一种降低催化剂磨损损耗和再生能耗的物料循环系统

技术领域

本发明涉及炭基催化法烟气多污染物处理技术领域，具体涉及一种降低催化剂磨损损耗和再生能耗的物料循环系统。

背景技术

炭基催化法烟气多污染物协同控制技术能够有效脱除烟气中的SO

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的吸附不饱和的催化剂随吸附饱和的催化剂一起被输送至再生塔进行加热再生，增加催化剂磨损和再生能耗的问题，提供一种降低催化剂磨损损耗和再生能耗的物料循环系统，该系统能够有效降低催化剂循环流量，进而降低催化剂磨损损耗和再生能耗。

为了实现上述目的，本发明提供了一种降低催化剂磨损损耗和再生能耗的物料循环系统，该系统包括吸附塔和再生塔；

所述吸附塔包括从上到下依次设置的料仓、出料溜管、渐扩段、反应区和出料料斗，所述料仓包括第一料仓和第二料仓，所述出料溜管包括第一出料溜管和第二出料溜管，所述渐扩段包括第一渐扩段和第二渐扩段，所述反应区包括第一反应区和所述第二反应区，所述出料料斗包括第一出料料斗和第二出料料斗，所述第一料仓、所述第一出料溜管、所述第一渐扩段、所述第一反应区和所述第一出料料斗依次连通，所述第二料仓、所述第二出料溜管、所述第二渐扩段、所述第二反应区和所述第二出料料斗依次连通；

所述再生塔用于对出料料斗中的催化剂进行加热再生。

优选地，所述第一料仓和所述第二料仓的顶部分别设置有第一进料口和第二进料口。

优选地，所述系统包括第一输送机、第二输送机和第三输送机，所述第一输送机用于将所述第一出料料斗中的催化剂输送至所述再生塔的顶部入口，所述第二输送机用于将所述再生塔底部再生后的催化剂输送至所述第二料仓，所述第三输送机用于将所述第二出料料斗中的催化剂输送至所述第一料仓。

优选地，所述再生塔的底部设置有振动筛，用于对再生后的催化剂进行筛分。

优选地，所述系统还包括补料仓，用于补充新鲜的催化剂。

优选地，所述第一料仓和所述第二料仓通过在所述料仓内竖直设置第一隔板形成。

优选地，所述第一隔板为孔板或波纹板；所述第一隔板焊接固定或支架固定在所述料仓内。

优选地，所述第一隔板的上部设置有高料位报警料位开关，所述第一隔板的下部设置有低料位报警料位开关。

优选地，所述第二出料料斗的底部设置有三通阀，用于控制第二出料料斗中的催化剂进入所述第一料仓或进入所述再生塔。

优选地，所述第一反应区和所述第二反应区通过在所述反应区内竖直设置第二隔板形成。

优选地，所述第一反应区包括至少一个反应仓室，不同反应仓室通过第二隔板隔开。

优选地，所述第二反应区包括至少一个反应仓室，不同反应仓室通过第二隔板隔开。

本发明所述系统能够将靠近烟气出口侧的炭基催化剂(吸附不饱和的催化剂，即吸附较少污染物的催化剂)和靠近烟气进口侧的催化剂(吸附饱和的催化剂，即吸附较多污染物的催化剂)分开流出吸附塔，然后将吸附不饱和的催化剂重新输送至吸附塔中进行回用，将吸附饱和的催化剂输送至再生塔中进行再生，避免吸附不饱和的催化剂随吸附饱和的催化剂一起被输送至再生塔进行加热再生，从而减少催化剂磨损和再生能耗。

附图说明

图1是本发明所述降低催化剂磨损损耗和再生能耗的物料循环系统示意图；

图2是本发明所述料仓、出料溜管、渐扩段示意图。

附图标记说明

1吸附塔；2再生塔；3振动筛；5三通阀；6补料仓；11料仓；14反应区；16第二隔板；41第一输送机；42第二输送机；43第三输送机；110第一隔板；111第一进料口；112二进料口；113第一料仓；114第二料仓；115高料位报警料位开关；116低料位报警料位开关；121第一出料溜管；122第二出料溜管；131第一渐扩段；132第二渐扩段；141第一反应区；142第二反应区；151第一出料料斗；152第二出料料斗。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种降低催化剂磨损损耗和再生能耗的物料循环系统，如图1所示，该系统包括吸附塔1和再生塔2。所述吸附塔1用于脱除烟气中的SO

