三段式炭基催化剂再生塔系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种三段式炭基催化剂再生塔系统，以提高炭基催化剂再生过程中的能量利用率，增强炭基催化剂再生塔与脱硫脱硝吸附塔的匹配性和灵活性。本实用新型专利技术的再生塔塔身由上至下依次分为预备段、预热段、第一过渡段、加热段、第二过渡段、冷却段和出口段，所述预热段、加热段和冷却段三段均采用管壳式换热结构，再生塔塔身为管程，管程走炭基催化剂，壳程走换热介质；炭基催化剂从塔顶进入，经由管程达到再生塔的底部，其中在预热段与加热段之间设置第一过渡段，在加热段与冷却段之间设有第二过渡段，两个过渡段用于排出塔内富集有SO2气体，排出SO2气体通至制酸装置。

Three stage carbon based catalyst regeneration tower system

The utility model provides a three stage carbon based catalyst regeneration tower system to improve the energy utilization in the process of carbon based catalyst regeneration, and enhance the matching and flexibility of the carbon based catalyst regeneration tower and the desulfurization and denitrification adsorption tower. From top to bottom, the regenerative tower body of the utility model is divided into the preparatory section, the preheating section, the first transition section, the heating section, the second transition section, the cooling section and the exit section. The heat transfer structure is used in the preheating section, the heating section and the cooling section in three sections. The regenerated tower is Guan Cheng, the carbon base catalyst is used for the tube process and the shell path is changed. Thermal medium, the carbon based catalyst enters from the top of the tower and reaches the bottom of the regeneration tower through the tube process, in which the first transition section is set between the preheating section and the heating section, and there is a second transition section between the heating section and the cooling section, and the two transition sections are used to enrich the SO2 gas in the discharge tower and exhaust the SO2 gas to the acid making device.

【技术实现步骤摘要】
三段式炭基催化剂再生塔系统
本技术属于环境工程领域，具体涉及一种以炭基催化剂为吸附剂及催化剂的锅炉烟气联合脱硫脱硝装置中的三段式炭基催化剂再生塔。
技术介绍
