CN117030920B - 一种整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置及方法，所述试验装置为整装撬装化设计，包括电控间，检测间和设备间，所述电控间设有控制系统，电气配电装置，所述检测间安装有多通路在线连续检测单元，所述设备间安装有性能试验装置，包括原煤气入口后依次通过管路连接的原煤气入口总阀，第一配气接口，蒸汽接口，调节单元，反应单元，排放系统，净煤气出口总阀，所述检测单元通过管路与反应单元连接。本试验装置接入真实的高炉煤气，料剂的实验量达到5L‑30L，实验的数据准确性更高，更接近于真实工况，提高了评价效率，更具有实际应用价值。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，属于高炉煤气料剂性能的中试试验设备和方法，特别涉及一种整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置及方法。
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，其产量大，用途广泛，可作为电厂锅炉、炼铁厂热风炉、炼钢厂加热炉的燃料。但是，高炉煤气中所含硫化物除了H2S和SO2这类无机硫外，还存在大量的以COS、CS2为主的有机硫，经燃烧后，烟气中SO2含量可达40-250mg/m3，如不经过处理直接排放，对大气会造成严重污染，也不能达到国家要求的排放标准。脱除高炉煤气中有机硫等有害气体是处理高炉煤气达标排放的主要工作，其中的催化剂等料剂性能和指标是影响高炉煤气脱除有机硫等有害气体的重要因素。因此，模拟真实工况，测试制定符合实际生产的脱硫料剂技术方案对提高脱除有机硫等有害气体是十分重要的。
目前现有的技术方案的装置多为实验室设备，无法快捷检测不同钢厂的不同工况的高炉煤气，无法针对不同高炉煤气进行定向评价筛选；大多数技术方案都是采用配置气体作为原料气，无法真实反映出钢厂实际高炉煤气的工况，不能检测出实际煤气中微量和极微量元素对催化剂的影响；而且由于受实验室检测条件的限制，只能进行小剂量的料剂评价，每次评价料剂的重量多为几十克，数据容易偏差；目前技术方案的工艺流程多为固定的串联或并联，无法通过调整自由切换。
文献号CN114994223A的发明申请公开了一种高炉煤气脱硫催化剂评价装置及方法，包括取样系统和沿流体流动方向顺次设置的进气系统、反应系统和尾气系统，进气系统包括原料气进气支路和有机硫进气支路，反应系统包括沿流体流动方向顺次设置的预处理装置、有机硫转化装置和脱硫装置，取样系统包括连接进气采样阀、有机硫转化后采样阀、空气进气支路和脱硫后采样阀。在使用时，原料气经原料气进气支路进入评价装置，有机硫气经有机硫进气支路进入，空气经空气进气支路进入，尾气经尾气系统排出。从其技术方案和两个实施例中可见，虽然是从煤气管网引入煤气进入评价装置，但是填装的催化剂数量分别为10g和15g，数量很小，只能进行小剂量的料剂评价，数据容易偏差，试验只能在实验室完成，且工艺流程为固定连接，无法通过调整自由切换串联或并联。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置及方法，该装置接入钢厂真实高炉煤气，并可同时针对多种料剂进行性能试验，装置进行撬装化设计，可以整体运输至不同钢厂试验，有效解决了精脱硫料剂性能试验无法结合不同钢铁厂真实高炉煤气工况、无法进行大剂量评价、评价效率低、准确性低的问题。
本发明是这样实现的：一种整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，所述试验装置为整装撬装化设计，包括电控间，检测间和设备间，所述电控间设有控制系统，电气配电装置，所述检测间安装有多通路在线连续检测单元，所述设备间安装有性能试验装置，包括原煤气入口后依次通过管路连接的第一配气接口，蒸汽接口，调节单元，反应单元，排放系统，净煤气出口，所述调节单元、反应单元和排放系统至少各设置一组，所述检测单元通过管路与所述反应单元连接，检测数据传送到所述电控间的控制系统，控制系统时时处理试验数据，根据试验数据，控制系统调控设备间内设备的运行，监测试验进度；试验时，所述试验装置整体运送到钢厂高炉试验场地，将所述试验装置的原煤气入口接入高炉煤气，高炉煤气依次经过所述调节单元、反应单元、排放系统，最后经净煤气出口排出。
