CN220450113U - 一种高炉煤气精脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于烟气脱硫技术领域，公开了一种高炉煤气精脱硫装置，包括反应器壳体，反应器壳体内部被竖直设置的六块百叶隔板分隔为七个腔室，七个腔室依次为进气分配室、预处理室、水解气流调节室、水解室、脱硫气流调节室、脱硫室和出气室；预处理室、水解室和脱硫室依次装填有预处理剂、水解剂和脱硫剂；百叶隔板包括多个平行设置的百叶叶片，相邻的百叶叶片之间的间隙形成气流通道。本实用新型所提供的高炉煤气精脱硫装置，具有设备高度集成、阻力小、安装简单、催化剂装卸方便、占地面积小、成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于烟气脱硫技术领域，具体涉及一种高炉煤气精脱硫装置。
背景技术
高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体，高炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，可用于高炉热风炉、焦炉加热、轧钢加热炉、剩余煤气发电等工序。高炉煤气中除含有二氧化碳、一氧化碳、氢气、氮气外，还含有部分含硫成分，在后续使用的过程中燃烧转化为二氧化硫污染环境。
高炉煤气含硫成分分为有机硫和无机硫两大类，有机硫主要包括COS、CS2、硫醚硫醇、噻吩等，无机硫主要以H2S为主。目前的炼铁行业脱硫技术路线主要包括源头控制和燃烧后的末端治理。末端治理需在多点设置脱硫设施，处理费用高，占地面积大、改造难度大、设备维护点多、人员配备多、对工况温度稳定性要求高。同时煤气燃烧后的废气量大，处理设施规模变大，经济性差；采取源头控制，实施煤气精脱硫，减少燃气中的硫分，可大大降低末端治理的压力，省掉末端治理设施，同时煤气中硫分减少，煤气输送管道腐蚀问题也大大降低。
因此，对高炉煤气采取源头治理，实施精脱硫是大势所趋。目前国内市场上高炉煤气精脱硫工艺路线主要有干法和湿法两大类，其中湿法脱硫工艺由于运行过程中阻力增长很快，填料易堵塞，并且产生大量废水，造成二次污染，已经被大多数钢厂淘汰。干法脱硫中，煤气先进入预处理塔，脱除煤气中的氯化氢等对水解催化剂有毒害作用的成分后进入水解塔，在水解塔内通过催化水解，有机硫水解为硫化氢，然后进入脱硫塔，通过干法脱硫剂脱除绝大部分硫化氢，达到要求的总硫浓度后排出。预处理塔、水解塔、脱硫塔基本采用径向流固定床反应器或者轴向流固定床反应器。普遍存在的问题是装置阻力高，一般有6kPa左右，有的高达10kPa，影响后端煤气用户正常生产。另外，煤气管道布置复杂，安装难度大，占地面积大。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本实用新型目的在于提供一种高炉煤气精脱硫装置。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种高炉煤气精脱硫装置，包括反应器壳体，反应器壳体内部被竖直设置的六块百叶隔板分隔为七个腔室，七个腔室依次为进气分配室、预处理室、水解气流调节室、水解室、脱硫气流调节室、脱硫室和出气室；预处理室、水解室和脱硫室为三个独立的反应室，依次装填有预处理剂、水解剂和脱硫剂；百叶隔板包括多个平行设置的百叶叶片，相邻的百叶叶片之间的间隙形成气流通道。
优选地，三个反应室左右百叶隔板的百叶叶片为镜像对称布置。所述百叶叶片与垂直面夹角为15°～45°，百叶叶片上缘远离反应室内部，下缘朝向反应室内部。
优选地，所述进气分配室内部被水平设置的多块隔板分隔为多个进气箱，每个进气箱在反应器壳体上均设有进气管口。
