The invention provides an energy cascade utilization device and method in the process of carbon thermal reduction, including a high temperature flue gas pretreatment system, a carbon thermal reduction system, a sulfur recovery system and a exhaust gas treatment system. The high temperature flue gas pretreatment system is used to heat the mixture of the flue gas and the circulating exhaust gas after the heat released during the cooling of the high temperature flue gas, and to improve the entrance into the carbon thermal reduction system. Reactor temperature, the carbon thermal reduction system is used for carbon thermal reduction reaction using carbon material and heated mixture gas, and gas-solid pre-separation of reducing gas. The sulfur recovery system is used for cooling, fine filtration and condensation treatment of pre-separated reducing gas to recover sulfur in reducing gas. The exhaust gas treatment system is used for recovering exhaust gas after sulfur recovery. After steam filtration treatment, the exhaust gas after treatment is partly purified and discharged, and part of the exhaust gas is used as circulating exhaust gas after heating with the heat released by reducing gas when cooling.
【技术实现步骤摘要】
一种炭热还原过程中能量梯级利用的装置及方法
本公开属于系统节能优化领域,具体涉及一种炭热还原过程中能量梯级利用的装置及方法。
技术介绍
随着我国环保形势的日益严峻,电厂、金属冶炼厂、化工厂等排放的含硫烟气成为了当前烟气治理工作的重点。目前,含硫烟气脱除技术主要有石灰石-石膏湿法脱硫、半干法脱硫以及活性焦干法脱硫技术,由于活性焦干法脱硫技术具有脱硫效率高、副产物少、不消耗水资源、可同时脱除多种污染物、可回收利用硫资源等优点,逐渐成为了主流烟气脱硫技术。但是,目前我国活性焦干法脱硫及资源化利用技术主要是利用烟气中的SO2制备硫酸,由于硫酸储存、运输困难,其价值、利用率较低,甚至在某些不需要硫酸的地区,烟气脱硫制备的硫酸难以处理,形成了二次污染。同时,我国又是硫磺资源短缺的国家,硫磺产量远低于消耗量,过度依赖进口,如果能够将烟气中的SO2直接制备硫磺,其产品价值和资源化利用率将极大的提高,因此,炭热还原SO2制备硫磺技术逐渐受到了人们的重视。多数含硫烟气中会有水蒸气的存在,水蒸气的存在会导致炭热还原SO2过程中产生H2S副产物,因此,我们必须对含硫烟气进行预处理脱除烟气中的水蒸气。目前,比较成熟的水蒸气脱除技术为极冷降温技术,该技术虽然能将烟气中的水蒸气脱除,但是需要将高温烟气降到很低的温度,同时,炭热还原SO2技术又需要在高温下进行,脱除水蒸气后的烟气需要再次加热,这样就造成了能量的大量浪费。另外,炭热还原SO2制备硫磺系统,需要对还原后的还原气体进行降温来回收硫磺,回收完硫磺的乏汽含有COS和H2S等少量副产物,再将这部分乏汽返回至炭热还原塔来抑制副产物的形 ...
【技术保护点】
1.一种炭热还原过程中能量梯级利用装置,其特征在于:包括高温烟气预处理系统、炭热还原系统、硫磺回收系统和乏气处理系统,所述高温烟气预处理系统,被配置为通过对高温烟气进行降温、除尘以及水蒸气脱除处理得到低温烟气,并采用高温烟气降温时所放出的热量对低温烟气与循环乏气混合气进行加热,将加热后的气体送入炭热还原系统;所述炭热还原系统,被配置为采用碳材料与加热后的气体发生炭热还原反应,得到还原气,并对还原气进行气固预分离,得到初步净化后的还原气;所述硫磺回收系统,被配置为对初步净化后的还原气进行降温、精过滤和冷凝处理后,回收还原气中的硫磺,并将回收完硫磺后的乏气输送至乏气处理系统;所述乏气处理系统,被配置为对乏气进行水蒸气过滤处理,并将处理后的乏气部分净化后达标排放,部分作为循环乏气采用还原气降温时所放出的热量进行加热,加热后的循环乏气一路直接进入炭热还原系统进行调温,一路与低温烟气混合加热后送入炭热还原系统参与氧化还原反应。
【技术特征摘要】
1.一种炭热还原过程中能量梯级利用装置,其特征在于:包括高温烟气预处理系统、炭热还原系统、硫磺回收系统和乏气处理系统,所述高温烟气预处理系统,被配置为通过对高温烟气进行降温、除尘以及水蒸气脱除处理得到低温烟气,并采用高温烟气降温时所放出的热量对低温烟气与循环乏气混合气进行加热,将加热后的气体送入炭热还原系统;所述炭热还原系统,被配置为采用碳材料与加热后的气体发生炭热还原反应,得到还原气,并对还原气进行气固预分离,得到初步净化后的还原气;所述硫磺回收系统,被配置为对初步净化后的还原气进行降温、精过滤和冷凝处理后,回收还原气中的硫磺,并将回收完硫磺后的乏气输送至乏气处理系统;所述乏气处理系统,被配置为对乏气进行水蒸气过滤处理,并将处理后的乏气部分净化后达标排放,部分作为循环乏气采用还原气降温时所放出的热量进行加热,加热后的循环乏气一路直接进入炭热还原系统进行调温,一路与低温烟气混合加热后送入炭热还原系统参与氧化还原反应。2.如权利要求1所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用装置,其特征在于,所述高温烟气预处理系统包括换热器、除尘器和冷干换热器,所述换热器用于高温烟气和混合气的热量交换,所述除尘器用于去除降温后的烟气中的固体杂质,所述冷干换热器用于对过滤掉固体杂质的纯净烟气进行急速降温以去除烟气中的水蒸气。3.如权利要求1所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用装置,其特征在于,所述炭热还原系统包括还原塔、粉焦仓和高温分离器,所述粉焦仓用于提供炭热还原反应所需的碳材料,所述还原塔用于碳材料和加热后的气体进行炭热还原反应,所述高温分离器用于对还原气进行气固预分离,并得到分离后的固体和初步净化后的还原气。4.如权利要求3所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用装置,其特征在于,所述分离后的固体一部分返回还原塔中循环使用,另一部分失去还原特性的乏焦则排出系统。5.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员:马春元,夏霄,赵希强,冯太,李军,张世珍,
申请(专利权)人:山东大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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