CN111378801B - 一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法及装置，利用安装的高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺的装置，采用干式喷射高炉煤气脱氯工艺脱除氯化氢；在现有装置的干法粗除尘器后与布袋除尘器前的管道上依次安装脱氯剂布袋除尘器料斗、磨粉机和风机；设定干法粗除尘器的出口管道中的高炉煤气的条件，脱氯剂经粉磨获得较大的比表面积，并直接通过喷粉的方式喷射到高炉煤气管道中进行脱氯反应。采用本发明技术方案，一次性投资很少，占地面积小，系统操作简单，维护方便；本发明工艺能够有效提高脱氯剂与高炉煤气接触的均匀性和充分性，提高干法脱氯效果，对高炉煤气的热量损耗低，且不影响后续使用TRT。

Description

一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法及装置
技术领域
本发明涉及高炉煤气净化技术领域，具体涉及一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺及其装置。
背景技术
近年来，国内钢铁企业的高炉煤气已普遍采用全干式布袋除尘器技术，带来了极大的经济效益和社会效益。但随着生产经验的不断积累，陆续发现当高炉煤气采用全干式布袋除尘后，因煤气中含有氨、氯、硫等杂质，在高炉煤气余压透平发电装置(BlastFurnace Top Gas Recovery Turbine Unit,以下简称TRT)、管道系统及附属设备中存在大量的积盐和腐蚀问题，给企业带来了巨大的经济损失，同时也极大的增大了检修人员的工作量。因此，如何高效的脱除高炉煤气中氨、氯、硫等杂质，进而减缓或解决积盐及腐蚀问题成为了钢铁企业亟需解决的问题。
目前，业界采用较多的脱除氨、氯、硫等介质的方案主要有湿法洗涤和干法吸附剂吸附。湿法洗涤只能处理TRT之后的气体，导致TRT的积盐问题严重，同时，由于很多钢铁企业送热风炉的高炉煤气所含氨、氯、硫等杂质未经处理，导致送热风炉的高炉煤气管道及设备有积盐及腐蚀现象。与湿法洗涤相比，干式吸附剂吸附净化技术具有不喷水、不降温、不产生新的污染源等环保节能方面的优势。
现有的高炉煤气干法除尘干法脱氯工艺流程如图1所示，高炉1炉顶煤气经管道进入干法粗除尘装置2和干法精除尘装置3，经干法除尘后的高炉煤气通入吸附塔4，吸附塔内充填吸附剂，通过吸附剂吸附后的净煤气通过高炉煤气余压透平发电装置(TRT)5发电后进入净煤气官网7，如发电装置(TRT)5不运行，则通过调压阀组6后并入净煤气管网7。
吸附塔4即为固定床脱氯塔，专利CN103993111A公开了一种固定床高炉煤气脱氯装置，并用此装置进行脱氯；专利CN207187490U也记载了另一种固定床高炉煤气脱氯装置；专利CN105944543A公开了一种塔式高炉煤气脱除酸性气体装置；专利CN206266644U中公开了一种固定床高炉煤气干法净化系统；专利CN103060015A中也公开了一种固定床高炉煤气脱氯装置。
现有高炉煤气固定床脱氯技术大都存在如下问题：1、现场高炉煤气净化设备之间紧凑，现场没有多余空间另外安装干式除酸吸附塔；2、若干式除酸吸附塔投入使用，会造成压力降，使后续TRT发电效率降低；3、脱氯塔出口会有大量粉尘，还要再增加过滤装置；4、脱氯剂是消耗性的，穿透后就要换新，脱氯塔至少要安装两台，才能保证连续生产，拆装脱氯剂耗费人力物力，大幅提高装置运行维护成本；5、脱氯剂氯容低，有效组分利用率低，固废产生量大，会造成环境的二次污染。
发明内容
为了解决上述固定床干法脱氯技术存在的不足，本专利提供了一种干式喷射高炉煤气脱氯工艺，是一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺，此工艺配套使用粉体脱氯剂，粉体脱氯剂包括但不限于氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、钾/钠的氢氧化物、钾/钠的碳酸盐、钾/钠的碳酸氢盐。本发明方法能够提高干法脱氯的效果，脱氯处理过程对高炉煤气的热量损耗低，不影响后续TRT的使用；且一次性投资很少，占地面积小，不需要成型脱氯剂，不需要拆装脱氯剂；系统操作简单，维护方便；对高炉工况适应性强，灵活性高。
