CN218915955U - 一种碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，包括：碳素焙烧炉；半干法脱硫除尘一体化装置，与碳素焙烧炉的烟气出口通过烟气通道相连通，用于净化焙烧炉烟气；检测装置，用于检测烟气通道的火源信息；灭火装置，与检测装置通信连接，用于向烟气通道内喷洒灭火介质。通过检测装置对碳素焙烧炉和半干法脱硫除尘一体化装置相连通的烟气通道内的火源信息进行检测，当检测装置检测到着火信号后，将着火信号反馈给与检测装置通信连接的灭火装置，灭火装置开启对烟气通道中的火源喷洒灭火介质，从而扑灭火源，以此确保半干法脱硫除尘一体化装置安全、正常运行。

Description

一种碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统

技术领域

本实用新型涉及烟气治理技术领域，尤其涉及一种碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统。

背景技术

碳素焙烧炉是高压成型后的各种碳素制品，在隔绝空气的条件下，按规定的焙烧温度进行间接加热，从而达到改善制品的导电、导热性能，提高产品强度的热工设备。在铝用炭阳极生产过程中，预焙阳极的焙烧工序会产生含有大量污染物的废烟气，直接排出会严重污染大气，需对此烟气进行相关净化治理并达标后方可排放。

阳极焙烧炉烟气成分较为复杂，与原料的成分、燃料的种类、阳极焙烧炉的状况、操作方式等均有关，主要污染物为:烟(粉)尘、沥青烟(焦油)、SO₂(二氧化硫)和氟化物,其余小部分为NO_X(氮氧化合物)、CO(一氧化碳)、CO₂(二氧化碳)、O₂(氧)和水蒸气等。

碳素阳极焙烧炉烟气与其他领域的工业烟气相比，有其特殊性，具有以下特点：

1、焙烧烟气温度呈周期性变化：由焙烧炉移炉的工艺特点，每次移炉后，烟气温度将从最高温跃降至最低温，烟气温度在75～200℃间呈周期性变化；

2、烟气挟带粉尘低，一般小于100mg/m³，但烟气粉尘中含有部分未燃烧的沥青烟(焦油)、焦炭粉尘；

3、烟气通道着火隐患：由于焙烧烟气中含有沥青烟(焦油)且浓度在50～300mg/m³之间，其平均值为150mg/m³。沥青烟(焦油)会吸附在烟气通道壁上，当沥青烟(焦油)在烟气通道中积累量大、烟气温度高、含氧且存在明火条件下，存在着火的安全隐患。

目前，降低阳极焙烧炉烟气污染物浓度主要由两个途径：

一种是湿法工艺路线，该工艺采用旋风除尘器进行烟气的预除尘，然后使用具有降温功能的喷淋塔脱除烟气中的酸性物质，再通过电捕焦油器捕集处理烟气中的沥青烟(焦油)及粉尘。但是，此治理路线存在以下问题：

1、要满足焙烧烟气中多组分污染物一体化净化，需要多级净化装置，流程复杂，能耗高，运行费用高；

2、排烟温度低，烟气排放存在较长的有色烟羽；

3、烟气粉尘和沥青烟聚合在一起，流动性差，极易堵塞电捕焦油器，结垢严重、使系统不能正常运行。

另一种是循环流化床半干法脱硫除尘工艺路线，该工艺采用循环流化床装置中的高密度床层，对焙烧烟气中的污染物进行吸收、吸附脱除，此工艺系统简单，能耗低，可有效的解决系统腐蚀和有色烟羽问题。但是，现有的治理路线不能有效解决烟气通道内沥青烟(焦油)引燃着火，对后续布袋除尘器产生燃烧的安全隐患问题。

因此，如何在不设置烟气旁路的环保背景下，解决烟气通道内沥青烟引燃着火是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，以解决烟气通道内沥青烟引燃着火的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，包括：

碳素焙烧炉；

半干法脱硫除尘一体化装置，与所述碳素焙烧炉的烟气出口通过烟气通道相连通，用于净化焙烧炉烟气；

检测装置，所述检测装置用于检测所述烟气通道的火源信息；

灭火装置，所述灭火装置与所述检测装置通信连接，用于向所述烟气通道内喷洒灭火介质。

可选地，在上述碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统中，所述灭火装置为周期性开启式灭火装置。

可选地，在上述碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统中，所述检测装置为火焰检测器或者烟温传感器。

可选地，在上述碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统中，所述灭火装置为蒸汽灭火或雾化喷水灭火。

