CN114907888A - 一种高炉煤气脱湿预处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉煤气脱湿预处理系统，包括：预处理装置、水解装置、吸附装置、解吸反吹装置以及硫磺回收装置。预处理装置对待处理的高炉煤气进行降温除水；水解装置将经由预处理装置处理后的高炉煤气中的含硫物质进行分离；吸附装置对水解装置水解后的煤气进行脱硫处理；解吸反吹装置将脱硫后的煤气加热后反通入吸附装置进行解吸反应；硫磺回收装置从解吸气体中置换出硫单质并回收；硫磺回收装置包括硫磺凝华器和除尘器。通过设置预处理系统，对高炉煤气进行脱湿处理，利用降温后水汽凝结速率提高的特性，降低了气态水在高炉煤气中的溶解度，加快气态水变成液态水的转换速率，从而提高在预处理系统中的脱湿效率。

Description

一种高炉煤气脱湿预处理系统

技术领域

本申请涉及脱硫设备技术领域，具体涉及一种高炉煤气脱湿预处理系统。

背景技术

高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体，它的大致成分为二氧化碳6-12％、一氧化碳28-33％、氢气1-4％、氮气55-60％、烃类0.2-0.5％及少量的硫化氢、羰基硫、氯化氢、水蒸气、粉尘等，这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。高炉煤气杂质多，硫化氢、羰基硫中硫含量100mg/m3 以上，燃烧后成为二氧化硫污染环境；水蒸气含量30g/m3以上，降低了燃料热值也增加了用户燃烧后的排烟热损失；氯化氢会造成管道腐蚀，粉尘会堵塞管道；为降低后续管道设备维护成本、减少污染排放，因此需要对高炉煤气进行源头脱湿脱硫。

由于高炉煤气杂质较多，直接进行干法脱硫，其脱硫效果及运行寿命均受影响，需要在高炉煤气干法脱硫装置前，先进行预处理才能提高高炉煤气干法脱硫的效果及运行寿命。现有技术中，高炉煤气在预处理时存在脱湿不够彻底的情况，残留的水汽会影响后续的脱硫反应，也会对管道进行腐蚀，减少管道使用寿命。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供了一种高炉煤气脱湿预处理系统，解决了高炉煤气中的预处理环节水分脱除不彻底的问题。

为实现上述目的，本申请提供了一种高炉煤气脱湿预处理系统，包括：预处理装置、水解装置、吸附装置、解吸反吹装置以及硫磺回收装置。

预处理装置的进气口与待处理的高炉煤气相导通，预处理装置用于对待处理的高炉煤气进行降温除水。

水解装置的进气口与预处理装置的出气口相导通，水解装置用于将经由预处理装置处理后的高炉煤气中的含硫物质进行分离。

吸附装置包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，吸附装置的第一进气口与水解装置的出气口相导通，吸附装置用于对水解装置水解后的煤气进行脱硫处理。

解吸反吹装置，解吸反吹装置的进气口与吸附装置的第一出气口相导通，解吸反吹装置的出气口与吸附装置的第二进气口相导通，解吸反吹装置用于将脱硫后的煤气加热后反通入吸附装置进行解吸反应。

硫磺回收装置，硫磺回收装置的进气口与吸附装置的第二出气口相导通，硫磺回收装置用于从解吸气体中置换出硫单质并回收；硫磺回收装置包括硫磺凝华器和除尘器，硫磺凝华器和除尘器沿气体流通方向依次设置。

在一些实施例中，预处理装置包括煤气脱湿器，煤气脱湿器包括二级脱湿器，二级脱湿器包括吸湿层以及四级加热管，四级加热管套设在二级脱湿器的外部，在二级脱湿器的内部径向方向设置有吸湿层，吸湿层上设有供气体通过的第一孔道，第一孔道的尺寸小于吸湿颗粒的尺寸。

在一些实施例中，二级脱湿器还包括导风扇，导风扇设置在二级脱湿器的一侧，导风扇用于引导高炉煤气。

在一些实施例中，二级脱湿器在吸湿层的周向上开设有第二孔道，第二孔道用于更换吸湿层内的吸湿颗粒；第二孔道的尺寸大于吸湿颗粒的尺寸。

在一些实施例中，预处理装置包括第一冷却装置、第一加热装置、和煤气复温器；煤气脱湿器还包括一级脱湿器，一级脱湿器的进气口与待处理的高炉煤气导通，一级脱湿器的出气口与二级脱湿器的进气口相导通，第一冷却装置套设在一级脱湿器的外部并与一级脱湿器的外壁相接触，第一冷却装置用于冷却待处理的高炉煤气；

煤气复温器包括第三进气口，第三进气口与二级脱湿器的出气口导通，煤气复温器的出气口与水解装置导通；第一加热装置设置在煤气复温器的外部且与煤气复温器的外壁相接触，用于加热脱湿后的高炉煤气。

在一些实施例中，第一冷却装置包括一级冷却机构和二级冷却机构；

一级冷却机构设置在煤气脱湿器的外部且位于靠近煤气脱湿器的进气口一端，一级冷却机构用于对待处理的高炉煤气进行一级降温，一级冷却机构与第一冷源连接，第一冷源为循环冷却水；

