CN218077109U - 高炉煤气净化及利用装置和冶炼装置 - Google Patents

高炉煤气净化及利用装置和冶炼装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种高炉煤气净化及利用装置和冶炼装置。该高炉煤气净化及利用装置包括重力除尘器，其设置为接收来自高炉的高炉煤气，对高炉煤气进行预除尘；布袋除尘器，其与所述重力除尘器相连；预处理反应器，其与所述布袋除尘器相连；有机硫水解反应器，其与所述预处理反应器相连；余压透平发电装置，其与有机硫水解反应器相连；干法脱硫反应器，其与余压透平发电装置相连。该装置能够有效地脱除高炉煤气中的HCl等酸性物质及COS、CS2、H2S等硫化物。

Description

高炉煤气净化及利用装置和冶炼装置
技术领域
本实用新型涉及一种高炉煤气净化及利用装置和一种冶炼装置。
背景技术
高炉煤气是生铁冶炼过程中副产的一种可燃性气体，是重要的二次能源。目前，高炉煤气的处理工艺一般是利用干法除尘器去除煤气中粉尘颗粒物，然后利用余压透平发电装置对煤气的余压进行回收发电利用，再送往高炉热风炉、轧钢加热炉和煤气发电厂等用户作为燃料使用。高炉煤气中含有COS、CS2、H2S等含硫物质，这些含硫物质若不加处理，排向大气会造成空气污染。高炉煤气中还含有HCl等酸性腐蚀组分，这些组分会导致煤气管道系统及设备受到腐蚀，并且容易导致有机硫水解催化剂失活。因此，如何高效去除高炉煤气中HCl、COS、CS2和H2S等物质成为亟待解决的问题。
CN112195043A公开了一种高炉煤气脱硫装置。该装置包括与高炉煤气接头连接的布袋除尘器，布袋除尘器连有若干个并联的水解催化塔，水解催化塔的出口并联后串联有高炉煤气余压透平发电装置，高炉煤气余压透平发电装置出口连有脱硫降温塔，脱硫降温塔的出口连有煤气管网，脱硫降温塔还连有碱液循环装置。该装置中的脱硫降温塔为湿法脱硫设备，湿法脱硫增加了煤气的含水量，降低了煤气热值，产生的废水不易处理。
CN111592917A公开了一种高炉煤气精脱硫系统。该高炉煤气精脱硫系统包括依次连接的重力除尘器、布袋除尘器、有机硫转化装置、余压发电装置和脱硫装置。CN111763537A公开了一种高炉煤气干法脱硫装置。该高炉煤气干法脱硫装置包括依次连接的除尘单元、水解单元、TRT发电单元及脱硫单元。这些设备没有将高炉煤气中的HCl等酸性物质去除，会影响水解催化剂的性能，影响脱硫效果，且这些酸性物质会腐蚀设备和管路。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高炉煤气净化及利用装置，该装置能够有效地脱除高炉煤气中的HCl等酸性腐蚀物质及含硫污染物。本发明的再一个目的在于提供一种冶炼装置。
一方面，本实用新型提供一种高炉煤气净化及利用装置，包括：
重力除尘器，其设置为接收来自高炉的高炉煤气，对高炉煤气进行预除尘，形成预除尘煤气；
布袋除尘器，其与所述重力除尘器相连，其设置为将预除尘煤气除尘，形成除尘煤气；
预处理反应器，其与所述布袋除尘器相连，其设置为将除尘煤气预处理，脱除除尘煤气中的酸性物质，形成预处理煤气；
有机硫水解反应器，其与所述预处理反应器相连，其设置为将除尘煤气中的有机硫水解为无机硫，形成水解后煤气；
余压透平发电装置，其与有机硫水解反应器相连，其设置为将水解后煤气的压力和热能转化为电能；
干法脱硫反应器，其与余压透平发电装置相连，其设置为将来自余压透平发电装置的煤气中的无机硫脱除。
根据本实用新型的高炉煤气净化及利用装置，优选地，所述预处理反应器设置有除尘煤气进口和预处理煤气出口，所述除尘煤气进口和预处理煤气出口分别设置在预处理反应器的两侧；
所述除尘煤气进口设置在所述预处理反应器的下部，所述除尘煤气进口与所述布袋除尘器相连；
所述预处理煤气出口设置在所述预处理反应器的上部，所述预处理煤气出口与所述有机硫水解反应器相连。
