CN1511924A - 降低干法熄焦设备内的气体中硫化合物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种减少CDQ设备内的气体中的硫化合物的方法，该硫化合物是焦炭在预备室内存在的空气中燃烧时产生的。本方法包括如下步骤：制备其中大于10重量％的石灰颗粒的粒径小于10mm的石灰；并将以每吨焦炭计25－640g的所制石灰加入到CDQ设备的预备室和/或铲斗卡车(其中还加入炽热焦炭)中。

Description

降低干法熄焦设备内的气体中硫化合物的方法

                     技术领域

本发明涉及通过加入石灰降低干法熄焦(本文后面简称为CDQ)设备内产生的气体中的硫化合物的浓度的工艺。

                     背景技术

焦炭炉是一种外加热型炉，其尺寸大并且加热效率高。鉴于在能量回收方面取得的进步，现代焦炭炉加入了非常先进的能量回收技术。该能量回收主要是使用CDQ设备进行的，其中通过大量循环气体(经常是氮气)将焦炭冷却，然后将该受热的循环气体用于产生蒸汽，并且该蒸汽被汽轮机利用发电。

在所述CDQ设备中，来自焦炭炉的炽热焦炭被投进(例如加入到)预备室，然后进入下部的冷却室。将循环气体加入到所述冷却室作为冷却气体将所述焦炭骤冷，而气体本身则受热。将受热的循环气体加入到诸如锅炉的热交换器中产生蒸汽。将所得蒸汽用于驱动汽轮机发电。因此CDQ设备有两个作用：a)将焦炭冷却；和b)回收热能。从冷却室倒出的冷却的焦炭被装入鼓风炉中用作一种加热和还原烧结矿石的还原燃料。

已有工艺提出：将空气加入到所述预备室来稳定气体组分，并增加来自焦炭燃烧的热量的回收量。

在传统的通过使用燃料油燃烧炉热分解石灰(主要由碳酸钙、消石灰组成)制备生石灰的方法中，燃料油燃烧产生二氧化碳并且石灰分解。因此传统方法是一种产生二氧化碳的方法。

然而，在预备室中因空气导致焦炭燃烧产生少量硫化合物的问题还没有研究。

焦炭燃烧所产生的硫化合物由循环气体通过CDQ设备的循环装置带出，并且在锅炉(热交换器)的低温部分(出口)冷却之后部分冷凝成硫酸(H₂SO₄)和亚硫酸(H₂SO₃)，导致所用装置的金属部分表面上的金属腐蚀。因此，需要定期维护，其中需要将所述操作关闭，并进行修理，诸如对腐蚀的金属表面部分进行研磨和抛光，并且如果腐蚀深的话，根据需要将腐蚀的部分替换。如果避免了这种金属腐蚀，可以降低维护的频率，这样能够使工作、时间和成本大大降低。然而，有效地防止CDQ设备的循环装置的金属腐蚀的工艺，特别是在锅炉的低温部分，还没有报道。

                     发明概述

本发明的目的是提供一种减少CDQ设备内气体中的硫化合物的方法，所述焦炭燃烧产生的硫化合物存在于预备室内的空气中。

本发明人出入意料地发现，当将石灰加入到CDQ设备的预备室时：(1)通过将石灰加入到CDQ设备的预备室，有足够的温度和停留时间将石灰热分解，并且不需要附加量的其它燃料，诸如重油；(2)由于仅用炽热焦炭的显热来分解石灰，因此该热源不增加二氧化碳量；并且(3)当与单独使用油燃烧器将石灰分解形成生石灰并将形成的生石灰加入到CDQ设备相比时，有望获得高的热回收效率。