进一步的，所述试验装置设置有氮气吹扫系统，包括：氮气入口之后通过管路连接的氮气总阀，所述氮气总阀之后分为两路，一路通过主管道氮气吹扫阀与所述原煤气入口总阀之后的管路连接，一路通往所述反应单元，通过反应器吹扫阀与所述反应单元的入口管路连接。
进一步的，所述试验装置设置有配气单元，所述配气单元通过配气连接软管与所述第一配气接口的配气总阀连接，所述配气连接软管之后设置有多条并列连接的配气部件，所述配气部件包括通过管路依次连接的配气出口阀，配气流量计，配气开关阀和配气气瓶。
进一步的，所述调节单元包括：通过管路依次连接的流量调节阀，流量计，第二配气接口，加热器，反应器入口阀，所述第二配气接口设置有第二配气接口阀。
进一步的，所述检测单元通过管路分别与所述反应单元的入口和出口连接，在靠近所述反应单元入口的管路上设置有入口取样阀，靠近出口的管路上设置有出口取样阀。
进一步的，所述反应单元包括：反应器，所述反应器出口设置两路管路，主路与排放系统连接，支路设置有出口串联阀，串联管路和入口串联阀；所述排放系统包括反应器的出口总阀和放空阀。
进一步的，所述调节单元、反应单元和排放系统各设置四组。
进一步的，四组所述反应单元中的四个所述反应器并联使用，对同一种料剂进行四种不同环境的性能试验，或对四种不同料剂进行同一环境工况下的性能比对试验。
进一步的，四组所述反应单元中的四个所述反应器串联使用。
进一步的，四组所述反应单元的四个所述反应器可排列组合多种串联或并联的连接使用方式。
进一步的，所述电控间、检测间和设备间内均安装有危险气体检测仪和氧气检测仪，并接入控制系统，在气体浓度达到危险值时可自动关断所述原煤气入口总阀和所述净煤气出口总阀停止实验并开启防爆排气扇。
一种使用上述整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置的方法，根据工况要求，将所述试验装置整体撬装到试验现场，所述试验装置运行及评价方法步骤如下：
S1，开启所述电气配电装置、控制系统，危险气体检测仪和氧气检测仪；
S2，关闭所述原煤气入口总阀，关闭所述净煤气出口总阀，关闭所述配气总阀，关闭所述氮气总阀，关闭所述蒸汽总阀；
S3，将原煤气入口和净煤气出口分别连接钢铁厂高炉煤气高、低压侧管网，将蒸汽接口、氮气入口分别与钢铁厂蒸汽管道、氮气管道连接，第一配气接口连接配气单元；
S4， 装入料剂：向各所述反应器内装入需评价的料剂，料剂填装量为5-30L；
S5， 运行氮气吹扫系统：打开所述氮气总阀，主管道所述氮气吹扫阀，所述反应器吹扫阀和所述防空阀，通入氮气，进行氮气吹扫工作，将所述设备间各管路和设备内的空气置换出去，吹扫完成后关闭所述氮气总阀、所述主管道氮气吹扫阀和所述防空阀；
S6，运行所述调节单元：
a）流量调节：开启反应器所述流量调节阀，根据料剂种类和装填数量设置所述流量调节阀所需流量来满足设计空速要求，流量调节范围为5-50m3/h，设计空速1000-10000h-1；
b）温度调节：设置所述加热器加热温度，开始加热，调温区间为80-170℃；
S7，运行所述反应单元进行料剂试验反应：开启原煤气入口总阀，高炉煤气通过所述原煤气入口总阀后进入所述调节单元，依次经过所述流量调节阀、反应器流量计、反应器入口阀后进入所述反应单元的所述反应器参加反应；
S8，运行所述检测单元进行自动检测：
S81，从入口取样阀取样，检测所述反应单元的入口原煤气污染物浓度：
a）若入口的原煤气中污染物浓度低于评价试验需要的浓度时时，可通过所述配气单元进行配气，来调节进入反应器的高炉煤气中污染物浓度；
b）若入口的原煤气中湿度低于评价试验需要的湿度时，可通入蒸汽，调节所述蒸汽总阀，来调节进入反应器的高炉煤气的湿度；
S82, 从所述出口取样阀取样，检测所述反应单元的出口净煤气情况：当所述反应单元的出口取样检测后有机硫浓度超过10mg/Nm3，即有机硫水解转换成硫化氢的效率低于95%时，认定该催化剂失效，预处理剂失效，记录评价反应时间，料剂性能试验结束；
S9，依次关闭所述设备间各阀门、设备，关闭所述检测间设备，关闭所述电控间设备；