二级冷却机构设置在煤气脱湿器的外部且位于靠近煤气脱湿器的出气口一端，二级冷却机构用于对待处理的高炉煤气进行二级降温，二级冷却机构与第二冷源连接，第二冷源为冷冻水；

一级冷却机构与二级冷却机构相互独立设置，互不连通。

在一些实施例中，第一加热装置为加热管，加热管呈螺旋状套设在煤气复温器的外部；加热管包括一级加热管和二级加热管；

一级加热管设置在煤气复温器的外部且位于靠近煤气复温器的进气口一端，用于对脱湿后的高炉煤气进行一级升温，一级加热管与第一热源连接，第一热源为热水；

二级加热管设置在煤气复温器的外部且位于靠近煤气复温器的出气口一端，二级加热管用于对待处理的高炉煤气进行二级升温，二级加热管与第二热源连接，第二热源为热蒸汽；

一级加热管与二级加热管相互独立设置，互不连通。

在一些实施例中，预处理装置还包括脱氯器，脱氯器的进气口与煤气复温器的出气口连接，脱氯器的出气口与水解装置的进气口连接，脱氯器用于脱除复温后的煤气中的含氯杂质。

在一些实施例中，水解装置包括多个水解塔，吸附装置包括多个吸附塔；

每一水解塔的出气口对应与一个吸附塔的进气口相连通，所有水解塔的进气口均与同一预处理装置的出气口相连通，所有吸附塔的第一出气口均与同一解吸反吹装置的进气口相连通。

在一些实施例中，吸附装置还包括吸附本体，吸附本体内具有一容腔，容腔内设置有氧化剂和吸附剂，氧化剂与吸附剂设置的位置区域互不重叠，氧化剂设置于第二出气口的预定区域范围内。

区别于现有技术，上述技术方案通过设置预处理系统，对高炉煤气进行脱湿处理，利用降温后水汽凝结速率提高的特性，降低了气态水在高炉煤气中的溶解度，加快气态水变成液态水的转换速率，从而提高在预处理系统中的脱湿效率。

上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。

附图说明

附图仅用于示出本申请具体实施方式以及其他相关内容的原理、实现方式、应用、特点以及效果等，并不能认为是对本申请的限制。

在说明书附图中：

图1为本发明一具体实施方式所述的高炉煤气硫磺回收系统的示意图；

图2为本发明一具体实施方式所述的解吸反吹装置的示意图；

图3为本发明一具体实施方式所述的硫磺回收装置的示意图；

图4为本发明一具体实施方式所述的预处理装置的示意图；

图5为本发明另一具体实施方式所述的高炉煤气硫磺回收系统的示意图；

图6为本发明一具体实施方式所述的吸附装置的示意图；

图7为本发明具体实施方式所述的二级脱湿器剖面图；

图8为图7的A向剖面图；

图9为本发明具体实施方式所述的导风扇示意图。

上述各附图中涉及的附图标记说明如下：

1、预处理装置；

11、煤气脱湿器；

111、一级脱湿器；

112、二级脱湿器；

1121、吸湿层；

1122、四级加热管；

1123、导风扇；

1124、导流锥；

1125、第五出气口；

1126、第六出气口；

1127、第一孔道；

1128、吸湿层板；

12、第一冷却装置；

121、一级冷却机构；

122、二级冷却机构；

13、煤气复温器；

131、第三进气口；

132、第四进气口；

14、第一加热装置；

141、一级加热管；

142、二级加热管；

143、第一换热器；

15、脱氯器；

2、水解装置；

21、水解塔；

3、吸附装置；

31、吸附塔；

32、氧化剂；

33、吸附剂；

34、第一进气口；

35、第二出气口；

36、第一出气口；

37、第二进气口；

4、解吸反吹装置；

41、加压装置；

42、第二加热装置；

421、一级加热机构；

4211、一级加热腔体；

4212、三级加热管；

422、二级加热机构；

4221、二级加热腔体；

4222、电加热器； 5、硫磺回收装置；

51、硫磺凝华器；

52、除尘器；

53、第二冷却装置；

531、第二冷却管；

532、第二换热器；

54、氧化机构。

具体实施方式

为详细说明本申请可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1，本实施例涉及一种高炉煤气脱湿预处理系统，包括：预处理装置1、水解装置2、吸附装置3、解吸反吹装置4以及硫磺回收装置5。预处理装置1的进气口与待处理的高炉煤气相导通，预处理装置1用于对待处理的高炉煤气进行降温除水；水解装置2的进气口与预处理装置1的出气口相导通，水解装置2用于将经由预处理装置1处理后的高炉煤气中的含硫物质进行分离；吸附装置3包括第一进气口34、第二进气口37、第一出气口36 和第二出气口35，吸附装置3的第一进气口34与水解装置2的出气口相导通，吸附装置3用于对水解装置2水解后的煤气进行脱硫处理；解吸反吹装置4 的进气口与吸附装置3的第一出气口36相导通，解吸反吹装置4的出气口与吸附装置3的第二进气口37相导通，解吸反吹装置4用于将脱硫后的煤气加热后反通入吸附装置3进行解吸反应；硫磺回收装置5的进气口与吸附装置3 的第二出气口35相导通，硫磺回收装置5用于从解吸气体中置换出硫单质并回收；硫磺回收装置5包括硫磺凝华器51和除尘器52，硫磺凝华器51和除尘器52沿气体流通方向依次设置。