本发明可以通过以下10种方法中的任何一个来减少CDQ设备内的气体中的硫化合物。

根据本发明的第一个方面，减少CDQ设备内的气体中的硫化合物的方法包括将石灰投进该CDQ设备中的步骤。

根据本发明的第二个方面，将石灰投进预备室，随后将炽热焦炭投进。

根据本发明的第三个方面，将石灰投进铲斗和/或铲斗卡车以运输和投进炽热的焦炭。

根据本发明的第四个方面，预备室内的部分或全部空间的气体温度是1000-1100℃。

根据本发明的第五个方面，所述石灰包括大于10重量％的粒径小于10mm的石灰。

根据本发明的第六个方面，每吨焦炭投进的石灰量是25-640g。

根据本发明的第七个方面，在间歇投进炽热焦炭之间，将石灰投进预备室，或者将石灰和炽热焦炭同时投进预备室。

根据本发明的第八个方面，通过位于CDQ设备的顶部的焦炭进料口和/或位于预备室上的一个或多个石灰进料口将石灰投进。

根据本发明的第九个方面，使用氮气和/或循环气体作为载气借助气体移动的力量将石灰投进。

根据本发明的第十个方面，在铲斗和/或铲斗卡车上装载炽热焦炭之前、同时和/或之后将石灰投进该铲斗和/或铲斗卡车中。

                     附图简介

图1是用于本发明的典型CDQ设备的示意图。

图2(A)是用于压碎物质的压碎机的示意图。

图2(B)-(E)描述了安装在图2(A)的压碎机的出口部分的出口筛和将压碎的石灰分级并限定压碎的石灰的粒径和特定粒径的百分比的分级筛的筛孔图案和筛孔大小。

                     发明详述

在本发明的一个实施方式中，是一种降低CDQ设备内的气体中硫化合物的方法，其中将石灰倒入(投进)所述CDQ设备中以降低气体中的硫化合物。

在焦炭燃烧期间，焦炭中所含的硫被转化成硫化合物(SO_x)并进入气体中。直接或者经过铲斗卡车间接地投进预备室的石灰因炽热焦炭的热量而在700-900℃下按照热分解反应被热分解，即， 。气体(循环气体和预备室中的气体)中的硫化合物(如SO₂或H₂S)通过与石灰热分解形成的CaO反应转化成石膏(CaSO₄)，即：(1) ；和(2) ， 。由于投进去的石灰通过CDQ设备的区域(温度为800-1000℃)需要花费约1小时，因此有足够的时间进行反应。SO₂或H₂S以石膏(固定化)的形式沉积在焦炭的表面上。结果，气体中的硫化合物大大减少(例如，SO_x浓度降低92％)，并且系统中的酸腐蚀大大降低。因此，该系统接近免维护状态。在本发明中，通过投进石灰将气体中的硫化合物固定，并且可以将剩余未反应的CaCO₃和CaO用作烧结过程中石灰的替代物，这样在CDQ内和烧结过程中都能够脱硫。

在本发明的一个实施方式中，石灰可以是任意的碳酸钙(CaCO₃)、消石灰(氢氧化钙，Ca(OH)₂)、一种或多种上述物质的混合物和生石灰(氧化钙，CaO)，并且可以使用主要成分是碳酸钙的天然石灰石。

至于石灰的粒径，没有特别的限制。优选大于10重量％的石灰应具有小于10mm的粒径。更精确地10-100重量％的石灰应具有小于10mm的粒径，优选50-100重量％，并应包括0-90重量％具有10-200mm的粒径，优选0-50重量％。原因是一些大粒径的石灰颗粒可能难以热分解并且难以对CDQ设备中的脱硫过程作出贡献，这样可能导致硫固定化的降低。因此需要额外的石灰。换句话说，当石灰的尺寸范围在优选尺寸范围内时，在投进预备室之后在温度大于700℃的高温区保持约1小时，石灰便可以发生热分解并足够有助于所述脱硫过程。如果粒径太大，热分解反应会局限在颗粒的表面而难以在其中心发生(一部分石灰转化成CO₂气体，这使该部分脆化形成细粒)，之后这些石灰颗粒离开高温区；因此，使用焦炭的再循环热的热分解反应不充分，石灰和循环气体之间的接触不足以促使石灰与气体中的硫化合物发生反应。因此，难以通过固定硫化合物来降低其含量。

然而，可以将粒径大于200mm的石灰用于本发明。这些粒径大的石灰颗粒在通过该CDQ设备时通常可以粉碎(用加重摩擦)至粒径落入上述范围内的程度。当加入过量石灰时，万一部分石灰没有被热分解而保留下来时，剩余的石灰可用于烧结过程。由于通常通过CDQ设备之后的焦炭优选要求平均粒径为45-55mm，同时粒径分布窄，因此粒径大的焦炭通过焦炭切割器压碎并使用筛孔为25-30mm的筛分。如果将石灰压碎成细粒，那么小的粒径使这些颗粒能够与粉状焦炭一起送到烧结过程。

石灰应包括高于10重量％的，优选50-100重量％的粒径小于10mm的石灰，这是因为这样的尺寸便于操作，用于烧结过程的石灰的尺寸通常小于10mm。鉴于此和在一些情况下使用粒径小于15mm的石灰的事实，优选条件如下。10-100重量％的石灰，优选50-100重量％的石灰应具有小于用于烧结过程的石灰的粒径，且0-90重量％，优选0-50重量％的石灰的粒径大于烧结过程中所用的石灰的粒径，但是小于200mm。

石灰的粒径定义如下。

石灰的粒径定义为用于筛分被压碎机压碎的碎石灰的筛的纵向(图2(B)-(E)中的箭头所示)的筛孔尺寸。该定义不取决于筛孔的形状，其一些实例描述在图2(B)-(E)。

压碎机使用撞击、摩擦、切割等将物料破碎成尺寸小的碎片。使用撞击力的典型机器是锤磨机和球磨机，使用摩擦的典型机器是研磨机，使用切割的典型机器是切割机型。由于大多数碎石灰的形状接近球形或立方体(如煤或食物的情形)，使用天然粒径似乎可以很好地测量碎粒粒径。因此，可以容易地想到代表性直径或平均直径的概念。然而，在本发明中，石灰的尺寸是由碎石灰通过的筛的筛孔尺寸定义的。用于尺寸筛分的筛不是与图2所示的压碎机相连的筛，而是单独制备仅用于筛分已经压碎的石灰的另一筛。将石灰颗粒通过一筛并尽可能降低与该筛垂直方向上的振动来进行筛分。如果筛的倾斜角为零，那么在水平方向进行振动。