根据本实用新型的高炉煤气净化及利用装置，优选地，所述预处理反应器内设置有至少一个预处理剂仓，所述预处理剂仓内设置有固体预处理剂。
根据本实用新型的高炉煤气净化及利用装置，优选地，所述有机硫水解反应器设置有预处理煤气进口和水解后煤气出口，所述预处理煤气进口和水解后煤气出口分别设置在有机硫水解反应器的两侧；
所述预处理煤气进口设置在所述有机硫水解反应器的下部，所述预处理煤气进口与所述预处理反应器相连；
所述水解后煤气出口设置在所述有机硫水解反应器的上部，所述水解后煤气出口与所述余压透平发电装置相连。
根据本实用新型的高炉煤气净化及利用装置，优选地，所述有机硫水解反应器的中部设置有催化剂层。
根据本实用新型的高炉煤气净化及利用装置，优选地，所述干法脱硫反应器设置有气体入口和气体出口，所述气体入口和气体出口分别设置在所述干法脱硫反应器的两侧；
所述气体入口设置在所述干法脱硫反应器的下部，所述气体入口与所述余压透平发电装置相连；
所述气体入口设置在所述干法脱硫反应器的上部。
根据本实用新型的高炉煤气净化及利用装置，优选地，所述干法脱硫反应器内设置有均布器和吸收仓；
所述均布器设置在所述吸收仓的下方，所述均布器设置为将进入干法脱硫反应器的煤气均匀分布；
所述吸收仓内设置有固体吸收剂。
根据本实用新型的高炉煤气净化及利用装置，优选地，所述重力除尘器的两侧分别设置有高炉煤气进口和预除尘煤气出口，所述高炉煤气进口和所述预除尘煤气出口相对设置；所述预除尘煤气出口与所述布袋除尘器相连。
根据本实用新型的高炉煤气净化及利用装置，优选地，所述布袋除尘器的两侧分别设置有预除尘煤气进口和除尘煤气出口；
所述预除尘煤气进口设置在布袋除尘器的下部，所述预除尘煤气进口与重力除尘器相连；
所述除尘煤气出口设置在布袋除尘器的上部，所述除尘煤气出口与所述预处理反应器相连。
另一方面，本实用新型提供了一种冶炼装置，其包括高炉和上述高炉煤气净化及利用装置。
本实用新型的高炉煤气净化及利用装置将高炉煤气经过重力除尘器和布袋除尘器两步除尘，并配合预处理反应器将高炉煤气中的HCl等酸性物质脱除，这样的煤气与水解催化剂反应能够达到更佳的水解效果，从而提高脱硫效率。本实用新型的高炉煤气净化及利用装置配备有干法脱硫反应器，这样不会降低煤气的热值，使能量能够被充分利用。
附图说明
图1为本实用新型的一种高炉煤气净化及利用装置的结构示意图。
附图标记详细如下：
1-高炉；2-重力除尘器；3-布袋除尘器；4-预处理反应器；5-有机硫水解反应器；6-余压透平发电装置；7-干法脱硫反应器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
<高炉煤气净化及利用装置>
本实用新型的高炉煤气干法处理装置包括：重力除尘器、布袋除尘器、预处理反应器、有机硫水解反应器、余压透平发电装置和干法脱硫反应器。在某些实施方式中，还可以包括煤气用户或煤气存储设备。
重力除尘器
重力除尘器设置为接收来自高炉的高炉煤气，对高炉煤气进行预除尘，形成预除尘煤气。重力除尘器的两侧分别设置有高炉煤气进口和预除尘煤气出口。高炉煤气进口和预除尘煤气出口相对设置。重力除尘器的底部设置有多个灰斗。
高炉煤气进口设置为能够与高炉相连。根据本实用新型的一个实施方式，高炉煤气进口通过煤气管道与高炉相连。优选地，煤气管道与高炉煤气进口相连的部分管道水平设置。煤气管道与重力除尘器相连的部分管道水平设置。
预除尘煤气出口设置为能够与布袋除尘器相连。在某些实施方式中，预除尘煤出口与布袋除尘器的预除尘煤气入口相连。预除尘煤气出口可以通过第一管道与布袋除尘器相连。第一管道与预除尘煤气出口相连部分的管道水平设置。第一管道与布袋除尘器相连部分的管道水平设置。
布袋除尘器
布袋除尘器将预除尘煤气进一步除尘，形成除尘煤气。布袋除尘器与重力除尘器相连。布袋除尘器的两侧分别设置有预除尘煤气进口和除尘煤气出口。
预除尘煤气进口设置在布袋除尘器的下部。预除尘煤气进口与重力除尘器的预除尘煤气出口相连。预除尘煤气进口通过第一管道与重力除尘器相连。
