CN111704136A - 脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备及方法，属于烟气治理领域，包括料仓段、溜料管、碳化段、活化段、冷却段，碳化段顶部设置煤气出口，煤气出口与煤气净化系统连接，净化后的煤气一部分进入电厂锅炉系统燃烧，一部分进入煤气炉将蒸汽加热至800～900℃，高温蒸汽进入活化段与碳化半焦反应形成活性焦，活化段采用间接加热、空气补热、蒸汽补热三种方式控制温度稳定，产生的煤气与碳化段物料直接接触将粒煤碳化。活化后产生的活性焦冷却至100℃以下输送至活性焦存储单元。本发明的系统工艺简单，适于燃煤电厂或钢厂烧结机原位制焦，生产的活性焦具备中大孔通达、微孔发达的特点，脱硫脱硝性能明显优于商业活性焦，且大大降低脱硫脱硝活性焦生产成本。
Description
技术领域
本发明属于一种适用于烟气处理的活性焦原位制备工艺及方法，所制备的活性焦广泛应用于燃煤电厂、钢厂、冶金等领域烟气治理，具体涉及一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装备及方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
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。现有活性焦制备设备工艺中，炭化、活化一般分布进行，炭化过程多采用回转炉，活化过程多采用斯列普炉，且由于活化过程是吸热反应，为保持活化过程温度稳定，多采用两炉切换间断运行，造成工艺复杂，投资运行成本高。
发明内容
为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，满足燃煤电厂环保技术升级需求，本发明提出一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装置及方法，采用原煤一步法制备不定型活性焦，提升活性焦的性能，简化活性焦生产工艺，大大降低活性焦成本。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段、溜料管、碳化段、活化段、冷却段；所述碳化段还与煤气净化系统、煤气炉依次相连；所述活化段与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室，所述活化段还设置有间接换热管，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管进口端相连。
本申请提出了一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦技术，可用于活性焦原位制备，提升了活性焦的脱硫脱硝性能，大大降低了制备成本，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。
本发明还提供了上述的方法制备的不定型活性焦在燃煤电厂、钢厂、冶金领域烟气治理中的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备及方法，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下工艺运行成本。
(2)本发明脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备及方法，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。
(3)本发明脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备及方法，采用原煤为原料，系统自产蒸汽，不需要外来系统供给，制备工艺简单，设备体积小，可与现有活性焦脱硫脱硝装置配合使用，实现原位制焦。
(4)本发明一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦装置及方法，采用间接加热+空气补燃+蒸汽补热方式维持碳化、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，同时通过在活化段侧面设置蒸汽/煤气室保证空气与热解气内部发生无焰燃烧，控制方便，结构简单。
(5)本申请的装置结构简单、易于操作、成本低、实用性强。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备及方法图。其中，料仓段(1)、溜料管(2)、给料阀(3)、碳化段(4)、活化段(5)、间接换热管(6)、蒸汽/煤气室(7)、补燃空气口(8)、冷却段(9)、循环冷却水管(10)、卸料阀(11)、煤气出口(12)、煤气净化系统(13)、煤气炉(14)、蒸汽发生器(15)、循环水泵(16)、输送皮带(17)、活性焦存储单元(18)；
图2为传统柱状煤基活性焦孔隙结构剖析；
图3为本申请提出的不定型活性焦孔隙结构剖析；
