一种耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统的制作方法

1.本实用新型属于材料制备技术领域，尤其涉及一种耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统。


背景技术：

2.现有颗粒柱状活性焦的制备工艺为：将不同的原煤混合，磨制煤粉，添加一定比例的焦油和水进行捏合、造粒，干燥后进入碳化炉碳化，冷却筛分，再进入活化炉中进行水蒸气活化造孔，最后冷却后分装得到圆柱状颗粒活性焦产品。现有颗粒柱状活性焦的制备工艺所制备的颗粒柱状活性焦具有以下缺陷：
3.(1)圆柱状颗粒活性焦内外孔隙分布不均匀，吸附性能差：黏结剂添加和压实成型会降低炭素前驱体孔比表面积和孔容，导致其在活化过程中活化介质扩散性及反应性差，这导致制备的活性焦普遍呈现微孔分布，污染物内扩散阻力大；且微孔主要存在与颗粒表层，内部孔隙结构不发达，利用率低，导致活性焦的吸附性能差；圆柱状颗粒活性焦在移动床脱硫脱硝吸附/解析过程中，活性焦间的碰撞会使焦自身物理损耗高达60-80％，随着物理磨损过程的进行，柱状活性焦具有发达孔隙的外表面被消耗，将大大降低了脱硫脱硝性能。
4.(2)制备工艺复杂，制备成本高：制备过程中需要添加30-50％的黏结剂，且需要经历磨粉、捏条、压实等复杂的处理工艺，工艺流程长、设备多，制备成本高。
5.(3)活性官能团含量低，脱硫脱硝性能差：制备过程中采用煤+水蒸气的简单制备方式，活化、刻蚀出孔隙结构，圆柱状颗粒活性焦表面的活性官能团含量低，但是在污染物脱除过程中，活性官能团起到非常重要作用。
6.而现有的脱硫废水的ph在4-6，含有钙离子浓度500-20000mg/l，镁离子浓度1000-20000mg/l，氨氮离子浓度5000-20000mg/l，脱硫废水的处理工艺比较单一，通常采用传统的三联箱处理工艺，依次经过调节ph、金属离子沉淀、絮凝等工艺净化处理，处理工艺复杂、成本高、化学试剂耗量大。而脱硫废水中钙镁离子和氨氮离子含量高，可以作为制备活性焦过程中改性液前驱体。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，利用电厂脱硫废水中高浓度的钙镁离子及氨氮，对原煤直接制备分级孔活性炭的碳化料进行预处理，有助于分级孔活性炭结构和含氮官能团的形成，制备出的活性焦脱硫脱硝效果更好，同时可有效处理脱硫废水。
8.为达到上述目的，本实用新型的实施例提出了一种耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，包括脱硫吸收塔、浸渍罐和碳化炉；
9.所述脱硫吸收塔的第一入口连通锅炉的出口，所述脱硫吸收塔的出口依次连通第一过滤单元和脱硫废水箱；
10.所述浸渍罐的第一入口连通所述脱硫废水箱的出口，所述浸渍罐的排料口连通活化炉，所述浸渍罐的排液口连通第二过滤单元；所述第二过滤单元的滤液排出口依次连通滤液罐和所述脱硫吸收塔的第二入口；所述第二过滤单元的过滤料出口连通所述锅炉的入口；
11.所述碳化炉的物料入口连通颗粒煤仓，所述碳化炉的碳化料出口连通所述浸渍罐第二入口。
12.在本实用新型的一些实施例中，所述第一过滤单元为脱硫皮带机；所述第一过滤单元的排水口连通所述脱硫废水箱的入口。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述脱硫废水箱的出口与所述浸渍罐的第一入口通过第一管线连通，且所述第一管线上安装有脱硫废水泵。
14.在本实用新型的一些实施例中，所述第二过滤单元为真空皮带机。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述滤液罐的出口通过第二管线连通所述脱硫吸收塔的第二入口，且所述第二管线上安装有滤液泵；所述脱硫吸收塔的第二入口的位置与所述脱硫吸收塔底部的浆液池的位置相对应
16.在本实用新型的一些实施例中，所述浸渍罐的排料口通过浸渍链斗机连通所述活化炉。
17.在本实用新型的一些实施例中，所述浸渍罐上安装有超声波振动器。
18.在本实用新型的一些实施例中，所述碳化炉的碳化料出口通过碳化链斗机连通所述浸渍罐第二入口。
19.在本实用新型的一些实施例中，所述活化炉的出口安装有分级孔焦星型卸料阀；所述颗粒煤仓的出口安装有颗粒煤星型卸料阀。