除尘煤气出口设置在布袋除尘器的上部。除尘煤气出口与预处理反应器相连。在某些实施方式中，除尘煤气出口与预处理反应器的除尘煤气进口相连。根据本实用新型的一个实施方式，除尘煤气出口通过第二管道与预处理反应器相连。第二管道与除尘煤气出口相连部分的管道水平设置。第二管道与预处理反应器相连部分的管道水平设置。
预处理反应器
预处理反应器将除尘煤气预处理，脱除除尘煤气中的酸性物质，形成预处理煤气。酸性物质包括但不限于HCl、H2S。预处理反应器与布袋除尘器相连。预处理反应器内可以设置有至少一个预处理剂仓，预处理剂仓内设置有固体预处理剂。除尘煤气与预处理剂仓内的预处理剂相接触，脱除除尘煤气中的酸性物质。预处理剂可以为钙基吸收剂、铝基吸收剂、分子筛中的一种或多种。预处理反应器可以设置为多个。这些预处理反应器并联设置。预处理反应器的个数可以根据高炉煤气的处理量确定。这些并联设置的预处理反应器中可以有部分作为备用设备使用。预处理反应器可以为固定床反应塔。
预处理反应器的两侧分别设置有除尘煤气进口和预处理煤气出口。
除尘煤气进口设置在预处理反应器的下部。除尘煤气进口与布袋除尘器的除尘煤气出口相连。根据本实用新型的一个实施方式，除尘煤气进口通过第二管道与布袋除尘器相连。
预处理煤气出口设置在预处理反应器的上部。除尘煤气出口与有机硫水解反应器的预处理煤气进口相连。在某些实施方式中，除尘煤气出口通过第三管道与有机硫水解反应器相连。优选地，第三管道与除尘煤气出口相连部分的管道水平设置。第三管道与有机硫水解反应器相连部分的管道水平设置。
有机硫水解反应器
有机硫水解反应器将预处理煤气中的有机硫水解为无机硫，形成水解后煤气。有机硫包括但不限于COS和CS2。有机硫水解反应器与预处理反应器相连。有机硫水解反应器的中部设置有催化剂层。催化剂层可以为氧化铝基水解催化剂。预处理煤气与催化剂层相接触，促进预处理煤气中的有机硫水解为无机硫。有机硫水解反应器可以设置为多个。这些有机硫水解反应器并联设置。有机硫水解反应器的个数可以根据高炉煤气的处理量确定。这些并联设置的有机硫水解反应器中可以有部分作为备用设备使用。有机硫水解反应器可以为水解塔。
有机硫水解反应器的两侧分别设置有预处理煤气进口和水解后煤气出口。
预处理煤气进口设置在有机硫水解反应器的下部。预处理煤气进口与预处理反应器的预处理煤气出口相连。根据本实用新型的一个实施方式，预处理煤气进口通过第三管道与预处理反应器相连。
水解后煤气出口设置在有机硫水解反应器的上部。水解后煤气出出口与余压透平发电装置相连。在某些实施方式中，水解后煤气出口通过第四管道与余压透平发电装置相连。优选地，第四管道与水解后煤气出口相连部分的管道水平设置。第四管道与余压透平发电装置相连部分的管道水平设置。
余压透平发电装置
余压透平发电装置设置为将水解后煤气的压力和热能转化为电能。余压透平发电装置与有机硫水解反应器相连。
余压透平发电装置设置有煤气入口和煤气出口。煤气入口与有机硫水解反应器的水解后煤气出口相连。在某些实施方式中，煤气入口通过第四管道与有机硫水解反应器相连。煤气出口与干法脱硫反应器相连。煤气出口可以与干法脱硫反应器的气体入口相连。在某些实施方式中，煤气出口通过第五管道与干法脱硫反应器相连。
干法脱硫反应器
干法脱硫反应器设置为将来自余压透平发电装置的煤气中的无机硫脱除。干法脱硫反应器与余压透平发电装置相连。干法脱硫反应器内设置有吸收仓，吸收仓内存储有固体吸收剂。例如氧化铁吸收剂。吸收仓可以设置为多个。来自余压透平发电装置的煤气与吸收仓内的固体吸收剂接触，脱除煤气中的无机硫。干法脱硫反应器内设置有均布器。均布器设置在吸收仓的下方。均布器设置为将进入干法脱硫反应器的煤气均匀分布。经过均布器的煤气能够分布的更加均匀，这样再与固体吸收剂接触能够更加有效地脱硫。干法脱硫反应器可以设置为多个。这些干法脱硫反应器并联设置。干法脱硫反应器的个数可以根据高炉煤气的处理量确定。这些并联设置的干法脱硫反应器中可以有部分作为备用设备使用。干法脱硫反应器可以为固定床吸收塔。