图4为实施例1不同活性焦脱硫脱硝性能对比数据。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，针对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的问题。因此，本发明提出脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备及方法，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(9)，溜料管(2)上设置给料阀(3)，冷却段(9)最底部设置卸料阀(11)，碳化段(4)最顶部设置煤气出口(12)，与煤气净化系统(13)连接，净化后的煤气进入煤气炉(14)燃烧产生高温烟气和高温蒸汽。高温蒸汽经焦炉前后墙的蒸汽/煤气室(7)进入活化段(5)，自下而上在焦层和蒸汽/煤气室内沿“S”型曲线运动，进入碳化段(4)直接与物料接触将其加热碳化。高温烟气自上部进入活化段间接换热管(6)，经间接换热管(6)自上而下运动，提供活化段所需热量，自活化段下部流出制焦炉，进入蒸汽发生器(15)，蒸汽发生器(15)出口与煤气炉(14)连接。蒸汽/煤气室(7)上设置补燃空气口(8)，用于活化段温度调节。冷却段(9)内设置循环冷却水管(10)，循环冷却水管(10)入口与循环水泵(16)连接，出口与蒸汽发生器入口(16)连接，冷却段底部设置输送皮带(17)，输送皮带与活性焦存储单元(18)连接。
制焦所采用的原料为原煤，粒径4～15mm，硫含量＜1％，灰含量＜8％，获得产品为不定型活性焦。
碳化过程和活化过程在同一反应器中进行，即采用一步法制备活性焦。
活化过程采用高温蒸汽活化，蒸汽进入活化段(5)之前被加热至800～900℃。
活化段(5)采用间接换热管、空气补燃和蒸汽携带热量相互调节的方式，实现活化段热平衡。
4～15mm的粒煤进入料仓段(1)，经溜料管(2)进入制焦炉，制焦炉产生的煤气经碳化段(4)顶部的煤气出口(12)进入煤气净化系统(13)，净化后的煤气进入煤气炉(14)产生高温蒸汽(800～900℃)和高温烟气(＞1000℃)，高温蒸汽经下部进入蒸汽/煤气室(7)进入活化段(5)与焦炭发生活化反应，高温烟气进入间接换热管(6)用于提供活化反应所需热量，同时采用向蒸汽/煤气室(7)喷入空气补燃的方式维持活化段热平衡。活化段(5)产生的高温煤气自下而上进入碳化段(4)，与碳化段(4)内的物料直接接触，将物料加热实现碳化。活化段(5)产生的活性焦进入冷却段(9)与冷却段内的循环冷却水管(10)间接接触，将活性焦冷却至100℃以下，经输送皮带(17)输送至活性焦存储单元(18)。
与专利CN202246074U的区别
(1)专利CN202246074U针对成型颗粒活性焦制备过程，而本发明针对不定型焦制备过程，制备原料及过程均不相同。
(2)专利CN202246074U引入了氧化段，本发明中没有氧化段；
(3)专利CN202246074U活化段蒸汽采用冷却段直接加热给入活化段，本发明蒸汽为燃气炉产生的高温蒸汽直接给入活化段，经工艺计算，该专利不能满足活化段物质和能量平衡要求，装置无法运行。
(4)现有活性焦生产工艺采用分布进行，其主要原因是为了获得高品质的活性焦，需要精确控制炭化和活化温度及气氛，专利CN202246074U只提出了炭化、活化同步的技术构想，未真正解决系统能量平衡、温度调控等问题，本发明基于系统能量及物料平衡计算基础上提出的结构设计，通过间接加热+空气补燃+蒸汽补热方式调控热平衡，解决了一步法制备的核心问题。
在一些实施例中，所述间接换热管的出口端与蒸汽发生器、煤气炉依次相连。对热量进行分级回用，提高能源利用效率。
在一些实施例中，所述蒸汽/煤气室上设置补燃空气口。采用间接加热+空气补燃+蒸汽补热方式维持碳化、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，同时保证空气与热解气在蒸汽/煤气室内发生无焰燃烧，控制方便，结构简单。
在一些实施例中，所述冷却段内设置循环冷却水管。活化段(5)产生的活性焦进入冷却段(9)与冷却段内的循环冷却水管(10)间接接触，将活性焦冷却至100℃以下。
在一些实施例中，所述循环冷却水管入口与循环水泵连接，出口与蒸汽发生器入口连接，充分利用了热交换产生的热能，降低能耗。
在一些实施例中，所述冷却段底部设置输送皮带，输送皮带与活性焦存储单元相连，将制备的活性焦及时输送到存储单元、便于连续化生产和活性焦质量的稳定。
在一些实施例中，所述溜料管上设置给料阀；控制给料量，便于调控碳化反应进程。
在一些实施例中，所述冷却段最底部设置卸料阀，控制卸料量，与输送皮带配合完成活性焦的输送、存储。
本发明还提供了一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备方法，包括：
粒煤进入制焦炉发生碳化，制焦炉产生的煤气经煤气净化系统净化后，进入煤气炉产生高温蒸汽和高温烟气；
高温蒸汽经下部由蒸汽/煤气室进入活化段与焦炭发生活化反应，高温烟气进入间接换热管用于提供活化反应所需热量，同时采用向蒸汽/煤气室喷入空气补燃的方式维持活化段热平衡；
活化段产生的高温煤气自下而上进入碳化段，与碳化段内的物料直接接触，将物料加热实现碳化；
活化段产生的活性焦进入冷却段冷却至100℃以下，输送至活性焦存储单元。
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。
本申请对原煤的具体类型并不作特殊的限定，在一些实施例中，制焦所采用的原料为原煤，粒径4～15mm，硫含量＜1％，灰含量＜8％，提高了反应效率和活性焦的品质。
在一些实施例中，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℃，保证活化反应的有序进行，提高活化反应效率。
在一些实施例中，所述煤气炉产生高温蒸汽的温度为800～900℃、高温烟气的温度＞1000℃，采用间接加热+空气补燃+蒸汽补热方式维持碳化、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。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1：
