CN219010226U

CN219010226U - 高炉煤气净化装置

Info

Publication number: CN219010226U
Application number: CN202223573223.6U
Authority: CN
Inventors: 吴英军; 李畅; 李�和; 李巍; 商玉龙; 高峰; 叶小虎
Original assignee: Beijing Jingcheng Zeyu Energy Environmental Protection Engineering Technology Co ltd; MCC Capital Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Beijing Jingcheng Zeyu Energy Environmental Protection Engineering Technology Co ltd; MCC Capital Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2022-12-30
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2032-12-30

Abstract

本实用新型为一种高炉煤气净化装置，该高炉煤气净化装置包括至少一个反应单元，所述反应单元包括在竖向上层叠设置的至少两个吸附塔，每个所述吸附塔内均设置有吸附材料和伴热装置，且每个所述吸附塔至少具有用于输入高炉煤气的第一口和将净化后的高炉煤气输出至净化煤气管网的第二口。本实用新型解决了减少高炉煤气脱硫装置占地的技术问题。

Description

高炉煤气净化装置

技术领域

本实用新型涉及煤气净化领域，尤其涉及一种高炉煤气净化装置。

背景技术

高炉煤气，是炼铁工艺流程中产生的主要副产品，其为无色、无味的可燃气体。高炉煤气的理论燃烧温度为1400～1500℃，着火点为700℃左右。高炉煤气的特点是热值低(3300～4200kJ/Nm³)、产气量大；高炉煤气与空气混合爆炸的范围在40％～70％。其主要组分为：CO的含量为25％～30％、H₂的含量为1.5％～3.0％；CH₄的含量为0.2％～0.5％；N₂的含量为55％～60％；CO₂的含量为9％～12％；O₂的含量为0.2％～0.4％。高炉煤气中硫的含量为40～200mg/m³，其中H₂S的含量为10～50mg/m³，COS、CS₂等有机硫的含量为80～150mg/m³。对高炉煤气进行脱硫过程中，无机硫(主要是H₂S)易于脱除，而有机硫极难脱除。

近年来，随着高炉煤气干法布袋除尘和余压透平发电装置(TRT)的普遍应用，高炉煤气的压力能和热能得到了充分的回收。经TRT装置回收压力能及热能后的高炉煤气送热风炉、加热炉、焦炉、锅炉、烧结、球团等用户作为燃料使用。高炉煤气燃烧后，排放的烟气中硫的形式主要为SO₂，含量为45～185mg/m³，需要净化达标后排放。随着环保要求的严格，高炉煤气燃烧后的颗粒物排放限值为10mg/m³，烟气中SO₂的排放限值为35mg/m³，氮氧化物的排放限值为50mg/m³。有些地方规定高炉煤气、焦炉煤气中硫化氢的浓度小于20mg/m³。传统的脱硫方法是针对烟气进行脱硫，主要采用钙法、镁法、钠法、氨法、有机碱法等工艺，但相对高炉煤气来说，燃烧后的烟气体积增大，温度高，压力低，将导致烟气脱硫设备庞大、耗水量大，循环水需单独处理，具有脱硫成本较高，产生二次污染等缺点。针对高炉煤气源头治理的方法主要是在TRT装置后采用传统的湿法洗涤脱硫，其中H₂S、SO₂等易于脱除，而高炉煤气中的COS、CS₂等不易脱除，这导致高炉煤气燃烧后烟气中SO₂含量仍然超标。目前，对于高炉煤气中H₂S、COS等硫化物的脱除，没有较为经济、易行的方法。在确保高炉煤气压力能和热能充分回收的前提下，高炉煤气干法脱硫工艺(吸附分离技术)，可使得燃烧后烟气中SO₂含量达标排放。

在少量及痕量杂质的分离中，吸附方法是目前应用最广、最成熟的技术。尤其针对于有机原料中脱除微量的杂质，空气中少量有机气体吸附，应用疏水微晶材料吸附方法有明显优势。随着新型吸附剂的开发及吸附分离工艺条件等方面的研究，吸附分离过程显示出节能、产品纯度高、可除去痕量物质、操作温度低等突出特点，在化工、医药、食品、轻工、环保等行业得到了广泛的应用。