20.在本实用新型的一些实施例中，所述脱硫吸收塔为喷淋吸收塔。
21.本实用新型实施例的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统的有益效果为：
22.(1)直接采用来自颗粒煤仓的原煤颗粒制备活性焦，制备过程由于不经历黏结、捏合、挤压等复杂过程，可避免成型过程中孔隙坍塌和堵塞，同时利用原煤颗粒自身具备的孔隙结构，活化剂的侵入和造孔更容易、更容易，最终可以得到分级孔活性炭，且孔隙分布在活性焦表面和内部的均匀性高。
23.(2)采用原煤颗粒直接制备，不需要配煤、磨粉，也不需要焦油等黏合剂，原料成本低；制备过程只需要经过碳化、浸渍罐内脱硫废水的浸渍、活化三个步骤，工艺系统简单，制备成本低廉。
24.(3)活性官能团含量高，脱硫脱硝性能好：在原煤颗粒碳化后进行脱硫废水浸渍处理，碳化形成的孔隙结构中大量吸附钙镁离子和氨氮，在活化过程中由于钙镁离子的催化作用，孔隙结构更发达，氨氮组分在活化过程中形成更多的含氮活性官能团，所以最终得到的分级孔活性焦颗粒孔隙结构更发达，活性官能团更多，其脱硫脱硝效果更好。
25.(4)协同处理脱硫废水，实现脱硫废水资源化利用：经过碳化处理的原煤颗粒，已经初步形成孔隙结构，与脱硫废水混合浸渍后可以有效吸附脱硫废水中的金属离子和氨氮离子，既可以作为分级孔活性焦的前驱体溶液，又可以起到净化脱硫废水的作用，实现了脱硫废水的资源化利用。
26.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述
中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
27.本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
28.图1是根据本实用新型一个实施例的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统的简单结构示意图。
29.附图标记：
30.1-锅炉；2-脱硫吸收塔；3-脱硫废水箱；4-脱硫废水泵；5-浸渍链斗机；6-活化炉；7-超声波振动器；8-浸渍罐；9-真空皮带机；10-滤液泵；11-滤液罐；12-碳化链斗机；13-碳化炉；14-颗粒煤仓；15-分级孔焦星型卸料阀；16-颗粒煤星型卸料阀；17-脱硫皮带机。
具体实施方式
31.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
32.下面结合附图来描述本实用新型实施例的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统。
33.图1是根据本实用新型一个实施例的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统的简单结构示意图。
34.如图1所示，本实用新型实施例的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，包括脱硫吸收塔2、浸渍罐8和碳化炉13；脱硫吸收塔2的第一入口连通锅炉1的出口，脱硫吸收塔2的出口依次连通第一过滤单元17和脱硫废水箱3；浸渍罐8的第一入口连通脱硫废水箱3的出口，浸渍罐8的排料口连通活化炉6，浸渍罐8的排液口连通第二过滤单元9；第二过滤单元9的滤液排出口依次连通滤液罐11和脱硫吸收塔2的第二入口；第二过滤单元9的过滤料出口连通锅炉1的入口；碳化炉13的物料入口连通颗粒煤仓14，碳化炉13的碳化料出口连通浸渍罐8第二入口。
35.本实用新型实施例的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，利用电厂脱硫废水中高浓度的钙镁离子及氨氮，对原煤直接制备分级孔活性炭的碳化料进行预处理，有助于分级孔活性炭结构和含氮官能团的形成，制备出的活性焦脱硫脱硝效果更好，同时可有效处理脱硫废水。
