专利名称：烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法
技术领域：
本发明涉及一种中小容量燃煤锅炉炉前制备烟气脱硫活性炭的方法。
背景技术：
采用活性炭材料进行烟气污染控制由于具有高效率、低水耗、副产物可资源回收、 无废弃物等优点，正在迅速发展。在烟气脱硫用活性炭材料生产流程中，一般都包括备煤、 成型、炭化、活化、成品处理等5个过程。烟气脱硫使用的柱状活性炭需要先将原料煤磨粉 到一定细度再成型，经风干后再炭化、活化。炭化和活化过程需要高温气体供热，且高温加 热气体和物料炭化热分解时产生的气体，需要经过处理才能排入大气，整套工艺设备复杂， 生产成本高。现有作为烟气脱硫的商品活性炭材料正在不断向高活性、高强度的目标努力， 加之资源环境等因素，活性炭生产成本逐年上升。另外，由于我国活性炭生产地相对集中， 使用地分散、运输路途远，运费和运输损耗使活性炭材料的成本进一步提高。因为中小型燃 煤锅炉量大分散、所属企业往往经济能力有限，所以昂贵的价格成为中小型燃煤锅炉采用 活性炭材料进行烟气脱硫难以逾越的门槛。 作为烟气脱硫的活性炭材料，适于吸附S0X分子的微孔直径在lnm左右， 一般为了 增加微孔容积和比表面积，在不添加催化剂的条件下，通常采用加大活化蒸汽的用量并延 长活化时间，但这种方法只能增加微孔孔径和容积，并不能成比例增加有利于脱硫的微孔 点，对脱硫性能的提高并不显著。因此，发明以低廉成本获得适宜活性的简易炉前制备活性 炭材料的方法对于升级中小型燃煤工业锅炉烟气污染控制技术具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了解决现有量大、分散，所属企业经济能力有限 的中小型燃煤锅炉采用活性炭材料脱硫吸附剂成本高的问题，提供了一种烟气与水蒸气复 合活化的活性炭炉前制备方法。 本发明的技术方案充分结合锅炉现场条件，利用现场廉价易得的烟气和水蒸气 满足活性炭材料制备的工艺条件，以低廉的成本获得适宜烟气脱硫的活性炭材料，制备方 法不片面追求活性炭材料的高活性和使用寿命，炉前制备的活性炭材料活性丧失后可作为 燃料继续利用。 本发明烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法按以下步骤实现一、原料 煤从原料煤储仓经由输送皮带送入原料煤破碎筛分室，经筛选后，粒径为3 5mm的原煤颗 粒经原煤颗粒输送皮带，进入炭化炉进行炭化，由锅炉引出高温热烟气为炭化炉供热，炭化 炉的供热烟气回路由锅炉、炭化炉热烟气管道、炭化炉的外供热层、锅炉热烟气管道组成， 所述炭化炉热烟气管道上设有一个旁路， 一股热烟气作为活化烟气在炭化炉升温过程中间 断吹扫原煤颗粒，经过炭化炉后进入锅炉热烟气管道返回锅炉；所述炭化过程升温速率为 8°C /min l(TC /min，所述活化烟气间断吹扫原煤颗粒过程为炭化炉持续升温炭化，升温 至2Q0。C 250。C时，引活化烟气吹扫物料20min 40min，继续升温至350°C 4Q0。C ，引活化烟气吹扫物料20min 40min，继续升温至500°C 600°C ，引活化烟气吹扫物料20min 40min，最后停留在600°C 80(TC炭化0. 5h 1. 5h，得炭化料；二、炭化料经炭化料输送皮 带进入活化炉进行活化，活化炉的供热方式与炭化炉相同，活化炉的供热烟气回路由锅炉、 活化炉热烟气管道、活化炉的外供热层、锅炉热烟气管道组成；活化蒸汽采用锅炉产生的水 蒸气，水蒸气的回路由锅炉、活化炉水蒸气管道、活化炉的物料层、锅炉煤气管道组成；在温 度为SO(TC 90(TC的条件下采用锅炉产生的水蒸气活化步骤一所得的炭化料2h 4h，即 得活性炭，冷却后将活性炭经活性炭输送皮带送入活性炭储仓。 本发明另一种烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法按以下步骤实现 一、原料从原料煤储仓经由输送皮带送入原料煤破碎筛分室，经筛选后，粒径为3 5mm的 原煤颗粒经原煤颗粒输送皮带，进入炭化活化炉，首先进行炭化，由锅炉引出高温热烟气 为炭化过程供热，供热烟气回路由锅炉、炭化活化炉热烟气管道、炭化活化炉的外供热层、 锅炉热烟气管道组成，所述炭化活化炉热烟气管道上设有一个旁路， 一股热烟气作为活化 烟气在炭化升温过程中间断吹扫原煤颗粒，经过炭化活化炉的物料层后进入锅炉热烟气 管道返回锅炉；所述炭化过程升温速率为8°C /min l(TC /min，所述活化烟气间断吹扫 原煤颗粒的过程为炭化过程持续升温，升温至200°C 25(TC时，引活化烟气吹扫物料 20min 40min，继续升温至350°C 400°C，引活化烟气吹扫物料20min 40min，继续升 温至500°C 600°C，引活化烟气吹扫物料20min 40min，最后停留在600°C 800。