CN101695620B - 二步法无助力烧结机脱硫净化方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种二步法无助力烧结机脱硫净化方法及设备，采用在烧结机的引风机后加设脱硫反应塔，该脱硫反应塔分为水洗除尘区和脱硫反应区，净化处理第一步，在水洗除尘区先除去烟气中的粉尘颗粒物，再通过泡罩式烟气上升管进入脱硫反应区；第二步，烟气中的二氧化硫在脱硫反应区与自上而下喷淋的脱硫剂溶液密相接触发生反应，除去二氧化硫后排放到空气中；所述的无助力即脱硫反应塔本身阻力低，可利用原烧结机的引风机而不再加装接力风机便可工作。本发明内容，比传统的脱硫装置具有更高的脱硫率，造价低、运行成本低、自动化程度高、操作简便，可以连续化运行安全稳定运行。

Description

二步法无助力烧结机脱硫净化方法及设备

技术领域

本发明涉及一种钢厂烧结机排放的烟气进行脱硫净化的工艺和实施该工艺的装置，适用于不同形式的烧结机烟气的脱硫和烟气净化。

背景技术

针对目前的钢厂烧结机烟气脱硫工艺还没有经济可靠的脱硫技术，而电厂的脱硫方法和设备应用于烧结机是不成功的，这些脱硫方法和设备普遍存在不能稳定运行，脱硫率低，系统腐蚀严重和造价较高的问题。如何根据市场情况研制一种即能稳定脱硫，又不给烧结过程增加过量的运行成本和一次性投资的装置；如何研制一种运行成本低，脱硫效率高，不影响烧结机的产量的一种烟气脱硫技术，是目前中小型烧结机烟气脱硫迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明技术的目的就是提供一种适应不同形式的烧结机机头排放烟气的净化脱硫工艺和装置，以解决现有传统电厂锅炉脱硫技术应用于烧结机后不能稳定运行，脱硫率低，系统腐蚀严重和造价较高的问题。

本发明的技术方案是：一种二步法无助力烧结机脱硫净化方法，由引风机将烧结机排放的烟气送入脱硫反应塔内，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：所述的烟气进入所述的脱硫反应塔内下部的水洗除尘区，与该水洗除尘区内喷洒的水或含有少量碳酸钠的水溶液接触进行预除尘，除去烟气中夹杂的粉尘颗粒物；

第二步：除尘后的烟气通过泡罩式的烟气上升管进入所述的脱硫反应塔内上部的脱硫反应区进行脱硫反应，与脱硫反应区喷洒的脱硫溶液接触产生化学反应，脱除二氧化硫后，经所述的脱硫反应塔塔顶的排气口排入大气；

所述的脱硫溶液为生石灰消化后配制的浆液，其重量浓度为10％～15％。

所述的第一步中，携带所述的烟气中夹杂的粉尘颗粒物的水溶液从脱硫反应塔的底端排出，经沉淀分离出的清液供循环使用；所述的第二步中，脱硫反应后的溶液经曝气氧化反应生产石膏溶液，再经过脱水制成固体石膏。

一种实施所述的二步法无助力烧结机脱硫净化方法的装置，其特征在于：包括脱硫反应塔、除尘循环系统、脱硫循环系统，脱硫反应塔上部的脱硫反应区上部的脱硫溶液喷淋装置的接口与脱硫循环系统的脱硫溶液出口连接，该脱硫反应区下部的浆液排出口与脱硫循环系统的入口连接；除尘循环系统的清液出口和入口分别与该脱硫反应塔下部的除尘喷淋装置的接口和该脱硫反应塔底端的排液口连接；设在该脱硫反应塔的除尘喷淋装置的接口与底端之间的烟气进口与烧结机的引风机出口用管道连接。

所述的除尘循环系统包括1#循环水泵和沉淀渣水槽，沉淀渣水槽顶端的入口与所述的脱硫反应塔底端的排液口连接，沉淀渣水槽上部的清液出口通过阀门和管道与1#循环水泵的入口连接，该1#循环水泵的出口与所述的脱硫反应塔下部的除尘喷淋装置的接口连接；该除尘循环系统为脱硫反应塔内第一步水洗除尘阶段的辅助设备，与水洗除尘区形成一闭路循环系统，除去烟气中的氧化铁等粉尘颗粒物可沉淀回收使用。

