一种高炉煤气的脱硫系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及含硫气体净化技术领域，特别是涉及一种高炉煤气的脱硫系统及其控制方法。


背景技术：

2.我国是钢铁生产和消费大国，大部分钢铁企业以“高炉炼铁转炉炼钢”的长流程工艺为主。高炉冶炼过程中产生的大量高炉煤气在钢企全流程中具有最为广泛的应用，是钢企重要的二次能源之一。高炉煤气中含有一定量的硫化物，经燃烧后将形成二氧化硫排放。随着钢铁行业超低排放的推行，高炉煤气燃烧后的烟气已然不能满足其要求，这不仅影响到钢企环保评级，对炼铁工序乃至钢铁企业实现绿色、清洁生产带来阻碍。高炉煤气用户分布极为分散，要实现末端烟气的全量脱硫净化存在投资大、建设难度大、运维成本高等难题。因此，实现高炉煤气源头集中脱硫净化，进而实现煤气用户的硫减排，是钢企实现高炉煤气燃烧超低排放的最佳的选择。
3.trt为高炉煤气余压透平发电装置。现有技术中，有的工艺路线是将水解转化单元布置在trt之前，将无机硫脱除单元布置在trt之后，这样在trt前，高炉煤气中大量无腐蚀性的有机硫经水解转化为具有腐蚀性的硫化氢气体，必将加重trt及相关煤气管路的硫化氢腐蚀问题。
4.也有将水解转化和脱硫同时置于trt之后的工艺。但因所有脱硫设施置于trt之后，煤气压力远低于trt之前高压侧的煤气压力，煤气工况流量更大，系统阻损大，进而严重trt发电能力。
5.有的采用湿法脱硫工艺，但湿法脱硫工艺存在废水排放、增加高炉煤气含水量等弊端。也有采用高炉煤气水解和脱硫全部置于trt之前的全干法脱硫工艺，有的通过前置粉料脱硫、有机硫转化和第二级干法脱硫的不同组合方式实现对不同浓度硫的低成本净化处理。有的通过转化反应器和脱硫反应器实现高炉煤气净化。脱硫反应器为一用一备，当脱硫反应器出口煤气中硫化物超标后切换至并联的另外一台脱硫反应器。但上述方案中并未对催化剂装卸更换方法进行说明，采用多塔并联互为备用的方式会使得系统占地较大、一次投资较大。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高炉煤气的脱硫系统及其控制方法，能够对脱硫系统中的催化剂进行装卸。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高炉煤气的脱硫系统，设置在高炉煤气的供气系统及高炉煤气的受气系统之间，包括转化装置及脱硫装置，所述脱硫系统还包括排料装置及上料装置，所述转化装置及所述脱硫装置依次连通设置在所述供气系统及所述受气系统之间，所述供气系统的高炉煤气依次经过所述转化装置及所述脱硫装置进入所述受气系统；所述排料装置与所述转化装置及所述脱硫装置连通，所述上料装置与
所述转化装置及所述脱硫装置连通，所述转化装置或所述脱硫装置中的催化剂能够在所述排料装置的作用下排出，所述上料装置能够对所述转化装置或所述脱硫装置装填催化剂；或者，所述排料装置与所述转化装置或所述脱硫装置连通，所述上料装置相应与所述转化装置或所述脱硫装置连通，所述转化装置或所述脱硫装置中的催化剂能够在所述排料装置的作用下排出，所述上料装置能够对所述转化装置或所述脱硫装置装填催化剂。
8.可选地，所述脱硫系统还包括设置在所述排料装置及所述上料装置之间的再生装置，所述再生装置分别与所述排料装置及所述上料装置连通，所述排料装置排出的催化剂能够进入所述再生装置中进行再生处理，所述再生装置再生处理后的催化剂能够返回所述上料装置进行装填。
9.可选地，所述脱硫系统还包括旁通管路，所述旁通管路连通所述供气系统及所述受气系统，所述旁通管路上设置有用于调节所述旁通管路流量的调节装置。
10.可选地，所述脱硫装置至少包括两个脱硫塔，所述脱硫塔并联设置在所述转化装置与所述受气系统之间。
11.可选地，所述脱硫系统还包括废料后处理装置，所述废料后处理装置与所述排料装置连通。