C炭 化O. 5h 1. 5h，得炭化料；二、炭化料停留在炭化活化炉中继续活化，活化过程的供热方 式与步骤一所述的炭化过程相同，供热烟气回路由锅炉、炭化活化炉热烟气管道、炭化活化 炉的外供热层、锅炉热烟气管道组成；活化蒸汽采用锅炉产生的水蒸气，水蒸气的回路由锅 炉、炭化活化炉水蒸气管道、炭化活化炉的物料层、锅炉煤气管道组成；在温度为80(TC 90(TC的条件下采用锅炉产生的水蒸气活化步骤一所得的炭化料2h 4h，即得活性炭，冷 却后将活性炭经活性炭输送皮带送入活性炭储仓。 上述方法步骤一中吹扫每lkg原煤颗粒的热烟气量为0. 03NmVh 0. 05Nm3/h ;步 骤二中所述水蒸气的活化烧失率为45% 50%。
本发明的有益效果是 (1)采用粒径为3mm 5mm的原煤颗粒为炭化原料，直接进行炭化、活化生产活性 炭，简化了生产工艺，降低了生产成本。本发明为简易炉前活性炭材料制备方法，可与锅炉 生产过程、烟气污染控制过程结合为集成度高的一体化工艺。 (2)在炭化升温过程中利用从锅炉中引出的热烟气间断吹扫原煤颗粒，利用热烟 气中C02与C反应增加微孔点，有利于后续活化生成更为丰富的、孔径分布集中的微孔，制 备适宜烟气脱硫的活性碳。 (3)在制备活性炭的过程利用锅炉现场条件，采用热烟气为炭化和活化过程供热， 用于供热和吹扫的热烟气完成作用后引回锅炉，与锅炉尾部烟气一并处理，与现有技术相 比省略了热源供给设备和炭化废气处理设备。
图1是具体实施方式
一中烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法流程图； 图2是具体实施方式
四中烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法流程图。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一 结合图1本实施方式中烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制 备方法按以下步骤实现一、原料煤从原料煤储仓1经由输送皮带1-2送入原料煤破碎筛 分室2，经筛选后，粒径为3 5mm的原煤颗粒经原煤颗粒输送皮带2_3，进入炭化炉3进行 炭化，由锅炉4引出高温热烟气为炭化炉3供热，炭化炉3的供热烟气回路由锅炉4、炭化 炉热烟气管道4-3、炭化炉3的外供热层、锅炉热烟气管道3-4组成，所述炭化炉热烟气管 道4-3上设有一个旁路， 一股热烟气作为活化烟气在炭化炉3升温过程中间断吹扫原煤颗 粒，经过炭化炉3后进入锅炉热烟气管道3-4返回锅炉4 ;所述炭化炉外供热层升温速率为 8°C /min l(TC /min，所述活化烟气间断吹扫原煤颗粒过程为炭化炉持续升温炭化，升温 至200°C 250。C时，引活化烟气吹扫物料20min 40min，继续升温至350°C 400°C ，引活 化烟气吹扫物料20min 40min，继续升温至500°C 600°C ，引活化烟气吹扫物料20min 40min，最后停留在600°C 80(TC炭化0. 5h 1. 5h，得炭化料；二、经炭化炉3炭化后的炭 化料经炭化料输送皮带3-5进入活化炉5进行活化，活化炉5的供热方式与炭化炉3相同， 活化炉5的供热烟气回路由锅炉4、活化炉热烟气管道4-3-5、活化炉5的外供热层、锅炉热 烟气管道5-3-4组成；活化蒸汽采用锅炉产生的水蒸气，水蒸气的回路由锅炉4、活化炉水 蒸气管道4-5、活化炉5的物料层、锅炉煤气管道5-4组成；在温度为800°C 900°C的条件 下采用锅炉产生的水蒸气活化步骤一所得的炭化料2h 4h，即得活性炭，冷却后将活性炭 经活性炭输送皮带5-6送入活性炭储仓6。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中吹扫每lkg原 煤颗粒的热烟气量为0. 03Nm3/h 0. 05NmVh。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤二中所述水蒸 气的活化烧失率为45% 50%。其它与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤二中所述水蒸 气的活化烧失率为48%。其它与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
