活性炭熱解析裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及活性炭熱解析裝置及采用該裝置的熱解析工藝，更具體地說，本 實用新型涉及在包括活性炭吸附塔和解析塔（或再生塔）的干法脫硫、脫硝裝置中從解析 塔輸出的加熱氣體（如空氣或熱風）用于加熱氮氣載氣以便實現(xiàn)余熱回收利用的裝置，屬 于燒結煙氣處理領域。
【背景技術】
[0002] 對于工業(yè)煙氣、尤其鋼鐵工業(yè)的燒結機煙氣而言，采用包括活性炭吸附塔和解析 塔的脫硫、脫硝裝置和工藝是比較理想的。在包括活性炭吸附塔和解析塔（或再生塔）的脫 硫、脫硝裝置中，活性炭吸附塔用于從燒結煙氣或廢氣（尤其鋼鐵工業(yè)的燒結機的燒結煙 氣）吸附包括硫氧化物、氮氧化物和二惡英在內的污染物，而解析塔用于活性炭的熱再生。
[0003] 活性炭法脫硫具有脫硫率高、可同時實現(xiàn)脫硝、脫二噁英、除塵、不產生廢水廢渣 等優(yōu)點，是極有前景的煙氣凈化方法?；钚蕴靠梢栽诟邷叵略偕?，在溫度高于350°C時，吸附 在活性炭上的硫氧化物、氮氧化物、二惡英等污染物發(fā)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）。并且隨著溫度的升高，活性炭的再生速度進一步加快，再生 時間縮短，優(yōu)選的是一般控制解析塔中活性炭再生溫度約等于430°C，因此，理想的解析溫 度（或再生溫度）是例如在390-450°C范圍、更優(yōu)選在400-440°C范圍。
[0004] 傳統(tǒng)的活性炭脫硫工藝如圖IA中所示。煙氣由增壓風機引入吸附塔，在入塔口噴 入氨氣和空氣的混合氣體，以提高NOX的脫除效率，凈化后的煙氣進入燒結主煙囪排放?；?性炭由塔頂加入到吸附塔中，并在重力和塔底出料裝置的作用下向下移動。解析塔出來的 活性炭由2#活性炭輸送機輸送至吸附塔，吸附塔吸附污染物飽和后的活性炭由底部排出， 排出的活性炭由1#活性炭輸送機輸送至解析塔，進行活性炭再生。
[0005] 解析塔的作用是將活性炭吸附的302釋放出來，同時在400°C以上的溫度和一定的 停留時間下，二噁英可分解80%以上，活性炭經冷卻、篩分后重新再利用。釋放出來的SO 2 可制硫酸等，解析后的活性炭經傳送裝置送往吸附塔重新用來吸附SOJP NO )(等。
[0006] 在吸附塔與解析塔中勵)(與氨發(fā)生SCR、SNCR等反應，從而去除NO x。粉塵在通過 吸附塔時被活性炭吸附，在解析塔底端的振動篩被分離，篩下的為活性炭粉末送去灰倉，然 后可送往高爐或燒結作為燃料使用。
[0007] 為不影響燒結系統(tǒng)運行，整個吸附系統(tǒng)設置有原煙氣、凈煙氣及旁路擋板。在凈化 系統(tǒng)檢修或其它意外情況時，煙氣可經旁路擋板門至原燒結煙囪排放，此時原煙氣擋板與 凈煙氣擋板關閉，不影響燒結系統(tǒng)生產。為了防止煙氣從擋板中泄露，煙道擋板采用單軸 雙擋板。設置有擋板密封空氣系統(tǒng)，含密封風機及密封空氣加熱器。
[0008] 燒結煙氣溫度過高則不利于二氧化硫的吸附，同時有可能會引起活性炭燃燒造成 安全事故，因此，在增壓風機之前設置旁通管道，利用增壓風機的吸力將空氣吸入，從而達 到給煙氣降溫的目的。
[0009] 氨氣通過"氨氣混合器"與稀釋風機鼓入的空氣混合，使NH3濃度低于爆炸下限，為 防止空氣溫度過低結露，需要對混合后的氣體進行加熱，加熱后的稀釋氨氣在吸附塔入口 煙道由噴氨格柵均勻噴入。