如图1所示，本发明脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备及方法，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(9)，溜料管(2)上设置给料阀(3)，冷却段(9)最底部设置卸料阀(11)，碳化段(4)最顶部设置煤气出口(12)，与煤气净化系统(13)连接，净化后的煤气进入煤气炉(14)燃烧产生高温烟气和高温蒸汽。高温蒸汽经焦炉前后墙的蒸汽/煤气室(7)进入活化段(5)，自下而上在焦层和蒸汽/煤气室内沿“S”型曲线运动，进入碳化段(4)直接与物料接触将其加热碳化。高温烟气自上部进入活化段间接换热管(6)，经间接换热管(6)自上而下运动，提供活化段所需热量，自活化段下部流出制焦炉，进入蒸汽发生器(15)，蒸汽发生器(15)出口与煤气炉(14)连接。蒸汽/煤气室(7)上设置补燃空气口(8)，用于活化段温度调节。冷却段(9)内设置循环冷却水管(10)，循环冷却水管(10)入口与循环水泵(16)连接，出口与蒸汽发生器入口(16)连接，冷却段底部设置输送皮带(17)，输送皮带与活性焦存储单元(18)连接。
制焦所采用的原料为原煤，粒径4～15mm，硫含量＜1％，灰含量＜8％，获得产品为不定型活性焦。
碳化过程和活化过程在同一反应器中进行，即采用一步法制备活性焦。
活化过程采用高温蒸汽活化，蒸汽进入活化段(5)之前被加热至800～900℃。
活化段(5)采用间接换热管、空气补燃和蒸汽携带热量相互调节的方式，实现活化段热平衡。
4～15mm的粒煤进入料仓段(1)，经溜料管(2)进入制焦炉，制焦炉产生的煤气经碳化段(4)顶部的煤气出口(12)进入煤气净化系统(13)，净化后的煤气大进入煤气炉(14)产生高温蒸汽(800～900℃)和高温烟气(＞1000℃)，高温蒸汽经下部进入蒸汽/煤气室(7)进入活化段(5)与焦炭发生活化反应，高温烟气进入间接换热管(6)用于提供活化反应所需热量，同时采用向蒸汽/煤气室(7)喷入空气补燃的方式维持活化段热平衡。活化段(5)产生的高温煤气自下而上进入碳化段(4)，与碳化段(4)内的物料直接接触，将物料加热实现碳化。活化段(5)产生的活性焦进入冷却段(9)与冷却段内的循环冷却水管(10)间接接触，将活性焦冷却至100℃以下，经输送皮带(17)输送至活性焦存储单元(18)。
采用本发明系统，工艺简单，适于燃煤电厂或钢厂烧结机原位制焦，生产的活性焦具备中大孔通达、微孔发达的特点，脱硫脱硝性能明显优于商业活性焦，且大大降低脱硫脱硝活性焦生产成本，如图2、图3、图4所示。
实施例2
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段(1)、溜料管(2)、碳化段(4)、活化段(5)、冷却段(9)；所述碳化段(4)还与煤气净化系统(13)、煤气炉(14)依次相连；所述活化段(5)与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室(7)，所述活化段(5)还设置有间接换热管(6)，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室(7)的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管(6)进口端相连。
本申请提出了一步法制备不定型脱硫脱硝活性焦技术，可用于活性焦原位制备，提升了活性焦的脱硫脱硝性能，大大降低了制备成本，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。
实施例3
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段(1)、溜料管(2)、碳化段(4)、活化段(5)、冷却段(9)；所述碳化段(4)还与煤气净化系统(13)、煤气炉(14)依次相连；所述活化段(5)与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室(7)，所述活化段(5)还设置有间接换热管(6)，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室(7)的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管(6)进口端相连。
所述间接换热管(6)的出口端与蒸汽发生器(15)、煤气炉(14)依次相连。对热量进行分级回用，提高能源利用效率。
实施例4
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段(1)、溜料管(2)、碳化段(4)、活化段(5)、冷却段(9)；所述碳化段(4)还与煤气净化系统(13)、煤气炉(14)依次相连；所述活化段(5)与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室(7)，所述活化段(5)还设置有间接换热管(6)，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室(7)的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管(6)进口端相连。
所述蒸汽/煤气室(7)上设置补燃空气口(8)。采用间接加热+空气补燃+蒸汽补热方式维持碳化、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，同时保证空气与热解气在蒸汽/煤气室(7)内发生无焰燃烧，控制方便，结构简单。