优选地，所述出气室内部被水平设置的多块隔板分隔为多个出气箱，每个出气箱在反应器壳体上均设有出气管口。
优选地，每个反应室底部均设有料仓，料仓下部有卸料口；每个反应室在反应器壳体上均设有装料口。
优选地，所述百叶隔板的上端与密封板相连，密封板与反应器壳体的内顶部相连。
优选地，所述反应器壳体上设有人孔，人孔分别与水解气流调节室和脱硫气流调节室相对设置。
优选地，所述反应器壳体上设有观察孔，观察孔分别与水解气流调节室和脱硫气流调节室相对设置。
优选地，百叶叶片宽20～60mm，每个进气箱和每个出气箱进气箱高1～3m，预处理室、水解室和脱硫室水平截面长度方向长1～5m。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型所提供的一种高炉煤气精脱硫装置，具有设备高度集成、阻力小、安装简单、催化剂装卸方便、占地面积小、成本低等优点。
附图说明
图1是本实用新型高炉煤气精脱硫装置的结构示意图。
图2是本实用新型高炉煤气精脱硫装置的俯视图。
图中：1-反应器壳体；2-预处理室；21-第一百叶隔板；22-第二百叶隔板；23-预处理剂装料口；24-预处理剂料仓；25-预处理剂卸料口；3-水解室；31-第三百叶隔板；32-第四百叶隔板；33-水解剂装料口；34-水解剂料仓；35-水解剂卸料口；4-脱硫室；41-第五百叶隔板；42-第六五百叶隔板；43-脱硫剂装料口；44-脱硫剂料仓；45-脱硫剂卸料口；5-进气分配室；51-进气管口；52-进气隔板；6-水解气流调节室；7-脱硫气流调节室；8-出气室；81-出气管口；82-出气隔板；9-密封板。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步的说明。
如图1和图2所示，本实施例的一种高炉煤气精脱硫装置，包括反应器壳体1，反应器壳体1水平方向为矩形截面，水平截面长度方向长8.4米(内壁)，宽度方向宽5米(内壁)，高度为12米(内壁)。反应器壳体1水平截面长度方向由竖直设置的六块百叶隔板分隔成七个腔室，从左到右依次为进气分配室5、预处理室2、水解气流调节室6、水解室3、脱硫气流调节室7、脱硫室4和出气室8。预处理室2、水解室3和脱硫室4为三个独立的反应室，依次装填有预处理剂、水解剂和脱硫剂；煤气精脱硫所有反应主要在这三个反应室内完成。其中预处理室2负责脱除煤气中氯化氢等对水解催化剂有毒害作用的杂质成分，保护水解催化剂。水解室3主要完成有机硫催化水解成硫化氢的反应，通过水解催化剂催化作用，将有机硫转变为无机硫。脱硫室4则通过脱硫剂将煤气中硫化氢脱除。在后面描述中，如果涉及预处理剂、水解剂、脱硫剂共同属性时，统一用催化剂、催化剂床层表述。
反应器壳体和百叶隔板结构加强需要设置多个龙骨架、加强筋等结构件，龙骨架和加强筋采用现有技术，此处不做详细描述。百叶隔板为矩形结构，从左到右依次为第一百叶隔板21、第二百叶隔板22、第三百叶隔板31、第四百叶隔板32、第五百叶隔板41和第六五百叶隔板42。预处理室2由第一百叶隔板21和第二百叶隔板22分隔而成，水解室3由第三百叶隔板31和第四百叶隔板32分隔而成，脱硫室4由第五百叶隔板41和第六五百叶隔板42分隔而成；在后面描述中，如果不涉及具体反应室，这些百叶隔板统一称为百叶隔板。
百叶隔板长宽尺寸和反应器壳体1竖直方向截面内壁长宽尺寸相匹配吻合，长12米，宽5米。四边与反应器壳体1内壁通过连续密封焊连接。百叶隔板由若干平行布置的百叶叶片组成，相邻的百叶叶片之间的间隙形成气流通道，气流通道同时又能阻止反应室内的催化剂固体颗粒通过。具体的，预处理室、水解室、脱硫室三个反应室左右百叶隔板的百叶片布置不同，为镜像对称布置。百叶页片宽40mm，百叶叶片与垂直面夹角为30°，并确保上层叶片在下层叶片的水平面投影不小于叶片宽度的20％，百叶叶片上缘远离反应室内部，下缘朝向反应室内部。由于反应室内的催化剂装填不可能全部装满，并随运行时间延长，反应室内的催化剂均会向下沉降，顶部会有一定的没有装填催化剂的空间，煤气容易形成短路，因此三个反应室的百叶隔板顶部约800mm高不设百叶叶片，设置由整块钢板制成的密封板9，密封板9上端与反应器壳体1的内顶部相连，形成密封结构，防止气体短路。