如下获得尺寸小的石灰，例如，如图2所示，将石灰物料301沿粗箭头线倒入压碎机302(锤型)。转子303沿细箭头线以旋转方向305旋转所倒入的石灰。旋转的石灰通过与安装在压碎机内的锤304碰撞或者通过锤304和转子303之间的缝隙而压碎变小。尺寸减小的石灰可以因离心力乘机通过安装在旋转路径的外壁的筛逸出。如果筛307具有特定形状308和特定的筛孔尺寸(实例示于图2(B)-(E))，那么仅有能够通过该筛孔的尺寸减小的石灰306可以从筛307逸出。

下面描述筛分的实例。

碎石灰是由锤型压碎机制得的(压碎量是100kg/h，旋转速度是200rpm，锤宽度是10mm，锤的数量是12，出口筛孔尺寸是50mm(正方形筛孔))。使用振动筛(筛孔尺寸10mm(正方形筛孔)，倾斜5°，在与倾斜方向水平和垂直的方向上的振幅是10mm，频率是30/分钟)将碎石灰筛分。如果三次试验中没有通过筛孔的石灰分别是10、9、10重量％时，那么该碎石灰便被定为包括10重量％的粒径小于10mm的石灰(将这三个试验的重量％值经过平均并四舍五入)。以类似方式，如果没有通过该筛孔的石灰分别是20、20、20重量％时，其中出口筛的筛孔尺寸是30mm并且振动筛的筛孔尺寸是10mm，那么该碎石灰样品便定为包括20重量％的粒径小于10mm的石灰。同样，如果没有通过该筛孔的石灰分别是80、79、79重量％时，出口筛的筛孔尺寸是10mm并且振动筛的筛孔尺寸是10mm，那么该碎石灰样品便定为包括80重量％的粒径小于10mm的石灰。

通过使用另一更紧凑的压碎机(压碎量是50kg/h，200rpm，锤宽度是10mm，锤的数量是12)可以提升数据可靠度。

如上所述，粒径小于10mm的石灰的百分比定义为还没有通过筛孔筛的石灰的重量％。为了改变该重量％，改变与压碎机相连的筛的筛孔尺寸。可以通过改变以下参数改变其粒径：a)锤的形状；b)锤的宽度；c)转速；d)筛位置；e)压碎机的类型，即研磨切割机或切割磨；和f)上述压碎机筛的筛孔尺寸。在任何情况下，粒径由筛分定义。筛分本身可以通过改变振动类型或条件(例如，通过凸轮脉冲、筛的圆形/椭圆运动、频率)和筛孔的形状(矩形、圆形或椭圆形)来改变。然而，只要使用上述的振动筛分，粒径定义为一恒定数值。

对加入的石灰量没有特别的限制。气体中的硫化合物可以与其加入量成比例地降低。优选每吨焦炭加入25-640g石灰。如果每吨焦炭加入的石灰量小于25g，那么硫化合物可能难以完全除去。相反，如果每吨焦炭的石灰加入量大于640g，那么硫化合物可以完全除去，但是一些石灰剩下未反应。然而，只要剩余的石灰的量在可以完全用于上述烧结过程的量的范围内，那么它将是无害的。

石灰的优选量在一个大范围内选择的原因是焦炭燃烧所产生的硫化合物的量取决于每吨焦炭的空气的现有量。部分空气在焦炭的进料口处自然引入，而有些空气可以是为了某些目的有意加入。

例如，当将5-20m³的空气(在室温条件下测定)加入到预备室时，燃烧1.13-4.5Kg焦炭，这样将焦炭中所含的4.5-20.3g硫转化成3.2-14.2升SO_x。根据试验数据，这相当于通过实际生产系统排放气体中13-52ppm的SO_x浓度。

假定石灰和焦炭周围的热分解产物CaO被循环气体流化(如在流化床中)，Ca/S≥2，即，加入的石灰中Ca组分的量是循环气体中硫组分(S)量的2倍多。在这种条件下，可以有效脱硫。因此，以CaCO₃计，每吨焦炭的合适的石灰量应是25-130g。

假定石灰和焦炭周围的热分解产物CaO如在填充层中那样填充，比例Ca/S≥10是能够有效脱硫的条件，这是由于与气体的接触降低。因此，以填充层的CaCO₃计，每吨焦炭的合适量的石灰应是140-640g。

CDQ设备中的焦炭的行为象在移动床中一样。换句话说，气体接触度介于流化床与填充层之间。鉴于此，以CaCO₃计，每吨焦炭的合适量的石灰可以是25-640g。然而，顾及到空气量的任何变化，优选使用一生产系统进行小规模试验以测定在移动床条件下加入的石灰的合适量。

本申请人提出了使用除了投进预备室的焦炭之外的物质的工艺。在使用替代燃料(如生物材料)的情况下，石灰的加入量可以通过估计气体中硫化合物的产生量同时考虑空气量的任何不同和加入的物质的量等等来确定。然而，优选使用生产设备进行验证试验以根据空气和加入的物质的量来确定需要加入的合适的石灰量。

