CN115820303A - 一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统和工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高炉煤气精脱硫技术领域，具体涉及一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统和工艺，包括通过煤气管道依次连接的煤气冷却除氯单元、热量回收加热器、煤气蒸汽加热器、保护塔、水解塔以及脱硫塔，所述保护塔中设置有可进一步脱除氯离子的保护剂。本发明通过煤气冷却除氯单元对TRT装置来的高炉煤气进行初步脱除氯离子，然后通过水解塔前的保护塔对加热后的煤气进一步脱除氯离子，实现对水解剂的双重保护，使进入水解塔中的煤气基本不含氯离子，大大延长水解剂的使用寿命，降低运行成本；同时通过水解塔和脱硫塔对高炉煤气进行源头脱硫，后端多用户无需再设置脱硫设备，可实现超净排放要求。
Description
技术领域
本发明涉及高炉煤气精脱硫技术领域，具体涉及一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统和工艺。
背景技术
高炉煤气作为钢铁行业主要副产物之一，除高炉热风炉自身使用外，还有大量富余。富余高炉煤气主要作为燃料用于热风炉、加热炉、石灰窑、烧结球团以及煤气发电。经检测，高炉煤气中主要含有硫化氢（H2S）和羰基硫（COS）等含硫物质，总硫浓度一般在200mg/Nm3以下。这些含硫物质在燃烧过程中，会转化为SO2，污染环境。钢铁行业多种高炉煤气作为燃料的终端SO2排放将超标，而每个终端都配套建设脱硫设施，将大大增加投资成本，同时也会增加管理的复杂度和难度。
高炉煤气中羰基硫（COS）等有机硫性质比较稳定，脱除比较困难；为了脱除有机硫，需要先将有机硫水解为无机硫（H2S），再进行脱除。目前，高炉煤气精脱硫时，高炉煤气直接进入水解塔进行水解，但因为高炉煤气中氯离子含量高，水分含量高，而氯离子易使水解剂中毒失活，造成实际工程项目中水解剂使用寿命仅有3-6个月，这样也就导致工程运行成本很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统和工艺，不仅可以脱除大量水分，还可以实现对氯离子的双重脱除，提高水解剂使用寿命，降低运行成本，同时实现高炉煤气进行源头脱硫，后端多用户无需再设置脱硫设备，可实现超净排放要求。
至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统，包括通过煤气管道依次连接的煤气冷却除氯单元、热量回收加热器、煤气蒸汽加热器、保护塔、水解塔以及脱硫塔，所述保护塔中设置有可进一步脱除氯离子的保护剂。
进一步地，所述煤气冷却除氯单元包括通过煤气管道依次连接的循环水煤气冷却器和冷水煤气冷却器，所述循环水煤气冷却器的煤气进口与TRT装置的煤气出口连接，所述冷水煤气冷却器的煤气出口与所述热量回收加热器连接。
更进一步地，所述冷水煤气冷却器设置有冷凝水出口，所述冷凝水出口与冷凝水排放管连接。
更进一步地，所述循环水煤气冷却器的循环水进口与循环水冷却塔的出水口连接，所述循环水煤气冷却器的循环水出口与所述循环水冷却塔的进水口连接。
更进一步地，所述冷水煤气冷却器的冷水进口与冷水机组的出水口连接，所述冷水煤气冷却器的冷水的冷水出口与所述冷水机组的进水口连接。
进一步地，所述热量回收加热器具有第一煤气进口、第一煤气出口、第二煤气进口以及第二煤气出口，所述煤气冷却除氯单元的煤气出口和所述煤气蒸汽加热器的煤气进口分别与所述第一煤气进口和所述第一煤气出口连接，所述脱硫塔的煤气出口与所述第二煤气进口连接，所述第二煤气出口与高炉煤气回管网连接。
本发明还提供一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫工艺，包括如下步骤：