预处理装置1用于对高炉煤气进行预处理，高炉煤气中含有大量的水分、含硫化合物以及其他杂质，水分会影响干法脱硫中，吸附剂33对硫化合物的吸附效果，因此，通过预处理装置1对高炉煤气进行预处理，能够除去高炉煤气中的大部分水分。水解装置2的进气口与预处理装置1的出气口相导通，水解装置2用于将经由预处理装置1处理后的高炉煤气中的含硫物质进行分离。经过预处理后的高炉煤气中水分含量降低，羰基硫成分占中硫含量 100mg/m3以上，通过水解装置2将高炉煤气中羰基硫水解为硫化氢，便于后续硫化合物的提取。水解装置2中设置有水解剂，水解剂可以将羰基硫水解为硫化氢，水解剂可以为载体、活性组分的组合，其具体成分可以是：载体为ZnNiAl、ZnNiFe、La-SnO2、CeO2、NiAl的水滑石氧化物，活性组分为Fe、 Cu、Ce的活性炭，以及Al2O3-K-煤基活性炭中的其中一种或几种的混合，还可以是载体为γ-Al2O3和TiO2，活性组分为氧化钾、氧化铁、二氧化锆中的一种或几种，添加剂为硝酸、田菁粉、聚乙烯醇中的一种或几种等。吸附装置3与水解装置2的连通，用于吸附水解后的高炉煤气中的硫化氢，将硫化氢中的硫元素置换至吸附剂33中，从而排出符合国家标准的净煤气。吸附剂在温度为20-80℃的时候对煤气进行有效吸附反应，吸附较为充分，在温度为160-350°时，可进行解吸反应，将吸附剂内的硫化合物解吸成气体。吸附剂33可以是金属氧化物、改性沸石材料、改性活性炭中的其中一种或几种的混合，其中金属氧化物包括ZnO、Fe2O3，改性沸石材料包括Ca-LTA、Zn-LTA、 Ca-X、Ce-Y、Cu-Y沸石材料。

请参考图2，为了延长吸附剂33的使用寿命，同时进一步对煤气中的硫进行回收利用，可以在吸附装置3的出气口处增加解吸反吹装置4，在吸附剂达到吸附饱和状态时，关闭高炉煤气的吸附流通通道，打开解吸反吹装置4 所在的旁路通道以及硫磺回收装置的旁路通道，利用解吸反吹装置4加热加压后的净煤气对吸附剂33进行解吸，置换出吸附剂中的硫元素，再通过硫磺回收装置对硫元素进行回收，从而使吸附剂中的硫含量下降，脱离吸附饱和状态，延长吸附剂的使用寿命。

解吸反吹装置4包括加压装置41以及第二加热装置42，加压装置41可以是风机等，通过加压装置41对通入解吸反吹装置4的煤气进行加压。吸附反应为可逆的吸附过程，其逆过程为解吸反应，吸附后的净煤气温度较低，通入旁路管道时温度有所下降，因此需要对净煤气进行加热，有助于提高解吸反应的效率。第二加热装置42设置在加压装置41之后，加压后的净煤气在第二加热装置42中进行加热，第二加热装置42可以是加热管或者换热设备等常规加热设施。通过第二加热装置42，能够将净煤气有效加热至解吸反应所需温度，提高净煤气在解吸反应中的反应速率，使吸附剂解吸充分。

在一些优选的实施例中，第二加热装置42包括一级加热机构421与二级加热机构422，一级加热机构421包括一级加热腔体4211以及三级加热管 4212，三级加热管4212呈螺旋转套设在一级加热腔体4211外部，三级加热管4212的侧壁与一级加热腔体4211的外壁贴合，便于传导热量。三级加热管4212内部可通入热水或蒸汽作为热源，将一级加热腔体4211内的煤气进行一级加热至第一温度。第一温度的范围为80-160℃。

二级加热机构422包括二级加热腔体4221与电加热器4222，电加热器 4222延伸至二级加热腔体4221内部，经过一级加热后的煤气通入二级加热腔体4221内，通过电加热器4222进行二级加热，加热至第二温度。第二温度的范围为160-350℃，加热后的煤气由二级加热机构422的出气口通入吸附装置3的第二进气口37内，煤气与吸附剂33进行解吸反应，将吸附剂33中的硫化合物置换成含硫气体，经由第二出气口35流通至硫磺回收装置5。

硫磺回收装置5包括硫磺凝华器51与除尘器52，含硫气体流通至硫磺凝华器51中，通过降温凝华作用将含硫气体中的硫元素冷却析出，得到硫磺粉尘，再将硫磺粉尘通过除尘器52进行收集。硫磺凝华器51的外部套设有第二冷却装置53，第二冷却装置53可以是第二冷却管531，也可以是第二换热器532。通过第二冷却装置53，吸收硫磺粉尘凝华时释放的热量，提高硫磺凝华的速率。除尘器52是把粉尘从烟气中分离出来的设备的除尘设备。除尘器52可以是颗粒层除尘器，也可以是袋式除尘器，还可以是电除尘器等。在实际应用中，可以将经过除尘器52处理后得到的低纯度的硫磺粉尘收集起来，以便用于其他的加工工艺，达到硫资源的回收与利用。