石灰并非必须投进预备室。本发明的要旨是通过将硫化合物与热分解石灰(特别是石灰石、碳酸钙和熟石灰)产生的氧化钙(CaO)反应将CDQ气体中的硫化合物固定。(即使是这些待分解的物质中最硬的碳酸钙，也可以在900℃以上的温度下分解)。为了保持该热分解反应的进行，可以使用预备室中炽热焦炭(约1000℃)的热量，并且可以使用从焦炭炉中倒出并载在铲斗或铲斗卡车上的炽热焦炭的热量。通常，炽热焦炭(在投进预备室中之前)的热量没有被利用。在从载到铲斗或铲斗卡车上至到达CDQ之间(约5分钟)这些热量被散发到大气中而浪费掉。本发明的方法包括将石灰与炽热焦炭一起放在铲斗上，从而有效地利用该热量预热石灰以利于热分解。

参照图1进行详细解释，图1是用于本发明的典型CDQ设备的示意图。

将在焦炭炉201中制得的约1000℃的炽热焦炭151倒进铲斗或铲斗卡车(本文后面简称为铲斗卡车或类似物)102中以运输到CDQ101设备中。通过打开位于CDQ 101设备顶部的通常覆盖焦炭进料口104的上盖103，将炽热焦炭通过顶部焦炭进料口104加入到预备室105。将上盖103关闭以防止空气自然流入。空铲斗卡车或类似物102回到焦炭炉201进行下一次装载。

预备室105中的高温焦炭151向下通过下面段的冷却室106，被循环气体107冷却至200℃，然后从冷却室106底部的排放出口108倒出。在图1中，炽热焦炭在投进CDQ设备之前由粗箭头线151代表，在CDQ设备内的焦炭由数字153代表，并且其移动方向由非数字粗箭头线代表，从CDQ设备排放出来的焦炭(包括石灰和石膏)由数字155代表。

热量由热交换器(锅炉)109经过主要由氮气组成的循环气体107回收。该热量所产生的蒸汽111驱动汽轮机113发电。将外面的空气117加入到环形管115(气体排放出口)以将残余挥发性组分和焦炭粉燃烧，如果这些挥发性组分或焦炭粉末(以及本发明中的粉状石灰和石膏)到达热交换器会引起焦化或传热麻烦。将集尘器123安装在环形管115和热交换器109之间的循环路径121中以收集焦炭粉、石灰粉和石膏粉，收集的粉末将用于下一个烧结过程。使用循环路径121中的循环气体鼓风机125通过调整气体压力，将用锅炉109热交换之后的循环气体107经循环气体入口127回到冷却室106。可以将释放部分循环气体107的气体释放路径129安装在循环气体鼓风机125和循环气体入口127之间的循环路径121中，以便保持进入CDQ 101设备中的循环气体的流速。当合适时，在气体释放路径129上可以安装流速控制阀、流量计和/或废气净化装置。

参照图1进一步解释本发明的降低CDQ设备内气体中的硫化合物的方法。

如图1所示，可以将石灰181a投进CDQ 101设备(其中加有炽热焦炭151)的预备室中，称之为投进型(A)，或者将石灰181b放入铲斗和/或铲斗卡车102内，称之为投进型(B)，或者可以将石灰既放入预备室又放入铲斗和/或铲斗卡车，称之为类型(A)和类型(B)的组合。

现在讨论投进型(A)的某些实施方式。

在投进型(A-1)中，炽热焦炭151以几分钟到几十分钟的间隔间歇地倒入(通过间歇操作投进)。石灰181a可以在炽热焦炭151的投进间隔经合适的石灰投进装置183加入，这样易于定时投进。然而，优选石灰应在炽热焦炭151倒入预备室105之后即刻放入。由于炽热焦炭的热量，通常在CDQ 101设备内的温度是1000-1100℃，因此不需要石灰与焦炭充分混合。而且，由于投进的石灰通过CDQ设备中温度为800-1000℃的区域需要约1小时，因此有足够的时间(停留时间)。因此对投进时间没有特别的限制。然而在投进炽热焦炭151之后立即投进石灰可以在气体中的硫化合物流入气体循环路径之前固定更多的硫化合物，这样使得气体中所含的硫化合物在锅炉出口的冷凝减少，从而可以降低系统中的酸腐蚀。

“焦炭间歇倒入的间隔”是从第一个铲斗卡车或类似物102中所有炽热焦炭投进预备室105之时到第二个铲斗卡车或类似物102的底部开始打开投进下一批炽热焦炭之间的时间间隔。

当石灰在炽热焦炭投进之间投进时，焦炭层和石灰层在CDQ设备中下降，它们象夹层一样交替堆叠，同时石灰层发生热分解反应和脱硫反应以转变成石膏，并随其沉积在焦炭上而固定，然后从底部排放出口108倒出。

在投进型(A-2)中，可以在炽热焦炭151投进的同时使用投进装置183将石灰181a投进预备室105内。这种同时投进是优选实施方式之一。由于石灰散布于炽热焦炭层中，因此围绕石灰的炽热焦炭的热量可以有效地被利用以促进热分解反应。经过热分解的石灰可以容易地接触在焦炭缝隙之间流动的循环气体中的硫化合物，从而有效地固定硫化合物。