在本发明所述系统中，如图1和图2所示，所述吸附塔1包括从上到下依次设置的料仓11、出料溜管、渐扩段、反应区14和出料料斗，所述料仓11包括第一料仓113和第二料仓114，所述出料溜管包括第一出料溜管121和第二出料溜管122，所述渐扩段包括第一渐扩段131和第二渐扩段132，所述反应区14包括第一反应区141和所述第二反应区142，所述出料料斗包括第一出料料斗151和第二出料料斗152，所述第一料仓113、所述第一出料溜管121、所述第一渐扩段131、所述第一反应区141和所述第一出料料斗151依次连通，所述第二料仓114、所述第二出料溜管122、所述第二渐扩段132、所述第二反应区142和所述第二出料料斗152依次连通；所述再生塔2用于对出料料斗中的催化剂进行加热再生。

在本发明所述系统中，所述料仓11用于暂存吸附烟气污染物的催化剂，所述料仓11中的催化剂由出料溜管卸出，经过作为缓冲段的渐扩段，接着进入所述反应区14对烟气中的污染物进行吸附，吸附污染物后的催化剂由出料料斗接收，然后可根据实际情况将吸附污染物后的催化剂进入再生塔中进行加热再生或重新进入所述料仓11中进行回用。

在本发明中，第一料仓113、第一出料溜管121、第一渐扩段131、第一反应区141和第一出料料斗151以及第二料仓114、第二出料溜管122、第二渐扩段132、第二反应区142和第二出料料斗152中的“第一”代表靠近烟气进口侧的一系列装置，“第二”代表靠近烟气出口侧的一系列装置。例如第一料仓113代表靠近烟气进口侧的料仓，第二料仓114代表靠近烟气出口侧的料仓，即沿烟气流动方向依次设置第一料仓113和第二料仓114。

在本发明所述系统中，第一料仓113中的催化剂由第一出料溜管121和第一渐扩段131进入第一反应区141，吸附污染物后，得到的吸附较多污染物的催化剂进入第一出料料斗151中，然后进入再生塔中进行加热再生，再生后的催化剂由于刚完成再生过程，对低浓度污染物具有很强的吸附能力，将被用于吸附烟气出口侧的低浓度污染物，实现烟气污染物的超低排放；第二料仓114中的催化剂由第二出料溜管122和第二渐扩段132进入第二反应区142，吸附污染物后，得到的吸附较小污染物的催化剂进入第二出料料斗152中，吸附较小污染物的催化剂依然具有吸附能力可以回用，由于该吸附较少污染物的催化剂已经吸附了一定量的污染物，对低浓度污染物的吸附能力较弱，将被用于吸附烟气进口侧的高浓度污染物。

在本发明所述系统中，吸附塔1上部设置的第一渐扩段131和第二渐扩段132，分别对应第一出料溜管121和第二出料溜管122，一个出料溜管和一个渐扩段为一个进料组合，在垂直烟气流动方向上可根据实际情况设置多个进料组合。为避免进料端出现空腔引起烟气短路，第一渐扩段131和第二渐扩段132的壁面倾角大于料仓11内催化剂堆积角5°以上。

在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述第一料仓113和所述第二料仓114的顶部分别设置有第一进料口111和第二进料口112。在两个料仓的顶部分别设置进料口，可以将再生后的催化剂和第二出料料斗152接收的吸附较少污染物的催化剂分别通过不同的进料口进入2个料仓分开存放，进而分别进入第二反应区142和第一反应区141分别吸附低浓度污染物和高浓度污染物，提高催化剂利用效率，减少催化剂磨损和再生能耗。

在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述系统包括第一输送机41、第二输送机42和第三输送机43，所述第一输送机41用于将所述第一出料料斗151中的催化剂输送至所述再生塔2的顶部入口，所述第二输送机42用于将所述再生塔2再生后的催化剂输送至所述第二料仓114，所述第三输送机43用于将所述第二出料料斗152中的催化剂输送至所述第一料仓113回用。本发明中，所述第一输送机41、所述第二输送机42和所述第三输送机43可以相同，也可以不同，输送机的类型不限，只要能够实现传输催化剂的功能即可。