炭基催化剂干法烟气污染物控制技术，可以实现脱硫脱硝一体化，也可脱除烟尘、SO3、重金属等杂质。该技术基本不消耗水，节省大量水资源脱硫效率高脱硫副产品是高浓度SO2，便于资源化利用，这是一项优势十分明显的新一代烟气污染物控制技术。在钢铁、冶金、电力、垃圾焚烧等多个领域具有很大的应用前景。炭基催化剂烟气脱硫脱硝技术原理为：烟气在炭基催化剂的吸附及催化作用下，烟气中的SO2、O2及H20发生反应生成H2SO4，H2SO4吸附在炭基催化剂表面；同时利用炭基催化剂的催化性能，烟气中NOx与氨气发生催化还原反应生成N2和H2O，实现了烟气的脱硫脱硝。吸附催化反应后的炭基催化剂进行再生后循环利用。炭基催化剂是活性炭改良后的物质，比活性炭有更强的吸附能力和更高的抗压强度，更加适合做为烟气联合脱硫脱硝技术中的吸附剂。在炭基催化剂脱硫脱硝工艺中，净化烟气后的炭基催化剂经再生处理后重新使用，再生过程释放出高浓度的富集SO2气体，可以实现硫资源化利用。炭基催化剂再生方法包括加热再生和水洗再生两种，由于水洗再生工艺耗水量大、再生不彻底、容易形成二次污染、且副产物稀硫酸难以资源化利用，因此，在炭基催化剂工艺中，加热再生被广泛使用。加热再生需要将炭基催化剂加热至400℃以上，反应温度高，再生塔加热段的热源无论采用高炉煤气燃烧后的烟气、高温蒸汽或者电加热，都将消耗大量的能量。因此，如何降低再生能耗将是推广炭基催化剂烟气净化技术的主要关键问题之一。再生塔内炭基催化剂的流动状况将影响炭基催化剂与热、冷空气换热效率，及炭基催化剂的再生效率，而再生塔的结构，尤其是炭基催化剂的入口布料和出口均匀下料结构，无疑是其中的关键影响因素之一。由于电站锅炉存在负荷变化大的问题，因此烟气量变化较大，致使单个再生塔结构的炭基催化剂再生塔与脱硫脱硝吸附塔匹配性、灵活性较差，炭基催化剂再生塔运行成本较高。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术提供一种三段式炭基催化剂再生塔系统，以提高炭基催化剂再生过程中的能量利用率，增强炭基催化剂再生塔与脱硫脱硝吸附塔的匹配性和灵活性。本技术所采用的技术方案如下：一种三段式炭基催化剂再生塔系统，其特征是：再生塔塔身由上至下依次分为预备段、预热段、第一过渡段、加热段、第二过渡段、冷却段和出口段，所述预热段、加热段和冷却段三段均采用管壳式换热结构，再生塔塔身为管程，管程走炭基催化剂，壳程走换热介质；炭基催化剂从塔顶进入，经由管程达到再生塔的底部，其中在预热段与加热段之间设置第一过渡段，在加热段与冷却段之间设有第二过渡段，两个过渡段用于排出塔内富集有SO2气体，排出SO2气体通至制酸装置。本技术的进一步设计在于：其中预备段设有氮气加热器，加热后的氮气作为保护气经管道通入再生塔预备段内。所述预热段壳程的换热介质采用冷却段换热后的热空气。所述加热段壳程采用空气作为换热介质，换热介质经空气加热器加热后，由热空气管道连接至加热段下部，与加热段塔内炭基催化剂换热后由热空气风机再送至空气加热器，加热后的换热介至送至加热段循环加热；冷却段的换热介质采用冷空气(即环境空气)，与下部炭基催化剂换热后的空气经管道连接到预热段下部，与预热段段炭基催化剂换热，换热后冷空气直接排入大气。再生塔的出口段设有两个炭基催化剂出口，每个炭基催化剂出口分别对应一个调节活性焦流量的辊式给料机，辊式给料机有变频控制的功能。再生塔的预热段、加热段和冷却段空气侧的壳程内均设置有导流板，导流板水平设置。再生塔的预热段、加热段和冷却段的壳程外（即塔体外）均设置有保温层。再生塔预备段上部炭基催化剂入口旁设置有料位计。再生塔内设有隔离筛板将再生塔分为两个区域。本技术与现有技术相比，具有如下特点：1、炭基催化剂经再生塔加热段加热达到400℃以上，在此过程中释放出SO2气体，此后，炭基催化剂再经再生塔冷却段冷却到100℃左右返回吸附塔；如果再生塔冷却段采用冷空气作为冷却介质，大多数再生塔都把这些热源直接外排，会造成热量的极大浪费，本技术将冷却段出口空气余热的再利用，对进入加热段前的炭基催化剂进行了干燥处理，实现的热量利用。2、再生塔富集SO2气体一般要求出气温度达到其酸露点温度以上，可有效避免富集SO2气体对出口管道的腐蚀。但是，富集气体中含有保护及密封用的氮气，氮气温度较低，若按环境温度通入塔内，不仅将极大的降低最终富集SO2混合气体的温度，还会造成温度高的活性焦因热应力磨损，本技术对加入塔内的氮气进行先加热，克服了相应问题。提高了保护与密封氮气进再生塔的温度，间接也提高了再生塔预热段炭基催化剂的温度。