“同时投进”是指在来自铲斗卡车或类似物102的炽热焦炭151开始落下到结束落下的时间内石灰开始和结束投进。同时投进使得焦炭和石灰充分混合，这样增加了石灰和焦炭之间的接触可能性(这样增加了热转移效率并促进了热分解反应)并且还增加了与循环气体的接触可能性(这样增加了CaO与气体内硫化合物之间的反应效率，从而促进硫固定)。

在同时投进的情况下，每一批次的炽热焦炭151和石灰181a层化形成多层，该多层在CDQ设备内下降，并且石灰经热分解反应和脱硫反应连续地转变成沉积到焦炭表面上的石膏，直到最终从底部排放出口108排放。

投进型(A-3)是类型(A-1)和类型(A-2)的组合。在一定阶段，石灰在炽热焦炭投进之间投进，在另一阶段，进行同时投进。为了利用各中投进类型的有益特征，加入所需量的石灰以形成焦炭和石灰的分离层或者混合层。

在上述的任何投进型中，每一批次的石灰181a和炽热焦炭151的投进量可以一次全部投进，或者在一固定时间内连续投进，或者在一段时间内间歇投进。投进方式没有特别限制。在连续或间歇投进的情况下，加入速度可以恒定或改变。

在上述投进型(A)中，石灰181a可以经CDQ 101设备的顶部上的顶部焦炭进料口和/或经安装在预备室105上的一个或多个石灰进料口185投进预备室。

至于安装在预备室105上的石灰进料口185的数量，没有特别的限制。然而，为了将石灰均匀地散布到预备室105内以增加与循环气体中硫化合物的接触可能性(这样使得反应效率增加)，建议预备室具有两个或多个石灰进料口，优选3个或更多，更优选等间距地排成一圈的4-16个石灰进料口。可以安装17个或更多的开口，但是构造和控制变得复杂，并且通常低于17个开口就足够了。优选将许多开口安装在同一周圈上，即，在相同高度的位置，以便控制投进量或者石灰181a的加入速度、载气流速、投进流速和各个开口的投进角度。

投进量、投进时间、投进流速等在各开口可以相同，或者可以各自变化，只要气体中的硫化合物可以通过有效地利用焦炭中的热量有效地固定。例如，投进量、投进时间、投进流速等可以在各个开口变化以避免石灰分布不均匀(例如预备室中中心区域和周围区域之间的差异)，缺少石灰的地方会使与循环气体中硫化合物的总反应效率降低。而且，投进的石灰的类型或其混合可以随投进时间而变化。

如图1所示，除了在预备室的上盖103上之外，石灰进料口185的安装位置优选在预备室部分的环形管115的上面，此处横截面向下突起。

在投进型(A)中，根据石灰的总投进量、投进时间、投进位置(从上盖或者从预备室的向下突起部分)和/或所用的开口数量，来决定诸如在各开口的投进量、投进流速和投进角度的每一因素。通过小规模试验或计算机模拟可以确定最佳条件，优选最终通过使用生产设备的验证试验来确定。特别推荐通过改变后面所述的载气流速来调整投进量、投进流速和投进角度，以便石灰可以均匀分布在预备室内。

在为在炽热焦炭151投进之间经顶部焦炭进料口104投进石灰(投进型(A))的情况下，开口104不必完全开放，并且可以仅开放至足够让石灰通过。也可以在上盖103的一部分中形成单独的石灰进料口(未显示)。可以围绕顶部焦炭进料口安装许多石灰进料口，但是这样可能使装置复杂，在利用上盖103中的开口将更容易且更方便。

在为经顶部焦炭进料口104或者经安装于预备室105周围的石灰进料口185将石灰181a投进的情况下，可以将开口尺寸扩大或者可以在开口的边缘安装一可移动的装置或喷嘴，以便石灰可以容易地均匀散布于预备室105中。然而，由于现有驱动装置或设备(即使它们可以获得)需要由高耐热性组件制成，这样增加了成本，因此更优选使用载气(后面将描述)散布。

在为炽热焦炭151和石灰181a同时投进的投进型(A-2)的情况下，将石灰181a与炽热焦炭151经焦炭进料口104一起投进比经安装于预备室105周围的石灰进料口185投进要好，这是由于下落的炽热焦炭151阻止投进的石灰进入中心区域，从而难以将石灰均匀散布。

就投进(运输)焦炭的方式而言，有许多方法。例如，第一种方法是使用合适投进装置183，如递送装置，例如螺杆加料器或者经开口借助重力倒下石灰的进料台。第二种方法是使用运输并投进(吹入)石灰的载气。使用氮气和/或一部分循环气体作为载气。

在使用循环气体的第二种方法中，气体的温度降低。一个实例是经过循环气体鼓风机125之后的气体分支并经管186进入递送装置的投进装置183(如进料台)，并且递送装置和加入的气体一起工作以便气体可以作为运输气加入到从递送装置延伸到石灰进料口185的石灰运输管187中。在使用氮气的情况下，该气体从氮气供应源经管188供应到递送装置的投进装置183(如进料台)，并且如上面使用循环气体的情形，递送装置和加入的氮气一起工作，以便该气体可以作为运输气体加入到从递送装置延伸到石灰进料口185的石灰运输管187。而且在使用氮气和循环气体的情况下，应安装两种管路径。采用该方法，可以通过开关这些管路径，并行或者交替地使用氮气和循环气体，从而形成载气的有效加入。