所述的脱硫循环系统包括曝气氧化池，罗茨鼓风机、脱水机、脱硫溶液制备装置、脱硫循环泵和调浆泵，罗茨鼓风机的出口与曝气氧化池内的曝气装置连接，曝气氧化池下部的脱硫溶液出口通过脱硫循环泵与所述的脱硫反应塔上部的脱硫溶液喷淋装置的接口连接；在该曝气氧化池的上下端之间连接有脱水机；脱硫溶液制备装置通过调浆泵向所述的曝气氧化池内输送喷淋用的脱硫溶液；该脱硫循环系统为脱硫反应塔内第二步脱硫反应阶段的辅助设备，与所述的脱硫反应区形成一闭路循环系统，脱水机输出的脱硫副产品为石膏。

所述的脱硫反应塔的结构是：在筒形的塔体的上端连接有上端为小口径的锥形排出口，在该锥形排出口的上方装有帽盖式罩体；在所述的塔体的中部设有倾斜设置的泡罩底板，将塔体分成上下两部分，在该泡罩底板上设有多个泡罩式烟气上升管；该泡罩底板的上下区域分别为脱硫反应区和水洗除尘区，在该脱硫反应区和水洗除尘区的上部分别装有所述的脱硫溶液喷淋装置和除尘喷淋装置；在该泡罩底板的最低处设有一穿出塔体的浆液排出口，使脱硫反应区的循环的脱硫溶液能够顺利排出；在所述的塔体的底端装有锥形底，在该锥形底的最底端设有排液口；所述的烟气进口的轴心向下倾斜5～10°进入所述的塔体内。

所述的塔体由上下两段直径不同的筒体通过锥体过渡同轴连接而成，所述的泡罩底板设在该塔体的下段筒体的顶部。

所述的帽盖式罩体由锥形罩和排烟管组成，锥形罩的大口直径大于所述的锥形排出口的上端直径，在该锥形罩的顶端小口连接排烟管，即能保证排气畅通，又可保护不被大雨进入塔内。

所述的泡罩式烟气上升管包括短管和烟气泡罩，在所述的泡罩底板上，根据烟气的流量和流速特征，设置多个烟气流通孔，在每一该烟气流通孔上方均连接一个短管，在该短管上方安装一烟气泡罩；经过除尘的烟气自泡罩底板的下面经过短管向上，并绕过烟气泡罩进入脱硫反应区，该烟气泡罩可防止脱硫反应区喷淋的脱硫溶液落入下面的水洗除尘区。

在所述的脱硫反应区的上方设有捕雾器。

本发明的优点是：系统阻力低，可利用原烧结机引风机的残余压力，实现无助力运行，电耗低，大大降低运行成本；适用于高粉尘烟气的脱硫，二步法可以把烟气中的高浓度粉尘除掉，回收利用到烧结机配料中；塔身的设计根据喷头的覆盖半径和烟气的流速变化设计为变径式塔体，解决了粘壁现象，保证长期稳定运行；脱硫率高，自动化程度高，操作简便，副产品可以得到综合利用。

采取上述方案后，脱硫反应塔在运行时阻力仅有500～550Pa，根据设计烧结机引风机匹配均有5％～10％的余压，由此烧结机余压均在600～1200Pa。由此可知使用该工艺和设备完全可以不需要增加接力风机，不影响烧结机的产量和正常运行。

附图说明

图1是本发明的工艺流程和系统的构成示意图；

图2是本发明的脱硫反应塔的结构示意图；

图3是图2中一个烟气上升管的放大结构和工作原理示意图；

图4是本发明的烟气排出装置(图2中的上部)的结构示意图。

附图标记说明：

A、脱硫反应塔，B、沉淀渣水槽，C、曝气氧化池，D、罗茨鼓风机，E、脱水机，F、造球机，G、脱硫溶液制备装置，P1、1#循环泵，P2、2#循环泵，P3、3#循环泵，P4、调浆泵，S、上水管，XJ、脱硫溶液循环管，SJ、脱硫溶液输送管道，PJ、浆液排出管，LY、滤液管，CX、补水管，Q、空气管，PS、喷淋循环管，JY、循环浆液管，1、锥形底，2、烟气进口，3、塔体，4、除尘喷淋装置，5、泡罩底板，6、泡罩式烟气上升管，61、供烟气上升的短管，62、烟气泡罩，7、脱硫溶液喷淋装置，8、捕雾器，9、锥形排出口，10、帽盖式罩体，11、浆液排出口，12、排液口。