五结合图2本实施方式中烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制 备方法按以下步骤实现一、原料从原料煤储仓l经由输送皮带l-2送入原料煤破碎筛分室 2，经筛选后，粒径为3 5mm的原煤颗粒经原煤颗粒输送皮带2_3，进入炭化活化炉3，首先 进行炭化，由锅炉4引出高温热烟气为炭化过程供热，供热烟气回路由锅炉4、炭化活化炉 热烟气管道4-3、炭化活化炉3的外供热层、锅炉热烟气管道3-4组成，所述炭化活化炉热 烟气管道4-3上设有一个旁路，一股热烟气作为活化烟气在炭化升温过程中间断吹扫原煤 颗粒，经过炭化活化炉3的物料层后进入锅炉热烟气管道3-4返回锅炉4 ;所述炭化过程升 温速率为8°C /min l(TC /min，所述活化烟气间断吹扫原煤颗粒的过程为炭化过程持续 升温，升温至200°C 25(TC时，引活化烟气吹扫物料20min 40min，继续升温至350°C 400°C，引活化烟气吹扫物料20min 40min，继续升温至50(TC 60(TC，引活化烟气吹扫 物料20min 40min，最后停留在60(TC 80(rC炭化0. 5h 1. 5h，得炭化料；二、经炭化后 的炭化料停留在炭化活化炉3中继续活化，活化过程的供热方式与步骤一所述的炭化过程
6相同，供热烟气回路由锅炉4、炭化活化炉热烟气管道4-3、炭化活化炉3的外供热层、锅炉 热烟气管道3-4组成；活化蒸汽采用锅炉产生的水蒸气，水蒸气的回路由锅炉4、炭化活化 炉水蒸气管道4-3^。、炭化活化炉3的物料层、锅炉煤气管道3-4 组成；在温度为80(TC 90(TC的条件下采用锅炉产生的水蒸气活化步骤一所得的炭化料2h 4h，即得活性炭，冷 却后将活性炭经活性炭输送皮带3-6送入活性炭储仓6。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
五不同的是步骤一中吹扫每lkg原 煤颗粒的热烟气量为0. 03NmVh 0. 05NmVh。其它与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
五或六不同的是步骤二中所述水蒸 气的活化烧失率为45% 50%。其它与具体实施方式
五或六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
五或六不同的是步骤二中所述水蒸 气的活化烧失率为48%。其它与具体实施方式
五或六相同。
具体实施方式
九结合图1本实施方式中烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制 备方法如下一、将原料煤从原料煤储仓1中经输送皮带1-2进入原料煤破碎筛分室2中， 破碎、筛分得到粒径为3mm 5mm原煤颗粒，然后将原煤颗粒经原煤颗粒输送皮带2_3，进 入炭化炉3内层中，将锅炉4排出的热烟气通过炭化炉热烟气管道4-3通入炭化炉3的 外供热层以8°C /min l(TC /min的升温速率将炭化炉3内层的温度分别升至200°C 25(TC、350。C 400。C、50(TC 600。C及600°C 800°C ，经过炭化炉3的外供热层的热烟 气通过锅炉热烟气管道3-4引回锅炉，与锅炉尾部烟气一并处理；二、在炭化炉3内层的 温度为200°C 25(TC的条件下开始将锅炉4排出的热烟气通入炭化炉3内层吹扫原煤颗 粒20min 40min，在炭化炉3内层的温度为350°C 400°C的条件下用热烟气吹扫原煤颗 粒20min 40min，在炭化炉3内层的温度为500°C 600°C的条件下用热烟气吹扫原煤颗 粒20min 40min，最后在炭化炉3内层的温度为600°C 800°C的条件下炭化原煤颗粒 0. 5h 1. 5h，得炭化料，其中吹扫每lkg原煤颗粒的热烟气量为0. 03NmVh 0. 05NmVh， 经过炭化炉3内层的热烟气通过锅炉热烟气管道3-4引回锅炉，与锅炉尾部烟气一并处理； 三、将炭化料通过炭化料输送皮带3-5输送至活化炉5内层，将锅炉4排出的热烟气经活化 炉热烟气管道4-3-5通入活化炉5的外供热层至活化炉5内层的温度为750°C 85(TC，然 后在活化炉5内层的温度为750°C 85(TC的条件下将锅炉4排出的水蒸气通过活化炉水 蒸气管道4-5通入活化炉5内层活化炭化料2h 4h，即得活性炭，供热后的热烟气经锅炉 热烟气管道3-4引回锅炉，与锅炉尾部烟气一并处理，水蒸气在活化过程中产生的煤气经 锅炉煤气管道引回锅炉燃烧，活化后得到的活性炭经活性炭输送皮带5-6，送入活性炭储仓 6。