除了氮气和循环气体之外，作为可用作运输气体的气体，可以使用以下气体；即，惰性气体如氩气、空气(为了其它特定目加入的部分空气)、在制铁过程中产生的许多气体如焦炭炉气、鼓风炉气体和转炉气可以用作替代有意引入的空气的氧气源。

通过使用较少数量的投进开口，气体流动运输可以将石灰散布在大面积内，与由重力简单地使石灰落下相比，这样能够提供厚度更均匀的石灰层(在同时投进的情况下，提供更好的分散性)。使用循环气体107作为载气可以将使用氮气的成本缺陷最小化。

由于不使用载气，因此使用重力落下石灰的方式具有运行成本低的优点。即使将石灰借助重力落下，也优选将石灰从顶部焦炭进料口104投进，这样由于预备室105内的气体对流，石灰仍然可以适当散布(分散)。

在投进型(B)的情况下，铲斗是一种运输炽热焦炭的容器。铲斗卡车是一种带有如图1所示的卡车的容器。不用说，本发明可以使用其它运输和投进设备。

在投进型(B)中，石灰181b与炽热焦炭151一起放在铲斗和/铲斗卡车102上，以便在投进预备室之前利用从焦炭炉倒出并载在铲斗和/或铲斗卡车上的炽热焦炭的显热，然后将所载的石灰和炽热焦炭运输到CDQ 101设备的预备室105(精确到就在焦炭进料口104上面的位置)以在装置的这一部分投进。将石灰投进CDQ设备的方法包括投进型(A)和投进型(B)。

对于将石灰放入铲斗和/或铲斗卡车中的时间不必特别限定。由于在所有情况下都可以将焦炭的热量用于预热石灰，因此可以在任何时间将石灰放在铲斗和/或铲斗卡车中，例如在炽热焦炭151从焦炭炉201装到铲斗卡车或类似物102上之前，在放上炽热焦炭的同时，或者在放上炽热焦炭之后。

(1)在放上炽热焦炭151之前将石灰181b放在铲斗卡车或类似物102上。例如，将石灰放在空铲斗卡车或类似物102上，并在炽热焦炭151投进CDQ 101设备之后回到焦炭炉。使用石灰投进装置(例如，除了上面就投进型(A)所述的螺杆加料器或者进料台之外，还有旋转加料器)借助重力或者空气运输将石灰放在空的铲斗卡车或类似物102上，然后将来自焦炭炉的炽热焦炭151放在含有石灰的铲斗卡车或类似物102上。

(2)将石灰181b放在已放有炽热焦炭151的铲斗卡车或类似物102上。例如，使用挤出机从焦炭炉将炽热焦炭放出并载在铲斗卡车或类似物102上，然后使铲斗卡车前进到石灰投进装置(例如，除了上面就投进型(A)所述的螺杆加料器或者进料台之外，还可以使用旋转加料器)下，在此借助重力或者空气运输将石灰181b放在已载有炽热焦炭的铲斗卡车或类似物102上。两种方式操作都简单易行，并且不影响石灰投进装置、焦炭挤出机和CDQ设备。

在上面(1)的方式中，在载有炽热焦炭之后，铲斗卡车或类似物102可以到达CDQ 101设备，这样在到达CDQ设备之前无需浪费时间装载石灰。在上面(2)的方式下，铲斗卡车或类似物102中的炽热焦炭151可以用石灰181b覆盖，这样可以促进石灰热分解，同时限制炽热焦炭的热量扩散，并且还防止了炽热焦炭151接触空气，否则炽热焦炭将燃烧。

可以将上述两种投进型(A)和(B)组合。在一优选实施方式中，仅将特定量的石灰(刚够促进石灰181b热分解，同时阻止炽热焦炭151的热量散发)加入到铲斗卡车或类似物102内的炽热焦炭上(投进型(B))，然后通过投进型(A)将所需的剩余量投进，这样可以将石灰与炽热焦炭均匀混合并分散。

在预备室内，所有或者至少部分空间具有在1000-1100℃的优选温度下的气体。高温增加了石灰的热分解反应与气体中硫化合物和热分解产物CaO之间的反应的反应速度，这样将气体中的硫组分以石膏CaSO₄的形式固定。从而实现较高的脱硫效果。被固定的硫以沉积在焦炭表面上的石膏的形式从CDQ设备的底部排放出口108与冷却的焦炭155与剩余未反应的CaCO₃和/或CaO一起排出。尺寸大的焦炭由焦炭切割机压碎并用筛子筛分，其中粉状焦炭(不能通过筛孔的)被收集起来，并且在通过筛孔之后收集粒径均匀的焦炭颗粒。将石膏CaSO₄与剩余未反应的CaCO₃和/或CaO与粉状焦炭一起送到下面的烧结过程。将通过筛孔的大小均匀的焦炭送到鼓风炉。通过将铁矿石和加入的粉状焦炭和加入的石灰烧结制备常规烧结的矿石，特别是自熔融烧结矿石或含有石灰的烧结矿石(其中CaO(通常是石灰石粉末)提前燃烧)，以便不必将该熔融物加入到鼓风炉。在本发明中，可以将已包括在粉状焦炭中的CaCO₃和CaO用作石灰的替代物料，这样使得烧结过程中石灰消耗降低，否则还要加入。因此，在制铁过程中可以将石灰有效地用作脱硫剂。在CDQ和烧结过程中，石灰都转化成CaSO₄。