当采用吸附法分离技术时，一般情况下，每台吸附塔处理气量在60000～70000Nm³/h，考虑合理的空间流速和气体流速，塔体直径一般在6.0m～7.0m范围内。目前，钢铁厂高炉煤气处理量一般在300000～7500000Nm³/h。

当煤气处理量约为300000Nm³/h时，需要吸附塔的数量约为6台(5用1备)；

当煤气处理量约为450000Nm³/h时，需要吸附塔的数量约为8台(8用1备)；

当煤气处理量约为700000Nm³/h时，需要吸附塔的数量约为12台(10用1备)。

虽然能够满足吸附工艺要求，但是由于吸附塔数量较多、占地面积大，无法在有限的场地内设置数量较多的吸附塔，针对相关技术中如何减少高炉煤气脱硫装置占地时目前尚未解决的问题。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种高炉煤气净化装置，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高炉煤气净化装置，吸附塔内在竖向上可设置多个反应单元，即满足了吸附和气体流速的要求，又解决了吸附塔数量较多时布置所带来的空间紧张的问题。

本实用新型的目的可采用下列方案来实现的：

本实用新型提供了一种高炉煤气净化装置，所述高炉煤气净化装置包括至少一个反应单元，所述反应单元包括在竖向上层叠设置的至少两个吸附塔，每个所述吸附塔内均设置有吸附材料和伴热装置，且每个所述吸附塔至少具有用于输入高炉煤气的第一口和将净化后的高炉煤气输出至净化煤气管网的第二口；

各所述吸附塔中的至少一个所述吸附塔内的所述吸附材料达到预设饱和度后，停止向对应的所述吸附塔内输入高炉煤气和输出净化后的煤气，并将净化后的高炉煤气经过升温后返回至所述吸附塔内对已达预设饱和度的所述吸附材料进行脱附再生，脱附再生所得的脱附解吸气通过对应所述吸附塔的所述第二口排出至后续设备。

在本实用新型的一较佳实施方式中，层叠设置的所述至少两个吸附塔占用一个安放位置。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述高炉煤气净化装置还包括进气主管道和多根进气分支管道，所述进气主管道的一端与高炉的煤气输出口可通断地连接，所述进气主管道的另一端分别与所述多根进气分支管道的一端可通断地连接，所述多根进气分支管道的另一端分别与对应的所述吸附塔的所述第一口可通断地连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述高炉煤气净化装置还包括出气主管道和多根出气分支管道，所述多根出气分支管道的一端分别与对应的所述吸附塔的所述第二口可通断地连接，所述多根出气分支管道的另一端与所述出气主管道的一端可通断地连接，所述出气主管道的另一端与所述净化煤气管网可通断地连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述高炉煤气净化装置还包括净煤气返回主管道和多根净煤气返回分支管道，所述净煤气返回主管道的一端与所述出气主管道可通断地连接，所述净煤气返回主管道的另一端分别与对应的所述吸附塔的所述第二口可通断地连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述净煤气返回主管道上设置有加热装置和加压装置。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述高炉煤气净化装置还包括脱附解吸气主管道和多根脱附解吸气分支管道，所述多根脱附解吸气分支管道的一端分别与对应的所述吸附塔的所述第一口可通断地连接，所述多根脱附解吸气分支管道的另一端与所述脱附解吸气主管道的一端可通断地连接，所述脱附解吸气主管道的另一端与所述后续设备可通断地连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述吸附材料为微晶吸附剂。

在本实用新型的一较佳实施方式中，将所述净化后的高炉煤气升温至160～350℃，再返回至所述吸附塔内。

在本实用新型的一较佳实施方式中，每个所述反应单元中，在竖向上相邻两所述吸附塔之间设置有隔热层。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一口位于所述吸附塔的底部，所述第二口位于所述吸附塔的顶部。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述伴热装置为蒸汽伴热盘管，所述蒸汽伴热盘管由靠近所述第一口的位置延伸至靠近所述第二口的位置。