1）TRT来高炉煤气接入到循环水煤气冷却器，循环水冷却塔来冷却水通入到循环水煤气冷却器，将50-90℃的高炉煤气冷却至40℃；
2）经循环水煤气冷却器初步冷却的高炉煤气，再进入冷水煤气冷却器进一步冷却，冷水来自冷水机组，高炉煤气被冷却到15-25℃，大量的水分从高炉煤气中冷凝出来，高炉煤气中大部分的氯离子随冷凝水排出；
3）冷却后的高炉煤气进入热量回收加热器与脱硫塔出口高炉煤气换热，煤气温度升高至65℃，再经煤气蒸汽加热器进一步升温至80℃；
4）升温后的高炉煤气进入保护塔，进一步脱除氯离子；
5）保护塔出口高炉煤气进入水解塔，将煤气中有机硫水解为H2S；
6）水解塔出口高炉煤气进入脱硫塔，将煤气中H2S吸附脱除，净化后的高炉煤气经热量回收加热器回收热量后，排放到高炉煤气管网。
进一步地，所述保护塔中采用的保护剂包括赤泥和载体，所述赤泥和所述载体的质量比为1：2-3。
更进一步地，所述载体为天然沸石。
进一步地，所述煤气蒸汽加热器采用蒸汽作为热源。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明在水解塔前增设保护塔，通过保护塔进一步脱除氯离子，与煤气冷却除氯单元配合实现对水解剂的双重保护，进一步延长水解剂的使用寿命，降低运行成本；
（2）本发明通过循环水煤气冷却器和冷水煤气冷却器在脱除煤气中水分的同时，将大部分对水解剂有毒害作用的氯离子脱除，降低保护剂使用量，并能大大延长水解剂的使用寿命；
（3）本发明通过热量回收加热器回收脱硫后的高炉煤气的热量，用于在煤气蒸汽加热器前对高炉煤气进行初步升温，可以节省煤气蒸汽加热器前的蒸汽消耗量，降低运行成本；
（4）本发明通过水解塔和脱硫塔对高炉煤气进行源头脱硫，后端多用户无需再设置脱硫设备，可实现超净排放要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫工艺的流程图；
图中：1、循环水煤气冷却器；2、循环水冷却塔；3、冷水煤气冷却器；4、冷水机组；5、冷凝水排放管；6、热量回收加热器；7、煤气蒸汽加热器；8、保护塔；9、水解塔；10、脱硫塔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统，包括通过煤气管道依次连接的煤气冷却除氯单元、热量回收加热器6、煤气蒸汽加热器7、保护塔8、水解塔9以及脱硫塔10，所述保护塔8中设置有可进一步脱除氯离子的保护剂。其中，煤气冷却除氯单元对TRT装置来的高炉煤气进行初步脱除氯离子，热量回收加热器6通过回收的热量对初步脱除氯离子后的高炉煤气进行初步加热，煤气蒸汽加热器7对初步加热后的煤气进行再次加热，保护塔8对加热后的煤气进一步脱除氯离子，水解塔9将煤气中有机硫水解为H2S，脱硫塔10将煤气中H2S吸附脱除。
本实施例通过煤气冷却除氯单元对TRT装置来的高炉煤气进行初步脱除氯离子，然后通过水解塔9前的保护塔8对加热后的煤气进一步脱除氯离子，实现对水解剂的双重保护，使进入水解塔9中煤气的氯含量可降至0.5mg/m3以下，大大延长水解剂的使用寿命，降低运行成本。
作为一种实施方式，所述煤气冷却除氯单元包括循环水煤气冷却器1和冷水煤气冷却器3，所述循环水煤气冷却器1的煤气进口与TRT装置的煤气出口连接，所述循环水煤气冷却器1的煤气出口通过煤气管道与所述冷水煤气冷却器3的煤气进口连接，所述冷水煤气冷却器3的煤气出口与所述热量回收加热器6的第一煤气进口连接。本实施例先通过循环水煤气冷却器1对于TRT装置来的高炉煤气进行初步降温，然后通过冷水煤气冷却器3对初步降温后的高炉煤气进行再次降温，使高炉煤气冷却至其水露点以下，将大部分的水分从高炉煤气中冷凝出来，一方面可以脱除高炉煤气中的水分，另一方面可以将大部分氯离子随冷凝水一起脱除，延长水解剂的使用寿命，同时降低保护剂使用量；且本实施例采用循环水煤气冷却器1和冷水煤气冷却器3进行分级降温，成本更低。
具体地，所述冷水煤气冷却器3设置有冷凝水出口，所述冷凝水出口与冷凝水排放管5连接，冷水煤气冷却器3冷却产生的冷凝水经冷凝水出口通过冷凝水排放管5排出。