12.可选地，所述脱硫系统还包括用于检测对应位置高炉煤气硫含量的气体硫含量检测装置，所述气体硫含量检测装置分别对应于所述供气系统、所述脱硫装置、所述受气系统及所述转化装置与所述脱硫装置之间的位置设置。
13.可选地，所述转化装置包括预处理塔及转化塔，所述预处理塔与所述转化塔通过管路依次串联设置在所述供气系统及所述脱硫装置之间，所述预处理塔与所述供气系统之间的管路为第一管路，所述预处理塔与转化塔之间的管路为第二管路，所述转化塔与所述脱硫装置之间的管路为第三管路；所述第一管路与所述第二管路之间设置有第一支路，所述第一支路使所述第一管路与所述第二管路之间连通，所述第一管路与所述第三管路之间设置有第二支路，所述第二支路使所述第一管路与所述第三管路之间连通；
14.所述第一支路上设置有用于启闭所述第一支路的第一旁通阀，所述第二支路上设置有用于启闭所述第二支路的第二旁通阀，所述第一管路上，设置有用于启闭所述第一管路的第三旁通阀，所述第三旁通阀设置在所述第一支路与所述第一管路的连通位置与所述预处理塔之间。
15.可选地，所述预处理塔及所述转化塔的两端上均分别设置有气体接口，所述气体接口上设置有用于启闭所述气体接口的阀门，所述第二管路的两端分别连接在所述预处理塔一端的气体接口及所述转化塔一端的气体接口上，所述预处理塔另一端的气体接口与所述第一管路连接，所述转化塔另一端的气体接口与所述第三管路连接。
16.本发明还提供一种高炉煤气脱硫系统的控制方法，提供如上所述的脱硫系统；当需要对所述预处理塔中的催化剂进行更换时，开启所述第一旁通阀，关闭所述第二旁通阀及所述第三旁通阀，高炉煤气经过所述转化塔后进入所述脱硫装置，关闭所述预处理塔两端上气体接口的阀门，对所述预处理塔中的催化剂进行离线更换；当需要对所述转化塔中的催化剂进行更换时，开启所述第一旁通阀及第二旁通阀，关闭所述第三旁通阀，关闭所述转化塔两端上气体接口的阀门，对所述转化塔中的催化剂进行离线更换。
17.本发明还提供一种高炉煤气脱硫系统的控制方法，提供如上所述的脱硫系统；其
中，供气系统所提供高炉煤气的流量为q，流经旁通管路的高炉煤气的流量为q1，供气系统所提供高炉煤气的硫浓度为s1，经过转化装置及脱硫装置处理后高炉煤气中的硫浓度为s2，进入受气系统高炉煤气的目标硫浓度为s
a
；调节旁通管路上的调节装置，使则进入受气系统中高炉煤气的硫浓度满足s
a
。
18.如上所述，本发明的一种高炉煤气的脱硫系统及其控制方法，具有以下有益效果：由于脱硫系统包括排料装置及上料装置。排料装置及上料装置能够对转化装置或脱硫装置中的催化剂进行装卸，保证脱硫效果。
附图说明
19.图1显示为实施例中脱硫系统的线框示意图；
20.图2显示为实施例中脱硫系统的流程示意图。
21.附图标记说明：转化装置1、脱硫装置2、调节装置3、上料装置4、排料装置5、再生装置6、废料后处理装置7、气体硫含量检测装置8、供气系统9、受气系统10、预处理塔11、转化塔12、脱硫塔13、中间料仓14、装料仓15、卸料仓16、旁通管路17、第一管路18、第二管路19、第三管路20、第一支路21、第二支路22、第一旁通阀23、第二旁通阀24、第三旁通阀25、上料输送泵26、卸料输送泵27、流量计29。
具体实施方式
22.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
23.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
24.请参见图1及图2，本实施例提供一种高炉煤气的脱硫系统，包括转化装置1、脱硫装置2、排料装置5及上料装置4，用于设置在高炉煤气的供气系统9及高炉煤气的受气系统10之间。本实施例中，供气系统9为高炉的干法除尘装置，受气系统10为高炉煤气余压透平发电装置、高炉鼓风能量回收机组或者减压阀组。
25.转化装置1及脱硫装置2依次连通设置在供气系统9及受气系统10之间，供气系统9的高炉煤气依次经过转化装置1及脱硫装置2进入受气系统10。一些实施例中，排料装置5及