本发明的技术方案如下：
一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺的装置，包括：
现有设备高炉1、干法粗除尘器2、干法精除尘装置3、高炉煤气余压透平发电装置(TRT)5、减压阀组6、低压净煤气管组7，以及各部件之间的连接管道，只需要在现场干法粗除尘器2后、干法精除尘装置(布袋除尘器)3前的管道上安装脱氯剂布袋除尘器料斗8、磨粉机9和风机10，即构成本发明的高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢装置。
设定干法粗除尘器2出口管道中高炉煤气的条件为：气体流量为20万/Nm3/h，压力0.2MPa左右、温度150℃左右、线速20m/s左右、含尘量10g/m3、含水量52g/Nm3左右、含HCl100mg/m3左右。
利用上述高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺的装置实现高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢，采用干式喷射高炉煤气脱氯工艺，脱氯剂经粉磨至颗粒度一致的细微粒度，获得较大比表面积，并直接通过喷粉的方式喷射到高炉煤气管道中进行脱氯反应；包括如下工艺流程：
1)在脱氯剂布袋除尘器料斗8里装填粉体脱氯剂，粉体脱氯剂可包括氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、钾/钠的氢氧化物、钾/钠的碳酸盐、钾/钠的碳酸氢盐中的一种或多种；
2)装填在脱氯剂布袋除尘器料斗8里的较大颗粒的脱氯剂，经磨粉机9把脱氯剂磨制成300目(50um)以下的粉体，再由风机10抽引输送并喷入管道内。
粉体脱氯剂的喷入量与HCl的质量比为2～5，粉体在气体中的含量为0.2～0.5g/m3。喷入量可根据出口HCl浓度时时调整，本发明装置的脱氯反应系统具有在线自动调节功能。
3)脱氯剂在管道内被激活，比表面积迅速增大，粉体颗粒悬浮在气流中，与管道内的高炉煤气充分、均匀接触1～2秒，发生化学反应，高炉煤气中的HCl被吸收净化。
4)经吸收HCl并干燥的含粉料高炉煤气进入干法布袋除尘器3，粉体脱氯剂积蓄在布袋表面，接触时间为2～3小时，在布袋表面进一步发生脱氯反应，实现双高的脱氯效率和脱氯剂利用率。脱氯剂为一次使用，不需循环利用。
脱氯反应分成两步，即步骤3)和步骤4)：第一步是在粗除尘器2到布袋除尘器3之间的管道中，粉体颗粒悬浮在气流中与HCl反应，接触时间为1～2秒；第二步是在布袋的积灰层中，脱氯剂粉体与高炉煤气中原有粉尘一起组成一个类似活性组分被稀释的固定床，与高炉煤气继续接触时间为2～3小时。
5)脱氯反应的产物连同高炉粉尘和未反应的脱氯剂一起被捕集下来，并由布袋除尘器3下部集尘器集中排除。
脱氯后的高炉煤气中含HCl小于10mg/m3、含尘量2.5mg/Nm3左右、温度140～150℃、压力0.2MPa左右；
6)净化后的高炉煤气随后可进入TRT发电系统5进行透平发电。
通过上述步骤，即实现高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明的脱氯剂经粉磨至颗粒度一致的细微粒度，从而获得较大的比表面积，并直接通过喷粉的方式喷射到高炉煤气管道中进行脱氯反应，有效提高脱氯剂与高炉煤气接触的均匀性和充分性，有利于提高干法脱氯的效果，脱氯处理过程对高炉煤气的热量损耗低，不影响后续TRT的使用；
2、一次性投资很少，占地面积小，系统操作简单，维护方便；
3、本发明提供的高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺装置没有脱氯塔，不增加系统阻力，不影响后续TRT发电效率；
4、不需要成型脱氯剂，不需要拆装脱氯剂；
5、对高炉工况适应性强，灵活性高。可根据高炉气中酸性气体的含量随时调整脱氯剂的喷入量，在负荷调整时有良好的、适宜的调节特性。
附图说明
图1是现有高炉煤气干法除尘干法脱氯工艺的流程框图；
其中：1—高炉；2—粗除尘器；3—干法布袋除尘器；4—吸附塔；5—发电装置；6—减压阀组；7—低压净煤气管网。