由上所述，本实用新型的高炉煤气净化装置的特点及优点是：可设有多个反应单元，每个反应单元包括在竖向上层叠设置的至少两个吸附塔，各吸附塔的第一口分别用于输入高炉煤气，各吸附塔的第二口分别用于将净化后的高炉煤气输出至净化煤气管网，在工作过程中，各吸附塔中的至少一个吸附塔内的吸附材料达到预设饱和度后，停止向对应的吸附塔内输入高炉煤气和输出净化后的煤气，并将净化后的高炉煤气经过升温后返回至吸附塔内对已达预设饱和度的吸附材料进行脱附再生，脱附再生所得的脱附解吸气通过对应吸附塔的第二口排出至后续设备，即满足了吸附和气体流速的要求，又解决了吸附塔数量较多时布置所带来的空间紧张的问题。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型高炉煤气净化装置的结构示意图。

图2：为本实用新型高炉煤气净化装置中吸附塔的结构示意图。

本实用新型中的附图标号为：

1、反应单元； 101、吸附塔；

1011、第一口； 1012、第二口；

102、隔热层； 103、伴热装置；

2、高炉；

3、后续设备； 4、净化煤气管网；

5、加压装置； 6、加热装置；

7、进气主管道； 8、进气分支管道；

9、出气分支管道； 10、出气主管道；

11、净煤气返回主管道； 12、净煤气返回分支管道；

13、脱附解吸气主管道； 14、脱附解吸气分支管道。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2所述，本实用新型提供了一种高炉煤气净化装置，该高炉煤气净化装置包括至少一个反应单元1，反应单元1包括在竖向上层叠设置的至少两个吸附塔101，每个吸附塔101内均设置有吸附材料和伴热装置103，吸附材料可对高炉煤气中的无机硫(如：H₂S等)、有机硫(如；COS、CS₂等)以及其他杂质进行吸附。每个吸附塔101至少具有第一口1011和第二口1012；各吸附塔101的第一口1011分别用于输入高炉煤气，各吸附塔101的第二口1012分别用于将净化后的高炉煤气输出至净化煤气管网4；各吸附塔101中的至少一个吸附塔101内的吸附材料达到预设饱和度后，停止向对应的吸附塔101内输入高炉煤气和输出净化后的煤气，并将净化后的高炉煤气经过升温后返回至吸附塔101内对已达预设饱和度的吸附材料进行脱附再生，脱附再生所得的脱附解吸气通过对应吸附塔101的第二口1012排出至后续设备3，即满足了吸附和气体流速的要求，又解决了吸附塔数量较多时布置所带来的空间紧张的问题。

具体的，如图1、图2所示，第一口1011位于吸附塔101的底部，第二口1012位于吸附塔101的顶部。

进一步的，吸附材料可为但不限于微晶吸附剂，微晶吸附剂具有吸附特性，可对高炉煤气中的无机硫(如：H₂S等)、有机硫(如；COS、CS₂等)以及其他杂质进行吸附，在吸附达到饱和后，可通过加热将被吸附的硫化氢、杂质等脱附至解吸气中，形成脱附解吸气并排出吸附塔101。

本实用新型中，每个反应单元1中可层叠设置两个吸附塔101，也可根据实际场地情况设置两个以上的吸附塔101层叠设置，满足高炉煤气的净化需求即可。由于层叠设置的至少两个吸附塔101仅占用一个安放位置，因此可大大缩小(至少缩小一半)吸附塔101设置所需要的场地，以满足工艺要求。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，高炉煤气净化装置还包括进气主管道7和多根进气分支管道8，进气主管道7的一端与高炉的煤气输出口可通断地连接，进气主管道7的另一端分别与多根进气分支管道8的一端可通断地连接，多根进气分支管道8的另一端分别与对应的吸附塔101的第一口1011可通断地连接。

进一步的，进气主管道7上设置有阀结构，从而可控制进气主管道7与高炉的通断状态，进而可控制是否向系统内输入高炉煤气；多根进气分支管道8上也分别设置有阀结构，从而可分别对多根进气分支管道8的通断状态进行控制，进而可控制向预设的单独的吸附塔101内输入高炉煤气。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，高炉煤气净化装置还包括出气主管道10和多根出气分支管道9，多根出气分支管道9的一端分别与对应的吸附塔101的第二口1012可通断地连接，多根出气分支管道9的另一端与出气主管道10的一端可通断地连接，出气主管道10的另一端与净化煤气管网4可通断地连接。

