣、油類燃燒的煙氣直接使用和煤碳燃燒的煙氣、電廠的高熱水蒸氣之通過熱交換器獲得；還可以由或電加熱器加熱、電加熱器加上前述方式中一種的混合方式獲得。采用燃煤爐的煙氣作為熱源，其燃料來源容易而且價格低廉，而且被篩選分離的活性焦粉塵及微小顆粒，可以與煤炭一道作為燃料使用。運行費用降低。● 密封性能好，再生氣體抽取充分及時。活性焦解吸需要在密封與無氧條件下進行，本發明設置進口閥門與出口閥門、在解吸塔的分段處及各個倉的外壁和金屬管換能組件與倉的結合壁部位處加柔性保溫隔熱材料墊片、反應體內處于微負壓狀態、反應倉內及加熱倉的上部設置多層再生氣體抽取管道層，保證了裝置密封性能好，再生氣體抽取充分及時。● 結構簡單牢固，加工修繕方便。整個加熱倉或者冷卻倉內的換熱器，是一個每兩兩并聯金屬管層串聯的整體，設置多個助換熱的支撐肋板，組件的整體性、機械強度與剛度大大加強支撐點增加。組件通過倉內導軌，可以方便地進行安裝和拆卸，組件作為標準模塊結構，可以在專門設備上進行加工生產，大大有利于設備的維修。
四
圖1是本發明的總體結構示意圖，其中有進口儲倉1、進口閥門2、進口過渡倉3、加熱倉4、加溫熱交換器41、反應倉5、下排氣管51、上排氣管52、排氣泵53、冷卻倉6、冷卻熱交換器61、出口過渡倉7、出口閥門8、循環泵9、加熱器10、抽氣泵53。
圖2是本發明中熱換能器A的結構示意圖，其中有換能管A1、前連氣室A2、后連氣室A3、助換熱支撐肋板A4。
圖3是圖2的俯視圖。
圖4是本發明中熱換能器A的另一種結構示意圖，其中有換能管A1、前連氣室A2、助換熱支撐肋板A4。
圖5是圖4的俯視圖。
圖6是前連氣室A2上換能管A1的布局結構示意圖。
五具體實施例方式
本發明中，活性焦解吸裝置本體和內部的熱換能器，既可以全部采用耐腐蝕的不銹鋼制成，也可以僅僅對處于高溫段的換能管采用不銹鋼而其他部分采用碳鋼制成。裝置自上而下由進口儲倉1、進口閥門2、進口過渡倉3、加熱倉4、反應倉5、冷卻倉6、出口過渡倉7、出口閥門8順序相連而成，在出口過渡倉7以上各部分的外壁之間，均設有隔熱材料將上、下各部分的外壁彼此隔離，在加熱倉4中，設有加溫熱交換器41，在冷卻倉6中設有冷卻熱交換器61，加溫熱交換器41的上部與冷卻熱交換器61的下部之間由循環泵9連通，加溫熱交換器41的下部與冷卻熱交換器61的上部之間由加熱器10連通，在反應倉5中及加熱倉4的上部，分別設有上排氣管52與排氣管51，該上排氣管52與下排氣管51與抽氣泵相連。加溫熱交換器41與冷卻熱交換器61均由多個熱換能器A首尾相接，串聯而成，多個熱換能器A在結構上，也可以制成一個整體的構件。加溫熱交換器41與冷卻熱交換器61中的多個換能器A，均由多層熱換能管A1將兩頭分別與前連氣室A2、后連氣室A3連接組成，其中在換能管A1上設有多排換熱肋片A4，換能管A1在空間上不設置在同一個垂直面上，即上、下錯開設置，后連氣室A3也可以用上、下連接的換能管A1進行彎曲連接而取代。加溫熱交換器41和冷卻熱交換器61與加熱器10和循環泵9的管道接口B均采用內有布風板、外有法蘭盤的變形接頭。進口閥門2與出口閥門8為氣封閥門或機械料閥，并可以根據需要，采用多個進口閥門2、出口閥門8的結構。既可以將加溫熱交換器41的上部與冷卻熱交換器61的下部之間由循環泵9連通，處于閉環工作，或者將加溫熱交換器(41)的上部直接排空、冷卻熱交換器(61)的下部與風機9連通而處于開環工作。