S10，实验结束，所述试验装置整体撬装离开试验场地。
进一步的，所述调节单元、反应单元和排放系统各设置四组，四组所述反应单元中的四个所述反应器并联，四个所述反应器装入同一种料剂或分别装入四种不同的料剂进行试验；或者四个所述反应器串联，对同一种料剂的不同反应条件进行试验。
进一步的，四个所述反应器可排列组合多种串联或并联的连接使用方式，对一种或多种料剂进行相同条件或不同条件的试验。
进一步的，所述步骤S81 a）调节入口原煤气中污染物浓度的调节范围是：硫化氢浓度0-200mg/Nm3，有机硫为0-300mg/Nm3，氯化氢为0-150mg/Nm3，二氧化硫浓度0-20mg/Nm3，氧气浓度为0.1%-0.6%；步骤S81 b）调节原煤气的湿度为5%-15%。
进一步的，所述反应器内水解催化剂堆积密度为0.65-0.85kg/L。
本发明的有益效果是：本发明创新性地将高炉煤气料剂的实验室实验进行了智能化、集成化整装设置，和通常的只能在实验室实验不同，本发明，集成度高，流程完整。本发明装置可根据需要整体吊装运送到相应的实验场地，整体安装，使用方便，接入真实的高炉煤气，料剂的实验量达到5L-30L，远远高于现有方法只能实验几十克，实验的数据准确性更高，更接近于真实工况；由于试验装置撬装化，方便移动，因此可针对不同高炉煤气进行定向评价筛选料剂；此外，由于本发明装置的反应单元可设置多组，反应器串并联调整切换自由，提高了评价效率，更具有实际应用价值。
下面结合附图说明和具体实施例，对本发明做进一步阐释。
附图说明
图1本发明检测间和设备间的设备连接示意图；
图2 本发明设备间的配气单元设备连接示意图；
图3本发明试验装置外观示意图。
图中编号：
100电控间，200检测间，300设备间；
1 原煤气入口，101 原煤气入口总阀；
2 氮气，201 氮气总阀，202 主管道氮气吹扫阀，203反应器吹扫阀；
3 净煤气出口，301净煤气出口总阀；
4 第一配气接口，401 配气总阀；
5 蒸汽接口，501 蒸汽总阀；
6 配气单元，601 配气连接软管，611配气气瓶，612配气开关阀，613配气流量计，614配气出口阀；
7 调节单元，01流量调节阀， 02流量计， 03加热器， 04反应器入口阀， 05 第二配气接口， 06第二配气接口阀门；
8检测单元，801入口取样阀，802出口取样阀；
9 反应单元，07 反应器，08出口串联阀，09串联管路，10入口串联阀；
11出口总阀，12 反应器放空阀。
具体实施例
实施例一：
一种整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，如图1至3所示，所述试验装置为整装撬装化设计，包括电控间100，检测间200和设备间300，所述电控间100设有控制系统和给本试验装置供电的电气配电装置，所述检测间200安装有多通路在线连续检测单元8，所述设备间300安装有性能试验装置，原煤气入口1后依次通过管路连接的原煤气入口总阀101，第一配气接口4，蒸汽接口5，调节单元7，反应单元9，排放系统，净煤气出口总阀301，净煤气出口3，所述调节单元7、反应单元9和排放系统至少各设置一组，所述检测单元8通过管路与检测单元9连接，连接方式为可分别与反应单元9的入口和出口连接，设置有连接阀，能根据需要实现自动取样，所述检测单元8可在线连续检测高炉煤气进入反应单元9前、后煤气成分的数据情况，并将数据传送到电控间100的控制系统，控制系统时时处理试验测数据，根据试验数据，控制系统调控设备间300内设备的运行，监测试验进度。
试验时，本装置整体运送到钢厂高炉试验场地，性能试验装置的原煤气入口1接入高炉煤气，高炉煤气依次经过调节单元7，反应单元9，排放系统，最后经净煤气出口3排出，当需要时，所述电气配电装置可以给本发明装置供电，当然，本发明装置也可通过外部电源提供供电；所述电控间100，检测间200和设备间300设置防爆排气装置，在气体浓度达到危险值时可自动关断所述原煤气入口总阀（101）和所述净煤气出口总阀（301）停止实验并开启防爆排气装置，用于保障本发明装置安全运行；所述控制系统是一个总控系统，有控制系统设备、工业电视系统设备、气体报警系统设备及电气配电箱。