如果预备室内的气体温度低于1000℃，那么热分解反应 几乎不能进行(超过900℃才分解)。除此之外，脱硫的反应效率几乎不会高，这可能造成硫化合物的去除比例(脱硫百分比)低。相反，如果温度超过1100℃，由于诸如热辐射的热损失增加，因此CDQ的冷却效率降低，这样导致总的热效率降低。

在预备室内的整个空间不必具有均匀的温度分布。即使少部分温度不在上述范围内，整体上也是无害的。

                       实施例

下面以如下具体实施例为基础解释本发明。然而，应理解的是这些具体实施例，尽管描述了本发明的优选实施方式，但是这些实施例仅仅是说明性的，这是由于依据这些详细描述，在本发明的精神和范围内的各种改变和改进对本领域技术人员将是显而易见的。

                    对比实施例1

                   (没有投进石灰)

图1所示的CDQ设备的常规操作是假定每吨焦炭将5m³的空气(在室温条件下测定的)带入到预备室内。值5m³(在室温条件下测定的)是当上盖102开放投进焦炭时自然进入预备室的空气量，这似乎是以CDQ制备设备的操作记录为基础估算的相当精确值。本对比实施例中所用的焦炭的硫含量是0.4重量％(干)，挥发性物质(VM)是3％。在操作期间预备室内空间的气体温度是1000-1100℃。该空间的气体温度是通过位于图1所示的预备室105内的位置的温度传感器191测定的。倒入焦炭炉201内的碳片粒径小于10mm。

加入的5m³空气(在室温条件下测定的)中的氧气量是1.05m³(在室温条件下测定的)，这样通过燃烧1.13Kg炽热焦炭产生4.5g含硫气体。结果产生3.2升(在室温条件下测定的)的SO_x。产生的SO_x是以释放的气体(通过图1中的气体释放路径129释放)中SO_x浓度测定的。在不使用石灰的情况下，结果是释放的气体中SO_x量是13ppm(在CDQ操作期间释放的释放气体中的平均SO_x浓度)。

                    实施例1

                   (投进石灰)

假定每吨焦炭将5m³的空气(在室温条件下测定的)带入预备室内，与对比实施例中相同。在间歇投进炽热焦炭151之间使用合适投进装置183(进料台和使用空气作为载气的气体运输系统)经4个在预备室周边等间距分布的石灰进料口185将石灰投进预备室。更精确地，通过控制进料台和运输气体流速经4个石灰进料口185每一个同时将等量的石灰吹入预备室，以便可以在焦炭上形成均匀的石灰层。每吨炽热焦炭投进的石灰量是300g。其它条件与对比实施例1中相同。本实施例1中所用的焦炭的硫含量是0.4重量％(干)，挥发性物质(VM)是3％。所用石灰都是碳酸钙(CaCO₃)。倒入焦炭炉201内的碳的粒径小于10mm。本实施例1中所用的石灰包括10重量％的粒径小于10mm的石灰。更精确地，如图2所示，所用石灰是由锤型压碎机制得的(压碎量＝100kg/h，旋转速度＝200rpm，锤宽度＝10mm，锤的数量＝12，出口筛孔尺寸＝50mm(正方形筛孔))。使用振动筛(筛孔尺寸＝10mm(正方形筛孔)，倾斜5°，在与倾斜方向水平和垂直的方向上的振幅＝10mm，频率＝30/分钟)将碎石灰筛分。就进行的三个试验的每一个而言，通过筛孔之前的粒径小于10mm的石灰含量分别是10、9、10重量％。因此，确定碎石灰中包括10重量％的粒径小于10mm的石灰，然后将其用于实施实施例1。

在本实施例中，CDQ设备操作过程中每吨炽热焦炭投进300g石灰(CaCO₃)。SO_x浓度是在释放的气体(通过图1中的气体释放路径129释放)中测定的。测量结果证实释放的气体中SO_x量降低至1ppm(在CDQ操作期间释放的释放气体中的平均SO_x浓度)。换句话说，硫化合物的除去或回收比(脱硫百分比)是92％。