可选地，在上述碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统中，所述半干法脱硫除尘一体化装置沿烟气流向包括依次连通的气流均布装置、高温移动反应器、加速器、高密度流化床造粒耦合反应器和除尘器。

可选地，在上述碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统中，所述高温移动反应器连接有污染物脱除剂加入系统，所述污染脱除剂加入系统用于向所述高温移动反应器内添加污染物脱除剂。

可选地，在上述碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统中，所述高密度流化床造粒耦合反应器连接有反应环境发生装置，所述反应环境发生装置用于创造烟气污染物脱除的离子型反应环境。

可选地，在上述碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统中，所述除尘器中可循环物料返回至所述高温移动反应器。

可选地，在上述碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统中，所述除尘器沿烟气流动方向的下游设置有动力装置，所述动力装置使得烟气流动。

可选地，在上述碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统中，所述动力装置的烟气出口与所述气流均布装置的烟气进口连接有引回管路，且所述引回管路设置有稳定调节装置，所述稳定调节装置用于调节所述引回管路的烟气流量

本实用新型提供的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，通过检测装置对碳素焙烧炉和半干法脱硫除尘一体化装置相连通的烟气通道内的火源信息进行检测，当检测装置检测到着火信号后，将着火信号反馈给与检测装置通信连接的灭火装置，灭火装置开启对烟气通道中喷洒灭火介质，从而扑灭火源，以此确保半干法脱硫除尘一体化装置安全、正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统的工艺路线简图；

图2为本实用新型实施例公开的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统的工艺路线细节图；

图3为本实用新型另一实施例公开的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统的工艺路线细节图；

图4为本实用新型再一实施例公开的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统的工艺路线细节图；

图5为实用新型又一实施例公开的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统的工艺路线细节图。

其中，100为碳素焙烧炉；

200为半干法脱硫除尘一体化装置，210为气流均布装置，220为高温移动反应器，221为污染脱除剂加入系统，230为加速器，240为高密度流化床造粒耦合反应器，241为反应环境发生装置，250为除尘器；

300为烟气通道；

400为检测装置；

500为灭火装置；

600为动力装置；

700为引回管路，710为稳定调节装置。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，以解决烟气通道内沥青烟引燃着火的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，包括碳素焙烧炉100、半干法脱硫除尘一体化装置200、检测装置400和灭火装置500。

碳素焙烧炉100的焙烧烟气中的沥青烟(焦油)浓度在50～300mg/m³之间，当焙烧烟气通过烟气通道300时，焙烧烟气中的沥青烟(焦油)会吸附在烟气通道300的内壁上。随着焙烧烟气不断的流动，烟气通道300的内壁上会积累大量的沥青烟(焦油)，同时从碳素焙烧炉100的烟气出口流出的焙烧烟气温度可高达200℃，且烟气通道300内还存在氧气，因此，烟气通道300中的沥青烟(焦油)存在发生引燃着火的风险。一旦烟气通道300发生着火，又因为目前规定不能设置烟气旁路，则火源只能进入与烟气通道300相连通的半干法脱硫除尘一体化装置200内，进而致使半干法脱硫除尘一体化装置200发生燃烧。

本实用新型实施例公开的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统设置了检测装置400和灭火装置500，检测装置400对烟气通道300的火源信息进行检测，本领域技术人员可以理解的是，现有技术中存在多种不同原理的能够检测着火信号的检测装置400，本实施例并不对检测装置400的具体检测形式做限定，只要能够检测着火信号即可。

当检测装置400检测到火源信息后，检测装置500将着火信号传输到灭火装置500，灭火装置500接收到信号后开启，向烟气通道300内喷洒灭火介质，扑灭火源，从而确保了半干法脱硫除尘一体化装置200安全运行。

随着焙烧烟气不断的流动，烟气通道300的内壁上会积累大量的沥青烟，焦油不但会附着在烟气通道300的内壁上，也会附着在灭火装置500的喷头上，若灭火装置500长时间不开启，则可能存在焦油堵塞灭火装置500的问题。

基于此，为了避免烟气的颗粒、焦油等污染物堵塞灭火装置500的喷洒孔，灭火装置500为周期性开启式灭火装置，从而周期性喷洒灭火介质对灭火装置500的喷洒孔进行清理。灭火装置500经过预设时间会自动打开，避免长时间不开启而堵塞，在着火后，无法进行灭火处理。

