一种吸附浓缩转轮高炉煤气脱硫系统及其方法与流程

1.本发明涉及冶金行业高炉煤气处理技术，尤其涉及一种吸附浓缩转轮高炉煤气脱硫系统。


背景技术：

2.高炉煤气是在炼铁过程中副产的可燃性气体，通常用作热风炉，加热炉，锅炉的燃料，是一种可利用的资源。高炉煤气中含有h2，co2，co，ch4等成分，另外还含有硫化物，少量氯以及灰尘等杂质。通常高炉煤气经过除尘净化之后就送往下游终端燃烧利用，燃烧的过程中煤气中的硫化物就会产生二氧化硫，二氧化硫如果不进行处理会导致严重的大气污染。2019年，生态环境部、发改委、工信部等五部委联合发布了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，对钢铁行业超低排放指标提出了要求，要求二氧化硫排放量不得高于35mg/m3。目前国内大部分钢铁企业均无法达到。
3.一般采用氧化钙吸收就可以除去煤气燃烧之后产生的二氧化硫，是比较成熟的工艺，但是燃烧后处理二氧化硫的难点在于，二氧化硫排气点十分分散，想要处理就需要重复安置多套除硫设备，耗费大量物力和财力，再加上钢铁超低排放工程多属于旧址改造，没有富裕的场地进行大型脱硫设备的安置。因此，如何实现现有条件下经济高效的进行高炉煤气的源头脱硫成为广大研究者的重要方向。
4.目前多数的源头脱硫采用水解有机硫形成硫化氢，在进行硫化氢吸收的工艺。工艺流程为高炉煤气回收、重力除尘器、干法布袋除尘器，经过除尘的高炉煤气进入到水解塔中，在水解塔水解催化剂的作用下将高炉煤气中的有机硫水解转化成硫化氢，然后进入脱硫塔喷淋ph为7
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8的含碱水，脱除生成的硫化氢，经过脱硫后的煤气经煤气管网输送至各用户，该工艺已经有实际工程案例报道，经该工艺脱硫的煤气燃烧之后二氧化硫排放量低于35mg/m3。高炉煤气气量大，达到400000nm3/h，其中硫化物含量为200ppm，还含有其他的成分，进入到水解塔可能对催化剂造成致命的伤害，导致水解效率和寿命降低，据了解，目前该工艺的应用主要问题就是催化剂寿命和效率问题；而且如此大的气量必然使得设备占地面积增大，另外由于煤气中含有大量的二氧化碳，喷碱吸收硫化氢的工艺中大部分的碱其实是与二氧化碳进行反应，只有一小部分用来吸收硫化氢，造成了大量的碱液浪费且形成大量的废水，造成二次污染。
5.鉴于上述，本发明提供一种吸附浓缩转轮高炉煤气脱硫系统，将高炉煤气中的硫化物，包括有机硫和无机硫浓缩集中处理，除了吸附设备需要满足硫化物吸附的要求大小外，硫化物处理设备尺寸会大大的减小，节约占地面积，单纯的进行硫化物的处理过程比在复杂成分的煤气中进行处理要简化的多，是一种值得推广的高炉煤气脱硫方法。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术的缺点，提出了一种吸附浓缩转轮高炉煤气脱硫系统。特别是，本发明提出了吸附浓缩脱硫系统。该系统避免了使用高成本水解催化剂和喷碱吸收脱
硫工艺带来的碱液浪费及废液二次环境污染的问题，采用浓缩吸附再处理的方法脱硫，简化脱硫流程，节省占地面积，降低脱硫成本。
7.一种吸附浓缩转轮高炉煤气脱硫系统，包括吸附浓缩转轮、吸附区、冷却区和脱附区；浓缩转轮按一个方向转动时，依次通过吸附区、脱附区和冷却区；三个区域连接处与浓缩转轮的转轴用轴承连接，三个区域均为各自封闭，中间用隔板隔开；浓缩转轮内填充吸附剂。
8.所述的吸附区、脱附区和冷却区均安装有送风系统。
9.所述的脱附区送风系统安装有加热器。
10.所述的吸附区通有高炉煤气。
11.所述的吸附剂为改性活性炭、改性氧化锌、改性氧化铝、分子筛、多级孔树脂中的一种或多种的混合。
12.所述的脱附区下风口方向安装有硫化物处理器；所述的硫化物处理器包括氧化焚烧器和二氧化硫脱除器。
