CN211837161U - 一种煤化工工艺废气脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤化工工艺废气脱硫装置，包括脱硫反应器，所述脱硫反应器内设置有喷淋设备，所述喷淋设备的进液端贯穿所述脱硫反应器与碱液泵连接，所述碱液泵连接碱液箱，喷淋设备通过碱液泵引出碱液箱内碱性液体对脱硫反应器内进行喷洒，脱硫反应器内的烟气进行脱硫反应；脱硫反应器底部连接废液泵，废液泵连接旋流分离器，旋流分离器连接水溶过滤器，水溶过滤器连接硫仓，水溶过滤器还连接蒸发结晶器，蒸发结晶器还连接有旋流分离器，所述蒸发结晶器的结晶盐出口连接盐仓，所述蒸发结晶器的蒸汽出口连接冷凝器，所述冷凝器的凝结水出口连接工艺水箱。本实用新型资源利用率高，经济效益好，结构简单，便于工业化应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤化工活性炭生产技术领域，具体涉及一种煤化工工艺废气脱硫装置。
背景技术
煤化工行业中活性炭制作的原料采用兰炭，制作工艺采用的是高温蒸汽活化方法，活性炭用高温蒸汽进行活化，蒸汽在如此高温下与碳发生复杂的化学反应：
2H2O+C＝CO2+2H2 H2O+CO＝CO2+H2
C+2H2＝CH4 CO2+H2＝CO+H2O
高温下碳和水的反应产生了大量的一氧化碳、氢气、甲烷，兰炭中的硫和氯在高温下发生如下反应：
S+H2＝H2S CL-+H+＝HCL
高温蒸汽通过兰炭后产生复杂的反应，在排出碳层的气体中含有一氧化碳、氢气、甲烷、硫化氢、氯化氢等。这些气体通过燃烧利用其中热值后进行处置，在尾气中会存在二氧化硫、氯化氢，如果燃烧温度过高，还会有氮氧化物存在，需统一处理达标后才能排放。
活性炭活化工艺废气在未燃烧之前硫的存在状态是硫化氢，而在非常规燃煤锅炉燃烧煤炭时产生的是二氧化硫，且硫化氢必须在充分完全的燃烧情况下才会完全转化为二氧化硫，因此，在整个工艺脱硫时必须考虑二氧化硫和硫化氢两个因素，而不是单一的二氧化硫的控制，同时硫化氢是一种微溶于水的物质。
目前普通的二氧化硫处理方法，如石灰石-石膏法喷淋液PH控制在酸性、双碱法喷淋液PH基本控制在8左右，对硫化氢的处理效率都极低；石灰-石膏法的碱性喷淋液对硫化氢有处理效率，但是系统极其容易堵塞，且系统庞大复杂。
实用新型内容
针对现有技术中的不足，本实用新型的目的是解决现有技术中活性炭活化工艺废气经燃烧后产生的尾气处理效果不佳，处理效果单一的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种煤化工工艺废气脱硫装置，包括脱硫反应器，所述脱硫反应器内设置有喷淋设备，所述喷淋设备的进液端贯穿所述脱硫反应器与碱液泵的出口连接，所述碱液泵的入口连接碱液箱出口，所述喷淋设备通过碱液泵引出碱液箱内碱性液体对脱硫反应器内进行喷洒，使脱硫反应器内的烟气进行脱硫反应；
所述脱硫反应器底部设置有废液出口，所述废液出口连接废液泵的入口，所述废液泵用于排出脱硫反应器内对烟气进行脱硫产生的废液，所述废液泵的出口连接旋流分离器，所述旋流分离器的固体出口连接水溶过滤器，所述水溶过滤器的固体出口连接硫仓，所述水溶过滤器的液体出口连接蒸发结晶器的入口，所述蒸发结晶器的入口还连接有旋流分离器的液体出口，所述蒸发结晶器的结晶盐出口连接盐仓，所述蒸发结晶器的蒸汽出口连接冷凝器，所述冷凝器的凝结水出口连接工艺水箱。
进一步的，所述脱硫反应器上开设有第二烟气出口，所述第二烟气出口高于喷淋设备设置，所述第二烟气出口连接引风机的入口，所述引风机出口连接烟囱，所述烟囱用于排出脱硫后的烟气；所述第二烟气出口与喷淋设备之间设置有除雾器，所述除雾器用于去除烟气中携带的水分。
进一步的，所述脱硫反应器内还设置有用于搅动滴落至脱硫反应器底部碱性液体的搅动器。
进一步的，所述碱液箱内的碱性液体为氢氧化钠溶液。
进一步的，所述脱硫反应器还设置有第二烟气入口，所述第二烟气入口连接至燃烧室的第一烟气出口，所述燃烧室上还设置有第一烟气入口，所述第一烟气入口连接至活化室，所述燃烧室用于燃烧活化室传输的可燃烟气。
进一步的，所述燃烧室的外壁包覆有蒸汽管道，所述蒸汽管道上设置蒸汽出口和蒸汽入口，所述蒸汽管道的蒸汽入口连接蒸汽产生设备，所述蒸汽管道的蒸汽出口连接活化室的蒸汽入口或其他需要利用蒸汽热值的设备。