进一步的，出气主管道10上设置有阀结构，从而可控制出气主管道10的通断状态，进而可控制是否向净化煤气管网4中输出净化后的高炉煤气；多根出气分支管道9上也分别设置有阀结构，从而可分别对多根出气分支管道9的通断状态进行控制，进而可控制单独的吸附塔101向净化煤气管网4中输出净化后的高炉煤气。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，高炉煤气净化装置还包括净煤气返回主管道11和多根净煤气返回分支管道12，净煤气返回主管道11的一端与出气主管道10可通断地连接，净煤气返回主管道11的另一端分别与对应的吸附塔101的第二口1012可通断地连接。

进一步的，净煤气返回主管道11上设置有阀结构，从而可控制净煤气返回主管道11的通断状态，进而可控制是否向系统内返回净化后的高炉煤气；多根净煤气返回分支管道12也分别设置有阀结构，从而分别对多根净煤气返回分支管道12的通断状态进行控制，进而可控制向单独的吸附塔1的内部输送净化后的高炉煤气。

进一步的，如图1所示，净煤气返回主管道11上设置有加热装置6和加压装置5。通过加压装置5对净化后的煤气进行加压，并通过加热装置6将净化后的高炉煤气升温至160～350℃，再返回至吸附塔101内。

其中，加热装置6可为但不限于电加热器或者换热器；加压装置5可为但不限于加压机。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，高炉煤气净化装置还包括脱附解吸气主管道13和多根脱附解吸气分支管道14，多根脱附解吸气分支管道14的一端分别与对应的吸附塔101的所述第一口1011可通断地连接，多根脱附解吸气分支管道14的另一端与脱附解吸气主管道13的一端可通断地连接，脱附解吸气主管道13的另一端与后续设备3可通断地连接。

进一步的，脱附解吸气主管道13上设置有阀结构，从而可控制脱附解吸气主管道13的通断状态，进而可控制是否向后续设备3中输出脱附解吸气；多根脱附解吸气分支管道14也分别设置有阀结构，从而分别对多根脱附解吸气分支管道14的通断状态进行控制，进而可控制单独的吸附塔101向后续设备3中输出脱附解吸气。其中，由于脱附解吸气中含有浓缩的硫化物等杂质，因此后续设备3可根据硫化物的浓度以及杂质的种类选项现有的收集或者净化设备，以保证对脱附解吸气的充分收集和净化。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1、图2所示，每个反应单元1中，在竖向上相邻两吸附塔101之间设置有隔热层102。以确保竖向上相邻两吸附塔101在不同工况(如；一个吸附塔101处于升温状态，另一个吸附塔101处于冷吹状态)下，两个吸附塔101之间互不影响。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图2所示，伴热装置103可为但不限于蒸汽伴热盘管，蒸汽伴热盘管由靠近第一口1011的位置延伸至靠近第二口1012的位置。当吸附塔101处于吸附状态时，通过蒸汽伴热盘管103可使待净化的煤气温度至少保持在90℃，使得待净化的煤气中的羰基硫脱除效率可提高约30％，进而使得整体脱硫效率大大提升。

本实用新型的工作过程为：高炉煤气中硫的含量为40～200mg/m³(其中，H₂S的含量为10～50mg/m³，有机硫的含量为80～150mg/m³)，依次通过进气主管道7和多根进气分支管道8分别输送至各吸附塔101内，吸附塔101内的吸附材料能够对高炉煤气中的无机硫(如：H₂S等)、有机硫(如：COS、CS₂等)及其他杂质进行吸附，吸附净化后的高炉煤气总硫小于20mg/m³，净化后的煤气依次经过出气分支管道9和出气主管道10输出至净化煤气管网4内。当吸附塔101内的吸附材料达到预设的饱和程度后，可对单独的吸附塔101进行再生操作。