具体实施方式
十结合图2本实施方式中烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制 备方法如下一、将原料煤从原料煤储仓1中经输送皮带1-2进入原料煤破碎筛分室2中， 破碎、筛分得到粒径为3mm 5mm原煤颗粒，然后将原煤颗粒经原煤颗粒输送皮带2_3，进入 炭化活化炉3内层，将锅炉4排出的热烟气通过炭化活化炉热烟气管道4-3通入炭化活化 炉3的外供热层以8°C /min l(TC /min的升温速率将炭化活化炉3内层的温度分别升至 200°C 250。C、35(TC 400。C、50(TC 600。C及600°C 800°C ，经过炭化活化炉3的外供 热层的热烟气通过锅炉热烟气管道3-4引回锅炉，与锅炉尾部烟气一并处理；二、在炭化活 化炉3内层的温度为200°C 25(TC的条件下开始将锅炉4排出的热烟气通过炭化活化炉
7热烟气管道4-3旁路通入炭化活化炉3内层吹扫原煤颗粒20min 40min，在炭化活化炉3 内层的温度为350°C 40(TC的条件下用热烟气吹扫原煤颗粒20min 40min，在炭化活化 炉3内层的温度为500°C 60(TC的条件下用热烟气吹扫原煤颗粒20min 40min，最后在 炭化活化炉3内层的温度为60(TC 80(TC的条件下炭化0. 5h 1. 5h，得炭化料，其中吹扫 每lkg原煤颗粒的热烟气量为0. 03NmVh 0. 05Nm3/h，经过炭化活化炉3内层的热烟气通 过锅炉热烟气管道3-4引回锅炉，与锅炉尾部烟气一并处理；三、将锅炉4排出的热烟气通 过炭化活化炉热烟气管道4-3通入炭化活化炉3的外供热层至炭化活化炉3内层的温度为 750°C 850°C ，然后在炭化活化炉3内层的温度为750°C 850°C的条件下将锅炉4排出的 水蒸气通过炭化活化炉水蒸气管道4-3，，通入炭化活化炉3内层活化炭化料2h 4h，即 得活性炭，供热后的热烟气从锅炉热烟气管道3-4引回锅炉，与锅炉尾部烟气一并处理，水 蒸气在活化过程中产生的煤气经锅炉煤气管道3-4 引回锅炉4燃烧，活化后的活性炭经活 性炭输送皮带3-6，送入活性炭储仓6。
权利要求
烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法，其特征在于烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法按以下步骤实现一、原料煤从原料煤储仓(1)经由输送皮带(1-2)送入原料煤破碎筛分室(2)，经筛选后，粒径为3～5mm的原煤颗粒经原煤颗粒输送皮带(23)，进入炭化炉(3)进行炭化，由锅炉(4)引出高温热烟气为炭化炉(3)供热，炭化炉(3)的供热烟气回路由锅炉(4)、炭化炉热烟气管道(43)、炭化炉(3)的外供热层、锅炉热烟气管道(34)组成，所述炭化炉热烟气管道(43)上设有一个旁路，一股热烟气作为活化烟气在炭化炉(3)升温过程中间断吹扫原煤颗粒，经过炭化炉(3)后进入锅炉热烟气管道(34)返回锅炉(4)；所述炭化过程升温速率为8℃/min～10℃/min，所述活化烟气间断吹扫原煤颗粒过程为炭化炉持续升温炭化，升温至200℃～250℃时，引活化烟气吹扫物料20min～40min，继续升温至350℃～400℃，引活化烟气吹扫物料20min～40min，继续升温至500℃～600℃，引活化烟气吹扫物料20min～40min，最后停留在600℃～800℃炭化0.5h～1.5h，得炭化料；二、经炭化炉(3)炭化后的炭化料经炭化料输送皮带(35)进入活化炉(5)进行活化，活化炉(5)的供热方式与炭化炉(3)相同，活化炉(5)的供热烟气回路由锅炉(4)、活化炉热烟气管道(435)、活化炉(5)的外供热层、锅炉热烟气管道(534)组成；活化蒸汽采用锅炉产生的水蒸气，水蒸气的回路由锅炉(4)、活化炉水蒸气管道(45)、活化炉(5)的物料层、锅炉煤气管道(54)组成；在温度为800℃～900℃的条件下采用锅炉产生的水蒸气活化步骤一所得的炭化料2h～4h，即得活性炭，冷却后将活性炭经活性炭输送皮带(56)送入活性炭储仓(6)