[0010] 解析塔主要含加熱段（或加熱區(qū)）、冷卻段（或冷卻區(qū)）。加熱段與冷卻段均為列 管換熱器，參見圖1C。
[0011] 活性炭從解析塔頂部送入，從塔底部排出。在解析塔上部的加熱段，吸附了污染物 質的活性炭被加熱到400°C以上，并保持3小時以上，被活性炭吸附的SO2被釋放出來，生 成"富硫氣體（SRG) "，SRG輸送至制酸工段制取H2SO4。被活性炭吸附的NOx發(fā)生SCR或者 SNCR反應，同時其中二噁英大部分被分解。解析塔解析所需熱量由一臺熱風爐提供，高爐煤 氣在熱風爐內燃燒后，熱煙氣送入解析塔的殼程。換熱后的熱氣大部分回到熱風循環(huán)風機 中（另一小部分則外排至大氣），由其送入熱風爐和新燃燒的高溫熱氣混合。在解析塔下部 設有冷卻段，鼓入空氣將活性炭的熱量帶出。冷卻段設置有冷卻風機，鼓入冷風將活性炭冷 卻，然后外排至大氣中。解析塔出來的活性炭經過活性炭篩篩分，將小于I. 2_的細小活性 炭顆粒及粉塵去除，可提高活性炭的吸附能力。活性炭篩曬上物為吸附能力強的活性炭，活 性通過1#活性炭輸送機輸送至吸附塔循環(huán)利用，篩下物則進入灰倉。
[0012] 解析過程中需要用氮氣進行保護，氮氣同時作為載體將解析出來的302等有害氣 體帶出。氮氣從解析塔上部和下部通入，在解析塔中間匯集排出，同時將活性炭中吸附了 的S02帶出，并送至制酸系統(tǒng)去制酸。氮氣通入解析塔上方時，用氮氣加熱器將其加熱至 130°C左右再通入解析塔中。
[0013] 本實用新型屬于活性炭燒結煙氣脫硫領域。吸附飽和的活性炭需要送到解析塔中 加熱，將吸附的30 2釋放出來，從而達到再生目的，再生后的活性炭返回至吸附塔繼續(xù)使用。
[0014] 如圖IB所示，現(xiàn)有技術中采用結構類似于殼管式熱交換器的再生塔（或解析塔） 進行活性炭的解析、再生，活性炭從塔的頂部進入，經由管程到達塔的底部，而用于加熱活 性炭的加熱氣體從一側進入，經由殼程，從另一側輸出，其中活性炭與加熱氣體進行熱交換 而被加熱至再生溫度。為了將解析塔內活性炭升溫并保持在430°C左右，一般采用燃燒高爐 煤氣或焦爐煤氣加熱循環(huán)熱風，使進入解析塔的熱風溫度為400-500°C，在解析塔內熱風與 活性炭進行熱交換，活性炭溫度上升至430°C左右，加熱氣體溫度降至320°C左右。
[0015] 另外，如圖IC所示，在現(xiàn)有技術中活性炭在解析塔解析時需要在頂部通入溫度約 80度左右的氮氣，通常由蒸汽將氮氣間接加熱?；钚蕴吭诮馕鏊胁考訜幔訜岷笤倮鋮s 至120度左右從解析塔中卸出。冷卻風由風機從空氣中抽取，冷風將活性炭冷卻后自身會 被加熱至120度左右，通常這部分氣體（被加熱后的冷風）直接被排出到大氣中。
[0016] 為了將活性炭解析塔內部的活性炭在加熱區(qū)（段）中升溫并保持在390_450°C，一 般采用燃燒高爐煤氣或焦爐煤氣為加熱氣體（如空氣）提供熱量，在加熱爐中使熱風升溫 至400-500°C，再進入塔內的加熱區(qū)（段）中與活性炭進行間接熱交換，經過熱交換后活性 炭溫度上升至390-450°C，而此時熱風溫度降至約320°C，經熱風循環(huán)風機再次送入加熱爐 升溫，如此反復循環(huán)，如圖IB所示。高爐煤氣或焦爐煤氣的燃燒需要助燃空氣，因此需不停 地向熱風循環(huán)系統(tǒng)加入一定量的助燃空氣，這樣會導致熱風循環(huán)系統(tǒng)壓力增大，因此為了 穩(wěn)定熱風循環(huán)系統(tǒng)壓力需在管路上設置排氣閥，以便排出管內部分高溫氣體（約320°C )。