图2为本发明提供的一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺采用装置的结构框图：
其中：1—高炉；2—粗除尘器；3—布袋除尘器；5—发电装置；6—减压阀组；7—低压净煤气管网；8—脱氯剂布袋除尘器料斗；9—磨粉机；10—风机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式限制本发明的范围。
本发明提供一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺，高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的装置包括：现有设备高炉1、粗除尘器2、布袋除尘器3、发电装置5、减压阀组6、低压净煤气管组7，只需要在现场粗除尘器后2、布袋除尘器3前的管道上安装脱氯剂布袋除尘器料斗8、磨粉机9和风机10。
本发明工艺配套使用粉体脱氯剂，粉体脱氯剂包括但不限于氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、钾/钠的氢氧化物、钾/钠的碳酸盐、钾/钠的碳酸氢盐。用磨粉机9可把脱氯剂磨制成300目(50um)以下的粉体；脱氯工艺采用干式喷射高炉煤气脱氯工艺；脱氯剂布袋除尘器料斗8、磨粉机9和风机10安装在粗除尘器2后、布袋除尘器3前的管道上；装填在脱氯剂布袋除尘器料斗8里的脱氯剂粉末，经磨粉机9把脱氯剂磨制300目(50um)以下的粉体，再由风机10抽引输送并喷入管道内。粉体脱氯剂的喷入量与HCl的质量比为2～5，粉体在气体中的含量为0.2～0.5g/m3。喷入量可根据出口HCl浓度时时调整，脱氯反应系统具有在线自动调节功能。脱氯剂在管道内被激活，比表面积迅速增大，粉体颗粒悬浮在气流中，与高炉煤气充分、均匀接触1～2秒，发生化学反应，高炉煤气中的HCl被吸收净化。吸收HCl并干燥的含粉料的高炉煤气进入布袋除尘器3，粉体脱氯剂积蓄在布袋表面，接触时间为2～3小时，在布袋表面进一步发生脱氯反应，实现双高的脱氯效率和脱氯剂利用率。脱氯剂为一次使用，不需循环利用。反应产物连同高炉粉尘和未反应的脱氯剂一起被捕集下来，并由除尘器3下部集尘器集中排除。脱氯反应分成两步：第一步是在重力除尘器到布袋除尘器之间的管道中，粉体颗粒悬浮在气流中与HCl反应，接触时间为1～2秒；第二步是在布袋的积灰层中，脱氯剂粉体与高炉煤气中原有粉尘一起组成一个类似活性组分被稀释的固定床，与高炉煤气继续接触时间为2～3小时。
粗除尘器2出口管道中高炉煤气的条件为：气体流量为20万/Nm3/h，压力0.2MPa左右、温度150℃左右、线速20m/s左右、含尘量10g/m3、含水量52g/Nm3左右、含HCl 100mg/m3左右。
以下提供具体描述本发明的高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺的实施方式的多个实施例，对不同氯化氢含量的高炉煤气，喷入剂量不同的粉体脱氯剂，采用本发明的高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺，分离出含量不同的氯化氢。
实施例1、
粗除尘器2出口管道中高炉煤气条件为：流量为20万/Nm3/h，压力0.2MPa左右、温度150℃左右、线速20m/s左右、含尘量10g/m3、含水量52g/Nm3左右、含HCl 98mg/m3。
装填在脱氯剂布袋除尘器料斗8里的较大颗粒的脱氯剂，经磨粉机9把脱氯剂磨制300目(50um)以下的粉体，再由风机10抽引输送并喷入管道内。喷入的粉体脱氯剂为100kg/h，粉体在气体中的含量为0.5g/m3。脱氯剂在管道内被激活，比表面积迅速增大，粉体颗粒悬浮在气流中，与高炉煤气充分、均匀接触1～2秒，发生化学反应，高炉煤气中的HCl被吸收净化。吸收HCl并干燥的含粉料高炉煤气进入布袋除尘器3，粉体脱氯剂积蓄在布袋表面，接触时间为2～3小时，在滤袋表面进一步发生脱氯反应，实现双高的脱氯效率和脱氯剂利用率。脱氯剂为一次使用，不需循环利用。反应产物连同高炉粉尘和未反应的脱氯剂一起被捕集下来，并由除尘器3下部集尘器集中排除。
脱氯后的高炉煤气中含HCl小于10mg/m3、含尘量2.5mg/Nm3左右、温度140～150℃、压力0.2MPa左右，净化后的高炉煤气随后进入TRT发电系统5进行透平发电。