活性焦解吸需要在密封與無氧條件下進行，而設置進口閥門與出口閥門。閥門的作用是對解吸裝置內的氣體能密封的同時能讓活性焦順利通過。它可以是氣封閥門，也可以是解吸閥門。采用氣封閥門，即在進口閥門四周設置角度微微向上的噴氣嘴，從其噴射出高速氣流，經擴散向活性焦進口儲倉排出，出口閥門四周設置角度微微向下的噴氣嘴，從其噴射出高速氣流，經擴散向篩選機構排出。其氣體可以采用氮氣，但是運行成本高。比較好辦法是采用二氧化碳氣體。因為再生氣體中存在30％左右的二氧化碳，經過再生氣體凈化后，將二氧化碳分離出來，存儲在高壓氣罐中使用。氣封閥門具有不磨損、不剪切活性焦的特點，而且保溫、隔熱性能比較好，而不增加解吸裝置的熱能損失。采用機械的料閥，應當選用對活性焦磨損、剪切作用盡可能小的料閥，如星形、蝶形下料閥。但是，此時盡管其密封性能好，少量的空氣(內含20％氧氣)會隨活性焦的孔隙進入反應塔。此外，在解吸塔的分段處、各個倉的外壁、金屬管換能組件與倉的結合壁部位處，加柔性保溫隔熱材料墊片，并讓其緊密結合，可靠焊接金屬管換能組件的連氣室。在抽氣泵和抽取管作用下，反應體內處于微負壓狀態，再生的氣體不會溢出解吸塔外。對加熱、冷卻金屬管換能組件設置多層。金屬管換能組件中，每層有多根管道，上下層的管道在空間設置上不在同一個垂直面上，管道內通過的是氣體，其管道直徑可以比較小，而管道相互之間的距離，只要能保證活性焦顆粒能夠方便通過即可，這個距離比目前所采用的換能器管道(內部通過活性焦顆粒)的直徑小得多，保證了活性焦顆粒與加熱管道接觸機會增加、熱能交換距離縮短，加上活性焦在移動過程中的翻動，使活性焦加熱與冷卻的均勻性能比目前采用的換能器好得多。
設置多個加熱、冷卻金屬管換能組件，它們在氣路上按規律進行串連。由冷卻倉最上的換能組件出來的氣體，有比較高的溫度(約300～350℃)，被送入熱能源進行進一步加溫(450～500℃左右)，然后送入加熱倉最下面的金屬管換能組件，加熱氣體由下而上流動，與從上而下的活性焦進行熱能交換，加熱氣體由下而上溫度逐步降低，活性焦由上而下移動，溫度逐步升高；加熱倉最上面的金屬管換能組件，內部氣體溫度逐步降低至110℃左右，送至冷卻倉最下面的金屬管換能組件。在冷卻倉，氣體由逐步下而上流動，與從上而下的活性焦進行熱能交換，氣體溫度逐步升高，至冷卻倉最上面的金屬管換能組件，氣體溫度逐步增加至300～350℃左右；由上而下移動的活性焦溫度逐步降低至120℃。就這樣，活性焦冷卻所釋放的熱能，被用于給活性焦加熱，被反復利用。熱能源所供給的熱能僅僅用于補充再生氣體所攜帶走的熱能、維持解吸塔向周圍環境所釋放熱能。前者，由于氣流量少，所攜帶走的熱能不多；后者，由于在設計上，對輸出過渡倉以上部分的四周倉壁相互連接處之間以隔熱材料隔熱，使各個倉之間的熱能不能因為金屬倉壁的熱傳導而損失；輸出過渡倉以上部分的外壁包裹保溫隔熱材料，使熱能損失最小。因此損失的熱能是很小的一部分。這樣，不但大大節約熱能，而且克服了目前管道式換能器存在的缺點截然加熱、冷卻，使活性焦因為急劇冷熱，增加破損。