在一些优选的实施例中，可以在硫磺凝华器51与第二出气口35之间设置有吹扫管道，利用压缩后的惰性气体对硫磺凝华器51的内壁进行吹扫，避免硫磺粉尘附着在硫磺凝华器51内部，影响换热效果；或者，在硫磺凝华器51 的侧壁上增设可视窗口，用于观测硫磺粉尘的附着情况，定期对硫磺凝华器 51以及连接管道进行硫磺粉尘清理。

请参考图3，在一些实施例中，硫磺回收装置5还包括：氧化机构54，设置在吸附装置3与硫磺凝华器51之间，用于氧化硫化合物。

氧化机构54用于氧化硫化合物，氧化机构54内部装填的氧化剂32，氧化剂32可以是以氧化铝为载体、细微氧化铁为活性组分、少量氧化铬为稳定剂，还可以是以活性炭为载体、氧化钠、氧化锌为促进剂，通过氧化剂32对硫化合物进行氧化，使其生成气态硫单质。氧化机构54的进气口与吸附装置3的第二出气口35连接，氧化机构54的出气口与硫磺凝华器51的进气口连接，氧化机构54将吸附装置3中的硫化氢气体进一步氧化成硫单质与水蒸气，再通过硫磺凝华器51凝华出硫磺粉尘。通过氧化机构对含硫煤气中的硫化合物进一步进行氧化，降低煤气中的硫化合物占比，使其达到排放标准，同时，提高煤气中的气态硫单质含量，有助于提高后续凝华过程中的凝华效率。

在一些实施例中，预处理装置1还包括煤气脱湿器11，煤气脱湿器11包括二级脱湿器112，二级脱湿器112包括吸湿层1121以及四级加热管1122，四级加热管1122套设在二级脱湿器112的外部，在二级脱湿器112的内部径向方向设置有吸湿层1121，吸湿层1121上设有供气体通过的第一孔道1127，第一孔道1127的尺寸小于吸湿颗粒的尺寸。

请参考图7，二级脱湿器112是内部具有能够容纳高炉煤气的大型罐体结构，例如，可以是横式圆柱体结构，可选地，二级脱湿器112中部径向直径大于二级脱湿器112的端部径向直径，例如，二级脱湿器112的两端为圆锥体结构，便于高炉煤气在二级脱湿器112内的扩散。二级脱湿器112的内部沿径向方向设置有吸湿层1121，吸湿层1121为两个吸湿层板1128与内部吸湿颗粒组成的一种平板夹层结构，吸湿层板1128的形状与二级脱湿器112的内部形状对应，吸湿层板1128的周向与二级脱湿器112的内侧壁密封连接。吸湿颗粒可以是碳酸钙、滑石粉或者蒙脱石的一种或几种，也可以是13～26％的二氧化硅以及硅酸盐的混合物，35～45％的磷酸盐，25～35％的硫酸盐， 5.5～8.0％的氧化铁，0.1～1.5％的硫酸铜组成的复合成分，吸湿层板1128 上设有第一孔道1127，第一孔道1127的尺寸小于吸湿颗粒尺寸，高炉煤气可以通过第一孔道1127与吸湿层1121内部的吸湿颗粒进行充分反应，但吸湿颗粒不会从第一孔道1127中漏出。第一孔道1127的分布方式有多种，图8 给出第一孔道1127在周向上的阵列示意。

二级脱湿器112的外部还套设有四级加热管1122，二级脱湿器112的出气口包括第五出气口1125与第六出气口1126，第五出气口1125与水解装置连通，第六出气口1126与外部水汽收集设备连通，在第五出气口1125与第六出气口1126上均设置有阀门，用于控制第五出气口1125或第六出气口1126 的启闭。

在一些优选的实施例中，四级加热管1122套设在二级脱湿器112中吸湿层1121所在位置对应的外侧。在吸湿层1121内的吸湿颗粒达到饱和状态时，关闭高炉煤气的进气通道与第五出气口1125，打开加热管，将二级脱湿器112 内的温度加热到100℃以上，使吸湿层1121中的水分以气态的形式析出，再通过第六出气口1126将气体排出，可以定期对吸湿层1121进行除湿操作，延长吸湿层1121的使用寿命。

通过设置二级脱湿器112，利用二级脱湿器112中的吸湿层1121对高炉煤气进行吸湿处理，利用固态吸湿的方式将水分锁在吸湿层1121内，减少了高炉煤气与液态水的接触面积，从而使得高炉煤气脱湿更加彻底，并且在二级脱湿器112的外部套设四级加热管1122，当吸湿层1121吸附饱和时，关闭高炉煤气的进气口，利用四级加热管1122使得吸湿层1121内部的水分气态化并输出至二级脱湿器112腔体中，再通过备用出口将水分排出，实现吸湿层1121的多次利用。

