一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备及方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于烟气处理的活性焦原位制备工艺及方法，具体为一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备及方法。该装备包括与制焦炉连接的煤气净化系统、电厂锅炉系统和蒸汽加热炉；制焦炉内部分为碳化段和活化段，顶部设与碳化段连通的料仓段，底部设与活化段连通的冷却段；碳化段顶部设原料入口和煤气出口；原料入口与料仓段出料口连接；煤气出口与煤气净化系统进气口连接；煤气净化系统出气口分别与电厂锅炉系统和蒸汽加热炉的燃气入口连接；电厂锅炉系统蒸汽出口与蒸汽加热炉的蒸汽进气口连接；活化段内设多层喷射系统，活化段炉壁上设与多层喷射系统连接的高温蒸汽入口；高温蒸汽入口与蒸汽加热炉的蒸汽出气口连通，其上还设补燃空气管。

Equipment and method of one-step preparation of amorphous activated coke for desulfurization and denitrification

【技术实现步骤摘要】
一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备及方法
本专利技术涉及一种适用于烟气处理的活性焦原位制备工艺及方法，具体为一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备及方法。
技术介绍
我国约燃煤电厂大部分已实现超低排放，污染物治理达到世界领先水平，但是污染物治理工艺路线单一，湿法脱硫导致石灰石资源过度开采，并副产大量劣质石膏导致二次污染。同时，我国是农业大国，硫资源匮乏，2018年度，硫磺消费量达1700万吨，进口硫磺达1100万吨。因此，开发全新的与电力生产过程协同的污染物综合治理技术，进而实现硫的资源化利用，是我国环保技术发展的方向和必然趋势。另一方面，冶金、焦化、工业锅(窑)炉、生物质电厂、垃圾焚烧电厂等行业污染物治理水平相对落后，是我国下一步环境治理的重点。燃煤电厂现在一般采用石灰石-石膏湿法脱硫+静电除尘+选择性催化还原(SCR)脱硝的方式，工艺复杂，投资和运行成本高，不适于在中小锅炉推广应用。同时，工业锅炉运行工况复杂，受温度窗口限制，现有SCR、SNCR难以满足长期稳定运行需求，生物质电厂、垃圾焚烧厂等烟气成分复杂，含有大量碱金属，造成催化剂中毒，导致SCR脱硝技术无法使用。因此，低温脱硝技术是非电行业烟气治理的迫切需求。活性焦烟气综合净化技术是一种先进的烟气污染治理技术。其原料来源煤，副产物又可以直接进入锅炉燃烧，可以实现与电力生产过程的高度协同。同时具有脱硫效率高、可实现低温脱硝、实现硫资源高值利用、不存在“烟羽现象”等视觉污染，是目前最具前景的污染控制替代工艺。截止目前，已有30余台(套)运行业绩，最大规模为太原钢铁厂600m2烧结机。现有活性焦烟气净化技术所采用的均为圆柱形活性焦，制备工艺复杂，不适于原位制备，且成本高、脱硫脱硝性能差，导致整个工艺投资和运行成本高。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备及方法，采用原煤一步法制备不定型活性焦，可用于活性焦原位制备，提升活性焦的脱硫脱硝性能，简化活性焦生产工艺，大大降低活性焦制备成本。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备，包括制焦炉，与制焦炉依次连接的煤气净化系统、电厂锅炉系统和蒸汽加热炉；所述的制焦炉内部自上而下分为碳化段和活化段，顶部设置有与碳化段连通设置的料仓段，底部设置有与活化段连通设置的冷却段；冷却段底部设置卸料口；所述的碳化段的顶部设置有原料入口和煤气出口；原料入口通过溜料管与料仓段的出料口连接；煤气出口通过管道与煤气净化系统的进气口连接；煤气净化系统的出气口分别与电厂锅炉系统和蒸汽加热炉的燃气入口连接；电厂锅炉系统的蒸汽出口与蒸汽加热炉的蒸汽进气口连接；所述的活化段内部设置有多层喷射系统，活化段的炉壁上设置有与多层喷射系统连接的高温蒸汽入口；高温蒸汽入口通过管道与蒸汽加热炉的蒸汽出气口连通，高温蒸汽入口上还连通设置有补燃空气管。进一步的，所述的多层喷射系统包括若干个自上而下间隔设置在活化段内的喷射单元；喷射单元的数量和活化段炉壁上的高温蒸汽入口一一对应连接，喷射单元包括均匀连通布置的喷嘴，喷嘴的开口向下设置。进一步的，所述的冷却段内部设置循环冷却水管；循环冷却水管的进水口和出水口与电厂冷却水系统连接。更进一步的，循环冷却水管在冷却段内采用呈水平布置的蛇形管。