进气分配室5的作用是防止气流偏流，其水平截面长度方向长0.6m，水平截面宽5米和总高12米均与反应器壳体1一致。进气分配室5内沿高度方向设置4块水平布置的进气隔板52，将进气分配室分隔成5个进气箱，每个进气箱高2.4m。每个进气箱在反应器壳体上均设有进气管口51，并通过进气管口51与煤气进气总管连接，将煤气尽可能均匀送到每个进气箱。
煤气从进气分配室5的每个进气箱通过第一百叶隔板21，气体从百叶叶片间隙穿过，大致呈水平方向进入预处理室2，预处理室水平截面长度方向长2m，水平截面宽5米和总高12米均与反应器壳体1一致。预处理室2用于装填预处理剂，煤气穿过预处理剂时，通过化学反应和物理吸收，将煤气中对后端水解催化剂有毒害作用的氯化氢等杂质成分脱除，保护水解催化剂。预处理室2顶部设有预处理剂装料口23，预处理室2底部设有预处理剂料仓24，预处理剂料仓24下部有预处理剂卸料口25。预处理室2为上下全贯通结构，正常生产时，预处理剂装料口23和预处理剂卸料口25都是通过盲板或者阀门封闭。装填预处理剂时通过人工或者机械吊装，将预处理剂从预处理剂装料口23装进预处理室，预处理剂在重力作用下均匀充满整个预处理室空间。卸料时，预处理剂在重力作用下可以从预处理剂卸料口25非常顺畅排出。
煤气通过预处理室2预处理，脱除有害成分后进入水解气流调节室6，水解气流调节室6是由第二百叶隔板22和第三百叶隔板31分隔形成的空间。水平截面长度方向长0.6m，水平截面宽5米和总高12米均与反应器壳体1一致。其作用是防止预处理室2部分预处理剂由于板结造成气流通过不畅，从而导致进入水解室3的气流流场不均，煤气从预处理室2出来后可以重新调节。同时在预处理室2和水解室3之间的反应器壳体1上还可以设置人孔或者观察孔，观察百叶隔板损坏情况和催化剂跑出情况。
煤气通过水解气流调节室6重新分布后通过第三百叶隔板31进入水解室3，水解室3结构和预处理室2相同，水平截面长度方向长2m，水平截面宽和总高与反应器壳体一致。水解室3用于装填水解剂，水解剂是催化剂，煤气穿过水解剂时，在催化剂作用下，通过化学反应，煤气中的有机硫和煤气中的水蒸气发生水解反应，变成硫化氢。水解室3顶部设有水解剂装料口33，水解室底部设有水解剂料仓34，料仓下部设有水解剂卸料口35。水解室3为上下全贯通结构，正常生产时，水解剂装料口33和水解剂卸料口35都是通过盲板或者阀门封闭。装填水解剂时通过人工或者机械吊装，将水解剂从水解剂装料口33装进水解室，水解剂在重力作用下均匀充满整个水解室空间。卸料时，水解剂在重力作用下可以从水解剂卸料口35非常顺畅排出。
煤气通过水解室3后煤气中有机硫水解成硫化氢后，煤气进入脱硫气流调节室7，脱硫气流调节室7由第四百叶隔板32和第五百叶隔板41分隔形成的空间，水平截面长度方向长0.6m，水平截面宽5米和总高12米均与反应器壳体1一致；其作用是防止水解室3部分水解剂由于板结造成气流通过不畅，从而导致进脱硫室4的气流流场不均，煤气从水解室3出来后可以重新调节。同时在水解室3和脱硫室4之间的反应器壳体1上还可以设置人孔或者观察孔，观察百叶隔板损坏情况和催化剂跑出情况。