进一步的，所述第一烟气出口管道上设置有烟气成分传感器，所述烟气成分传感器还与数控装置连接，所述烟气成分传感器将检测到第一烟气出口管道内的烟气成分数据传输至数控装置，所述数控装置还连接有配风风机，所述配风风机的出风口连接调风阀的一端，所述调风阀的另一端与所述燃烧室上设置的空气入口连接，所述调风阀用于调节进入燃烧室冷风的风速和风压，所述数控装置根据烟气成分传感器传输的数据控制配风风机的风量。
进一步的，所述烟气成分传感器包括二氧化硫、氮氧化物、硫化氢和氧含量传感器。
进一步的，所述燃烧室内壁铺设有耐火砖。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
本实用新型提供了一种煤化工工艺废气脱硫装置，通过吸取碱液箱内的碱性液体对脱硫反应器内进行喷洒，相比传统脱硫装置，不再需要石灰石-石膏法、石灰-石膏法和双碱法复杂的氧化系统、石膏脱除系统和脱硫液制备系统，本实用新型只需使脱硫反应器内始终符合碱性要求即可，同时脱硫反应器设置有废液出口，引出反应后的废液，进行分离蒸发，能够从废液中分离出硫单质、结晶盐和工艺水，充分利用废液中可利用的成分，整个装置资源利用率高，经济效益良好，结构简单、操作简便、稳妥可靠，便于工业化应用；
进一步的，本实用新型的脱硫反应器内设置有除雾器，脱硫完成的烟气排出脱硫反应器前经除雾器去除携带在烟气中的液滴，避免了引风机和烟囱受到沾污和氧化腐蚀，本实用新型的使用寿命更加长久，同时，本实用新型充分考虑到碱性液体与烟气完成脱硫反应后产生大量废液，废液在脱硫反应器中浓度过高影响系统脱硫效率，设置有废液泵，实时排出废液，脱硫反应器实时保持着高效脱硫，工作效率更高；
进一步的，本实用新型中的碱性液体为氢氧化钠溶液，其活性炭活化工艺产生的烟气里的二氧化硫和硫化氢都具有良好的处理效果，只通过喷洒氢氧化钠溶液即实现烟气脱硫反应，更加省时，而且，在碱性条件下，烟气中的二氧化硫能快速与水反应生成亚硫酸，亚硫酸可快速与氢氧化钠反应，生成亚硫酸钠和硫酸钠，随着废液排出外界即可，烟气中的硫化氢能与氢氧化钠快速反应生成硫化钠，硫化钠又与硫酸钠和亚硫酸钠发生归中反应生成单质硫随着废液排出外界即可，本实用新型通过氢氧化钠溶液能对烟气进行充分脱硫，而且由于本实用新型采用碱性强以及溶解度高的氢氧化钠溶液作为脱硫剂，常规的脱硫方法采用CaCO3、CaO或(CaOH)2进行反应，本实用新型的氢氧化钠碱性更强，反应能力更强，且氢氧化钠的溶解性好，氢氧化钠溶液中离子浓度大，利于脱硫反应进行，本实用新型的处理效率更高，省时。
进一步的，本实用新型将活性炭高温蒸汽产生的可燃烟气进行充分燃烧，降低污染物初始排放浓度，节约了脱硫反应器内脱硫成本，同时，本实用新型中的燃烧室外壁包覆有蒸汽管道，蒸汽产生设备产生的蒸汽经过燃烧室外壁进行吸热，从蒸汽出口排出，能利用吸热后的蒸汽继续对活性炭进行高温活化处理，也能用于汽轮机发电或其他需要蒸汽热量的设备，本实用新型充分利用了活性炭高温活化产生的烟气燃烧产生的热量，对蒸汽管道内的蒸汽放热，充分利用资源，使整体机构能产生反复利用的能源，成本更低，经济性更强。
进一步的，本实用新型的燃烧室出口管道设置有烟气成分传感器，通过烟气成分传感器和数控装置，实现燃烧室进风量的实时调整，保证活性炭高温活化后产生的烟气能进行充分燃烧，保证燃烧室内燃烧产生的氮氧化物浓度符合环保标准，节约脱硫反应器内的脱硫成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
附图中：1-活化室，2-燃烧室，21-第一烟气入口，22-空气入口，23-蒸汽入口，24-蒸汽出口，25-第一烟气出口，3-烟气成分传感器，4-数控装置，51-配风风机，52-废液泵，53-碱液泵，54-引风机，6-调风阀，7-脱硫反应器，71-废液出口，72-第二烟气入口，73-第二烟气出口，8-喷淋设备，9-除雾器，10-碱液箱，11-烟囱，12-旋流分离器，13-水溶过滤器，14-硫仓，15-蒸发结晶器，16-盐仓，17-冷凝器，18-工艺水箱，19-搅动器，20-高温蒸汽入口。
具体实施方式