进一步的，所述的冷却段的卸料口呈锥形，底端设置有卸料阀，卸料阀下方设置有连接活性焦存储单元的输送皮带。进一步的，所述的溜料管上设置给料阀。一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦的方法，包括如下步骤：步骤1，将制焦所采用的原料送入料仓段，再经溜料管进入制焦炉碳化段，在制焦炉碳化段产生煤气，产生的煤气经煤气出口进入煤气净化系统，其余物料自上而下进入活化段；步骤2，进入煤气净化系统的煤气经过净化形成洁净煤气，大部分洁净煤气进入电厂锅炉系统燃烧，少部分洁净煤气进入蒸汽加热炉将来自电厂锅炉系统的蒸汽加热形成高温蒸汽；高温蒸汽与补燃空气混合进入多层喷射系统，形成自上而下的高温蒸汽流，并与自上而下进入活化段的物料直接接触，物料加热碳化形成活性焦；步骤3，活性焦进入冷却段，与冷却段内的循环冷却水管间接接触，将活性焦冷却至100℃以下，再经输送皮带输送至活性焦存储单元。进一步的，步骤1中，制焦所采用的原料为原煤，粒径4～15mm，硫含量＜1％，灰含量＜8％，获得活性焦为不定型活性焦。进一步的，步骤2中，活化段中的活化过程采用高温蒸汽活化，蒸汽进入活化段之前被加热至800～900℃。进一步的，步骤2中，高温蒸汽与补燃空气混合进入多层喷射系统，通过调控每层高温蒸汽量和补燃空气量调整碳化段温度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术通过采用碳化、活化一体化设备制备不定型活性焦，制备工艺简单，投资成本低，可实现活性焦原位制备，制焦成本仅为原来的三分之一，从而大大降低活性焦联合脱硫脱硝工艺运行成本；而且，以不定型原煤为原料，制备出的活性焦保留了原煤的中大孔结构，与活化过程制备出微孔结构结合形成树枝状孔结构，适合SO2、NOx等气体分子的扩散和吸附，脱除效果明显优于现有活性焦。与现有活性焦联合脱硫脱硝工艺相比，反应时间减小，活性焦装填量降低，从而降低设备投资成本。由于采用原煤为原料，产生的煤气直接用于锅炉燃烧，制焦过程所采用的水蒸气由锅炉提供，实现了与电力生产过程的协同；同时，有效了解决现有活性焦联合脱硫脱硝技术投资和运行成本高的问题，且满足燃煤电厂环保技术升级需求，对于推动活性焦脱硫脱硝技术进步以及环保技术升级具有重要的意义。本专利技术采用通入空气补燃的方式维持碳化、活化过程的热平衡，通过调节补燃空气量维持每段温度恒定，同时通过特殊的结构设计保证空气与热解气在炉内发生无焰燃烧，控制方便，结构简单。附图说明图1为本专利技术的装备结构示意图。图中：料仓段1、溜料管2、给料阀3、碳化段4、活化段5、多层喷射系统6、冷却段7，循环冷却水管8、卸料阀9、煤气出口10、煤气净化系统11、电厂锅炉系统12、蒸汽加热炉13、电厂冷却水系统14、输送皮带15、活性焦存储单元16。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实施例1本专利技术一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备，如图1所示，包括自上而下依次连接的料仓段1、溜料管2、碳化段4、活化段5、冷却段7；溜料管2上设置给料阀3，冷却段7最底部设置卸料阀9，碳化段4最顶部设置煤气出口10，与煤气净化系统11连接，净化后的煤气分别进入电厂锅炉系统12和蒸汽加热炉13，蒸汽加热炉13所需蒸汽有电站锅炉系统12供给。蒸汽加热炉13出口高温蒸汽与补燃空气混合后经多层喷射系统6进入活化段5，活化段5产生的自下而上的高温煤气与自上而下进入碳化段4的物料直接接触并将其加热碳化，碳化过程析出的挥发分与活化段煤气一起进入煤气净化系统11。冷却段7内设置循本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备，其特征在于，包括制焦炉，与制焦炉依次连接的煤气净化系统(11)、电厂锅炉系统(12)和蒸汽加热炉(13)；/n所述的制焦炉内部自上而下分为碳化段(4)和活化段(5)，顶部设置有与碳化段(4)连通设置的料仓段(1)，底部设置有与活化段(5)连通设置的冷却段(7)；冷却段(7)底部设置卸料口；/n所述的碳化段(4)的顶部设置有原料入口和煤气出口(10)；原料入口通过溜料管(2)与料仓段(1)的出料口连接；煤气出口(10)通过管道与煤气净化系统(11)的进气口连接；煤气净化系统(11)的出气口分别与电厂锅炉系统(12)和蒸汽加热炉(13)的燃气入口连接；电厂锅炉系统(12)的蒸汽出口与蒸汽加热炉(13)的蒸汽进气口连接；/n所述的活化段(5)内部设置有多层喷射系统(6)，活化段(5)的炉壁上设置有与多层喷射系统(6)连接的高温蒸汽入口；高温蒸汽入口通过管道与蒸汽加热炉(13)的蒸汽出气口连通，高温蒸汽入口上还连通设置有补燃空气管。/n