上料装置4均与转化装置1连通，此时转化装置1中的催化剂能够在排料装置5的作用下排出，上料装置4能够对转化装置1重新装填催化剂，完成对转化装置1中催化剂的更换。
26.或者，排料装置5及上料装置4均与脱硫装置2连通，此时脱硫装置2中的催化剂能够在排料装置5的作用下排出，上料装置4能够对脱硫装置2重新装填催化剂，完成对脱硫装置2中催化剂的更换。
27.本实施例中，排料装置5及上料装置4为一套，排料装置5同时与转化装置1及脱硫装置2连通，上料装置4同时与转化装置1及脱硫装置2连通，转化装置1或脱硫装置2中的催化剂能够在排料装置5的作用下排出，上料装置4能够对应地重新对转化装置1或脱硫装置2装填相应的催化剂。进而完成催化剂的更换。在上料装置4或排料装置5中，同时只有一种催化剂进行排出或装填，减少了不同催化剂之间的混杂，因此，转化装置1或脱硫装置2共用一套排料装置5及上料装置4，简化了脱硫系统、降低了设备成本。
28.另一些实施例中，排料装置5及上料装置4为两套，两套排料装置5及上料装置4分别与转化装置1及脱硫装置2连通，排料装置5能够排出对应转化装置1或脱硫装置2中的催化剂，上料装置4能够对对应的转化装置1或脱硫装置2重新装填催化剂，完成催化剂的更换。两套排料装置5及上料装置4分别对转化装置1及脱硫装置2中的催化剂进行更换，虽然使脱硫系统较为复杂，增加了设备成本，但是避免了转化装置1及脱硫装置2之间催化剂的混杂，一定程度上增加了转化效率及脱硫效率。
29.本实施例中，脱硫装置2采用双级径向流反应器结构，双级径向流反应器的第一级设置在第二级的下方。
30.本实施例中，脱硫系统还包括再生装置6，再生装置6设置在排料装置5及上料装置4之间，再生装置6分别与排料装置5及上料装置4连通。排料装置5排出的催化剂能够进入再生装置6中进行再生处理，再生装置6再生处理后的催化剂能够返回上料装置4进行再次装填。再生装置6可以是回转窑等热再生装置6，也可以是水汽再生等液体再生装置6，再生装置6可以根据实际需求情况进行合理选择。
31.本实施例中，脱硫系统还包括废料后处理装置7，废料后处理装置7与排料装置5连通。对于报废的催化剂，排料装置5能够将报废的催化剂送入废料后处理装置7中进行无害化处理，满足环境要求。
32.本实施例中，脱硫系统还包括旁通管路17，旁通管路17连通供气系统9及受气系统10，旁通管路17上设置有用于调节旁通管路17流量的调节装置3。本实施例中，调节装置3为调节阀，可以通过改变调节阀的开度来调节旁通管路17中高炉煤气的流量。
33.转化装置1包括预处理塔11及转化塔12，脱硫装置2包括两个或多个脱硫塔13，本实施例中，脱硫塔13为两个，两个脱硫塔13并联设置在转化装置1与受气系统10之间。预处理塔11与转化塔12通过管路依次串联设置在供气系统9及脱硫装置2之间，预处理塔11与供气系统9之间的管路为第一管路18，预处理塔11与转化塔12之间的管路为第二管路19，转化塔12与脱硫装置2之间的管路为第三管路20。第一管路18与第二管路19之间设置有第一支路21，第一支路21使第一管路18与第二管路19之间连通，第一管路18与第三管路20之间设置有第二支路22，第二支路22使第一管路18与第三管路20之间连通。
34.第一支路21上设置有用于启闭第一支路21的第一旁通阀23，第二支路22上设置有用于启闭第二支路22的第二旁通阀24，第一管路18上，设置有用于启闭第一管路18的第三
旁通阀25，第三旁通阀25设置在第一支路21与第一管路18的连通位置与预处理塔11之间。
35.脱硫塔13、预处理塔11及转化塔12的两端上均分别设置有气体接口，气体接口上设置有用于启闭气体接口的阀门，第二管路19的两端分别连接在预处理塔11一端的气体接口及转化塔12一端的气体接口上，预处理塔11另一端的气体接口与第一管路18连接，转化塔12另一端的气体接口与第三管路20连接。两个脱硫塔13通过气体接口并联设置在转化装置1与受气系统10之间。