实施例5
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段(1)、溜料管(2)、碳化段(4)、活化段(5)、冷却段(9)；所述碳化段(4)还与煤气净化系统(13)、煤气炉(14)依次相连；所述活化段(5)与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室(7)，所述活化段(5)还设置有间接换热管(6)，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室(7)的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管(6)进口端相连。
所述冷却段内设置循环冷却水管。活化段(5)产生的活性焦进入冷却段(9)与冷却段内的循环冷却水管(10)间接接触，将活性焦冷却至100℃以下。
实施例6
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段(1)、溜料管(2)、碳化段(4)、活化段(5)、冷却段(9)；所述碳化段(4)还与煤气净化系统(13)、煤气炉(14)依次相连；所述活化段(5)与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室(7)，所述活化段(5)还设置有间接换热管(6)，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室(7)的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管(6)进口端相连。
所述循环冷却水管(10)入口与循环水泵连接，出口与蒸汽发生器(15)入口连接，充分利用了热交换产生的热能，降低能耗。
实施例7
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段(1)、溜料管(2)、碳化段(4)、活化段(5)、冷却段(9)；所述碳化段(4)还与煤气净化系统(13)、煤气炉(14)依次相连；所述活化段(5)与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室(7)，所述活化段(5)还设置有间接换热管(6)，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室(7)的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管(6)进口端相连。
所述冷却段底部设置输送皮带(17)，输送皮带(17)与活性焦存储单元(18)相连，将制备的活性焦及时输送到存储单元、便于连续化生产和活性焦质量的稳定。
实施例8
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段(1)、溜料管(2)、碳化段(4)、活化段(5)、冷却段(9)；所述碳化段(4)还与煤气净化系统(13)、煤气炉(14)依次相连；所述活化段(5)与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室(7)，所述活化段(5)还设置有间接换热管(6)，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室(7)的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管(6)进口端相连。
所述溜料管(2)上设置给料阀(3)；控制给料量，便于调控碳化反应进程。
实施例9
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段(1)、溜料管(2)、碳化段(4)、活化段(5)、冷却段(9)；所述碳化段(4)还与煤气净化系统(13)、煤气炉(14)依次相连；所述活化段(5)与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室(7)，所述活化段(5)还设置有间接换热管(6)，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室(7)的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管(6)进口端相连。
所述冷却段(9)最底部设置卸料阀(11)，控制卸料量，与输送皮带配合完成活性焦的输送、存储。
实施例10
一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备方法，包括：
粒煤进入制焦炉发生碳化，制焦炉产生的煤气经煤气净化系统净化后，进入煤气炉产生高温蒸汽和高温烟气；
高温蒸汽经下部由蒸汽/煤气室进入活化段与焦炭发生活化反应，高温烟气进入间接换热管用于提供活化反应所需热量，同时采用向蒸汽/煤气室喷入空气补燃的方式维持活化段热平衡；
活化段产生的高温煤气自下而上进入碳化段，与碳化段内的物料直接接触，将物料加热实现碳化；
活化段产生的活性焦进入冷却段冷却至100℃以下，输送至活性焦存储单元。
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。
制焦所采用的原料为原煤，粒径4～15mm，硫含量＜1％，灰含量＜8％，提高了反应效率和活性焦的品质。
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℃，保证活化反应的有序进行，提高活化反应效率。