下面结合符合和具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。
如图1所示，本实用新型提供一种煤化工工艺废气脱硫装置，包括活化室1，活性炭高温活化工艺在活化室1内进行，活化室1的烟气出口连接燃烧室的第一烟气入口21，燃烧室的第一烟气出口25连接脱硫反应器7的第二烟气入口72，高温活化工艺通过活性炭后排出的工艺尾气含有一氧化碳、氢气和甲烷，同时还有硫化氢和氯化氢，一氧化碳和氢气都是具有强还原性气体，硫化氢燃烧能产生二氧化硫，硫化氢又与二氧化硫发生归中反应生成硫单质，所以首先对活性炭高温活化产生的烟气进行燃烧，对燃烧状态进行控制，能有效的控制进入脱硫反应器7内的二氧化硫浓度；
在本实施例中，脱硫反应器7内设置有喷淋设备8，所述喷淋设备8的进液端贯穿所述脱硫反应器7与碱液泵52的出口连接，喷淋设备8与脱硫反应器7之间进行密封处理，所述碱液泵52的入口连接碱液箱10的出口，所述喷淋设备8通过碱液泵52引出碱液箱10内碱性液体对脱硫反应器7内进行喷洒，使脱硫反应器7内的烟气进行脱硫反应，完成脱硫反应的烟气通过连接在脱硫反应器7上的引风机54引出至烟囱11内，排出外界，优选的，引风机54与设置在脱硫反应器7顶端的第二烟气出口73连接；
在本实施例的优选实施例中，碱液箱10内的碱性液体为氢氧化钠溶液，其中氢氧化钠溶液的浓度根据脱硫反应器7内的二氧化硫浓度和脱硫反应器7中的烟气量来决定；
具体的，燃烧室2燃烧后的烟气进入脱硫反应器7内，通过喷淋设备8喷洒的氢氧化钠溶液发生脱硫反应，达到脱硫目的，其中，脱硫反应器7内的反应主要如下：
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+O2→H2SO4
H2SO3+NaOH→Na2SO4+H2O
H2SO4+NaOH→Na2SO4+H2O
H2S+NaOH→Na2S+H2O
S2-+S6+→S↓
脱硫反应本质上是酸碱中和反应，常规的脱硫方法采用生石灰CaCO3、生石灰CaO或熟石灰(CaOH)2进行反应，而本实用新型使用烧碱NaOH进行反应，首先NaOH碱性更强，与SO2和H2S的反应能力更强，而且NaOH溶解性好，氢氧化钠溶液中离子浓度大更有利于脱硫反应的进行。
优选的，脱硫反应器7内还设置有搅动器19，用于搅动沉淀至脱硫反应器7底部的反应液，从而提高氢氧化钠的使用率，并进一步提高脱硫反应效率，搅动器19的搅动操作通过配套的执行器完成。
在本实施例的优选实施例中，脱硫反应器7内的第二烟气出口73与喷淋设备8之间设置有除雾器9，所述除雾器9用于去除烟气中携带的液滴，避免对引风机54、烟囱11和管道造成沾污和严重氧化腐蚀，具体的，脱硫后的烟气经过除雾器9去除烟气中携带的液滴后经引风机54进入烟囱11，随后排入大气。
随着脱硫反应器7内产生的硫酸钠浓度不断增加，达到一定的浓度后会影响系统脱硫效率，因此脱硫反应器7底部设置有废液泵52，用于脱硫反应器7内的废水排放；
在本实施例的优选实施例中，废液出口71连接废液泵52的入口，所述废液泵52用于排出脱硫反应器7内对烟气进行脱硫产生的废液，所述废液泵52的出口连接旋流分离器12，所述旋流分离器12的固体出口连接水溶过滤器13，所述水溶过滤器13的固体出口连接硫仓14，所述水溶过滤器13的液体出口连接蒸发结晶器15的入口，所述蒸发结晶器15的入口还连接有旋流分离器12的液体出口，所述蒸发结晶器15的结晶盐出口连接盐仓16，所述蒸发结晶器15的蒸汽出口连接冷凝器17，所述冷凝器17的凝结水出口连接工艺水箱18。
具体的，废液泵52排出的废液首先经过旋流分离器12分离单质硫和硫酸盐等絮凝结晶，分离得到固体进入水溶过滤器13，溶解硫酸盐等可溶固体，水溶过滤器13内分离的硫单质送入硫仓14，旋流分离器12的得到的液体和水溶过滤器13得到的溶解液进入蒸发结晶器15，结晶产生的结晶盐进入盐仓16，作为工业用盐，产生的蒸气进入冷凝器17冷凝后进入工艺水箱18回收利用。
在本实施例的优选实施例中，燃烧室2外壁包覆有蒸汽管道，蒸汽管道上设置有蒸汽出口24和蒸汽入口23，蒸汽入口23连接蒸汽产生设备，蒸汽产生设备生产的低温蒸汽传输至燃烧室2外壁包覆的蒸汽管道，吸收燃烧室2燃烧烟气产生的热量，然后从蒸汽管道的蒸汽出口24流出，加热后的蒸汽能继续用于活性炭高温活化工艺，也能用于汽轮机发电或连接至其他需要利用蒸汽的热量的设备，充分利用了烟气燃烧后产生的热值。