干法脱硫反应器的两侧分别设置有气体入口和气体出口。气体入口设置在干法脱硫反应器的下部。气体入口与余压透平发电装置的煤气出口相连。在某些实施方式中，气体入口通过第五管道与余压透平发电装置相连。气体出口设置在干法脱硫反应器的上部。气体出口可以与煤气用户或者煤气存储设备相连。
煤气用户或煤气存储设备
干法脱硫反应器的气体出口可以与煤气用户或煤气存储设备相连。这样能够进一步对煤气进行利用。煤气用户的实例包括但不限于高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电厂。
<冶炼装置>
本实用新型的冶炼装置包括高炉和高炉煤气净化及利用装置。高炉煤气净化及利用装置具体如前文所述，在此不再赘述。
高炉与重力除尘器相连。高炉设置有高炉煤气出口。高炉煤气出口设置在高炉的顶部。在某些实施方式中，高炉煤气出口通过煤气管道与重力除尘器的高炉煤气进口相连。
实施例1
如图1所示，本实施例的高炉煤气净化及利用装置包括重力除尘器2、布袋除尘器3、预处理反应器4、有机硫水解反应器5、余压透平发电装置6和干法脱硫反应器7。
重力除尘器2接收来自高炉1的高炉煤气，对高炉煤气进行预除尘，形成预除尘煤气。重力除尘器2的两侧分别设置有高炉煤气进口和预除尘煤气出口，高炉煤气进口和预除尘煤气出口相对设置。重力除尘器2的底部设置有多个灰斗。
布袋除尘器3的两侧分别设置有预除尘煤气进口和除尘煤气出口。预除尘煤气进口设置在布袋除尘器3的下部，预除尘煤气进口与重力除尘器2的预除尘煤气出口相连。除尘煤气出口设置在布袋除尘器3的上部。布袋除尘器3可以设置为多个。布袋除尘器3将预除尘煤气进一步除尘，形成除尘煤气。
预处理反应器4将除尘煤气预处理，脱除除尘煤气中的酸性物质(例如，HCl、H2S)，形成预处理煤气。预处理反应器4的两侧分别设置有除尘煤气进口和预处理煤气出口。除尘煤气进口设置在预处理反应器4的下部，除尘煤气进口与布袋除尘器3的除尘煤气出口相连。预处理煤气出口设置在预处理反应器4的上部。预处理反应器4内设置有至少一个预处理剂仓，预处理剂仓内设置有固体预处理剂。预处理反应器4可以为固定床反应塔。预处理反应器4可以设置为多个。这些预处理反应器4并联设置。
除尘煤气经除尘煤气进口进入预处理反应器4，在上升的过程中与预处理剂仓中的固体预处理剂相接触并反应，使得除尘煤气中酸性物质得以脱除。
有机硫水解反应器5将预处理煤气中的有机硫(例如，COS和CS2)水解为无机硫，形成水解后煤气。有机硫水解反应器5的两侧分别设置有预处理煤气进口和水解后煤气出口。预处理煤气进口设置在有机硫水解反应器5的下部，其与预处理煤气出口相连。水解后煤气出口设置在有机硫水解反应器5的上部。有机硫水解反应器5的中部设置有催化剂层。催化剂层可以由氧化铝基水解催化剂形成。有机硫水解反应器5可以为水解塔。有机硫水解反应器5可以设置为多个。这些有机硫水解反应器5并联设置。
预处理煤气经预处理煤气进口进入有机硫水解反应器5。在上升的过程中，预处理煤气与催化剂层相接触，促进预处理煤气中的有机硫水解为无机硫。
余压透平发电装置6将水解后煤气的压力和热能转化为电能。余压透平发电装置6设置有煤气入口和煤气出口。煤气入口与水解后煤气出口相连。
干法脱硫反应器7设置为将来自余压透平发电装置6的煤气中的无机硫脱除。干法脱硫反应器7的两侧分别设置有气体入口和气体出口。气体入口设置在干法脱硫反应器7的下部，其与余压透平发电装置6的煤气出口相连。气体出口设置在干法脱硫反应器7的上部。干法脱硫反应器7内设置有吸收仓，吸收仓内设置有固体吸收剂(氧化铁吸收剂)。吸收仓可以设置为多个。干法脱硫反应器7内还设置有均布器，均布器设置在吸收仓的下部。均布器使进入干法脱硫反应器7的煤气均匀分布。干法脱硫反应器7可以设置为多个。这些干法脱硫反应器7并联设置。
来自余压透平发电装置6的煤气从气体入口进入干法脱硫反应器7中；经均布器均布后，与吸收仓中的固体吸收剂相接触，脱除煤气中的无机硫。