在一具体实施例中，检测装置400为火焰检测器或者烟温传感器，火焰检测器具有响应速度快、探测距离远和性能可靠等优点，而烟温传感器具有防尘、性能稳定可靠、抗潮湿性强和良好的抗化学腐蚀性等优点。火焰检测器或者烟温传感器均适用于对烟气通道300的火源信号检测，当火焰检测器接收到火焰信号或烟温传感器接收到烟温大于200℃信号时，就会将信号反馈给灭火装置500。

另外，灭火装置500采用蒸汽灭火或者雾化喷水灭火，蒸汽灭火设备简单、安装方便和维护容易等优点，且不会引起设备热胀冷缩应力而破坏设备。雾化喷水灭火使用特殊喷嘴、通过高压喷水产生的水微粒，可以迅速降低火场温度，快速排氧窒息灭火，抑制火灾蔓延。蒸汽灭火是利用蒸汽介质进行灭火、雾化喷水灭火是利用水介质进行灭火，不仅可以扑灭火源，还可以对烟气通道300的内壁进行清洗，且水在高温下蒸发排除没有残留吸附在烟气通道300的内壁。或者，本领域人员采用其他灭火介质，本文不再一一列举。

如图2所示，半干法脱硫除尘一体化装置200沿烟气流向包括依次连通的气流均布装置210、高温移动反应器220、加速器230、高密度流化床造粒耦合反应器240和除尘器250，对碳素焙烧炉100的焙烧烟气进行脱硫除尘。

其中，气流均布装置210对紊乱的焙烧烟气进行均流，使得焙烧烟气和污染物脱除剂均匀混合接触，确保脱除反应可以高效进行。

高温移动床反应器220是连接新鲜污染物脱除剂仓和灰斗物料返回的装置，是加入新鲜污染物脱除剂和系统循环返料的部位，主要起到加料的作用，需要控制烟气的流速在14～25m/s，防止加入的物料由于重力的作用，降落至反应塔的底部，烟气和物料在此流速下，处于移动的状态。同时，烟气中的活性较强的污染物，在此阶段会被预先反应脱除。

加速器230是连接高温反应器220和高密度流化床造粒耦合反应器240的装置。焙烧烟气通过加速器230加速后，焙烧烟气流速达到40～65m/s，高流速的焙烧烟气进入高密度流化床造粒耦合反应器240后，流速突降到7m/s以内，焙烧烟气中的物料在流速突降后，在高密度流化床造粒耦合反应器240中形成上升、下降不断循环的流化状态，形成高密度的反应区域。本实施列的加速器230采用文丘里管，或者本领域人员可根据实际需求设计其他可对焙烧烟气的加速装置。

高密度流化床造粒耦合反应器240是脱除污染物的主要反应场所，此区域颗粒物浓度高，焙烧烟气中的超低颗粒物在高密度流化床造粒耦合反应器240内发生耦合，凝并、造粒的反应，然后聚合为大颗粒，从而利于被后端除尘器250脱除。

除尘器250对焙烧烟气中的颗粒进行过滤，实现焙烧烟气中粉尘的净化。

如图3所示，高温移动反应器220连接有污染物脱除剂加入系统221，污染脱除剂加入系统221向高温移动反应器220内添加碱性污染物脱除剂(钙基或钠基)，与除尘器250中可循环物料在高温移动床反应器220中与焙烧烟气酸性污染物，完成一级初步反应，实现焙烧烟气中污染物的一级吸收和吸附，而除尘器250中不可循环物料则进行副产物存放处理。

同时，高密度流化床造粒耦合反应器240连接有反应环境发生装置241，反应环境发生装置241主要部件为水雾化喷枪，喷枪可以采用单流体高压雾化喷枪或者双流体雾化喷枪。

单流体喷枪的介质是高压雾化水，水压3.5Mpa～4.5Mpa。双流体喷枪则是通过压缩气体0.4～0.6atm(空气/氮气)对液态水混合加压雾化。喷枪雾化喷出的雾化水粒径小于800um，喷入的超细雾化水，在高温烟气中，瞬间蒸发，雾化气态水在高密度的反应区域内，均匀分布于颗粒表面，水在吸收剂表面形成水膜，创造一个与湿法高效脱硫相同的离子型反应环境。

高密度流化床造粒耦合反应器240在反应环境发生装置241的雾化喷水降温作用下(焙烧烟气温度可降到75～80℃)，实现SO₂(二氧化硫)、HF(氟化物)和沥青烟(焦油)的深度脱除。且反应环境发生装置241的雾化喷水为高密度流化床造粒耦合反应器240发生耦合、凝并和造粒反应创造反应环境。