在本实施例的优选实施例中，燃烧室2的第一烟气出口25管道上设置有烟气成分传感器3，所述烟气成分传感器3还与数控装置4连接，所述烟气传感器3将检测到第一烟气出口73管道内的烟气成分传输至数控装置4，所述数控装置4还连接有配风风机51，所述配风风机51的出风口连接调风阀6的一端，所述调风阀6的另一端与所述燃烧室2上设置的空气入口连接，调风阀6用于控制进入燃烧室2冷风的风速和风压，所述数控装置4根据烟气成分传感器3传输的数据控制配风风机51的风量；
具体的，通过对燃烧室2内烟气进行燃烧来控制烟气中二氧化硫、硫化氢和氮氧化物的浓度，烟气成分传感器3包括二氧化硫、氮氧化物、硫化氢和氧含量传感器，通过烟气成分传感器3传输至数控装置4的数据，数控装置4控制配风风机51的风量，调节调风阀6的开度，从而控制进入燃烧室2的配风风速和风压，具体的，烟气进入燃烧室2进行燃烧，一部分硫化氢燃烧产生SO2，第一烟气出口25管道内的烟气中H2S与SO2的浓度比小于1：10，并保证氮氧化物浓度不超过使用地区要求的环保标准，停止调节调风阀6和调节配风风机51。
具体的，使用本装置的具体步骤如下，活化室1内产生的烟气通过燃烧室2的第一烟气入口21进入燃烧室2内进行燃烧，蒸汽产生设备生产的低温蒸汽通过燃烧室2的蒸汽入口23进入蒸汽管道吸收燃烧室2燃烧烟气产生的热量并通过蒸汽出口24排出，输送至活化室1的蒸汽入口23或其他需要利用蒸汽热量的设备；
燃烧后的烟气通过燃烧室2的第一烟气出口25排出，所述第一烟气出口25管道上的烟气成分传感器3检测第一烟气出口25管道内的烟气成分传输至数控装置4，数控装置4根据烟气成分传感器3传输的数据控制配风风机51的风量，调节调风阀6开度，控制进入燃烧室2的冷风风速和风压，当燃烧室2的第一烟气出口25管道内的烟气成分中硫化氢和二氧化硫的浓度比小于1：10，且氮氧化物浓度不超过使用地区要求的环保标准时，停止调节调风阀6开度和配风风机51的风量调节；
燃烧室2燃烧后的烟气传输至脱硫反应器7内，喷淋设备8通过碱液泵53吸取碱液箱10内碱性液体泵出至脱硫反应器7内，使脱硫反应器7内的烟气与碱性液体发生脱硫反应后，经除雾器9去除烟气中的液滴后通过烟囱11排出外界，碱性液体与烟气发生反应产生的废液经废液泵52排出至旋流分离器12内，旋流分离器12分离废液中的固体和液体，分离的固体投入水溶过滤器13内，溶解可溶固体得到硫单质投入硫仓14内，旋流分离器12分离废液产生的液体和水溶过滤器13内溶解可溶固体产生的溶解液混合投入蒸发结晶器15内，蒸发结晶器15结晶产生的结晶盐进入盐仓16，蒸发结晶器15结晶产生的蒸气进入冷凝器17冷凝后进入工艺水箱18。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种煤化工工艺废气脱硫装置，其特征在于，包括脱硫反应器(7)，所述脱硫反应器(7)内设置有喷淋设备(8)，所述喷淋设备(8)的进液端贯穿所述脱硫反应器(7)与碱液泵(53)的出口连接，所述碱液泵(53)的入口连接碱液箱(10)出口，所述喷淋设备(8)通过碱液泵(53)引出碱液箱(10)内碱性液体对脱硫反应器(7)内进行喷洒，使脱硫反应器(7)内的烟气进行脱硫反应；
所述脱硫反应器(7)底部设置有废液出口(71)，所述废液出口(71)连接废液泵(52)的入口，所述废液泵(52)用于排出脱硫反应器内对烟气进行脱硫产生的废液，所述废液泵(52)的出口连接旋流分离器(12)，所述旋流分离器(12)的固体出口连接水溶过滤器(13)，所述水溶过滤器(13)的固体出口连接硫仓(14)，所述水溶过滤器(13)的液体出口连接蒸发结晶器(15)的入口，所述蒸发结晶器(15)的入口还连接有旋流分离器(12)的液体出口，所述蒸发结晶器(15)的结晶盐出口连接盐仓(16)，所述蒸发结晶器(15)的蒸汽出口连接冷凝器(17)，所述冷凝器(17)的凝结水出口连接工艺水箱(18)。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工工艺废气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫反应器(7)上开设有第二烟气出口(73)，所述第二烟气出口(73)高于喷淋设备(8)设置，所述第二烟气出口(73)连接引风机(54)的入口，所述引风机(54)出口连接烟囱(11)，所述烟囱(11)用于排出脱硫后的烟气；所述第二烟气出口(73)与喷淋设备(8)之间设置有除雾器(9)，所述除雾器(9)用于去除烟气中携带的水分。