[0017] 解析后的活性炭需冷卻后才能經輸送設備輸送至吸附塔進行循環(huán)利用，此冷卻過 程采用空氣間接冷卻，活性炭冷卻后冷卻空氣溫度約為120°C，一般直接排放。
[0018] 因此，約320°C左右的熱風及120°C左右的冷卻空氣直接排放，會損失了大量的熱 能。 【實用新型內容】
[0019] 在本實用新型的包括活性炭吸附塔和解析塔的干法脫硫、脫硝裝置和工藝中， 在吸附塔中從燒結煙氣中吸附了包括硫氧化物、氮氧化物和二惡英在內的污染物的活性 炭被轉移到具有上部的加熱區(qū)和下部的冷卻區(qū)的解析塔（或再生塔）的加熱區(qū)中，在該 加熱區(qū)中向下移動的活性炭與輸入的加熱氣體Gl (簡稱熱風Gl，如400-500 °C、更優(yōu)選 410-470°C的加熱爐排氣或熱風或熱空氣）進行間接熱交換而被加熱（或升溫）至例如Td =390-450°C范圍的溫度，活性炭通常在該溫度Td下進行解析、再生。其中再生塔或解析 塔具有上部的加熱區(qū)和下部的冷卻區(qū)。通常，所述加熱區(qū)具有管殼型或列管型換熱器結構。 同樣，所述冷卻區(qū)也具有管殼型或列管型換熱器結構。活性炭分別經由加熱區(qū)和冷卻區(qū)的 管程，而加熱氣體或高溫煙氣在加熱區(qū)中經由殼程，冷卻風在冷卻區(qū)中經由殼程。在上部的 加熱區(qū)與下部的冷卻區(qū)之間具有一個容納活性炭的緩沖區(qū)或中間區(qū)。
[0020] 進入到解析塔的加熱區(qū)中的加熱氣體Gl (熱風）與在加熱區(qū)中向下移動的活性 炭進行間接熱交換而降低溫度（例如至約320°C)，變成了降溫的熱風G1'或變成溫熱的 加熱氣體G1'（有300-380°C，優(yōu)選320-375°C，更優(yōu)選約340-370°C )。同時，由冷卻風機 將常溫空氣G2(作為冷卻風或冷卻空氣）從解析塔冷卻區(qū)的冷風入口通入到解析塔的冷 卻區(qū)中，與在冷卻區(qū)中向下移動的活性炭進行間接熱交換以便冷卻已經發(fā)生熱解析的活 性炭，從解析塔的冷卻區(qū)的冷卻風出口所輸出的冷卻風或冷卻空氣G2'因此被升溫至例如 130±25°C (如約120°C )，此時變成升溫的冷卻風G2'（例如130±25°C，如約120°C )。
[0021] 在解析塔的操作中，在由助燃風機將助燃空氣輸入到加熱爐內的燃燒室的進風 口的情況下，高爐煤氣或焦爐煤氣在流過一個煤氣換熱器被預熱之后被輸入加熱爐的燃 燒室中燃燒，從燃燒室中排出的高溫廢氣或高溫熱風GO (例如具有1100-1900°C、優(yōu)選 1300-1600°C)流過加熱爐尾部的一個溫度調節(jié)區(qū)（或稱作混合、緩沖區(qū)）被調節(jié)溫度 (例如至400-500°C，優(yōu)選410-480°C，更優(yōu)選415-470°C，更優(yōu)選420-460°C，進一步優(yōu) 選420-450 °C)而變成具有例如400-500 °C (優(yōu)選410-480°C，更優(yōu)選415-470 °C，更優(yōu) 選420-460°C，進一步優(yōu)選420-450°C )的熱風G1，熱風Gl經由管道被輸送到解析塔的加 熱區(qū)的熱風入口，輸入加熱區(qū)內的熱風Gl與在該加熱區(qū)中向下移動的活性炭進行間接熱 交換而降溫，例如降溫至300-380°C (優(yōu)選320-375?，如約360°C )，然后將已降溫的熱風 G1'（通常具有300-380°C、優(yōu)選320-375°C的溫度，例如約360°C )從加熱區(qū)的熱風出口排 出（排出的熱風G1'被稱作"外排的熱風"，它一般具有300-380°C、優(yōu)選320-375°C的溫度， 例如約360°C )。