煤气通过脱硫气流调节室7重新分布后通过第五百叶隔板41进入脱硫室4，脱硫室4水平截面长度方向长2m，水平截面宽和总高与反应器壳体一致。脱硫室4用于装填脱硫剂，脱硫剂是一种活性炭为基体添加催化剂的改性碳基脱硫剂，为市场上成熟产品。煤气穿过脱硫剂时，首先硫化氢吸附到活性炭微孔中，然后在催化剂作用下，与煤气中微量氧发生氧化反应，硫化氢氧化成单质硫吸附在孔内从煤气中脱除。脱硫室4顶部设有脱硫剂装料口43，脱硫室4底部设置有脱硫剂料仓44，料仓下部设有脱硫剂卸料口45。脱硫室4为上下全贯通结构，正常生产时，脱硫剂装料口43和脱硫剂卸料口45都是通过盲板或者阀门封闭。装填脱硫剂时通过人工或者机械吊装，将脱硫剂从脱硫剂装料口43装进脱硫室，脱硫剂在重力作用下均匀充满整个脱硫室空间。卸料时，脱硫剂在重力作用下可以从脱硫剂卸料口45非常顺畅排出。
煤气通过脱硫室4后，煤气中硫化氢被脱除到要求的浓度，煤气进入出气室8，出气室8室内沿高度方向设置4水平布置的出气隔板82，将出气室分隔成5个出气箱，每个出气箱和进气箱保持一致，高2.4m。每个出气箱在反应器壳体上均设有出气管口81，并通过出气管口81与煤气出气总管连接，将处理后洁净煤气送到下游用户。
采用上述的高炉煤气精脱硫装置，可以处理1000Nm3/h-150000Nm3/h煤气。在实际使用时，还可以根据需要处理的煤气量大小选择单套组合式反应器，或者若干套组合式反应器并联使用。
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高炉煤气精脱硫装置，其特征在于：包括反应器壳体(1)，反应器壳体(1)内部被竖直设置的六块百叶隔板分隔为七个腔室，七个腔室依次为进气分配室(5)、预处理室(2)、水解气流调节室(6)、水解室(3)、脱硫气流调节室(7)、脱硫室(4)和出气室(8)；预处理室(2)、水解室(3)和脱硫室(4)为三个独立的反应室，依次装填有预处理剂、水解剂和脱硫剂；百叶隔板包括多个平行设置的百叶叶片，相邻的百叶叶片之间的间隙形成气流通道。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气精脱硫装置，其特征在于：三个反应室左右百叶隔板的百叶叶片为镜像对称布置。
3.根据权利要求1或2所述的高炉煤气精脱硫装置，其特征在于：所述百叶叶片与垂直面夹角为15°～45°，百叶叶片上缘远离反应室内部，下缘朝向反应室内部。
4.根据权利要求1所述的高炉煤气精脱硫装置，其特征在于：所述进气分配室(5)内部被水平设置的多块隔板分隔为多个进气箱，每个进气箱在反应器壳体(1)上均设有进气管口(51)。
5.根据权利要求1或4所述的高炉煤气精脱硫装置，其特征在于：所述出气室(8)内部被水平设置的多块隔板分隔为多个出气箱，每个出气箱在反应器壳体(1)上均设有出气管口(81)。
6.根据权利要求1所述的高炉煤气精脱硫装置，其特征在于：每个反应室底部均设有料仓，料仓下部有卸料口；每个反应室在反应器壳体(1)上均设有装料口。
7.根据权利要求1所述的高炉煤气精脱硫装置，其特征在于：所述百叶隔板的上端与密封板(9)相连，密封板(9)与反应器壳体(1)的内顶部相连。
8.根据权利要求1所述的高炉煤气精脱硫装置，其特征在于：所述反应器壳体(1)上设有人孔，人孔分别与水解气流调节室(6)和脱硫气流调节室(7)相对设置。
9.根据权利要求1所述的高炉煤气精脱硫装置，其特征在于：所述反应器壳体(1)上设有观察孔，观察孔分别与水解气流调节室(6)和脱硫气流调节室(7)相对设置。
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|---|---|---|---|
| CN202321663976.8U CN220450113U (zh) | 2023-06-27 | 2023-06-27 | 一种高炉煤气精脱硫装置 |
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