请参考图9，在一些实施例中，二级脱湿器112还包括导风扇1123，导风扇1123设置在二级脱湿器112的一侧，导风扇1123用于引导高炉煤气。

导风扇1123的中部设有导流锥1124，导流锥1124用于导流高炉煤气，提升导风扇1123的导风速率。导风扇1123可以设置在二级脱湿器112的进气口与吸湿层1121之间，也可以设置在二级脱湿器112的出气口与吸湿层 1121之间，在优选的实施例中，导风扇1123设置在二级脱湿器112的出气口与吸湿层1121之间。导风扇1123可以在二级脱湿器112的内部进行旋转，利用旋转带来的流速，引导高炉煤气加速通过吸湿层1121上的第一孔道1127，从而提高吸湿效率。

在一些实施例中，二级脱湿器112在吸湿层1121的周向上开设有第二孔道，第二孔道用于更换吸湿层1121内的吸湿颗粒；第二孔道的尺寸大于吸湿颗粒的尺寸。

第二孔道设置在二级脱湿器112的侧壁上，具体设置在吸湿层1121的两个吸湿层板1128之间，第二孔道的数量可以是一个，也可以是多个。在一些优选的实施例中，第二孔道的数量为两个，一个设置在二级脱湿器112的上表面，一个设置在二级脱湿器112的下表面，当需要更换吸湿颗粒时，通过设置在下表面的第二孔道将吸湿颗粒排出，再从设置在二级脱湿器112上表面的第二孔道将吸湿颗粒装入。第二孔道还配有封堵第二孔道的堵片，在吸湿层1121正常工作时，堵片能够隔绝吸湿层1121与外部环境，同时避免高炉煤气通过第二孔道泄漏至外部，完善二级脱湿器112的密封性。

通过设置第二孔道，实现吸湿颗粒的更换，使得吸湿层1121可以多次使用，进而能够延长整个二级脱湿器112的使用寿命。

在一些优选的实施例中，吸湿层1121的数量至少为两个。考虑到干式除湿存在反应时间较长的问题，因此可以在二级脱湿器112的内部增设多个吸湿层1121，吸湿层1121可以等间距分布在二级脱湿器112的内部，也可以变间距设置在二级脱湿器112的内部，通过设置多个吸湿层1121，使得高炉煤气在多次与吸湿颗粒接触的过程中，将气体内的水分置换至吸湿颗粒内，实现高炉煤气的除湿操作，提高高炉煤气的除湿效率。请参考图4，在一些实施例中，预处理装置1包括第一冷却装置12、第一加热装置14、和煤气复温器 13；煤气脱湿器11还包括一级脱湿器111，一级脱湿器111的进气口与待处理的高炉煤气导通，一级脱湿器111的出气口与二级脱湿器112的进气口相导通，第一冷却装置12套设在一级脱湿器111的外部并与一级脱湿器111的外壁相接触，第一冷却装置12用于冷却待处理的高炉煤气；煤气复温器13 包括第三进气口131，第三进气口与二级脱湿器112的出气口导通，煤气复温器13的出气口与水解装置导通；第一加热装置14设置在煤气复温器13的外部且与煤气复温器13的外壁相接触，用于加热脱湿后的高炉煤气。一级脱湿器111可以是一个能够容纳高炉煤气的大型罐体结构，一级脱湿器111的内表面采用耐氯不锈钢材质制成，还可以将一级脱湿器111的内表面进行镀搪瓷工艺，还可以是涂覆耐腐蚀油漆等，避免一级脱湿器111的内表面与高炉煤气接触过长导致一级脱湿器111的内表面腐蚀的问题，延长一级脱湿器111 的使用寿命。一级脱湿器111的底部设有收水槽，靠近收水槽的预选范围内，一级脱湿器111的内壁适当倾斜，便于水流向收水槽。在一些优选的实施例中，一级脱湿器111靠近进气口的一端还设有吹扫喷头，吹扫喷头内装入高压氮气与高压水，吹扫喷头将氮气与水混合喷出雾化水汽，雾化水汽用于吸附高炉煤气中的大颗粒粉尘以及溶于水的化合物等，再通过一级脱湿器111 进行脱湿，即可将高炉煤气中的大分子粉尘与部分化合物除去。可选地，一级脱湿器111在出气口的一端内部增设有除雾器，进一步去除煤气中悬浮的水雾，降低水分在煤气中的含量。

一级脱湿器111的出气口与二级脱湿器112的进气口连通，通过一级脱湿器111的一级脱湿后，高炉煤气进入二级脱湿器112，利用二级脱湿器112 的干式脱湿方式对高炉煤气进一步除湿，进一步脱除高炉煤气内部的气态水。

第一冷却装置12可以是冷却管，套设在一级脱湿器111的外部。第一冷却装置12与一级脱湿器111的外壁相接触，便于热量传导。高炉煤气通过一级脱湿器111，通过降低温度将高温煤气中含有的大量水汽冷凝成水珠，再通过底部的收集器将水分收集排出，以此降低高温煤气中的含水量。