3、本技术再生塔结构上增设了预热段，增加了炭基催化剂在塔内的停留时间，提高了炭基催化剂的再生效率；降低了加热段炭基催化剂的升温温差，节省了空气加热器的能量消耗，减少了活性焦因热应力造成的破损；4、实现了再生塔采用两级预热（氮气加热和预热段加热），预热的炭基催化剂还可间接提高再生塔富集气体出口气温，避免因富集气体温度过低对管道造成的腐蚀。5、三段式炭基催化剂再生塔入口预备段为方形截面，有利于炭基催化剂入口部分的均匀布料，从预备段开始分为两个塔区，分区后的再生塔区截面近似为预备段方形截面的一半，有利于炭基催化剂出口部分的均匀下料，与不分区的再生塔结构相比，增强了再生塔内整体炭基催化剂的换热效率及再生效果。6、再生塔出口的辊式给料机具有变频调节的功能，可根据站锅炉负荷或排烟量变化情况，调节活性焦的流量，大大提升了再生塔的灵活性，降低了炭基催化剂再生塔的运行成本。7、本技术中采用三段式设计比于现有技术的两段式设计的优越性体现如下：第一，利用冷却段出口的空气去预热预热段的炭基催化剂，提高了再生塔的能量利用率，相比于同类型两段式再生塔降低了20%左右的能耗；第二，对进入塔内的氮气进行加热，将过渡段富集SO2气体的平均温度提高了20%，管道腐蚀与设备故障率大大降低；第三，相比于现有两段式再生塔，增设了预热段，相当增加了一倍的炭基催化剂在塔内的停留时间，提高了炭基催化剂的再生效率；降低了40%加热段炭基催化剂的升温温差，节省了空气加热器40%的能量消耗，活性焦因热应力造成的破损量减少了25%左右。8、本技术中过渡段的设计一方面可根据第一过渡段和第二过渡段出口的富集SO2浓度以及压力等因素灵活选择富集SO2气体的排出路径，另一方面减少了扩散到冷却段的富集SO2气体，从而减少了富集SO2气体对冷却段管排的酸腐蚀。附图说明图1为本技术的结构示意图。图中：1-炭基催化剂入口；2-料位计；3-预备段；4-预热段；5-第一过渡段；6-加热段；7-第二过渡段；8-冷却段；9-出口段；10-辊式给料机；11-炭基催化剂出口；12-上部氮气来；13-预热段上部冷空气出；14-预热段下部冷空气来；15-解析气体第一过渡段出；16-加热段热空气出；17-加热段热空气来；18-解析气体第二过渡段出；19-冷却段冷空气出；20-冷却段冷空气来；21-下部氮气来。具体实施方式：下面结合附图对本技术作进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三段式炭基催化剂再生塔系统，其特征是：再生塔塔身由上至下依次分为预备段、预热段、第一过渡段、加热段、第二过渡段、冷却段和出口段，所述预热段、加热段和冷却段三段均采用管壳式换热结构，再生塔塔身为管程，管程走炭基催化剂，壳程走换热介质；炭基催化剂从塔顶进入，经由管程达到再生塔的底部，其中在预热段与加热段之间设置第一过渡段，在加热段与冷却段之间设有第二过渡段，两个过渡段用于排出塔内富集有SO2气体，排出SO2气体通至制酸装置。

【技术特征摘要】
1.一种三段式炭基催化剂再生塔系统，其特征是：再生塔塔身由上至下依次分为预备段、预热段、第一过渡段、加热段、第二过渡段、冷却段和出口段，所述预热段、加热段和冷却段三段均采用管壳式换热结构，再生塔塔身为管程，管程走炭基催化剂，壳程走换热介质；炭基催化剂从塔顶进入，经由管程达到再生塔的底部，其中在预热段与加热段之间设置第一过渡段，在加热段与冷却段之间设有第二过渡段，两个过渡段用于排出塔内富集有SO2气体，排出SO2气体通至制酸装置。2.根据权利要求1所述的三段式炭基催化剂再生塔系统，其特征是：其中预备段设有氮气加热器，加热后的氮气作为保护气经管道通入再生塔预备段内。3.根据权利要求2所述的三段式炭基催化剂再生塔系统，其特征是：所述预热段壳程的换热介质采用冷却段换热后的热空气。4.根据权利要求1、2或3述的三段式炭基催化剂再生塔系统，其特征是：所述加热段壳程采用空气作为换热介质，换热介质经空气加热器加热后，由热空气管道连接至加热段下部，与加热段塔内炭基催化剂换热后由热空气风机再送至...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢德山，程文煜，张乾，柴晓琴，蔡彦吟，延寒，胡宇峰，谷建功，
申请(专利权)人：国电科学技术研究院，
类型：新型
国别省市：江苏,32