将该设备通入高炉煤气，连续运行3个月以上，监测干法脱硫反应器的出口煤气，总硫浓度稳定，设备及管道未见明显腐蚀。
实施例2
本实施例的高炉煤气净化及利用装置还包括高炉热风炉。高炉热风炉与干法脱硫反应器7的气体出口相连。
实施例3
如图1所示，本实施例的冶炼装置包括高炉1和实施例1的高炉煤气净化及利用装置。高炉1设置有高炉煤气出口，高炉煤气出口设置在高炉1的顶部。高炉煤气出口与重力除尘器2的高炉煤气进口相连。
本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种高炉煤气净化及利用装置，其特征在于，包括：
重力除尘器，其设置为接收来自高炉的高炉煤气，对高炉煤气进行预除尘，形成预除尘煤气；
布袋除尘器，其与所述重力除尘器相连，其设置为将预除尘煤气除尘，形成除尘煤气；
预处理反应器，其与所述布袋除尘器相连，其设置为将除尘煤气预处理，脱除除尘煤气中的酸性物质，形成预处理煤气；
有机硫水解反应器，其与所述预处理反应器相连，其设置为将除尘煤气中的有机硫水解为无机硫，形成水解后煤气；
余压透平发电装置，其与有机硫水解反应器相连，其设置为将水解后煤气的压力和热能转化为电能；
干法脱硫反应器，其与余压透平发电装置相连，其设置为将来自余压透平发电装置的煤气中的无机硫脱除。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气净化及利用装置，其特征在于：
所述预处理反应器设置有除尘煤气进口和预处理煤气出口，所述除尘煤气进口和预处理煤气出口分别设置在预处理反应器的两侧；
所述除尘煤气进口设置在所述预处理反应器的下部，所述除尘煤气进口与所述布袋除尘器相连；
所述预处理煤气出口设置在所述预处理反应器的上部，所述预处理煤气出口与所述有机硫水解反应器相连。
3.根据权利要求1所述的高炉煤气净化及利用装置，其特征在于，所述预处理反应器内设置有至少一个预处理剂仓，所述预处理剂仓内设置有固体预处理剂。
4.根据权利要求1所述的高炉煤气净化及利用装置，其特征在于：
所述有机硫水解反应器设置有预处理煤气进口和水解后煤气出口，所述预处理煤气进口和水解后煤气出口分别设置在有机硫水解反应器的两侧；
所述预处理煤气进口设置在所述有机硫水解反应器的下部，所述预处理煤气进口与所述预处理反应器相连；
所述水解后煤气出口设置在所述有机硫水解反应器的上部，所述水解后煤气出口与所述余压透平发电装置相连。
5.根据权利要求1所述的高炉煤气净化及利用装置，其特征在于，所述有机硫水解反应器的中部设置有催化剂层。
6.根据权利要求1所述的高炉煤气净化及利用装置，其特征在于：
所述干法脱硫反应器设置有气体入口和气体出口，所述气体入口和气体出口分别设置在所述干法脱硫反应器的两侧；
所述气体入口设置在所述干法脱硫反应器的下部，所述气体入口与所述余压透平发电装置相连；
所述气体入口设置在所述干法脱硫反应器的上部。
7.根据权利要求4所述的高炉煤气净化及利用装置，其特征在于，所述干法脱硫反应器内设置有均布器和吸收仓；
所述均布器设置在所述吸收仓的下方，所述均布器设置为将进入干法脱硫反应器的煤气均匀分布；
所述吸收仓内设置有固体吸收剂。
8.根据权利要求1～7任一项所述的高炉煤气净化及利用装置，其特征在于，所述重力除尘器的两侧分别设置有高炉煤气进口和预除尘煤气出口，所述高炉煤气进口和所述预除尘煤气出口相对设置；所述预除尘煤气出口与所述布袋除尘器相连。
9.根据权利要求1～7任一项所述的高炉煤气净化及利用装置，其特征在于，所述布袋除尘器的两侧分别设置有预除尘煤气进口和除尘煤气出口；
所述预除尘煤气进口设置在布袋除尘器的下部，所述预除尘煤气进口与重力除尘器相连；
所述除尘煤气出口设置在布袋除尘器的上部，所述除尘煤气出口与所述预处理反应器相连。
10.一种冶炼装置，其包括高炉和如权利要求1～9任一项所述的高炉煤气净化及利用装置。
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