进一步地，所述循环水煤气冷却器1的循环水进口与循环水冷却塔2的出水口连接，所述循环水煤气冷却器1的循环水出口与所述循环水冷却塔2的进水口连接，通过循环水冷却塔2提供循环水对TRT装置来高炉煤气进行初步降温。
进一步地，所述冷水煤气冷却器3的冷水进口与冷水机组4的出水口连接，所述冷水煤气冷却器3的冷水的冷水出口与所述冷水机组4的进水口连接，通过冷水机组4提供冷水对循环水煤气冷却器1来高炉煤气进行进一步降温。
如图1所示，所述热量回收加热器6具有第一煤气进口、第一煤气出口、第二煤气进口以及第二煤气出口；所述冷水煤气冷却器3的煤气出口和所述煤气蒸汽加热器7的煤气进口分别与所述第一煤气进口和所述第一煤气出口连接，冷水煤气冷却器3出来的低温煤气通过第一煤气进口进入热量回收加热器6中进行初步加热后，通过第一煤气出口出来并进入煤气蒸汽加热器7中进行再一次加热；所述脱硫塔10的煤气出口与所述第二煤气进口连接，所述第二煤气出口与高炉煤气回管网连接，保护塔8出来的高温煤气通过第二煤气进口进入热量回收加热器6中回收热量后，通过第二煤气出口出来并返回高炉煤气管网。
实施例二
本实施例提供一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫工艺，包括如下步骤：
1）TRT来高炉煤气接入到循环水煤气冷却器1，循环水冷却塔2来冷却水通入到循环水煤气冷却器1，将50-90℃高炉煤气进行冷却，循环水煤气冷却器1出口高炉煤气温度降至40℃；
2）经循环水煤气冷却器1初步冷却的高炉煤气，再进入冷水煤气冷却器3进一步冷却，冷水来自冷水机组4，高炉煤气被冷却到15-25℃，此时高炉煤气的温度已远低于高炉煤气的水露点，大量的水分从高炉煤气中冷凝出来；由于氯离子极易溶于水，因此，高炉煤气中约95-98%的氯离子会溶于冷凝水，并随冷凝水排出而被去除；
3）因后续保护和水解需要一定温度，故冷却后的高炉煤气进入热量回收加热器6与脱硫塔10出口高炉煤气换热，煤气温度升高至65℃，煤气蒸汽加热器7采用蒸汽作为热源对煤气进一步升温至80℃；
4）升温后的高炉煤气进入保护塔8，保护塔8的中部设置有保护剂单元，保护剂单元所采用的保护剂可以进一步脱除氯离子，高炉煤气经保护塔脱氯后，氯含量可降至0.5mg/m3以下，进一步延长水解塔9中水解剂的使用寿命；
5）保护塔8出口高炉煤气进入水解塔9，将煤气中有机硫水解为H2S；
6）水解塔9出口高炉煤气进入脱硫塔10，将煤气中H2S吸附脱除，净化后的高炉煤气经热量回收加热器6回收热量后，排放到高炉煤气管网。
其中，保护剂包括赤泥和载体，所述赤泥和所述载体的质量比为1：2-3，该保护剂以赤泥为活性成分，载体优化为天然沸石，保护剂的制备方法是：将赤泥干燥、粉碎后过100目筛，将筛选后的赤泥与天然沸石按比例混合，成型，再在300-400℃下活化2-3h。赤泥是制铝工业从铝土矿中提炼氧化铝后残留的一种红色粉泥状强碱性固体废料，其主要组分是SiO2、CaO、Fe2O3、AL2O3、Na2O、K2O等，赤泥和天然沸石联合使用能够明显地增加脱氯反应效果，这是因为赤泥含有大量的碱性物质，天然沸石作为一类天然硅铝酸盐物质，是一种天热的多孔材料，赤泥和天然沸石配合使用，可产生多孔性活性材料，这种材料是一种高效的脱氯剂。高炉煤气经保护塔的保护剂脱氯后，氯含量可降至0.5mg/m3以下，可大大提高水解剂的使用寿命，同时可以实现赤泥废弃物的重新利用，降低保护剂使用成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统，其特征在于：包括通过煤气管道依次连接的煤气冷却除氯单元、热量回收加热器、煤气蒸汽加热器、保护塔、水解塔以及脱硫塔，所述保护塔中设置有可进一步脱除氯离子的保护剂。
2.如权利要求1所述的冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统，其特征在于：所述煤气冷却除氯单元包括通过煤气管道依次连接的循环水煤气冷却器和冷水煤气冷却器，所述循环水煤气冷却器的煤气进口与TRT装置的煤气出口连接，所述冷水煤气冷却器的煤气出口与所述热量回收加热器连接。