3.根据权利要求1所述的一种煤化工工艺废气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫反应器(7)内还设置有用于搅动滴落至脱硫反应器(7)底部碱性液体的搅动器(19)。
4.根据权利要求1所述的一种煤化工工艺废气脱硫装置，其特征在于，所述碱液箱(10)内的碱性液体为氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求1所述的一种煤化工工艺废气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫反应器(7)还设置有第二烟气入口(72)，所述第二烟气入口(72)连接至燃烧室(2)的第一烟气出口(25)，所述燃烧室(2)上还设置有第一烟气入口(21)，所述第一烟气入口(21)连接至活化室(1)，所述燃烧室(2)用于燃烧活化室(1)传输的可燃烟气。
6.根据权利要求5所述的一种煤化工工艺废气脱硫装置，其特征在于，所述燃烧室(2)的外壁包覆有蒸汽管道，所述蒸汽管道上设置蒸汽出口(24)和蒸汽入口(23)，所述蒸汽管道的蒸汽入口(23)连接蒸汽产生设备，所述蒸汽管道的蒸汽出口(24)连接活化室(1)的蒸汽入口或其他需要利用蒸汽热值的设备。
7.根据权利要求5所述的一种煤化工工艺废气脱硫装置，其特征在于，所述第一烟气出口(25)管道上设置有烟气成分传感器(3)，所述烟气成分传感器(3)还与数控装置(4)连接，所述烟气成分传感器(3)将检测到第一烟气出口(25)管道内的烟气成分数据传输至数控装置(4)，所述数控装置(4)还连接有配风风机(51)，所述配风风机(51)的出风口连接调风阀(6)的一端，所述调风阀(6)的另一端与所述燃烧室(2)上设置的空气入口(22)连接，所述调风阀(6)用于调节进入燃烧室(2)冷风的风速和风压，所述数控装置(4)根据烟气成分传感器(3)传输的数据控制配风风机(51)的风量。
8.根据权利要求7所述的一种煤化工工艺废气脱硫装置，其特征在于，所述烟气成分传感器(3)包括二氧化硫、氮氧化物、硫化氢和氧含量传感器。
9.根据权利要求5所述的一种煤化工工艺废气脱硫装置，其特征在于，所述燃烧室(2)内壁铺设有耐火砖。
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| CN202020337957.6U CN211837161U (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 一种煤化工工艺废气脱硫装置 |
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Cited By (1)
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| CN111249869A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-09 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种煤化工工艺废气脱硫装置及其使用方法 |
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- 2020-03-17 CN CN202020337957.6U patent/CN211837161U/zh active Active
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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