金屬管換能組件。它由多根金屬管、后連氣室、前連氣室與多個支撐肋板組成。金屬管按多層布置，上下兩層的金屬管在空間設置上不在同一個垂直面上，有利于活性焦從上而下移動時，能不斷地翻動而使熱能交換均勻。因此，上下兩層的金屬管的數量，必有一層為奇數、一層為偶數，應當是每兩層金屬管，對于氣體流動而言是并聯的。通過后連氣室，將上下的兩兩并聯金屬管層串聯起來。前連氣室，分成上下兩層，相互是隔開的，但是它們分別在對上、對下是開口的，這樣，可以與上、下組件的前連氣室串聯聯，使整個加熱倉或者冷卻倉，是一個每兩兩并聯金屬管層串聯的整體。組件設置多個支撐板，加大了熱換面積，又使組件的整體性、機械強度與剛度大大加強，同時增加了在加熱倉或者冷卻倉內部導軌上的支撐點。組件通過加熱倉或者冷卻倉內部導軌，可以方便地進行安裝和拆卸，而且，組件作為標準模塊結構，可以在專門設備上進行加工生產。當某一金屬管有毛病需要更換時，只需要將組件進行更換。不像兩節豎向管式換能器那樣，當某一金屬管有毛病需要更換時，將存在整個裝置報廢的危險。大大有利于設備的維修。當然，組件可以作得規模大一些可以是由上述兩個以上的基本組件組合在一起，成為更大的組件；也可以不用后連氣室，而直接將金屬管進行彎曲而直接串連，也可以用彎曲接頭與金屬管焊接串連。
本發明中，加熱氣體溫度的調節可以的通過循環泵壓力輸調節加熱循環氣體的流速；或者提是調節熱能源的熱能輸出，使加熱倉的輸入氣體溫度得到調節。熱能源可以這樣獲得直接采用天然氣、煤氣、油類燃燒的煙氣，或者采用煤碳燃燒的煙氣、電廠的高熱水蒸氣通過熱交換器獲得；或者用電加熱器加熱獲得；或者是電加熱器加上前述方式中之一種熱能源的混合方式獲得。混合方式可以利用電能的調節方便、其他能源的價格低的優點，達到高運行質量、相對低的運行成本的目的。采用燃煤爐的煙氣作為熱源，是本發明的特點之一，其燃料來源容易而且價格低廉，這可以使以活性焦干法脫硫技術適應的用戶更多，運行成本更低。采用燃煤爐的另一個好處是被篩選分離的活性焦粉塵及微小顆粒，可以與煤炭一道作為燃料使用，活性焦解吸產生的廢料能得到及時、簡單的處理。經過熱能交換的煙氣，在引風機的作用下，送往活性焦干法脫硫吸附反應床的煙氣入口，與需要凈化的煙氣一同凈化而排空。
在反應倉內，設置多層再生氣體抽取管道層，同時在加熱倉的上部，也安排了再生氣體抽取管層。由于活性焦在150℃及以上，就開始解吸，而且，再生氣體有向上擴散的運動；因此，對從冷卻倉、反應倉解吸出來的再生氣體，首先由反應倉內的再生氣體抽取管道層抽取，對向上運動的再生氣體和在加熱倉解吸出來的再生氣體，則由加熱倉的上部的再生氣體抽取管道層抽取。解吸氣體被以最短路徑進入抽取管，達到快速、充分、均勻地被抽取的目的。
對于采氣封閥門的裝置的下料機構，可以采用刮板，在對活性焦不產生剪切的情況下，不斷刮走出口處自然堆積的活性焦堆的一部分，調節刮板動作的頻率，調節輸出量，達到調節活性焦移動的速度；對于采用機械閥門的裝置，直接調節下料器的運轉速度，即可以達到。這樣，使活性焦的解吸過程運轉在連續的最佳狀態。