3.如权利要求2所述的冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统，其特征在于：所述冷水煤气冷却器设置有冷凝水出口，所述冷凝水出口与冷凝水排放管连接。
4.如权利要求2所述的冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统，其特征在于：所述循环水煤气冷却器的循环水进口与循环水冷却塔的出水口连接，所述循环水煤气冷却器的循环水出口与所述循环水冷却塔的进水口连接。
5.如权利要求2所述的冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统，其特征在于：所述冷水煤气冷却器的冷水进口与冷水机组的出水口连接，所述冷水煤气冷却器的冷水的冷水出口与所述冷水机组的进水口连接。
6.如权利要求1所述的冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫系统，其特征在于：所述热量回收加热器具有第一煤气进口、第一煤气出口、第二煤气进口以及第二煤气出口，所述煤气冷却除氯单元的煤气出口和所述煤气蒸汽加热器的煤气进口分别与所述第一煤气进口和所述第一煤气出口连接，所述脱硫塔的煤气出口与所述第二煤气进口连接，所述第二煤气出口与高炉煤气回管网连接。
7.一种冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）TRT来高炉煤气接入到循环水煤气冷却器，循环水冷却塔来冷却水通入到循环水煤气冷却器，将50-90℃的高炉煤气冷却至40℃；
2）经循环水煤气冷却器初步冷却的高炉煤气，再进入冷水煤气冷却器进一步冷却，冷水来自冷水机组，高炉煤气被冷却到15-25℃，大量的水分从高炉煤气中冷凝出来，高炉煤气中大部分的氯离子随冷凝水排出；
3）冷却后的高炉煤气进入热量回收加热器与脱硫塔出口高炉煤气换热，煤气温度升高至65℃，再经煤气蒸汽加热器进一步升温至80℃；
4）升温后的高炉煤气进入保护塔，进一步脱除氯离子；
5）保护塔出口高炉煤气进入水解塔，将煤气中有机硫水解为H2S；
6）水解塔出口高炉煤气进入脱硫塔，将煤气中H2S吸附脱除，净化后的高炉煤气经热量回收加热器回收热量后，排放到高炉煤气管网。
8.如权利要求7所述的冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫工艺，其特征在于：所述保护塔中采用的保护剂包括赤泥和载体，所述赤泥和所述载体的质量比为1：2-3。
9.如权利要求8所述的冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫工艺，其特征在于：所述载体为天然沸石。
10.如权利要求7所述的冷却除氯及热量回收高炉煤气脱硫工艺，其特征在于：所述煤气蒸汽加热器采用蒸汽作为热源。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN116200214A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-06-02 | 广东中南钢铁股份有限公司 | 除氯装置以及高炉煤气处理系统 |
| CN116445673A (zh) * | 2023-04-06 | 2023-07-18 | 西安航天源动力工程有限公司 | 一种节能节水型高炉煤气净化方法 |
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| CN116445673B (zh) * | 2023-04-06 | 2023-12-29 | 西安航天源动力工程有限公司 | 一种节能节水型高炉煤气净化方法 |
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