36.预处理塔11、转化塔12及脱硫塔13均分别设置有排料口及装料口。一般情况下，装料口设置在预处理塔11、转化塔12或脱硫塔13的顶部，排料口设置在预处理塔11、转化塔12或脱硫塔13的底部位置。本实施例中，排料装置5包括卸料仓16和卸料输送泵27，卸料仓16与卸料输送泵27之间用管道连接，卸料输送泵27分别与预处理塔11、转化塔12和脱硫塔13底部的排料口相连。上料装置4包括装料仓15、上料输送泵26和中间料仓14。装料仓15、上料输送泵26和中间料仓14三者之间采用管道连接,中间料仓14分别与预处理塔11、转化塔12和脱硫塔13顶部的装料口相连。
37.本实施例中，脱硫系统还包括用于检测对应位置高炉煤气硫含量的气体硫含量检测装置8。具体的，本实施例中气体硫含量检测装置8为4个，4个气体硫含量检测装置8分别对应于供气系统9、转化装置1与脱硫装置2之间的位置、脱硫装置2及受气系统10设置。气体硫含量检测装置8能够分别检测供气系统9排出的、转化装置1转化后的、脱硫装置2脱硫后的及受气系统10接收的高炉煤气中的硫含量。
38.本实施例还提供一种高炉煤气脱硫系统的控制方法，提供如上的脱硫系统。脱硫系统正常对高炉煤气进行脱硫时，开启第三旁通阀25，关闭第一旁通阀23及第二旁通阀24，高炉煤气通过第一管路18到达预处理塔11，预处理塔11处理后的高炉煤气通过第二管路19进入转化塔12，经过转化塔12处理后的高炉煤气通过第三管路20进入脱硫塔13，脱去转化后的硫。脱硫塔13中处理后高炉煤气进入受气系统10，完成脱硫处理。旁通管路17上及供气系统9上设置有流量计29，能够分别对供气系统9所输出的总的高炉煤气流量及流经旁通管路17的高炉煤气的流量进行检测。
39.设定最终进入受气系统10高炉煤气的目标硫浓度为s
a
。调节旁通管路17上的调节装置3，使则进入受气系统10中高炉煤气的硫浓度满足s
a
。s
a
可以根据生产的实际情况进行确定。
40.其中，q为供气系统9所输出的总的高炉煤气流量，q1为流经旁通管路17的高炉煤气的流量，s1为供气系统9所输出高炉煤气的硫浓度，s2为经过转化装置1及脱硫装置2处理后高炉煤气中的硫浓度。
41.通过调节装置3控制旁通管路17中的气体流量q1，从而控制经过转化装置1及脱硫装置2进行脱硫的高炉煤气的流量使得最终进入受气系统10高炉煤气的硫浓度满足目标硫浓度sa的同时，尽量减少了需要进行脱硫处理的高炉煤气量，提升了整个系统的经济性。
42.当气体硫含量检测装置8检测到转化装置1所排出高炉煤气的硫浓度达到设定目标，需要更换时，提供如上的脱硫系统，本实施例还提供一种高炉煤气脱硫系统的控制方法，能够对转化装置1中的催化剂进行更换。
43.具体的，当需要对预处理塔11中的催化剂进行更换时，开启第一旁通阀23，关闭第二旁通阀24及第三旁通阀25，高炉煤气经过转化塔12后进入脱硫装置2，关闭预处理塔11两端上气体接口的阀门，对预处理塔11中的催化剂进行离线更换。此时，转化塔12仍能够对高炉煤气中的有机硫进行转化，无需中断脱硫系统，保证脱硫系统的持续运行。
44.当需要对转化塔12中的催化剂进行更换时，开启第一旁通阀23及第二旁通阀24，关闭第三旁通阀25，关闭转化塔12两端上气体接口的阀门，对转化塔12中的催化剂进行离线更换。此时，预处理塔11也能够对高炉煤气中的有机硫进行转化，无需中断脱硫系统，保证脱硫系统的持续运行。
45.当需要对一个脱硫塔13中的催化剂进行更换时，关闭相应脱硫塔13两端上气体接口的阀门，对脱硫塔13中的催化剂进行离线更换。另一个脱硫塔13仍然能够进行脱硫处理，无需中断脱硫，保证脱硫系统的持续运行。
46.综上所述，本实施例所提供的一种高炉煤气的脱硫系统及其控制方法，由于脱硫系统包括排料装置5及上料装置4。排料装置5及上料装置4能够将转化装置1或脱硫装置2中的催化剂进行装卸，保证脱硫效果。
47.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。