【技术特征摘要】
1.一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备，其特征在于，包括制焦炉，与制焦炉依次连接的煤气净化系统(11)、电厂锅炉系统(12)和蒸汽加热炉(13)；
所述的制焦炉内部自上而下分为碳化段(4)和活化段(5)，顶部设置有与碳化段(4)连通设置的料仓段(1)，底部设置有与活化段(5)连通设置的冷却段(7)；冷却段(7)底部设置卸料口；
所述的碳化段(4)的顶部设置有原料入口和煤气出口(10)；原料入口通过溜料管(2)与料仓段(1)的出料口连接；煤气出口(10)通过管道与煤气净化系统(11)的进气口连接；煤气净化系统(11)的出气口分别与电厂锅炉系统(12)和蒸汽加热炉(13)的燃气入口连接；电厂锅炉系统(12)的蒸汽出口与蒸汽加热炉(13)的蒸汽进气口连接；
所述的活化段(5)内部设置有多层喷射系统(6)，活化段(5)的炉壁上设置有与多层喷射系统(6)连接的高温蒸汽入口；高温蒸汽入口通过管道与蒸汽加热炉(13)的蒸汽出气口连通，高温蒸汽入口上还连通设置有补燃空气管。


2.根据权利要求1所述的一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备，其特征在于，所述的多层喷射系统(6)包括若干个自上而下间隔设置在活化段(5)内的喷射单元；喷射单元的数量和活化段(5)炉壁上的高温蒸汽入口一一对应连接，喷射单元包括均匀连通布置的喷嘴，喷嘴的开口向下设置。


3.根据权利要求1所述的一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备，其特征在于，所述的冷却段(7)内部设置循环冷却水管(8)；循环冷却水管(8)的进水口和出水口与电厂冷却水系统(14)连接。


4.根据权利要求3所述的一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备，其特征在于，循环冷却水管(8)在冷却段(7)内采用呈水平布置的蛇形管。


5.根据权利要求1所述的一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备，其特征在于，所述的冷却段(7)的卸料口呈锥形，底端设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，杨成龙，蔡铭，姚明宇，张继武，赵瀚辰，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61