具体实施方式

参见图1～图4，本发明的二步法无助力烧结机脱硫净化装置，包括脱硫反应塔A、除尘循环系统、脱硫循环系统。

所述的脱硫反应塔A的结构(参见图2～图4)是：在筒形的塔体3的上端连接有上端为小口径的锥形排出口9，在该锥形排出口9的上方装有帽盖式罩体10。在所述的塔体3的中部设有倾斜设置的泡罩底板5，将塔体3分成上下两部分，在该泡罩底板5上设有多个泡罩式烟气上升管6。该泡罩底板5的上下区域分别为脱硫反应区A1和水洗除尘区A2，在该脱硫反应区A1和水洗除尘区A2的上部分别装有所述的脱硫溶液喷淋装置(层)7和除尘喷淋装置(层)4。在该泡罩底板5的最低端设有一穿出塔体3的浆液排出口11，使脱硫反应区A1的循环的脱硫溶液能够顺利排出。在所述的塔体3的底端装有锥形底1，在该锥形底1的中央的最底端设有排液口12。

在所述的塔体3的下部(锥形底1上方)设有烟气进口2，在应用时该烟气进口2用管道与烧结引风机相连接(未图示)。所述的烟气进口2的轴心向下倾斜5～10°进入所述的塔体3内。

所述的塔体3由上下两段直径不同的筒体31、33通过锥体32过渡同轴连接而成(也可由多于两段的变径筒体构成)，所述的泡罩底板5设在该塔体3的下段筒体33的顶部。

所述的帽盖式罩体10由锥形罩101和排烟管102组成，锥形罩101的大口(朝下)的直径大于所述的锥形排出口9的上端直径，在该锥形罩101的顶端小口连接排烟管102，即能保证排气畅通，又可保护不被大雨进入塔内。

所述的泡罩式烟气上升管6包括短管61和烟气泡罩62，在所述的泡罩底板5上，根据烟气的流量和流速特征，设置多个烟气流通孔，在每一该烟气流通孔上方均连接一个短管61，在该短管61上方安装一烟气泡罩62。经过水洗除尘区A2除尘的烟气自泡罩底板5的下面经过短管61向上，并绕过烟气泡罩62进入脱硫反应区A1，该烟气泡罩62可防止脱硫反应区A1喷淋的脱硫溶液落入下面的水洗除尘区A2。

在所述的脱硫反应区的上方设有流线型捕雾器8(参见图1)，捕雾器8为现有技术，主要有折线形和流线型两大类，此处采用折线形。

所述的除尘循环系统包括1#循环水泵和沉淀渣水槽B，沉淀渣水槽B顶端的入口B3与所述的脱硫反应塔A底端的排液口12连接，沉淀渣水槽B上部的清液出口B1通过阀门和管道与1#循环水泵P1的入口连接，该1#循环水泵P1的出口通过喷淋循环管PS与所述的脱硫反应塔A下部的除尘喷淋装置4的接口连接。该除尘循环系统为脱硫反应塔A内第一步水洗除尘阶段的辅助设备，与水洗除尘区A2形成一闭路循环系统，除去烟气中的氧化铁等粉尘颗粒物可沉淀回收使用。

所述的脱硫循环系统包括曝气氧化池C，罗茨鼓风机D、脱水机E、脱硫溶液制备装置G、脱硫循环泵P2和P3、调浆泵P4，罗茨鼓风机D的出口通过空气管Q与曝气氧化池C内的曝气装置连接，曝气氧化池C下部的脱硫溶液出口C1通过脱硫循环泵P2、P3与所述的脱硫反应塔A上部的脱硫溶液喷淋装置7的接口连接。在该曝气氧化池C的上下端之间通过滤液管LY连接有脱水机E。脱硫溶液制备装置G通过调浆泵P4向所述的曝气氧化池C内输送喷淋用的脱硫溶液。该脱硫循环系统为脱硫反应塔内第二步脱硫反应阶段的辅助设备，与所述的脱硫反应区A1形成一闭路循环系统，脱水机E输出的脱硫副产品为石膏。