实施例2、
粗除尘器2出口管道中高炉煤气的条件为：气体流量为20万/Nm3/h，压力0.2MPa左右、温度150℃左右、线速20m/s左右、含尘量10g/m3、含水量52g/Nm3左右、含HCl 103mg/m3。
装填在脱氯剂布袋除尘器料斗8里的较大颗粒的脱氯剂，经磨粉机9把脱氯剂磨制300目(50um)以下的粉体，再由风机10抽引输送并喷入管道内。喷入的粉体脱氯剂为60kg/h，粉体在气体中的含量为0.3g/m3。脱氯剂在管道内被激活，比表面积迅速增大，粉体颗粒悬浮在气流中，与高炉煤气充分、均匀接触1～2秒，发生化学反应，高炉煤气中的HCl被吸收净化。吸收HCl并干燥的含粉料高炉煤气进入布袋除尘器3，粉体脱氯剂积蓄在布袋表面，接触时间为2～3小时，在滤袋表面进一步发生脱氯反应，实现双高的脱氯效率和脱氯剂利用率。脱氯剂为一次使用，不需循环利用。反应产物连同高炉粉尘和未反应的脱氯剂一起被捕集下来，并由除尘器3下部集尘器集中排除。
脱氯后的高炉煤气中含HCl小于10mg/m3、含尘量2.5mg/Nm3左右、温度140～150℃、压力0.2MPa左右，净化后的高炉煤气随后进入TRT发电系统5进行透平发电。
实施例3、
粗除尘器2出口管道中高炉煤气的条件为：气体流量为20万/Nm3/h，压力0.2MPa左右、温度150℃左右、线速20m/s左右、含尘量10g/m3、含水量52g/Nm3左右、含HCl 110mg/m3。
装填在脱氯剂布袋除尘器料斗8里的较大颗粒的脱氯剂，经磨粉机9把脱氯剂磨制300目(50um)以下的粉体，再由风机10抽引输送并喷入管道内。喷入的粉体脱氯剂为50kg/h，粉体在气体中的含量为0.25g/m3。脱氯剂在管道内被激活，比表面积迅速增大，粉体颗粒悬浮在气流中，与高炉煤气充分、均匀接触1～2秒，发生化学反应，高炉煤气中的HCl被吸收净化。吸收HCl并干燥的含粉料高炉煤气进入布袋除尘器3，粉体脱氯剂积蓄在布袋表面，接触时间为2～3小时，在滤袋表面进一步发生脱氯反应，实现双高的脱氯效率和脱氯剂利用率。脱氯剂为一次使用，不需循环利用。反应产物连同高炉粉尘和未反应的脱氯剂一起被捕集下来，并由除尘器3下部集尘器集中排除。
脱氯后的高炉煤气中含HCl小于10mg/m3、含尘量2.5mg/Nm3左右、温度140～150℃、压力0.2MPa左右，净化后的高炉煤气随后进入TRT发电系统7进行透平发电。
实施例4、
粗除尘器2出口管道中高炉煤气的条件为：气体流量为20万/Nm3/h，压力0.2MPa左右、温度150℃左右、线速20m/s左右、含尘量10g/m3、含水量52g/Nm3左右、含HCl108 mg/m3。
装填在脱氯剂布袋除尘器料斗8里的较大颗粒的脱氯剂，经磨粉机9把脱氯剂磨制300目(50um)以下的粉体，再由风机10抽引输送并喷入管道内。喷入的粉体脱氯剂为80kg/h，粉体在气体中的含量为0.4g/m3。脱氯剂在管道内被激活，比表面积迅速增大，粉体颗粒悬浮在气流中，与高炉煤气充分、均匀接触1～2秒，发生化学反应，高炉煤气中的HCl被吸收净化。吸收HCl并干燥的含粉料高炉煤气进入布袋除尘器3，粉体脱氯剂积蓄在布袋表面，接触时间为2～3小时，在滤袋表面进一步发生脱氯反应，实现双高的脱氯效率和脱氯剂利用率。脱氯剂为一次使用，不需循环利用。反应产物连同高炉粉尘和未反应的脱氯剂一起被捕集下来，并由除尘器3下部集尘器集中排除。
脱氯后的高炉煤气中含HCl小于10mg/m3、含尘量2.5mg/Nm3左右、温度140～150℃、压力0.2MPa左右，净化后的高炉煤气随后进入TRT发电系统5进行透平发电。
需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法，利用安装的高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺的装置，采用干式喷射高炉煤气脱氯工艺脱除氯化氢；脱氯剂经粉磨至颗粒度一致的细微粒度，获得较大比表面积，并直接通过喷粉的方式喷射到高炉煤气管道中进行脱氯反应；