在本发明中，在具体实施方式中，所述系统还包括振动筛，振动筛用于筛分再生后催化剂中的细粉和细碎颗粒，筛选合适颗粒的催化剂，振动筛的筛网目数可以根据实际需要进行适当选择。所述振动筛的设置位置可以在再生塔2的底部，也可以设置在料仓11的进口前，只要催化剂再生后进入料仓11之前进行筛分即可。在优选实施方式中，所述再生塔2的底部设置有振动筛3，用于对再生后的催化剂进行筛分，筛分后的物料由所述第二输送机42输送至所述第二料仓114。

在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述系统还包括补料仓6，当催化剂不足时，用于补充新鲜催化剂。新鲜催化剂进行活化后对污染物具有更高效的吸附性能，因此在优选实施方式中，将补料仓6中的新鲜催化剂与第一出料料斗151中的催化剂一起进入再生塔中进行加热再生，然后输送至料仓11中进行使用。

在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述第一料仓113和所述第二料仓114通过在所述料仓11内竖直设置第一隔板110形成。所述第一隔板110的类型没有特别的限制，只要能够对所述料仓11起到分隔作用，将所述料仓11分隔成所述第一料仓113和所述第二料仓114即可。在优选实施方式中，所述第一隔板110为孔板或波纹板。所述第一隔板110在料仓11中的设置方式不限，在优选实施方式中，所述第一隔板110焊接固定或支架固定在所述料仓11内。

进一步地，所述第一隔板110在所述料仓11内最好水平居中设置。如图2所示，所述第一隔板110与所述料仓11的顶部和底部均有一定的间距，即所述第一隔板110与所述料仓11的顶部和底部均不接触，所述第一隔板110的下底边与所述料仓11的出料口之间的连线与水平方向形成的夹角α大于所述料仓11内催化剂堆积角10°以上，确保被分隔后的料仓11一侧料量不足时，另一侧的物料能够及时补充进入出料口；所述第一隔板110的上边缘与所述料仓11的进料口之间的连线与水平方向形成夹角β大于所述料仓11内催化剂堆积角10°以上，确保被分隔后的料仓11一侧料量过多时，物料能够及时流入料量较少的一侧。

在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述料仓11内设置有高料位报警料位开关115，当料位开关检测到料位信号时，表示料仓11料位处于高料位报警状态，需要减少再生塔2的出料量；所述料仓11内设置有低料位报警料位开关116，当料位低于低料位报警料位开关116指示的料位时，表示料仓11料位处于低料位报警状态，需要尽快补料。在优选实施方式中，所述第一隔板110的上部设置有高料位报警料位开关115，所述第一隔板110的下部设置有低料位报警料位开关116。

在本发明所述系统中，在具体实施方式中，所述第二出料料斗152的底部设置有三通阀5，用于控制第二出料料斗152中的催化剂进入所述第一料仓113或进入所述再生塔2。本发明所述系统中设置三通阀5的目的在于控制第二出料料斗152排出的催化剂的出料路径，使催化剂的流动方向能够在第一输送机41和第三输送机43之间自由切换。本发明所述系统正常运行状态下，三通阀5保持在第三输送机43侧，第二出料料斗152排出的催化剂由第三输送机43输送至所述第一料仓113中回用，保证吸附塔内催化剂具有较高的利用率，减少进入再生塔的催化剂流量，降低催化剂的输送过程损耗和再生能耗。当烟气污染物浓度升高或烟气流量增加时，可通过以下方式之一调整本发明所述系统运行状态：(1)三通阀5切换至第一输送机41侧，同时提高再生塔2的卸料流量，将进入吸附塔1的催化剂全部替换成再生后的催化剂，提高吸附塔1内催化剂的整体吸附能力，实现烟气的达标排放；(2)三通阀5处于第三输送机43侧，仅增加第一出料料斗151的出料流量，同时调节再生塔2卸料流量，使物料系统循环流量保持平衡。方案的具体选择可根据烟气参数实际变化情况进行确定。