所述的除尘喷淋装置4和脱硫溶液喷淋装置7均由多个喷头组成，除尘喷淋装置4用于洗涤净化烟尘中的氧化铁等粉尘颗粒物，粉尘颗粒物随循环水排出后经过沉淀可综合利用。脱硫溶液喷淋装置7用于洗涤被净化烟气中的二氧化硫，经过脱硫反应后的产物为亚硫酸钙，随着浆液从浆液排出口11排出，并进入曝气氧化池C内进行曝气氧化反应生成硫酸钙(石膏)，该硫酸钙经脱水机E不断脱水排出，由造球机F加工为球体状的石膏产品。

所述的塔体3由钢板和防腐层或由全不锈钢构成，并可在塔体3不同位置设有检查孔(未图示)。所述的塔体3与外界的气路和水路均用法兰连接。

在运行时，塔体3底端的排出口12将收集到的渣水排入到沉淀渣水槽B中。渣水在沉淀渣水槽B中澄清后，上清液由1#循环泵P1泵到脱硫塔体A内下部的水洗除尘区A2进行循环喷淋。所述的沉淀渣水槽B由钢板制作，底端设有排渣口B2。

在运行时，所述的浆液排出口11排出的浆液进入曝气氧化池C中，随后被罗茨鼓风机D鼓风曝气氧化，在曝气氧化池C下部设有与循环浆液泵(循环泵P2、P3)相连的出口C1。所述的2#、3#循环浆液泵P2和P3从所述的曝气氧化池C中抽出浆液泵入脱硫反应区的喷淋装置7。被氧化成硫酸钙的脱硫溶液从曝气氧化池C底部排入脱水机E中进行脱水分离。滤出的水返回到曝气氧化池C内，脱水后的硫酸钙固体送入造球机F中进行造球回收利用。

所述的脱硫溶液为生石灰消化后配制的浆液，其重量浓度为10％～15％。

所述的曝气氧化池C由钢板制作，与各水路连接均采用法兰连接。与循环泵P2、P3连接的管道装有阀门。

所述的曝气氧化池C通过脱硫溶液制备(石灰调浆)装置G和调浆泵P4不断补充浆液。并由补水管CX进行补水。上水管S的用途是向曝气氧化池C内补充因系统运行蒸发和脱硫石膏带走的水分消耗。

参考图1，本发明的二步法无助力烧结机脱硫净化流程包括以下两个主要步骤：

第一步：从烧结引风机出口通过旁通管道连接引入的烟气，从烟气进口2进入脱硫反应塔A内下部的水洗除尘区A2，与该水洗除尘区A2内的除尘喷淋装置4喷洒的水或含有少量碳酸钠的水溶液接触进行预除尘，除去烟气中夹杂的粉尘颗粒物。携带所述的烟气中夹杂的粉尘颗粒物的浆液从脱硫反应塔底端的排液口12和浆液排出管PJ排出，经沉淀分离出的清液供循环使用。

第二步：除尘后的烟气通过泡罩式的烟气上升管6进入脱硫反应塔A内上部的脱硫反应区A1进行脱硫反应，与脱硫反应区A1的脱硫溶液喷淋装置7喷洒的脱硫溶液接触产生化学反应，脱除二氧化硫后经所述的脱硫反应塔A塔顶的锥形排出口9排入大气。脱硫反应后的溶液经曝气氧化反应生产石膏溶液，再经过脱水制成固体石膏。

Claims (8)

1.一种二步法无助力烧结机脱硫净化方法，由引风机将烧结机排放的烟气送入脱硫反应塔内，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：所述的烟气进入所述的脱硫反应塔内下部的水洗除尘区，与该水洗除尘区内喷洒的水或含有少量碳酸钠的水溶液接触进行预除尘，除去烟气中夹杂的粉尘颗粒物；

第二步：除尘后的烟气通过泡罩式的烟气上升管进入所述的脱硫反应塔内上部的脱硫反应区进行脱硫反应，与脱硫反应区喷洒的脱硫溶液接触产生化学反应，脱除二氧化硫后，经所述的脱硫反应塔塔顶的排气口排入大气；