13.所述的氧化焚烧器为蓄热式氧化器、催化氧化装置、蓄热式催化氧化器或直燃式焚烧炉的一种或多种设备的混合连接结构。
14.所述的二氧化硫脱除器为石灰/石膏法脱硫系统、sds干法脱硫系统、cfb半干法脱硫系统、sda半干法脱硫系统中的一种或多种系统的混合连接结构。
15.一种吸附浓缩转轮高炉煤气脱硫方法：浓缩转轮按一个方向进行转动，高炉煤气引至吸附区，经过吸附得到干净的煤气进入用气点，吸附饱和的浓缩转轮到达脱附区，脱附区通入远小于高炉煤气量的热风进行硫化物脱附，脱附下来的硫化物进入硫化物处理器进行处理，浓缩转轮转动到冷却区，通过空气进行冷却，然后转动到吸附区进行吸附。
16.本发明所述的吸附浓缩转轮高炉煤气脱硫系统可以具有但不限于以下有益效果：
17.1.目前有机硫水解 喷碱脱硫工艺虽然能够使二氧化硫气体排放满足环保规定，但是传统喷碱工艺造成的碱液浪费，造成二次污染，以及水解催化剂寿命短成本高仍然是行业难题。本发明采用的浓缩转轮将硫化物集中起来处理，简化了脱硫的流程，专门针对硫化物的处置要比复杂成分的煤气中处理简单，能够节省处理成本，减小设备尺寸，节省用地面积，更具有实地可操作用。
18.2.部分企业已经有传统干法/半干法/湿法脱硫装置，采用浓缩集中处理，可以将现有的脱硫系统利用起来，减少投资，且专门针对硫化物处置，将会节省大量的脱硫剂，具有经济性，环保性，适合推广。
附图说明
19.图1是本发明吸附浓缩转轮高炉煤气脱硫系统示意图。
具体实施方式
20.1)高炉煤气引入到浓缩转轮吸附区，经过吸附剂的吸附，将高炉煤气中的硫化物从煤气中除去，得到的干净煤气直接进入煤气管网，输送至用气点；
21.2)浓缩转轮以一定的速率转动，吸附饱和的吸附剂转动到脱附区时，使用远小于煤气量的热风吹扫将硫化物从吸附剂脱附出来，随着热风被带往硫化物处理系统，实现了
吸附剂的再生；
22.3)转轮继续转动来到冷却区，将热风吹扫过的吸附剂冷却，再由转轮转动到吸附区，重新起到吸附煤气中硫化物的功能；
23.4)硫化物被带入硫化物处理装置，被氧化或焚烧之后全部生成二氧化硫，在采用干法或湿法进行二氧化硫的脱除。
24.所述1)过程中高炉煤气由风机输送至吸附浓缩转轮；所述吸附浓缩转轮分多个区域，由隔板分隔成吸附区、脱附区、冷却区，实现硫化物的吸附和吸附剂的再生，可据实际工况，灵活分配各个区域的面积，更优选为8个区，其中六个区域进行吸附，一个区域进行脱附，一个区域冷却；所述浓缩转轮填充吸附剂，煤气中的硫化物经过转轮吸附区被吸附剂吸附，得到干净的高炉煤气；所述吸附剂为改性活性炭，改性氧化锌，改性氧化铝，分子筛，树脂中的一种或多种，更优选为氮掺杂活性炭，碱金属掺杂活性炭，碱土金属掺杂活性炭，碱金属改性氧化锌，碱土金属改性氧化锌，过渡金属改性氧化锌，碱金属改性氧化铝，多孔改性氧化铝，改性zsm
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5分子筛，硅铝分子筛，多级孔树脂；
25.所述2)和3)过程中所述吸附浓缩转轮以一定的速率转动，更优选为5
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15r/min；所述冷却区由空气吹扫进行冷却，空气吹入之后进入到加热器中加热，形成热风到脱附区进行硫化物脱附；所述脱附热风量小于高炉煤气量，更优选为据实际工况选择；所述脱附热风的温度为200
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800℃，更优选为400
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700℃。