实施例二：
本实施例是实施例一的改进，本实施例所述性能试验装置设置有氮气吹扫系统，如图1所示，包括：氮气入口2之后通过管路连接的氮气总阀201，所述氮气总阀201之后分为两路，一路通过主管道氮气吹扫阀202与所述原煤气入口总阀101之后的管路连接，一路通往反映单元9，通过反应器吹扫阀203与反映单元9的入口管路连接。
实施例三：
本实施例是实施例一的改进，本实施例所述试验装置设置有配气单元6，所述试验装置设置有配气单元6，所述配气单元6通过配气连接软管601与所述第一配气接口4的配气总阀401连接，所述配气连接软管601之后设置有多条并列连接的配气部件，所述配气部件包括通过管路依次连接的配气出口阀614，配气流量计613，配气开关阀612和配气气瓶611，所述配气单元6用于调节进入反应单元的高炉煤气污染物浓度，所述配气单元6根据实际需要可设置多个。
实施例四：
本实施例是实施例一的改进，是关于所述调节单元7的细化，本实施例所述调节单元7包括：通过管路依次连接的流量调节阀01，流量计02，第二配气接口05，加热器03，反应器入口阀04，所述第二配气接口05设置有第二配气接口阀06。
实施例五：
本实施例是实施例一的改进，是关于检测单元8的细化，本实施例所述检测单元8通过管路分别与所述反应单元9的入口和出口连接，在靠近入口的管路上设置有入口取样阀801，靠近出口的管路上设置有出口取样阀802。
实施例六：
本实施例是实施例一的改进，是关于反应单元9的细化，本实施例所述反应单元9包括：反应器07，所述反应器07出口设置两路管路，主路与排放系统连接，支路设置有出口串联阀08，串联管路09和入口串联阀10，所述串联管路可以是金属软管或金属管道或其他耐腐蚀材质软管；所述排放系统包括反应器07的出口总阀11和放空阀12，所述放空阀12用于单个反应器07检修或更换料剂时使用，进行氮气置换。
实施例七：
本实施例是实施例一的改进，是关于设备间300内设备设置的改进，本实施例所述调节单元7、反应单元9和排放系统各设置四组，当然，可以根据具体情况，可以设置更多组，可提高试验效率。
实施例八：
本实施例是实施例一的改进，是实施例七的细化，是关于反应器排列方式的细化，本实施例所述四组反应单元9的反应器07并联使用，本实施例反应器07的排列方式可对同一种料剂进行四种不同环境的性能试验，或对四种不同料剂进行同一环境工况下的性能比对试验，提高了试验效率和灵活性。
实施例九：
本实施例是实施例一的改进，是实施例七的细化，是关于反应器排列方式的细化，本实施例所述四组反应单元9的反应器07串联使用，即反应器07出口支路上的入口串联阀10与第二个反应器07的入口管路连接，以此类推连接。
实施例十：
本实施例是实施例一的改进，是实施例七的细化，是关于反应器排列方式的细化，四组所述反应单元9的四个所述反应器07可排列组合多种串联或并联的连接使用方式。
实施例十一：
本实施例是实施例一的改进，是关于所述实验装置的细化，本实施例所述实验装置的电控间100、检测间200和设备间300内均安装有危险气体检测仪和氧气检测仪，并接入控制系统，在气体浓度达到危险值时可自动关断所述原煤气入口总阀101和所述净煤气出口总阀301停止实验并开启防爆排气扇，用于保障试验装置和实验人员的安全。
进一步的，上述实施例中所述试验装置的阀门采用球阀和闸阀，也可以采用截止阀和旋塞阀；加热器03采用电加热器，也可采用蒸汽加热器。
实施例十二：
在上述实施例的基础上，本实施例是一种使用上述整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置的方法，根据工况要求，将所述试验装置整体撬装到实验现场，设备运行及评价方法步骤如下：
S1，开启所述电气配电装置、控制系统，危险气体检测仪和氧气检测仪；
S2，关闭所述原煤气入口总阀101，关闭所述净煤气出口总阀301，关闭所述配气总阀401，关闭所述氮气总阀201，关闭所述蒸汽总阀501；
S3，将原煤气入口1和净煤气出口3分别连接钢铁厂高炉煤气高、低压侧管网，将蒸汽接口5、氮气入口2分别与钢铁厂蒸汽管道、氮气管道连接，第一配气接口4连接配气单元6；
S4， 装入料剂：向各所述反应器07内装入需评价的料剂，料剂填装量为5-30L；