煤气复温器13可以是一个大型罐体结构，内部通入除湿后的高炉煤气。煤气复温器13的外部套设有第一加热装置14，第一加热装置14与煤气复温器13的外壁相接触，便于热量传导。

在一些优选的实施例中，煤气复温器13的外部设有保温层，避免煤气复温器13内部的热量散失。除湿后的高炉煤气温度较低，将影响后续的水解脱硫反应，因此，需要通过煤气复温器13对除湿后的高炉煤气进行加热，便于提高高炉煤气进行后续水解反应、吸附反应的反应效率。在一些实施例中，煤气复温器13还包括第四进气口132，硫磺回收装置5的出口与煤气复温器 13的第四进气口132导通。

硫磺回收装置5在回收硫磺粉尘后，得到的剩余煤气还残存有低浓度的硫化合物，作为一个优选的方案，剩余煤气可以通过第四进气口132连通至煤气复温器13中，重新进入脱硫系统，与新通入的高炉煤气一起参与后续反应。通过第四进气口，将剩余煤气连通至高炉煤气中，避免剩余煤气混入净煤气中排放，污染环境的问题。剩余煤气中的硫化合物可以通过第四进气口重新进入脱硫反应，有助于对硫化合物的进一步回收，提高硫化合物的回收利用率。

在一些实施例中，第一冷却装置12包括一级冷却机构121和二级冷却机构122；一级冷却机构121设置在一级脱湿器111的外部且位于靠近一级脱湿器111的进气口一端，一级冷却机构121用于对待处理的高炉煤气进行一级降温，一级冷却机构121与第一冷源连接，第一冷源为循环冷却水；二级冷却机构122设置在一级脱湿器111的外部且位于靠近一级脱湿器111的出气口一端，二级冷却机构122用于对待处理的高炉煤气进行二级降温，二级冷却机构122与第二冷源连接，第二冷源为冷冻水；一级冷却机构121与二级冷却机构122相互独立设置，互不连通。

一级冷却机构121用于对高炉煤气进行一级降温，一级冷却机构121可以是冷却管，采用循环冷却水作为第一冷源。一级冷却机构121套设在一级脱湿器111的外部，且设置靠近一级脱湿器111的进气口一端，便于对高炉煤气进行一级降温处理。二级冷却机构122也可以是冷却管，采用冷冻水作为第二冷源，二级冷却机构122套设在一级脱湿器111的外部，且设置靠近一级脱湿器111的出气口一端，便于对高炉煤气进行二级降温处理。二级冷却机构122与一级冷却机构121相邻设置，且两者是相互独立的，互不联通，且一级冷却机构121的冷源与二级冷却机构122的冷源相互独立，不会混同。

高炉煤气通过二级冷却后，水蒸气以粉尘为内核，受冷凝结为雾滴，同时吸收氯化氢气体，附着在一级脱湿器111的内表面以及悬浮在高炉煤气中，通过除雾器进行进一步捕获后，形成大水滴流到一级脱湿器111底部的收水槽中，实现高炉煤气的除湿除水功能，同时排出部分夹杂在高炉煤气中的化合物杂质。在一些实施例中，第一加热装置14为加热管，加热管呈螺旋状套设在煤气复温器13的外部；或者，第一加热装置14为第一换热器143。

第一加热装置14可以是加热管，加热管套设在煤气复温器13的外部，且与煤气复温器13的外表面贴合。可选地，可以在加热管与煤气复温器13 的外部覆盖保温层与隔热层，便于减少加热管与煤气复温器13的热量损失，提高煤气复温器13的加热效率。

请参考图5，第一加热装置14还可以是第一换热器，第一换热器143是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。在高炉煤气中第一换热器143的应用更为广泛，可以利用钢铁企业内富余低品位热源或者其他加工工艺中的热能用于加热高炉煤气，节能环保。例如，第一换热器143可以是管式换热器，第一换热器143的加热端设置在煤气复温器13的外部，靠近煤气复温器13的一侧，但未与煤气复温器13贴合；弯曲管道的输入端与煤气复温器13连通，靠近煤气复温器13的进气口，弯曲部分覆盖在第一换热器143的加热端内部，弯曲管道的输出端与煤气复温器13连通，靠近煤气复温器13的出气口，高炉煤气从煤气复温器13通至弯曲管道内，通过在第一换热器143的加热端进行缓速加热后，回到煤气复温器13中，实现高炉煤气的加热。

在一些实施例中，加热管包括一级加热管141和二级加热管142；一级加热管141设置在煤气复温器13的外部且位于靠近煤气复温器13的进气口一端，用于对脱湿后的高炉煤气进行一级升温，一级加热管141与第一热源连接，第一热源为热水；二级加热管142设置在煤气复温器13的外部且位于靠近煤气复温器13的出气口一端，二级加热管142用于对待处理的高炉煤气进行二级升温，二级加热管142与第二热源连接，第二热源为热蒸汽；一级加热管141与二级加热管142相互独立设置，互不连通。