所述高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺的装置包括设备高炉、干法粗除尘器、干法精除尘装置或布袋除尘器、高炉煤气余压透平发电装置、减压阀组、低压净煤气管组，并在干法粗除尘器后与布袋除尘器前的管道上依次安装脱氯剂布袋除尘器料斗、磨粉机和风机；设定干法粗除尘器的出口管道中的高炉煤气的气体流量为20万/Nm3/h、压力为0.2MPa、温度为150℃、线速为20m/s、含尘量为约10g/m3、含水量为52g/Nm3、含HCl为100mg/m3；
所述高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法包括如下工艺流程：
1)在脱氯剂布袋除尘器料斗里装填粉体脱氯剂，粉体脱氯剂为氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、钾/钠的氢氧化物、钾/钠的碳酸盐、钾/钠的碳酸氢盐中的一种或多种；
2)将装填在脱氯剂布袋除尘器料斗里的较大颗粒的粉体脱氯剂，通过磨粉机把粉体脱氯剂磨制成300目即50um以下的粉体，再由风机抽引输送并喷入管道内；
粉体脱氯剂的喷入量与HCl的质量比为2～5，粉体在气体中的含量为0.2～0.5g/m3；喷入量根据出口HCl浓度在线自动实时调节；
进行两步脱氯反应，包括步骤3)和步骤4)：
3)第一步脱氯反应：在粗除尘器到布袋除尘器之间，脱氯剂在管道内被激活，比表面积迅速增大，粉体颗粒悬浮在气流中，与管道内的高炉煤气充分均匀接触1～2秒，发生化学反应，高炉煤气中的HCl被吸收净化；
4)第二步脱氯反应：经吸收HCl并干燥的含粉料高炉煤气进入干法布袋除尘器，在布袋的积灰层中，粉体脱氯剂积蓄在布袋表面，组成一个类似活性组分被稀释的固定床，接触时间为2～3小时，在布袋表面进一步发生脱氯反应，实现双高的脱氯效率和脱氯剂利用率；脱氯剂为一次性使用；
5)脱氯反应的产物连同高炉粉尘和未反应的脱氯剂一起被捕集下来，并由布袋除尘器的下部集尘器集中排除；
脱氯后的高炉煤气中含HCl小于10mg/m3、含尘量为2.5mg/Nm3、温度为140～150℃、压力为0.2MPa；
通过上述步骤，即实现高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢。
2.如权利要求1所述高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法，其特征是，采用高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢进行净化后的高炉煤气，进入TRT发电系统进行透平发电。
3.如权利要求1所述高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法，其特征是，喷入的粉体脱氯剂为100kg/h，粉体在气体中的含量为0.5g/m3。
4.如权利要求1所述高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法，其特征是，喷入的粉体脱氯剂为60kg/h，粉体在气体中的含量为0.3g/m3。
5.如权利要求1所述高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法，其特征是，喷入的粉体脱氯剂为50kg/h，粉体在气体中的含量为0.25g/m3。
6.如权利要求1所述高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢的工艺方法，其特征是，喷入的粉体脱氯剂为80kg/h，粉体在气体中的含量为0.4g/m3。
7.一种高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢工艺的装置，包括设备高炉、干法粗除尘器、干法精除尘装置或布袋除尘器、高炉煤气余压透平发电装置、减压阀组、低压净煤气管组，其特征是，
还包括脱氯剂布袋除尘器料斗、磨粉机和风机；在干法粗除尘器后与布袋除尘器前的管道上依次安装脱氯剂布袋除尘器料斗、磨粉机和风机，即构成本发明的高炉煤气管道喷粉脱除氯化氢装置；
所述干法粗除尘器的出口管道中的高炉煤气的气体流量为20万/Nm3/h，压力为0.2MPa、温度为150℃、线速为20m/s、含尘量为约10g/m3、含水量为52g/Nm3、含HCl为100mg/m3。
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