S5， 运行氮气吹扫系统：打开所述氮气总阀201，主管道所述氮气吹扫阀202，所述反应器吹扫阀203和所述防空阀12，通入氮气，进行氮气吹扫工作，将所述设备间300各管路和设备内的空气置换出去，吹扫完成后关闭所述氮气总阀201、所述主管道氮气吹扫阀202和所述防空阀12；
S6，运行所述调节单元7：
a）流量调节：开启所述反应器流量调节阀01，根据料剂种类和装填数量设置流量调节阀01所需流量来满足设计空速要求，流量调节范围为5-50m3/h，设计空速1000-10000h-1；
b） 温度调节：设置所述加热器03加热温度，开始加热，调温区间为80-170℃；
S7，运行所述反应单元9进行料剂试验反应：开启所述原煤气入口总阀101，高炉煤气通过所述原煤气入口总阀101后进入所述调节单元7，依次经过流量调节阀01、反应器流量计02、反应器入口阀04后进入反应单元9的反应器07参加反应；
S8，运行所述检测单元8进行自动检测：
S81，从入口取样阀801取样，检测所述反应单元9入口原煤气污染物浓度：
a）若入口的高炉煤气中污染物浓度低于评价试验需要的浓度时，试验需要进行高浓度评价时，可通过所述配气单元6进行配气，来调节进入反应器07的高炉煤气的污染物浓度；
b）若入口的高炉煤气中湿度低于评价试验需要的湿度时，试验需要进行高湿度评价时，可通入蒸汽，调节蒸汽总阀501，来调节进入反应器07的高炉煤气的湿度；
S82, 从出口取样阀802取样，检测反应单元9出口净煤气情况：当反应单元9出口取样检测后有机硫浓度超过10mg/Nm3，即有机硫水解转换成硫化氢的效率低于95%时，认定该催化剂失效，预处理剂失效，记录评价反映时间，料剂性能试验结束；
S9，依次关闭设备间300的各个阀门、设备，关闭检测间200设备，关闭电控间100设备。
S10，实验结束，所述装置整体撬装离开试验场地。
实施例十三：
本实施例是实施例十二的改进，是关于试验料剂组合测试方式的细化，本实施例所述调节单元7、反应单元9和排放系统各设置四组，四组反应单元9的四个反应器07并联，四个反应器07装入同一种料剂或分别装入四种不同的料剂进行试验；或者四个反应器07串联，对同一种料剂的不同反应条件同时进行试验，每一反应器07可根据需要单独通过第二配气口05接入配气单元6进行配气调节，可提高实验效率。
实施例十四：
本实施例是实施例十二的改进，是关于试验料剂组合测试方式的细化，本实施例所述反应器07可排列组合多种串联或并联的连接使用方式，对一种或多种料剂进行相同条件或不同条件的试验。
实施例十五：
本实施例是实施例十二的改进，是关于步骤8中污染物浓度和湿度调节范围的细化，本实施例所述步骤S8 a）调节进入反应器07的高炉煤气中污染物浓度的调节范围为：硫化氢浓度0-200mg/Nm3，有机硫为0-300mg/Nm3，氯化氢为0-150mg/Nm3，二氧化硫浓度0-20mg/Nm3，氧气浓度为0.1%-0.6%；步骤S8 b）调节高炉煤气的湿度为5%-15%。
实施例十六：
本实施例是实施例十二的改进，是关于步骤S3料剂装填量的细化，本实施例所述反应器内水解催化剂堆积密度为0.65-0.85kg/L。
实施例十七：
本实施例为在河北A炼铁厂的一个实施例，从高炉煤气精脱硫预处理塔后引出一路煤气至本发明装置，该高炉煤气参数为：压力0.21MPa、温度70℃、硫化氢浓度10mg/Nm3、有机硫浓度130mg/Nm3、氯化氢浓度5mg/Nm3、二氧化硫浓度2mg/Nm3、氧气浓度0.5%、粉尘浓度10mg/Nm3、湿度11%，通过配气单元6接入配气接口4，将高炉煤气中有机硫浓度提升至200mg/Nm3。如图1所示，本实施例设置四组调节单元7、反应单元9和排放系统，并采用并联的连接方式，然后分别向四个反应器07装入四种不同的水解料剂：催化剂A、催化剂B、催化剂C和催化剂D 各10L，各催化剂堆积密度分别为0.8kg/L、0.85 kg/L、0.75 kg/L和0.8kg/L，设计各反应器内料剂试验空速均为5000h-1，调节各反应器对应的流量调节阀01使四个反应器工况流量均为20.3m3/h，调节各反应器对应的加热器03加热温度至120℃，开始料剂性能评价试验，开启在线连续检测单元8，自动分别从各反应器进口取样阀801和出口取样阀802取样后检测，当有反应器出口取样检测后有机硫浓度超过10mg/Nm3，即有机硫水解转换成硫化氢的效率低于95%时，认定该催化剂失效，关闭该反应器对应的流量调节阀01和反应器入口阀04、出口总阀11；其中催化剂 A评价时间为61h，催化剂B为67h，催化剂C为53h，催化剂D为42h。