36.可选的，颗粒煤仓14的出口设在底部；碳化炉13的物料入口设在碳化炉13的第一侧壁上，碳化炉13的碳化料出口均设在碳化炉13的第二侧壁上，且第一侧壁和第二侧壁位置相对设置，比如如图1所示，第一侧壁为左侧壁，第二侧壁为右侧壁。在一些实施例中，浸渍罐8的第一入口和第二入口均设在浸渍罐的顶部，且浸渍罐8的第一入口和第二入口之间留有间距；浸渍罐8的排料口设在浸渍罐的底部，浸渍罐的排液口设在浸渍罐的侧壁上，较佳的，浸渍罐的排液口位于浸渍罐中间和底部之间的位置；活化炉6的入口设在活化炉的顶部，活化炉的出口设在活化炉的底部；第二过滤单元9的滤液排出口设在第二过滤单元的底部；第一过滤单元17的排水口设在第一过滤单元的底部；脱硫吸收塔2优选喷淋吸收塔，脱
硫吸收塔2的第一入口设在脱硫吸收塔侧壁上中间靠下的位置，脱硫吸收塔2的第二入口设在脱硫吸收塔的第一入口和脱硫吸附塔的喷淋装置之间，且脱硫吸收塔2的第二入口的位置与脱硫吸收塔2底部的浆液池的位置相对应；脱硫吸收塔2的出口设在脱硫吸收塔的第一入口与底部之间的位置。
37.可选的，第一过滤单元17为脱硫皮带机(也即脱硫真空皮带脱水机)，第一过滤单元17的排水口连通脱硫废水箱3的入口，脱硫废水箱3的出口与浸渍罐8的第一入口通过第一管线连通，且为了方便讲脱硫废水输送至浸渍罐，在第一管线上安装有脱硫废水泵4，脱硫废水泵优选卧式悬臂式单级单吸离心泵。脱硫废水的ph在4-6，含有钙离子浓度500-20000mg/l，镁离子浓度1000-20000mg/l，氨氮离子浓度5000-20000mg/l。经过碳化处理的原煤颗粒，已经初步形成孔隙结构，与脱硫废水混合浸渍后可以有效吸附脱硫废水中的金属离子和氨氮离子，既可以作为分级孔活性焦的前驱体溶液，又可以起到净化脱硫废水的作用，实现了脱硫废水的资源化利用。
38.可选的，第二过滤单元9的结构不限，只要可以实现浸渍罐第二出口物料的固液分离即可，这样的第二过滤单元可以是真空皮带机、离心分离机、砂滤池等；较佳的，第二过滤单元9采用真空皮带机(也即真空皮带式脱水机)。
39.可选的，滤液罐11的出口通过第二管线连通脱硫吸收塔2的第二入口，且第二管线上安装有滤液泵10。
40.可选的，浸渍罐8的排料口连通浸渍链斗机5的入口，浸渍链斗机5的出口连通活化炉6的进料口；浸渍罐8的第二入口连通碳化链斗机12的出口，碳化链斗机12的入口连通碳化炉13的碳化料出口。这里的浸渍链斗机和碳化链斗机也即链斗输送机，其中，浸渍链斗机可以将来自浸渍罐底部的浸渍料输送至活化炉，碳化链斗机可以将来自碳化炉的碳化料输送至浸渍罐。
41.可选的，为了使碳化料(碳化后的原煤颗粒)与脱硫废水在浸渍罐中充分接触，在浸渍罐8上安装有超声波振动器7(也即超声波换能器)。较佳的，超声波振动器7安装在浸渍罐的侧壁上。
42.可选的，为了方便卸料，在活化炉6的出口安装有分级孔焦星型卸料阀15，在颗粒煤仓14的出口安装有颗粒煤星型卸料阀16。
43.需要说明的是，本实用新型实施例的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统中的锅炉、脱硫吸附塔、活化炉、浸渍罐、碳化炉、超声波振动器等所涉及的设备，如无特殊说明，均为现有设备，可通过商业途径获得。此外，实用新型实施例的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统中，各构件的连通方式在无特殊说明的情形下，均为常规的管线连接、螺栓连接等，根据需要可以在相应管线上安装阀门。
44.本实用新型实施例的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统的工作原理为：
45.锅炉1的尾气进入脱硫吸收塔2进行湿法脱硫(石膏法或抛弃法)，脱硫后的废水经第一过滤单元17过滤，过滤后的脱硫废水进入脱硫废水箱3，随后脱硫废水箱3中的过滤后的脱硫废水进入浸渍罐8；同时颗粒煤仓14中的原煤颗粒进入碳化炉13碳化获得碳化料，碳化料经碳化链斗机12输送至浸渍罐8，在超声振动器7的作用下，碳化料与过滤后的脱硫废水充分接触浸渍一段时间获得浸渍料，之后超声振动器7停止工作，浸渍罐8中的物料静置一段时间，使浸渍罐8中的大粒径浸渍料与浸渍后的含有微小粒径浸渍料的脱硫废水充分
分离；随后先将浸渍后的含有微小粒径浸渍料的脱硫废水经浸渍罐8的排液口流出，经第二过滤单元9过滤，滤液送至脱硫吸收塔2回用，微小粒径的浸渍料送至锅炉1回用；待含有微小粒径浸渍料的脱硫废水不再流出浸渍罐8时，大粒径浸渍料自浸渍罐8的排料口排出并经浸渍链斗机5运送至活化炉活化，活化后冷却，即可得分级孔活性炭。
46.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