结果，可以大大降低因在锅炉109的热交换管的表面上或者在锅炉109的出口段冷凝H₂SO₄或H₂SO₃而引起的酸腐蚀。

                      实施例2

本实施例中所用的石灰与实施例1中所用的相同。将石灰放在已装有炽热焦炭的铲斗卡车102上。通常，在CDQ操作时，将100t/h炽热焦炭投进气体温度是1000℃的预备室中，这样产生70.2t/h蒸汽，即0.702t-蒸汽/t-焦炭，并且当将30g/h的石灰与炽热焦炭一起加入到预备室时，该CDQ设备产生0.635t-蒸汽/t-焦炭。然而，本发明人发现，当将石灰以30g/h的量提前放在铲斗卡车上，然后与炽热焦炭一起投入预备室时，CDQ设备产生0.64t-蒸汽/t-焦炭。因此，在投进CDQ之前在铲斗卡车上分解的石灰的百分比是：(0.64-0.635)/(0.702-0.635)×100＝7.5％。换句话说，散发到大气中但仍然呆在铲斗卡车内的炽热焦炭的热量可以通过分解7.5％的石灰来回收。

如上所述，本发明可以降低CDQ气体中的硫化合物。在每吨焦炭向预备室中带入5m³的空气(在室温条件下测定的)的情况下，SO_x浓度可以从13ppm降低至1ppm，即降低92％。这样能够将酸腐蚀的维护频率从每3年降低至至少每5年，这样使得维修时间、工作和成本大大降低。先前，腐蚀的金属部分必需比预期的提前替换，这是由于包括腐蚀部分的磨损和必要的磨损的修理使得该部分比预期的要薄。本发明还能够使这些过去被快速腐蚀的装置使用更长时间。排放的SO_x量降低使得气体净化装置的运行成本降低。

然后将通过CDQ降温的焦炭筛分。一旦它们通过筛孔，收集粒径均匀的焦炭颗粒，然后送到鼓风炉，并将未通过筛孔的粉状焦炭送入烧结过程制备烧结矿石。在烧结过程中，将铁矿石与粉状焦炭和石灰一起烧结，形成10-20mm大小的烧结矿石。在本发明中，加入到CDQ设备的石灰将硫组分以石膏(CaSO₄)形式固定，然后将它们从CDQ设备倒出并经筛分与未通过筛孔的粉状焦炭一起收集起来。因此，石膏(CaSO₄)也加入到烧结过程，这样提供了本发明的一个附带效果，除了未反应的CaCO₃和CaO作为烧结过程中石灰的替代物质之外，由于石膏(CaSO₄)也可以通过热分解产生CaO而起石灰的替代物质的作用，因此加入到烧结过程的石灰量可以大大降低，甚至可以是0。一旦被固定，石膏(CaSO₄)形式的硫被送入鼓风炉和烧结过程，在此石膏中的硫组分被气化并再次排出。然而，石膏中的硫量是焦炭中最初所含的硫量的一部分，并且安装在烧结过程和鼓风炉中的现有的硫除去装置具有足够的净化来自该过程的焦炭中的硫组分的能力。因此，烧结过程(不考虑鼓风炉)不需要任何其它设备就能处理来自CDQ设备的硫组分。

Claims (19)

1、一种减少CDQ设备内的气体中的硫化合物的方法，其包括将石灰加入到该CDQ设备中的步骤。

2、如权利要求1的方法，其中将石灰加入到还加入炽热焦炭的预备室中。

3、如权利要求1的方法，其中将石灰放入向所述CDQ设备输送和加入炽热焦炭的铲斗和/或铲斗卡车中。

4、如权利要求1的方法，其中CDQ设备的预备室内的部分或全部空间的气体温度是1000-1100℃。

5、如权利要求1的方法，其中大于10重量％的石灰的粒径小于10mm。

6、如权利要求1的方法，其中每吨焦炭加入的石灰量是25-640g。

7、如权利要求2的方法，其中在间歇加入炽热焦炭之间将石灰加入预备室，或者将石灰和炽热焦炭同时加入到预备室中。

8、如权利要求2的方法，其中通过位于CDQ设备的顶部的焦炭进料口和/或位于预备室上的一个或多个石灰进料口将石灰加入。

9、如权利要求1的方法，其中使用氮气和/或循环气体作为载气通过气体运输加入石灰。

10、如权利要求3的方法，其中在铲斗和/或铲斗卡车上装上炽热焦炭之前、同时和/或之后将石灰加入到该铲斗和/或铲斗卡车中。

11、如权利要求7的方法，其中在间歇加入炽热焦炭之间将石灰加入预备室。

12、如权利要求7的方法，其中将石灰和炽热焦炭同时加入到预备室中。

13、如权利要求8的方法，其中通过位于CDQ设备的顶部的焦炭进料口和/或位于预备室上的一个或多个石灰进料口将石灰加入。

14、如权利要求8的方法，其中通过位于预备室上的一个或多个石灰进料口将石灰加入。

15、如权利要求9的方法，其中使用氮气作为载气通过气体运输加入石灰。

16、如权利要求9的方法，其中使用循环气体作为载气通过气体运输加入石灰。

17、如权利要求10的方法，其中在铲斗和/或铲斗卡车上装上炽热焦炭之前将石灰加入到该铲斗和/或铲斗卡车中。

18、如权利要求10的方法，其中在铲斗和/或铲斗卡车上装上炽热焦炭的同时将石灰加入到该铲斗和/或铲斗卡车中。

19、如权利要求10的方法，其中在铲斗和/或铲斗卡车上装上炽热焦炭/或之后将石灰加入到该铲斗和/或铲斗卡车中。

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