如图4所示，为了使得半干法脱硫除尘一体化装置200中的焙烧烟气可以稳定流动排出，在除尘器250沿烟气流动方向的下游设置有动力装置600。且动力装置600还可使得本实用新型的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统保持稳定的负压状态，从而不致使系统内的焙烧烟气泄漏到外部。在一具体实施例中，动力装600采用引风机，引风机是通过叶轮转动产生负压，进而从系统(设备)抽取气体的一种设备，一般安装在系统(设备)的尾端，引风机的表面覆盖有保温消音的材料，烟气不会冷凝腐蚀设备、风机使用寿命较长，噪声低。

如图5所示，碳素焙烧炉100主机负荷波动较大，为了保证本实用新型的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统在碳素焙烧炉100不同工况下具有较好地适应性，在动力装置600的烟气出口与气流均布装置210的烟气进口连接有引回管路700，且在引回管路700设置有稳定调节装置710，稳定调节装置710可调节引回管路700的烟气流量。

动力装置600的烟气出口与大气连通为正压，而气流均布装置210的烟气进口的压力在动力装置600作用下低于大气压力为负压，当稳定调节装置710导通引回管路700时，动力装置600的烟气出口的焙烧烟气在压力差的作用下，实现自动回流补充到气流均布装置210的烟气进口内。

稳定调节装置710在碳素焙烧炉100主机低负荷时开启，因为，半干法脱硫除尘一体化装置200稳定运行的前提是需要一定的烟气流量。半干法脱硫除尘一体化装置200在碳素焙烧炉100主机负荷60％～110％的范围内可以正常运行。但是，碳素焙烧炉100主机负荷低于60％时，系统中的烟气量折算的烟气流速，不足以支撑半干法脱硫除尘一体化装置200的稳定运行，必须对系统补充烟气量，进而满足半干法脱硫除尘一体化装置200稳定运行所需的烟气量。且稳定调节装置710依据碳素焙烧炉100主机负荷的信息反馈，自动调节开度的大小。在另一具体的实施例中，稳定调节装置710为电动调节阀，电动调节阀通过电动执行设备及调节阀门组合而成，当接收到反馈信号时，调整阀门的大小，达到改变管道内的流量。需要说明的是，本领域人员也可采用其他调节装置，实现对引回管路700的烟气流量进行调节，本文不再赘述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，包括：

碳素焙烧炉(100)；

半干法脱硫除尘一体化装置(200)，与所述碳素焙烧炉(100)的烟气出口通过烟气通道(300)相连通，用于净化碳素焙烧炉(100)的烟气；

检测装置(400)，所述检测装置(400)用于检测所述烟气通道(300)的火源信息；

灭火装置(500)，所述灭火装置(500)与所述检测装置(400)通信连接，用于向所述烟气通道(300)内喷洒灭火介质。

2.根据权利要求1所述的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，所述灭火装置(500)为周期性开启式灭火装置。

3.根据权利要求1所述的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，所述检测装置(400)为火焰检测器或者烟温传感器。

4.根据权利要求1所述的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，所述灭火装置(500)为蒸汽灭火或雾化喷水灭火。

5.根据权利要求1-4任一项所述的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，所述半干法脱硫除尘一体化装置(200)沿烟气流向包括依次连通的气流均布装置(210)、高温移动反应器(220)、加速器(230)、高密度流化床造粒耦合反应器(240)和除尘器(250)。

6.根据权利要求5所述的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，所述高温移动反应器(220)连接有污染物脱除剂加入系统(221)，所述污染物脱除剂加入系统(221)用于向所述高温移动反应器(220)内添加污染物脱除剂。

7.根据权利要求5所述的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，所述高密度流化床造粒耦合反应器(240)连接有反应环境发生装置(241)，所述反应环境发生装置(241)用于创造烟气污染物脱除的离子型反应环境。

8.根据权利要求5所述的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，所述除尘器(250)中可循环物料返回至所述高温移动反应器(220)。

9.根据权利要求8所述的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，所述除尘器(250)沿烟气流动方向的下游设置有动力装置(600)，所述动力装置(600)使得烟气流动。

10.根据权利要求9所述的碳素焙烧烟气半干法脱硫除尘系统，其特征在于，所述动力装置(600)的烟气出口与所述气流均布装置(210)的烟气进口连接有引回管路(700)，且所述引回管路(700)设置有稳定调节装置(710)，所述稳定调节装置(710)用于调节所述引回管路(700)的烟气流量。

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