所述煤气炉产生高温蒸汽的温度为800～900℃、高温烟气的温度＞1000℃，采用间接加热+空气补燃+蒸汽补热方式维持碳化、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。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，其特征在于，包括：炉体；所述炉体由上到下依次设置有料仓段、溜料管、碳化段、活化段、冷却段；所述碳化段还与煤气净化系统、煤气炉依次相连；所述活化段与炉体外壁之间为蒸汽/煤气室，所述活化段还设置有间接换热管，所述煤气炉的高温蒸汽出口与蒸汽/煤气室的进气口相连；所述煤气炉的高温烟气出口与间接换热管进口端相连。
2.如权利要求1所述的脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，其特征在于，所述间接换热管的出口端与蒸汽发生器、煤气炉依次相连。
3.如权利要求1所述的脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，其特征在于，所述蒸汽/煤气室上设置补燃空气口。
4.如权利要求1所述的脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，其特征在于，所述冷却段内设置循环冷却水管。
5.如权利要求4所述的脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，其特征在于，所述循环冷却水管入口与循环水泵连接，出口与蒸汽发生器入口连接。
6.如权利要求1所述的脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，其特征在于，所述冷却段底部设置输送皮带，输送皮带与活性焦存储单元相连。
7.如权利要求1所述的脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备装备，其特征在于，所述溜料管上设置给料阀；
或所述冷却段最底部设置卸料阀。
8.一种脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备方法，其特征在于，包括：
粒煤进入制焦炉发生碳化，制焦炉产生的煤气经煤气净化系统净化后，进入煤气炉产生高温蒸汽和高温烟气；
高温蒸汽经下部由蒸汽/煤气室进入活化段与焦炭发生活化反应，高温烟气进入间接换热管用于提供活化反应所需热量，同时采用向蒸汽/煤气室喷入空气补燃的方式维持活化段热平衡；
活化段产生的高温煤气自下而上进入碳化段，与碳化段内的物料直接接触，将物料加热实现碳化；
活化段产生的活性焦进入冷却段冷却至100℃以下，输送至活性焦存储单元。
9.如权利要求8所述的脱硫脱硝煤基活性焦一步法制备方法，其特征在于，制焦所采用的原料为原煤，粒径4～15mm，硫含量＜1％，灰含量＜8％；
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℃；
所述煤气炉产生高温蒸汽的温度为800～900℃、高温烟气的温度＞1000℃。
10.权利要求9所述的方法制备的不定型活性焦在燃煤电厂、钢厂、冶金领域烟气治理中的应用。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115924914A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-04-07 | 华能嘉祥发电有限公司 | 一种活性焦制备过程中的强化换热装置与换热方法 |
| CN115960620A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-04-14 | 西安热工研究院有限公司 | 一种立式制焦炉及其制焦系统和方法 |
| CN116023961A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-04-28 | 西安热工研究院有限公司 | 一种防止焦油堵塞的立式制焦炉系统及方法 |
| CN116064059A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-05-05 | 西安热工研究院有限公司 | 一种异形砖及含有该异型砖的制焦炉、系统和方法 |
| CN117185294A (zh) * | 2023-09-22 | 2023-12-08 | 新疆回水环保新材料有限公司 | 一种活性焦颗粒的制备系统 |
| CN117383562A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-01-12 | 上海电气集团国控环球工程有限公司 | 一种烟气再循环制焦系统和方法 |
| WO2024148772A1 (zh) * | 2023-01-13 | 2024-07-18 | 西安热工研究院有限公司 | 一种烟气再循环制焦炉及其系统和方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202246074U (zh) * | 2011-09-19 | 2012-05-30 | 山东科技大学 | 一种活性焦生产炭化炉 |
| CN103376002A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-30 | 密西西比国际水务有限公司 | 一种利用高温烟气余热的方法和装置 |