在本发明所述的系统中，在具体实施方式中，所述第一反应区141和所述第二反应区142通过在所述反应区14内竖直设置第二隔板16形成。所述第二隔板16的设置方向和所述第一隔板110的设置方向一致，所述第二隔板16同样可以为孔板或波纹板。在本发明所述系统中，所述第一反应区141包括至少一个反应仓室，不同反应仓室通过第二隔板16隔开，每个反应仓室中的催化剂由对应的卸料装置单独控制。在本发明所述系统中，所述第二反应区142包括至少一个反应仓室，不同反应仓室通过第二隔板16隔开，每个反应仓室中的催化剂由对应的卸料装置单独控制。

在一种具体实施方式中，如图1所示，本发明所述吸附塔1的反应区14被第二隔板16(多孔板)分隔成多个反应仓室，原烟气从吸附塔1进气侧错流进入催化剂床层，其中的污染物被催化剂吸附脱除，最终形成净烟气从吸附塔1出气侧排出，吸附了污染物的催化剂利用重力作用在吸附塔1内向下流动，最终从第一出料料斗151和第二出料料斗152排出并进入物料输送装置。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例

在本实施例中，如图1和图2所示，该系统包括吸附塔1和再生塔2；所述吸附塔1包括从上到下依次设置的料仓11、出料溜管、渐扩段、反应区14和出料料斗，所述料仓11包括第一料仓113和第二料仓114，所述出料溜管包括第一出料溜管121和第二出料溜管122，所述渐扩段包括第一渐扩段131和第二渐扩段132，所述反应区14包括第一反应区141和所述第二反应区142，所述出料料斗包括第一出料料斗151和第二出料料斗152，所述第一料仓113、所述第一出料溜管121、所述第一渐扩段131、所述第一反应区141和所述第一出料料斗151依次连通，所述第二料仓114、所述第二出料溜管122、所述第二渐扩段132、所述第二反应区142和所述第二出料料斗152依次连通；所述再生塔2用于对出料料斗中的催化剂进行加热再生；所述第一料仓113和所述第二料仓114的顶部分别设置有第一进料口111和第二进料口112；所述系统包括第一输送机41、第二输送机42和第三输送机43，所述第一输送机41用于将所述第一出料料斗151中的催化剂输送至所述再生塔2的顶部入口，所述第二输送机42用于将所述再生塔2底部再生后的催化剂输送至所述第二料仓114，所述第三输送机43用于将所述第二出料料斗152中的催化剂输送至所述第一料仓113；所述再生塔2的底部设置有振动筛3，用于对再生后的催化剂进行筛分；所述系统还包括补料仓6，用于补充新鲜的催化剂；所述第一料仓113和所述第二料仓114通过在所述料仓11内竖直设置第一隔板110形成；所述第一隔板110为孔板；所述第一隔板110焊接固定在所述料仓11内；所述第一隔板110的上部设置有高料位报警料位开关115，所述第一隔板110的下部设置有低料位报警料位开关116；所述第二出料料斗152的底部设置有三通阀5，用于控制第二出料料斗152中的催化剂进入所述第一料仓113或进入所述再生塔2；所述第一反应区141和所述第二反应区142通过在所述反应区14内竖直设置第二隔板16形成；所述第一反应区141包括三个反应仓室(分别为1、2、3反应仓室)，不同反应仓室通过第二隔板16隔开，三个反应仓室下部共用第一出料料斗151；所述第二反应区142包括一个反应仓室(4反应仓室)，下部单独设置第二出料料斗152。