[0022] 本實用新型的一個目的是將從解析塔的冷卻區(qū)的冷卻風出口排出的冷風G2'的 全部或一部分經由外排管路或經由該外排管路的第一支路被輸送到氮氣換熱器中與氮 氣進行間接熱交換來加熱氮氣，例如將氮氣加熱至l〇5-155°C (優(yōu)選110-150°C、更優(yōu)選 115-140°C，如130°C )，加熱后的氮氣被通入解析塔的上部和/或下部，而經歷熱交換后的 冷風G2'被排放；和/或，從解析塔的冷卻區(qū)的冷卻風出口排出的冷卻風或冷卻空氣G2'全 部或一部分經由外排管路或經由該外排管路的第二支路被輸送到廢水蒸發(fā)器的加熱氣體 進口，同時將制酸系統(tǒng)中獲得的廢水引導至廢水蒸發(fā)器內噴淋，利用所輸入冷卻風（G2'） 的余熱將廢水進行蒸發(fā)。
[0023] 本實用新型的另一個目的是將從解析塔的加熱區(qū)的熱風出口所外排的熱風 G1'（全部或至少是它的主要部分）分成兩股熱風氣流即第一熱風氣流（即G1'的一部分） 和第二熱風氣流（即G1'的另一部分），其中第一熱風氣流被輸送到處于加熱爐上游的煤氣 換熱器中用于預熱高爐煤氣或焦爐煤氣，第二熱風氣流（約300°C )被輸送到加熱爐尾部 的溫度調節(jié)區(qū)（或混合、緩沖區(qū)）中與從燃燒室排出并進入該溫度調節(jié)區(qū)的高溫熱風（GO) (通常具有1100-1900°C、優(yōu)選1300-1600°C )進行混合而被調節(jié)溫度（例如至400-500°C， 優(yōu)選410-480°C，更優(yōu)選415-470°C，更優(yōu)選420-460°C，進一步優(yōu)選420-450°C )，因此形 成混合物的熱風（G1)，而混合形成的熱風（Gl)通常具有400-500°C (優(yōu)選410-480°C，更優(yōu) 選415-470°C，更優(yōu)選420-460°C，進一步優(yōu)選420-450°C )的溫度，該熱風（Gl)經由管道 被輸送到解析塔的加熱區(qū)的熱風入口。
[0024] 本實用新型的再一個目的是，將從解析塔的冷卻區(qū)的冷卻風出口排出的冷風G2' 引導至助燃風機的進風口，由助燃風機送入加熱爐的燃燒室的進風口。因此，加熱區(qū)的外 排熱風G1'（300 - 380°C，如約340°C或350°C或360°C )和冷卻區(qū)的外排冷風G2'（具有 120±20°C，如約120°C )的余熱都得到利用。作為燃料的高爐煤氣或焦爐煤氣經過預熱之 后，燃燒更充分，熱值得到充分利用。
[0025] 根據本實用新型的第一個實施方案，提供一種包括余熱利用的活性炭的熱解析方 法，該方法包括以下步驟：
[0026] 1)將在脫硫、脫硝裝置的活性炭吸附塔中從燒結煙氣中吸附了包括硫氧化物、氮 氧化物和二惡英在內的污染物的活性炭從吸附塔的底部轉移到活性炭解析塔的加熱區(qū)中， 其中脫硫、脫硝裝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 熱區(qū)和下部的冷卻區(qū)；
[0027] 2)在利用助燃風機將空氣輸送到加熱爐的燃燒室的進風口的情況下，高爐煤氣或 焦爐煤氣（任選地在