2. 根据权利要求1所述的烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法，其特征在于 步骤一中吹扫每lkg原煤颗粒的热烟气量为0. 03NmVh 0. 05Nm3/h。
3. 根据权利要求1或2所述的烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法，其特征 在于步骤二中所述水蒸气的活化烧失率为45% 50%。
4. 烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法，其特征在于烟气与水蒸气复合活化 的活性炭炉前制备方法按以下步骤实现一、原料从原料煤储仓(1)经由输送皮带(1-2) 送入原料煤破碎筛分室(2)，经筛选后，粒径为3 5mm的原煤颗粒经原煤颗粒输送皮带 (2-3)，进入炭化活化炉(3)，首先进行炭化，由锅炉(4)引出高温热烟气为炭化过程供热， 供热烟气回路由锅炉(4)、炭化活化炉热烟气管道(4-3)、炭化活化炉(3)的外供热层、锅 炉热烟气管道(3-4)组成，所述炭化活化炉热烟气管道(4-3)上设有一个旁路，一股热烟 气作为活化烟气在炭化升温过程中间断吹扫原煤颗粒，经过炭化活化炉(3)的物料层后进 入锅炉热烟气管道(3-4)返回锅炉(4);所述炭化过程升温速率为8°C /min l(TC /min， 所述活化烟气间断吹扫原煤颗粒的过程为炭化过程持续升温，升温至20(TC 25(TC时， 引活化烟气吹扫物料20min 40min，继续升温至350°C 400°C ，引活化烟气吹扫物料 20min 40min，继续升温至500°C 600°C，引活化烟气吹扫物料20min 40min，最后停 留在600°C 80(TC炭化0. 5h 1. 5h，得炭化料；二、经炭化后的炭化料停留在炭化活化炉 (3)中继续活化，活化过程的供热方式与步骤一所述的炭化过程相同，供热烟气回路由锅 炉(4)、炭化活化炉热烟气管道(4-3)、炭化活化炉(3)的外供热层、锅炉热烟气管道(3-4) 组成；活化蒸汽采用锅炉产生的水蒸气，水蒸气的回路由锅炉(4)、炭化活化炉水蒸气管道 (4-3H20)、炭化活化炉(3)的物料层、锅炉煤气管道(3-4)组成；在温度为800°C 900°C的 条件下采用锅炉产生的水蒸气活化步骤一所得的炭化料2h 4h，即得活性炭，冷却后将活性炭经活性炭输送皮带(36)送入活性炭储仓(6)。
5. 根据权利要求4所述的烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法，其特征在于步骤一中吹扫每1kg原煤颗粒的热烟气量为0. 03NmVh 0. 05Nm3/h。
6. 根据权利要求4或5所述的烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法，其特征在于步骤二中所述水蒸气的活化烧失率为45% 50%。
全文摘要
烟气与水蒸气复合活化的活性炭炉前制备方法，它涉及一种中小容量燃煤锅炉制备烟气脱硫活性炭的方法。本发明解决了现有量大、分散，所属企业经济能力有限的中小型燃煤锅炉采用活性炭材料脱硫吸附剂成本高的问题。本方法如下采用锅炉引出的热烟气供热分别在200℃～250℃、350℃～400℃、500℃～600℃吹扫原煤颗粒，最后停留在600℃～800℃炭化0.5h～1.5h，得炭化料；使用锅炉引出的水蒸气活化炭化料，即得活性炭。本发明制备活性炭的过程利用锅炉引出的热烟气为炭化和活化过程供热，在炭化过程制造更多微孔点，热烟气完成作用后与锅炉尾气一并处理，免去外加燃料燃烧设备和气体处理设备，降低了生产成本。
文档编号C01B31/00GK101723363SQ201010300690
公开日2010年6月9日 申请日期2010年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者吴少华, 朱玉雯, 杜谦, 秦裕琨, 高建民, 高继慧 申请人:哈尔滨工业大学