实施例十八：
本实施例为在河北A炼铁厂的另一个实施例，从高炉煤气精脱硫预处理塔后引出一路煤气至试验装置，该高炉煤气参数为：压力0.21MPa、温度70℃、硫化氢浓度10mg/Nm3、有机硫浓度130mg/Nm3、氯化氢浓度5mg/Nm3、二氧化硫浓度2mg/Nm3、氧气浓度0.5%、粉尘浓度10mg/Nm3、湿度11%，通过配气单元6接入配气接口4，将高炉煤气中有机硫浓度提升至200mg/Nm3。本实施例设置四组调节单元7、反应单元9和排放系统，四个反应单元9中的四个反应器07并采用并联的连接方式，分别向四个反应器装入同一种水解催化剂各12L，设计各反应器内料剂试验空速均为8000h-1，调节各反应器流量调节阀01使各反应器工况流量均为38.9m3/h，调节各反应器07的加热器03加热温度分别为80℃、110℃、140℃和170℃，开始料剂性能评价试验，开启在线连续检测单元8，自动分别从四个反应器的进口取样阀801和出口取样阀802取样后检测，当反应器出口取样检测后有机硫浓度超过10mg/Nm3，即有机硫水解转换成硫化氢的效率低于95%时，认定该催化剂失效，关闭该反应器流量调节阀01、反应器入口阀04和出口总阀11；四个反应器中催化剂的评价时间分别为31h、36h、32h和29h。
实施例十九：
本市实施例为在河北A炼铁厂第三个实施例，从高炉煤气精脱硫预处理塔前引出一路煤气至试验装置，该高炉煤气参数为：压力0.21MPa、温度75℃、硫化氢浓度10mg/Nm3、有机硫浓度130mg/Nm3、氯化氢浓度65mg/Nm3、二氧化硫浓度5mg/Nm3、氧气浓度0.5%、粉尘浓度10mg/Nm3、湿度11%，通过配气单元6接入配气接口4，将高炉煤气中硫化氢浓度提升至100mg/Nm3。本实施例设置四组调节单元7、反应单元9和排放系统，四个反应单元9中的四个反应器07采用相邻两个串联后再并联的使用方式，即通过反应器07支路的管路和阀门将第一个和第二个反应器串联成一组，第三和第四个反应器串联成一组，然后两组再并联的连接方式，关闭第二和第四个反应器之前的调节单元，开启第一个和第三个反应器之前的调节单元，向第一个和第三个反应器装入不同的预处理剂，向第二个和第四个装入同一种水解催化剂，均各装入10L，各反应器内料剂试验空速均为10000h-1，调节两组反应器流量调节阀01，使各反应器工况流量均为41.1m3/h，调节两组加热器03加热温度均为120℃，开始料剂性能评价试验，开启在线连续检测单元8，自动分别从两组反应器进口取样阀和出口取样阀取样后检测，当反应器出口取样检测后有机硫浓度超过10mg/Nm3，即有机硫水解转换成硫化氢的效率低于95%时，认定该催化剂失效，预处理剂失效，该组反应器实验完成；两组反应器的水解催化剂评价时间分别是 71h和96h。
进一步的，本发明中所述的料剂包括预处理剂、水解催化剂、脱硫剂中的一种或几种，所述预处理剂是用于清除高炉煤气中对水解催化剂有害的成分的物质，比如：氯化氢、硫酸盐、硝酸盐、重金属化合物以及粉尘等；所述水解催化剂是一种用于水解有机硫的化学产品，将原料气中COS等硫化物在催化剂催化作用下，与原料气中微量水反应，水解生成易于脱除的H2S；所述脱硫剂是H2S精脱硫剂，通常是主要成分为活性炭或氧化铁、氧化锌等碱性金属氧化物的固体颗粒。
Claims (16)