一级加热管141用于对脱湿后的高炉煤气进行一级升温，一级加热管141 与第一热源连接，可选地，第一热源可以是热水，也可以是钢铁企业内富余的低品位热源，实现剩余热源的再利用。二级加热管142用于对待处理的高炉煤气进行二级升温，二级加热管142与第二热源连接，第二热源为热蒸汽；通过蒸汽将煤气升温至100℃以上，便于后续对煤气进行水解反应与吸附反应。一级加热管141与二级加热管142相互独立设置，互不连通，且一级加热管141的热源与二级加热管142的热源相互独立，不会混同。

在一些实施例中，预处理装置1还包括脱氯器15，脱氯器15的进气口与煤气复温器13的出气口连接，脱氯器15的出气口与水解装置2的进气口连接，脱氯器15用于脱除复温后的煤气中的含氯杂质。

煤气中含有的氯化氢气体会腐蚀水解剂、吸附剂33，在预处理装置1中的煤气脱湿环节，利用氯化氢溶于水的特性，在煤气脱湿时能够将氯化氢部分除去，还会存在少量氯化氢气体残留在脱湿后的煤气中。因此，在预处理装置1中增设脱氯器15，可以将煤气中残留的含氯杂质脱除。

脱氯器15设置在煤气复温器13的出气口处，脱氯器15的出气口与水解装置2的进气口连接。脱氯器15中包含脱氯剂，当煤气中氯化氢浓度高、冷源冷量不足时作为保安牺牲剂，防止后端水解剂、吸附剂33失效。

在一些实施例中，水解装置2包括多个水解塔21，吸附装置3包括多个吸附塔31；每一水解塔21的出气口对应与一个吸附塔31的进气口相连通，所有水解塔21的进气口均与同一预处理装置1的出气口相连通，所有吸附塔 31的第一出气口36均与同一解吸反吹装置4的进气口相连通。

水解塔21为进行煤气水解反应的具体结构，水解塔21内装有水解剂，通过与煤气的充分接触，将煤气中的羰基硫水解成硫化氢等气体。由于水解反应需要一定的时间，为了提高水解效率，可以设置多个水解塔21，将预处理后的煤气通入多个水解塔21中进行水解反应。

吸附塔31为进行煤气吸附反应的具体结构，吸附塔31内装有吸附剂33，通过与煤气的充分接触，将煤气中的硫元素吸附在吸附剂33中，排出符合排放标准的净煤气。由于吸附反应需要一定的时间，为了提高吸附效率，可以设置多个吸附塔31，将水解后的煤气通入多个吸附塔31中进行吸附反应。可选地，一个水解塔21的出气口与一个吸附塔31的第一进气口34连通。经过吸附后的煤气为净煤气，达到符合排放的标准，可以直接排放至大气中。

请参考图6，在一些实施例中，吸附装置3还包括吸附本体，吸附本体内具有一容腔，容腔内设置有氧化剂32和吸附剂33，氧化剂32与吸附剂33设置的位置区域互不重叠，氧化剂32可以设置于第二出气口35附近的预定区域范围内，氧化剂32用于将硫化合物氧化成硫单质。由于吸附剂33对硫单质的吸附能力大于硫化合物的吸附能力，因此，氧化剂32还可以设置于第一进气口34附近的预定区域范围内，用于提高煤气中硫的吸附效率。

吸附本体内装填氧化剂32与吸附剂33，其工作原理为：高炉煤气水解后从第一进气口34进入吸附本体内，与吸附本体内的吸附剂33进行吸附反应，硫元素吸附在吸附剂33内，净煤气从第一出气口36流出。在吸附剂33达到饱和状态后，将第一进气口34以及第一出气口36关闭，打开第二进气口37 以及第二出气口35，解吸反吹装置4的出气口与第二进气口37连接，加压加热后的净煤气进入吸附本体，与吸附本体内的吸附剂33进行解吸反应，降低吸附剂33内硫化合物的吸附含量，将硫元素变成硫化氢气体，硫化氢气体与氧化剂32进行氧化反应，通过氧化反应生成气态硫单质，从第二出气口35 流出。

吸附剂33用于吸附硫化合物，氧化剂32用于氧化硫化合物，二者相互影响，因此，吸附剂33与氧化剂32不能重叠设置，氧化剂32设置在第二出气口35处的预定区域范围内，只需要对进入第二出气口35的煤气进行氧化反应即可。

通过设置二级脱湿器112，利用二级脱湿器112中的吸湿层1121对高炉煤气进行吸湿处理，利用固态吸湿的方式将水分锁在吸湿层1121内，减少了高炉煤气与液态水的接触面积，从而使得高炉煤气脱湿更加彻底，并且在二级脱湿器112的外部套设四级加热管1122，当吸湿层1121吸附饱和时，关闭高炉煤气的进气口，利用四级加热管1122将二级脱湿器112内部的温度提升至100℃以上，使得吸湿层1121内部的水分气态化并输出至二级脱湿器112 腔体中，再通过第六出气口1126将水分排出，实现吸湿层1121的多次利用。最后需要说明的是，尽管在本申请的说明书文字及附图中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本申请的专利保护范围。凡是基于本申请的实质理念，利用本申请说明书文字及附图记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本申请的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，包括：

预处理装置，所述预处理装置的进气口与待处理的高炉煤气相导通，所述预处理装置用于对待处理的高炉煤气进行降温除水；水解装置，所述水解装置的进气口与所述预处理装置的出气口相导通，所述水解装置用于将经由预处理装置处理后的高炉煤气中的含硫物质进行分离；