47.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
48.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
51.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，包括脱硫吸收塔(2)、浸渍罐(8)和碳化炉(13)；所述脱硫吸收塔(2)的第一入口连通锅炉(1)的出口，所述脱硫吸收塔(2)的出口依次连通第一过滤单元(17)和脱硫废水箱(3)；所述浸渍罐(8)的第一入口连通所述脱硫废水箱(3)的出口，所述浸渍罐(8)的排料口连通活化炉(6)，所述浸渍罐(8)的排液口连通第二过滤单元(9)；所述第二过滤单元(9)的滤液排出口依次连通滤液罐(11)和所述脱硫吸收塔(2)的第二入口；所述第二过滤单元(9)的过滤料出口连通所述锅炉(1)的入口；所述碳化炉(13)的物料入口连通颗粒煤仓(14)，所述碳化炉(13)的碳化料出口连通所述浸渍罐(8)第二入口。2.根据权利要求1所述的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，所述第一过滤单元(17)为脱硫皮带机；所述第一过滤单元(17)的排水口连通所述脱硫废水箱(3)的入口。3.根据权利要求1所述的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，所述脱硫废水箱(3)的出口与所述浸渍罐(8)的第一入口通过第一管线连通，且所述第一管线上安装有脱硫废水泵(4)。4.根据权利要求1所述的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，所述第二过滤单元(9)为真空皮带机。5.根据权利要求1所述的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，所述滤液罐(11)的出口通过第二管线连通所述脱硫吸收塔(2)的第二入口，且所述第二管线上安装有滤液泵(10)；所述脱硫吸收塔(2)的第二入口的位置与所述脱硫吸收塔(2)底部的浆液池的位置相对应。6.根据权利要求1所述的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，所述浸渍罐(8)的排料口通过浸渍链斗机(5)连通所述活化炉(6)。7.根据权利要求1所述的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，所述浸渍罐(8)上安装有超声波振动器(7)。8.根据权利要求1所述的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，所述碳化炉(13)的碳化料出口通过碳化链斗机(12)连通所述浸渍罐(8)第二入口。9.根据权利要求1所述的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，所述活化炉(6)的出口安装有分级孔焦星型卸料阀(15)；所述颗粒煤仓(14)的出口安装有颗粒煤星型卸料阀(16)。10.根据权利要求1所述的耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，其特征在于，所述脱硫吸收塔(2)为喷淋吸收塔。

技术总结
本实用新型公开了一种耦合湿法脱硫的分级孔活性焦制备系统，包括脱硫吸收塔、浸渍罐和碳化炉；脱硫吸收塔的第一入口连通锅炉的出口，脱硫吸收塔的出口依次连通第一过滤单元和脱硫废水箱；浸渍罐的第一入口连通所述脱硫废水箱的出口，浸渍罐的排料口连通活化炉，浸渍罐的排液口连通第二过滤单元；第二过滤单元的滤液排出口依次连通滤液罐和脱硫吸收塔的第二入口；第二过滤单元的过滤料出口连通锅炉的入口；碳化炉的物料入口连通颗粒煤仓，碳化炉的碳化料出口连通浸渍罐第二入口。的碳化料出口连通浸渍罐第二入口。的碳化料出口连通浸渍罐第二入口。


技术研发人员：张军 张国强 李阳 杨成龙 朱鹏 周杰 牛家德 王明先 张洪清 郭洁 孙元帅 赵瀚辰 蔡铭 贾晨光
受保护的技术使用者：华能嘉祥发电有限公司
技术研发日：2023.01.13
技术公布日：2023/7/14