所述的脱硫溶液为生石灰消化后配制的浆液，其重量浓度为10％～15％；

所述的第一步中，携带所述的烟气中夹杂的粉尘颗粒物的水溶液从脱硫反应塔的底端排出，经沉淀分离出的清液供循环使用；所述的第二步中，脱硫反应后的溶液经曝气氧化反应生产石膏溶液，再经过脱水制成固体石膏。

2.一种实施权利要求1所述的二步法无助力烧结机脱硫净化方法的装置，其特征在于：包括脱硫反应塔、除尘循环系统、脱硫循环系统，脱硫反应塔上部的脱硫反应区上部的脱硫溶液喷淋装置的接口与脱硫循环系统的脱硫溶液出口连接，该脱硫反应区下部的浆液排出口与脱硫循环系统的入口连接；除尘循环系统的清液出口和入口分别与该脱硫反应塔下部的除尘喷淋装置的接口和该脱硫反应塔底端的排液口连接；设在该脱硫反应塔的除尘喷淋装置的接口与底端之间的烟气进口与烧结机的引风机出口用管道连接； 

所述的除尘循环系统包括1#循环水泵和沉淀渣水槽，沉淀渣水槽顶端的入口与所述的脱硫反应塔底端的排液口连接，沉淀渣水槽上部的清液出口通过阀门和管道与1#循环水泵的入口连接，该1#循环水泵的出口与所述的脱硫反应塔下部的除尘喷淋装置的接口连接；该除尘循环系统为脱硫反应塔内第一步水洗除尘阶段的辅助设备，与水洗除尘区形成一闭路循环系统，除去烟气中的氧化铁等粉尘颗粒物可沉淀回收使用。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的脱硫循环系统包括曝气氧化池，罗茨鼓风机、脱水机、脱硫溶液制备装置、脱硫循环泵和调浆泵，罗茨鼓风机的出口与曝气氧化池内的曝气装置连接，曝气氧化池下部的脱硫溶液出口通过脱硫循环泵与所述的脱硫反应塔上部的脱硫溶液喷淋装置的接口连接；在该曝气氧化池的上下端之间连接有脱水机；脱硫溶液制备装置通过调浆泵向所述的曝气氧化池内输送喷淋用的脱硫溶液；该脱硫循环系统为脱硫反应塔内第二步脱硫反应阶段的辅助设备，与所述的脱硫反应区形成一闭路循环系统，脱水机输出的脱硫副产品为石膏。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的脱硫反应塔的结构是：在筒形的塔体的上端连接有上端为小口径的锥形排出口，在该锥形排出口的上方装有帽盖式罩体；在所述的塔体的中部设有倾斜设置的泡罩底板，将塔体分成上下两部分，在该泡罩底板上设有多个泡罩式烟气上升管；该泡罩底板的上下区域分别为脱硫反应区和水洗除尘区，在该脱硫反应区和水洗除尘区的上部分别装有所述的脱硫溶液喷淋装置和除尘喷淋装置；在该泡罩底板的最低处设有一穿出塔体的浆液排出口，使脱硫反应区的循环的脱硫溶液能够顺利排出；在 所述的塔体的底端装有锥形底，在该锥形底的最底端设有排液口；所述的烟气进口的轴心向下倾斜5～10°进入所述的塔体内。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的塔体由上下两段直径不同的筒体通过锥体过渡同轴连接而成，所述的泡罩底板设在该塔体的下段筒体的顶部。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的帽盖式罩体由锥形罩和排烟管组成，锥形罩的大口直径大于所述的锥形排出口的上端直径，在该锥形罩的顶端小口连接排烟管，既能保证排气畅通，又可保护不被大雨进入塔内。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的泡罩式烟气上升管包括短管和烟气泡罩，在所述的泡罩底板上，根据烟气的流量和流速特征，设置多个烟气流通孔，在每一该烟气流通孔上方均连接一个短管，在该短管上方安装一烟气泡罩；经过除尘的烟气自泡罩底板的下面经过短管向上，并绕过烟气泡罩进入脱硫反应区，该烟气泡罩可防止脱硫反应区喷淋的脱硫溶液落入下面的水洗除尘区。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：在所述的脱硫反应区的上方设有捕雾器。 

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