對于處理活性焦容量大的裝置，可以采用多個進口、出口的結構，以降低整個裝置的高度。此時解吸裝置，實際是本實用新型的多個有機簡單組合。因此，本實用新型，是一種模塊化設計的基本模塊。在多個模塊組合時，模塊相鄰間可以直接相通，不需要用保溫隔熱材料進行隔開。
權利要求
1.一種活性焦移動解吸裝置，由反應器本體、加熱裝置、排氣裝置和流量控制裝置組合而成，其特征在于該裝置自上而下由進口儲倉(1)、進口閥門(2)、進口過渡倉(3)、加熱倉(4)、反應倉(5)、冷卻倉(6)、出口過渡倉(7)、出口閥門(8)順序相連而成，在出口過渡倉(7)以上各部分的外壁之間，均設有隔熱材料將上、下各部分的外壁彼此隔離，在加熱倉(4)中，設有加溫熱交換器(41)，在冷卻倉(6)中設有冷卻熱交換器(61)，加溫熱交換器(41)的上部與冷卻熱交換器(61)的下部之間由循環泵(9)連通，加溫熱交換器(41)下部與冷卻熱交換器(61)的上部之間由加熱器(10)連通，在反應倉(5)中及加熱倉(4)的上部，分別設有上排氣管(52)與下排氣管(51)，該上排氣管(52)與下排氣管(51)與抽氣泵相連。
2.根據權利要求1所述的活性焦移動解吸裝置，其特征在于加溫熱交換器(41)與冷卻熱交換器(61)均由多個熱換能器(A)首尾相接，串聯而成，多個熱換能器(A)在結構上，也可以制成一個整體的構件。
3.根據權利要求2所述的活性焦移動解吸裝置，其特征在于加溫熱交換器(41)與冷卻熱交換器(61)中的多個換能器(A)，均由多層熱換能管(A1)將兩頭分別與前連氣室(A2)、后連氣室(A3)連接組成，其中在換能管(A1)上設有多排換熱肋片(A4)，換能管(A1)在空間上不設置在同一個垂直面上，即上、下錯開設置，后連氣室(A3)也可以用上、下連接的換能管(A1)進行彎曲連接而取代。
4.根據權利要求1或2所述的活性焦移動解吸裝置，其特征在于加溫熱交換器(41)和冷卻熱交換器(61)與加熱器(10)和循環泵(9)的管道接口(B)均采用內有布風板、外有法蘭盤的變形接頭。
5.根據權利要求1或2所述的活性焦移動解吸裝置，其特征在于進口閥門(2)與出口閥門(8)為氣封閥門或機械料閥。
全文摘要
活性焦移動解吸裝置是一種對已吸附二氧化硫的活性焦進行再生復原的裝置,該裝置自上而下由進口儲倉、進口閥門、進口過渡倉、加熱倉、反應倉、冷卻倉、出口過渡倉、出口閥門順序相連而成,在出口過渡倉以上各部分的外壁之間,均設有隔熱材料將上、下各部分的外壁彼此隔離,在加熱倉中,設有加溫熱交換器,在冷卻倉中設有冷卻熱交換器,加溫熱交換器下部與冷卻熱交換器的上部之間由加熱器連通,加溫熱交換器的上部與冷卻熱交換器的下部之間由循環泵連通,在反應倉中以及加熱倉的上部均設有排氣管與排氣管,該排氣管與抽氣泵相連。該裝置具有結構簡單、反應均勻充分而不存在死角、移動阻力小、充分利用廢熱而節約能源、加熱能源方便靈活、運行費用低的優點。
文檔編號B01J20/34GK1381306SQ02112580
公開日2002年11月27日 申請日期2002年1月23日 優先權日2002年1月23日
發明者肖友國, 劉靜, 黃韜, 繆明烽, 夏慶余, 劉軍 申請人:國家電力公司南京電力自動化設備總廠