26.所述4)过程中的硫化物处理装置用于硫化物的氧化焚烧及产物处理；所述氧化焚烧装置为蓄热式氧化器，催化氧化装置，蓄热式催化氧化器，直燃式焚烧炉中的一种或多种装置；所述氧化产物处理装置为石灰/石膏法脱硫系统，sds干法脱硫系统，cfb半干法脱硫系统，sda半干法脱硫系统中的一种或多种。
27.下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，实施例是为了更清楚的描述本发明所述的脱硫工艺，不应视为对本发明的限制，任何对此处公开的实施例做出的各种衍生及修改均应视为本发明的保护范围。
28.实施例1
29.如图所示，浓缩转轮填充经碱金属改性的活性炭吸附剂，高炉煤气(含co2，co，cos，h2，h2s，其中cos代表有机硫)引入到浓缩转轮，在吸附区进行吸附，吸附之后的干净煤气进入到管网到达用气点，浓缩转轮顺时针转动，速率为8r/min，吸附剂在吸附区吸附完成随着转轮转到脱附区，脱附区500℃热风吹扫将硫化物脱附，带往直燃焚烧炉中，点火燃烧，将硫化物燃烧生成二氧化硫，再利用sds干法脱硫系统脱除二氧化硫，脱附完成的吸附剂随着转轮转动来到冷却区，经过空气吹扫冷却完成再生，可在此进入吸附区发挥吸附硫化物的功能。
30.实施例2
31.如图所示，浓缩转轮填充经碱金属改性的氧化铝吸附剂，高炉煤气(含co2，co，cos，h2，h2s，其中cos代表有机硫)引入到浓缩转轮，在区进行吸附，吸附之后的干净煤气进入到管网到达用气点，浓缩转轮顺时针转动，速率为15r/min，吸附剂在吸附区吸附完成随着转轮转到脱附区，脱附区700℃热风吹扫将硫化物脱附，带往催化氧化器中，将硫化物催化氧化成二氧化硫，再利用cfb半干法脱硫系统脱除二氧化硫，脱附完成的吸附剂随着转轮转动来到冷却区，经过空气吹扫冷却完成再生，可在次进入吸附区发挥吸附硫化物的功能。
32.实施例3
33.如图所示，浓缩转轮填充zsm
‑
5分子筛吸附剂，高炉煤气(含co2，co，cos，h2，h2s，其中cos代表有机硫)引入到浓缩转轮，在吸附区进行吸附，吸附之后的干净煤气进入到管网到达用气点，浓缩转轮顺时针转动，速率为6r/min，吸附剂在吸附区吸附完成随着转轮转到脱附区，脱附区400℃热风吹扫将硫化物脱附，带往蓄热式催化氧化器中，将硫化物催化氧化成二氧化硫，再利用石灰/石膏法脱硫系统脱除二氧化硫，脱附完成的吸附剂随着转轮转动来到冷却区，经过空气吹扫冷却完成再生，可在次进入吸附区发挥吸附硫化物的功能。
34.实施例4
35.如图所示，浓缩转轮填充多级孔树脂吸附剂，高炉煤气(含co2，co，cos，h2，h2s，其中cos代表有机硫)引入到浓缩转轮，在吸附区进行吸附，吸附之后的干净煤气进入到管网到达用气点，浓缩转轮顺时针转动，速率为8r/min，吸附剂在吸附区吸附完成随着转轮转到脱附区，脱附区600℃热风吹扫将硫化物脱附，带往蓄热式氧化器中，将硫化物催化氧化成二氧化硫，再利用sda半干法脱硫系统脱除二氧化硫，脱附完成的吸附剂随着转轮转动来到冷却区，经过空气吹扫冷却完成再生，可在次进入吸附区发挥吸附硫化物的功能。
36.实施例5
37.如图所示，浓缩转轮填充碱金属改性的氧化锌吸附剂，高炉煤气(含co2，co，cos，h2，h2s，其中cos代表有机硫)引入到浓缩转轮，在吸附区进行吸附，吸附之后的干净煤气进入到管网到达用气点，浓缩转轮顺时针转动，速率为8r/min，吸附剂在吸附区吸附完成随着转轮转到脱附区，脱附区600℃热风吹扫将硫化物脱附，带往蓄热式催化氧化器中，将硫化物催化氧化成二氧化硫，再利用石灰/石膏法脱硫系统脱除二氧化硫，脱附完成的吸附剂随着转轮转动来到冷却区，经过空气吹扫冷却完成再生，可在次进入吸附区发挥吸附硫化物的功能。
38.总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。