1.一种整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，所述试验装置为整装撬装化设计，包括电控间（100），检测间（200）和设备间（300），所述电控间（100）设有控制系统，电气配电装置，所述检测间（200）安装有多通路在线连续检测单元（8），所述设备间（300）安装有性能试验装置，包括原煤气入口（1）后依次通过管路连接的第一配气接口（4），蒸汽接口（5），调节单元（7），反应单元（9），排放系统，净煤气出口（3），所述调节单元（7）、反应单元（9）和排放系统至少各设置一组，所述检测单元（8）通过管路与所述反应单元（9）连接，检测数据传送到所述电控间（100）的控制系统，控制系统时时处理试验数据，根据试验数据，控制系统调控设备间（300）内设备的运行，监测试验进度；试验时，所述试验装置整体运送到钢厂高炉试验场地，将所述试验装置的原煤气入口（1）接入高炉煤气，高炉煤气依次经过所述调节单元（7）、反应单元（9）、排放系统，最后经净煤气出口（3）排出。
2.根据权利要求1所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，所述试验装置设置有氮气吹扫系统，包括：氮气入口（2）之后通过管路连接的氮气总阀（201），所述氮气总阀（201）之后分为两路，一路通过主管道氮气吹扫阀（202）与所述原煤气入口总阀（101）之后的管路连接，一路通往所述反应单元（9），通过反应器吹扫阀（203）与所述反应单元（9）的入口管路连接。
3.根据权利要求2所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，所述试验装置设置有配气单元（6），所述配气单元（6）通过配气连接软管（601）与所述第一配气接口（4）的配气总阀（401）连接，所述配气连接软管（601）之后设置有多条并列连接的配气部件，所述配气部件包括通过管路依次连接的配气出口阀（614），配气流量计（613），配气开关阀（612）和配气气瓶（611）。
4.根据权利要求3所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，所述调节单元（7）包括：通过管路依次连接的流量调节阀（01），流量计（02），第二配气接口（05），加热器（03），反应器入口阀（04），所述第二配气接口（05）设置有第二配气接口阀（06）。
5.根据权利要求4所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，所述检测单元（8）通过管路分别与所述反应单元（9）的入口和出口连接，在靠近所述反应单元（9）入口的管路上设置有入口取样阀（801），靠近出口的管路上设置有出口取样阀（802）。
6.根据权利要求5所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，所述反应单元（9）包括：反应器（07），所述反应器（07）出口设置两路管路，主路与排放系统连接，支路设置有出口串联阀（08），串联管路（09）和入口串联阀（10）；所述排放系统包括反应器（07）的出口总阀（11）和放空阀（12）。
7.根据权利要求6所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，所述调节单元（7）、反应单元（9）和排放系统各设置四组。
8.根据权利要求7所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，四组所述反应单元（9）中的四个所述反应器（07）并联使用，对同一种料剂进行四种不同环境的性能试验，或对四种不同料剂进行同一环境工况下的性能比对试验。
9.根据权利要求8所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，四组所述反应单元（9）中的四个所述反应器（07）串联使用。
10.根据权利要求9所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，四组所述反应单元（9）的四个所述反应器（07）可排列组合多种串联或并联的连接使用方式。
11.根据权利要求10所述的整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置，其特征在于，所述电控间（100）、检测间（200）和设备间（300）内均安装有危险气体检测仪和氧气检测仪，并接入控制系统，在气体浓度达到危险值时可自动关断所述原煤气入口总阀（101）和所述净煤气出口总阀（301）停止实验并开启防爆排气扇。