该系统在正常稳定运行工况下：

吸附塔1中的催化剂受重力作用流出反应区14(垂直段)后，污染物含量较高的1、2、3反应仓室中的催化剂进入第一出料料斗151，并由第一输送机41输送至再生塔2进入再生流程，完成再生的催化剂经筛分后，由第二输送机42输送至料仓11，并由第二进料口112进入第二料仓114。污染物含量较低的4反应仓室中的催化剂进入第二出料料斗152，由于其仍具有一定的污染物脱除能力，因此由第三输送机43输送至料仓11，并由第一进料口111进入第一料仓113。受到第一隔板110的分隔作用，第一进料口111和第二进料口112的催化剂在料仓11内被分割成对污染物吸附能力不同的两个部分：经第一进料口111进入的催化剂由于已经吸附了一定量的污染物，对低浓度污染物的吸附能力较弱，将被用于吸附烟气进口侧的高浓度污染物，经第二进料口112进入的催化剂由于刚完成再生过程，对低浓度污染物具有很强的吸附能力，被用于吸附烟气出口侧的低浓度污染物，实现烟气污染物的超低排放。考虑到第一进料口111和第二进料口112的催化剂流量差异可能造成第一出料溜管121和第二出料溜管122缺料，或者第一进料口111或第二进料口112出口处位置料位过高，第一隔板110的位置以垂直水平居中设置为宜，设置方向和反应区14内第二隔板16一致，且所述第一隔板110的下底边与所述料仓11的出料口之间的连线与水平方向形成的夹角α大于所述料仓11内催化剂堆积角10°以上，确保被分隔后的料仓11一侧料量不足时，另一侧的物料能够及时补充进入出料口；所述第一隔板110的上边缘与所述料仓11的进料口之间的连线与水平方向形成夹角β大于所述料仓11内催化剂堆积角10°以上，确保被分隔后的料仓11一侧料量过多时，物料能够及时流入料量较少的一侧。吸附塔1上部进料端设置第一渐扩段131和第二渐扩段132，作为催化剂进入反应区14(垂直段)的缓冲段，并分别对应第一出料溜管121和第二出料溜管122，一个出料溜管和一个渐扩段为一个进料组合，在垂直烟气流动方向上可根据实际情况设置多个进料组合。为避免进料端出现空腔引起烟气短路，进料渐扩段131和132的壁面倾角应大于催化剂堆积角5°以上。第一出料溜管121排出的催化剂经第一渐扩段131进入反应区14(垂直段)的1、2、3反应仓室(即第一反应区141)参与烟气污染物脱除反应，在完成对烟气污染物的脱除后进入第一出料料斗151，并进一步流动至第一输送机41，由第一输送机41输送至再生塔2中进行再生，经振动筛3筛分后由第二输送机42输送至料仓11中。第二出料溜管122排出的催化剂经第二渐扩段132进入反应区14(垂直段)的4反应仓室对烟气进行深度净化，随后流动至第二出料料斗152，经三通阀5进入第三输送机43，并被输送至料仓第一料仓113，继续参与1、2、3反应仓室烟气污染物脱除反应。第一隔板110的上部设置有高料位报警料位开关115，当料位开关检测到料位信号时，表示料仓11料位处于高料位报警状态，需要减少再生塔2的出料量。第一隔板110的下部设置低料位报警料位开关116，当料位低于低料位报警料位开关116指示的料位时，表示料仓11料位处于低料位报警状态，需要尽快补料。

在该正常稳定运行工况下，此过程避免了对高浓度污染物仍具有脱除能力的催化剂直接进行再生的过程，增加了吸附塔1内的催化剂利用率，至少具有以下优点：(1)减少了第二出料口152排出的催化剂在“吸附塔1-再生塔2”之间的循环过程，由此降低了催化剂循环输送产生的物理损耗，降低催化剂的消耗；(2)可以大幅降低催化剂再生过程的能耗，降低烟气污染物脱除装置的运行成本；(3)减少了输送装置的额定输送能力要求，进而降低了输送装置的选型难度，也间接降低了输送装置的运维难度。

当烟气污染物浓度升高或烟气流量增加时：

在上述正常稳定运行工况基础上，可通过以下方式之一调整所述系统运行状态：(1)三通阀5切换至第一输送机41侧，同时提高再生塔2的卸料流量，第二出料料斗152中的吸附了一定量污染物的催化剂将不再进入料仓11，而是直接进入再生塔2进行再生，料仓11因此减少的补料流量由再生塔2增加的卸料流量进行补偿。此时，由第一出料溜管121进入吸附塔1内的催化剂也全部为刚再生完的催化剂，对污染物具有更强的吸附能力，可以有效提高整套烟气污染物协同处理装置的污染物脱除能力。(2)三通阀5保持在第三输送机43侧，仅增加第一出料料斗151的出料流量，同时调节再生塔2卸料流量，使物料系统循环流量保持平衡。方案的具体选择可根据烟气参数实际变化情况进行确定。

当然，反应仓室数量和对应的出料料斗设置可根据实际情况确定，料位监测装置的设置也可以根据实际情况进行增加，只要能满足实施例中的特征要求即可。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。