再生操作的具体过程为：从出气主管道10中抽取部分净化后的煤气，经过加压装置5和加热装置6，将净化后的煤气加热至160～350℃后，再依次通过净煤气返回主管道11和净煤气返回分支管道12输送至需再生的吸附塔101内进行再生(再生过程分为升温、保温和冷吹三个阶段)，再生过程中，被吸附材料吸附的硫化氢、杂质等脱附至解吸气中，形成脱附解吸气，再依次经过脱附解吸气分支管道14和脱附解吸气主管道13排出吸附塔101，并通过后续处理工序对脱附解吸气进行后续处理。

本实用新型的高炉煤气净化装置的特点及优点是：

该高炉煤气净化装置可设有多个反应单元1，每个反应单元1包括在竖向上层叠设置的至少两个吸附塔101，在工作过程中，各吸附塔101中的至少一个吸附塔101内的吸附材料达到预设饱和度后，停止向对应的吸附塔101内输入高炉煤气和输出净化后的煤气，并将净化后的高炉煤气经过升温后返回至吸附塔101内对已达预设饱和度的吸附材料进行脱附再生，脱附再生所得的脱附解吸气排出至后续设备，即满足了吸附和气体流速的要求，又解决了吸附塔数量较多时布置所带来的空间紧张的问题。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种高炉煤气净化装置，其特征在于，所述高炉煤气净化装置包括至少一个反应单元，所述反应单元包括在竖向上层叠设置的至少两个吸附塔，每个所述吸附塔内均设置有吸附材料和伴热装置，且每个所述吸附塔至少具有用于输入高炉煤气的第一口和将净化后的高炉煤气输出至净化煤气管网的第二口；

所述伴热装置为蒸汽伴热盘管，所述蒸汽伴热盘管由靠近所述第一口的位置延伸至靠近所述第二口的位置。

2.如权利要求1所述的高炉煤气净化装置，其特征在于，层叠设置的所述至少两个吸附塔占用一个安放位置。

3.如权利要求1所述的高炉煤气净化装置，其特征在于，所述高炉煤气净化装置还包括进气主管道和多根进气分支管道，所述进气主管道的一端与高炉的煤气输出口可通断地连接，所述进气主管道的另一端分别与所述多根进气分支管道的一端可通断地连接，所述多根进气分支管道的另一端分别与对应的所述吸附塔的所述第一口可通断地连接。

4.如权利要求1所述的高炉煤气净化装置，其特征在于，所述高炉煤气净化装置还包括出气主管道和多根出气分支管道，所述多根出气分支管道的一端分别与对应的所述吸附塔的所述第二口可通断地连接，所述多根出气分支管道的另一端与所述出气主管道的一端可通断地连接，所述出气主管道的另一端与所述净化煤气管网可通断地连接。

5.如权利要求4所述的高炉煤气净化装置，其特征在于，所述高炉煤气净化装置还包括净煤气返回主管道和多根净煤气返回分支管道，所述净煤气返回主管道的一端与所述出气主管道可通断地连接，所述净煤气返回主管道的另一端分别与对应的所述吸附塔的所述第二口可通断地连接。

6.如权利要求5所述的高炉煤气净化装置，其特征在于，所述净煤气返回主管道上设置有加热装置和加压装置。

7.如权利要求1所述的高炉煤气净化装置，其特征在于，所述高炉煤气净化装置还包括脱附解吸气主管道和多根脱附解吸气分支管道，所述多根脱附解吸气分支管道的一端分别与对应的所述吸附塔的所述第一口可通断地连接，所述多根脱附解吸气分支管道的另一端与所述脱附解吸气主管道的一端可通断地连接，所述脱附解吸气主管道的另一端与后续设备可通断地连接。

8.如权利要求1所述的高炉煤气净化装置，其特征在于，所述吸附材料为微晶吸附剂。

9.如权利要求1所述的高炉煤气净化装置，其特征在于，每个所述反应单元中，在竖向上相邻两所述吸附塔之间设置有隔热层。

10.如权利要求1所述的高炉煤气净化装置，其特征在于，所述第一口位于所述吸附塔的底部，所述第二口位于所述吸附塔的顶部。