12.一种使用权利要求11整体撬装式高炉煤气精脱硫料剂性能试验装置的方法，根据工况要求，将所述试验装置整体撬装到试验现场，所述试验装置运行及评价方法步骤如下：
S1，开启所述电气配电装置、控制系统，危险气体检测仪和氧气检测仪；
S2，关闭所述原煤气入口总阀（101），关闭所述净煤气出口总阀（301），关闭所述配气总阀（401），关闭所述氮气总阀（201），关闭所述蒸汽总阀（501）；
S3，将原煤气入口（1）和净煤气出口（3）分别连接钢铁厂高炉煤气高、低压侧管网，将蒸汽接口（5）、氮气入口（2）分别与钢铁厂蒸汽管道、氮气管道连接，第一配气接口（4）连接配气单元（6）；
S4，装入料剂：向各所述反应器（07）内装入需评价的料剂，料剂填装量为5-30L；
S5，运行氮气吹扫系统：打开所述氮气总阀（201），主管道所述氮气吹扫阀（202），所述反应器吹扫阀（203）和放空阀（12），通入氮气，进行氮气吹扫工作，将所述设备间（300）各管路和设备内的空气置换出去，吹扫完成后关闭所述氮气总阀（201）、所述主管道氮气吹扫阀（202）和放空阀（12）；
S6，运行所述调节单元（7）：
a）流量调节：开启反应器所述流量调节阀（01），根据料剂种类和装填数量设置所述流量调节阀（01）所需流量来满足设计空速要求，流量调节范围为5-50m3/h，设计空速1000-10000h-1；
b）温度调节：设置所述加热器（03）加热温度，开始加热，调温区间为80-170℃；
S7，运行所述反应单元（9）进行料剂试验反应：开启所述原煤气入口总阀（101），高炉煤气通过所述原煤气入口总阀（101）后进入所述调节单元（7），依次经过所述流量调节阀（01）、反应器流量计（02）、反应器入口阀（04）后进入所述反应单元（9）的所述反应器（07）参加反应；
S8，运行所述检测单元（8）进行自动检测：
S81，从入口取样阀（801）取样，检测所述反应单元（9）的入口高炉煤气污染物浓度；
a）若入口的高炉煤气中污染物浓度低于评价试验需要的浓度时，可通过所述配气单元（6）进行配气，来调节进入反应器（07）的高炉煤气中污染物浓度；
b）若入口的高炉煤气中湿度低于评价试验需要的湿度时，可通入蒸汽，调节所述蒸汽总阀（501），来调节进入反应器（07）的高炉节煤气的湿度；
S82, 从所述出口取样阀（802）取样，检测所述反应单元（9）的出口净煤气情况：当所述反应单元（9）的出口取样检测后有机硫浓度超过10mg/Nm3，即有机硫水解转换成硫化氢的效率低于95%时，认定该催化剂失效，预处理剂失效，记录评价反应时间，料剂性能试验结束；
S9，依次关闭所述设备间（300）各阀门、设备，关闭所述检测间（200）设备，关闭所述电控间（100）设备；
S10，实验结束，所述试验装置整体撬装离开试验场地。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述调节单元（7）、反应单元（9）和排放系统各设置四组，四组所述反应单元（9）中的四个所述反应器（07）并联，四个所述反应器（07）装入同一种料剂或分别装入四种不同的料剂进行试验；或者四个所述反应器（07）串联，对同一种料剂的不同反应条件进行试验。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，四个所述反应器（07）可排列组合多种串联或并联的连接使用方式，对一种或多种料剂进行相同条件或不同条件的试验。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤S81 a）进入到所述反应器（07）的高炉煤气中污染物浓度的调节范围为：硫化氢浓度0-200mg/Nm3，有机硫为0-300mg/Nm3，氯化氢为0-150mg/Nm3，二氧化硫浓度0-20mg/Nm3，氧气浓度为0.1%-0.6%；步骤S81 b）调节所述反应器（07）的入口高炉煤气的湿度范围为5%-15%。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述反应器（07）内水解催化剂堆积密度为0.65-0.85kg/L。
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