| CN104164244A (zh) * | 2014-08-19 | 2014-11-26 | 安徽乾海环保科技有限公司 | 煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合活性焦制备工艺及系统 |
| CN105776208A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-20 | 府谷县三联煤电化工有限责任公司 | 一种活性焦的生产方法 |
| CN107032351A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-11 | 山东大学 | 一种山楂核热解制取烟熏液并联产活性炭的装置及方法 |
| CN206463781U (zh) * | 2017-01-24 | 2017-09-05 | 北京利德衡环保工程有限公司 | 一种焦炉烟气的脱硫脱硝装置 |
| CN207294187U (zh) * | 2017-09-27 | 2018-05-01 | 黎城蓝天燃气开发有限公司 | 一种炭化活化一体炉 |
-
2020
- 2020-04-27 CN CN202010342333.8A patent/CN111704136B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202246074U (zh) * | 2011-09-19 | 2012-05-30 | 山东科技大学 | 一种活性焦生产炭化炉 |
| CN103376002A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-30 | 密西西比国际水务有限公司 | 一种利用高温烟气余热的方法和装置 |
| CN104164244A (zh) * | 2014-08-19 | 2014-11-26 | 安徽乾海环保科技有限公司 | 煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合活性焦制备工艺及系统 |
| CN105776208A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-20 | 府谷县三联煤电化工有限责任公司 | 一种活性焦的生产方法 |
| CN206463781U (zh) * | 2017-01-24 | 2017-09-05 | 北京利德衡环保工程有限公司 | 一种焦炉烟气的脱硫脱硝装置 |
| CN107032351A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-11 | 山东大学 | 一种山楂核热解制取烟熏液并联产活性炭的装置及方法 |
| CN207294187U (zh) * | 2017-09-27 | 2018-05-01 | 黎城蓝天燃气开发有限公司 | 一种炭化活化一体炉 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李阳等: "活性焦孔结构演变规律及对脱硫性能的影响", 《化工学报》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115924914A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-04-07 | 华能嘉祥发电有限公司 | 一种活性焦制备过程中的强化换热装置与换热方法 |
| CN115960620A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-04-14 | 西安热工研究院有限公司 | 一种立式制焦炉及其制焦系统和方法 |
| CN116023961A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-04-28 | 西安热工研究院有限公司 | 一种防止焦油堵塞的立式制焦炉系统及方法 |
| CN116064059A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-05-05 | 西安热工研究院有限公司 | 一种异形砖及含有该异型砖的制焦炉、系统和方法 |
| WO2024148772A1 (zh) * | 2023-01-13 | 2024-07-18 | 西安热工研究院有限公司 | 一种烟气再循环制焦炉及其系统和方法 |
| CN116023961B (zh) * | 2023-01-13 | 2026-01-16 | 西安热工研究院有限公司 | 一种防止焦油堵塞的立式制焦炉系统及方法 |
| CN117185294A (zh) * | 2023-09-22 | 2023-12-08 | 新疆回水环保新材料有限公司 | 一种活性焦颗粒的制备系统 |
| CN117383562A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-01-12 | 上海电气集团国控环球工程有限公司 | 一种烟气再循环制焦系统和方法 |
| CN117383562B (zh) * | 2023-12-06 | 2024-02-20 | 上海电气集团国控环球工程有限公司 | 一种烟气再循环制焦系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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