吸附装置，包括第一进气口、第二进气口、第一出气口和第二出气口，所述吸附装置的第一进气口与所述水解装置的出气口相导通，所述吸附装置用于对水解装置水解后的煤气进行脱硫处理；

解吸反吹装置，所述解吸反吹装置的进气口与所述吸附装置的第一出气口相导通，所述解吸反吹装置的出气口与所述吸附装置的第二进气口相导通，所述解吸反吹装置用于将脱硫后的煤气加热后反通入吸附装置进行解吸反应；

硫磺回收装置，硫磺回收装置的进气口与所述吸附装置的第二出气口相导通，所述硫磺回收装置用于从解吸气体中置换出硫单质并回收；

所述硫磺回收装置包括硫磺凝华器和除尘器，所述硫磺凝华器和除尘器沿气体流通方向依次设置。

2.如权利要求1所述的高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，所述预处理装置包括煤气脱湿器，所述煤气脱湿器包括二级脱湿器，所述二级脱湿器包括吸湿层以及四级加热管，所述四级加热管套设在所述二级脱湿器的外部，在所述二级脱湿器的内部径向方向设置有所述吸湿层，所述吸湿层上设有供气体通过的第一孔道，所述第一孔道的尺寸小于吸湿颗粒的尺寸。

3.如权利要求2所述的高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，所述二级脱湿器还包括导风扇，所述导风扇设置在所述二级脱湿器的一侧，所述导风扇用于引导高炉煤气。

4.如权利要求2或3所述的高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，所述二级脱湿器在所述吸湿层的周向上开设有第二孔道，所述第二孔道用于更换所述吸湿层内的吸湿颗粒；

所述第二孔道的尺寸大于所述吸湿颗粒的尺寸。

5.如权利要求2至4任一项所述的高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，所述预处理装置包括第一冷却装置、第一加热装置和煤气复温器；

所述煤气脱湿器还包括一级脱湿器，所述一级脱湿器的进气口用于通入所述待处理的高炉煤气，所述一级脱湿器的出气口与所述二级脱湿器的进气口相导通，所述第一冷却装置套设在所述一级脱湿器的外部并与所述一级脱湿器的外壁相接触，所述第一冷却装置用于冷却待处理的高炉煤气；

所述煤气复温器包括第三进气口，所述第三进气口与所述二级脱湿器的出气口导通，所述煤气复温器的出气口与所述水解装置导通；

所述第一加热装置设置在所述煤气复温器的外部且与所述煤气复温器的外壁相接触，用于加热脱湿后的高炉煤气。

6.如权利要求5所述的高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，所述第一冷却装置包括一级冷却机构和二级冷却机构；

所述一级冷却机构设置在所述煤气脱湿器的外部且位于靠近所述煤气脱湿器的进气口一端，所述一级冷却机构用于对待处理的高炉煤气进行一级降温，所述一级冷却机构与第一冷源连接，所述第一冷源为循环冷却水；

所述二级冷却机构设置在所述煤气脱湿器的外部且位于靠近所述煤气脱湿器的出气口一端，所述二级冷却机构用于对待处理的高炉煤气进行二级降温，所述二级冷却机构与第二冷源连接，所述第二冷源为冷冻水；

所述一级冷却机构与所述二级冷却机构相互独立设置，互不连通。

7.如权利要求5所述的高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，所述第一加热装置为加热管，所述加热管呈螺旋状套设在煤气复温器的外部；

所述加热管包括一级加热管和二级加热管；

所述一级加热管设置在所述煤气复温器的外部且位于靠近所述煤气复温器的进气口一端，用于对脱湿后的高炉煤气进行一级升温，所述一级加热管与第一热源连接，所述第一热源为热水；

所述二级加热管设置在所述煤气复温器的外部且位于靠近所述煤气复温器的出气口一端，所述二级加热管用于对待处理的高炉煤气进行二级升温，所述二级加热管与第二热源连接，所述第二热源为热蒸汽；

所述一级加热管与所述二级加热管相互独立设置，互不连通。

8.如权利要求5所述的高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，所述预处理装置还包括脱氯器，所述脱氯器的进气口与所述煤气复温器的出气口连接，所述脱氯器的出气口与所述水解装置的进气口连接，所述脱氯器用于脱除复温后的煤气中的含氯杂质。

9.如权利要求1所述的高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，所述水解装置包括多个水解塔，所述吸附装置包括多个吸附塔；

每一水解塔的出气口对应与一个吸附塔的进气口相连通，所有所述水解塔的进气口均与同一所述预处理装置的出气口相连通，所有所述吸附塔的第一出气口均与同一所述解吸反吹装置的进气口相连通。

10.如权利要求1所述的高炉煤气脱湿预处理系统，其特征在于，所述吸附装置还包括吸附本体，所述吸附本体内具有一容腔，所述容腔内设置有氧化剂和吸附剂，所述氧化剂与所述吸附剂设置的位置区域互不重叠，所述氧化剂设置于第二出气口的预定区域范围内。

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