本发明属于冶金环保
技术领域：
，特别涉及一种高炉煤气脱硫装置及其方法。
背景技术：
：高炉煤气是高炉炼铁生产过程中得到的一种可燃副产物，是目前国内外热风炉和加热炉的主要燃料。一般，高炉煤气依次经除尘、trt余压发电后，大部分送往热风炉、加热炉等作为燃料使用，剩余部分需要经喷碱塔脱氯后，给下游应用。面对日益严峻的环保形势，钢铁行业颁布和实施了超低排放标准，当前京津冀地区，尤其是唐山地区实行超低排放限值，要求燃烧尾气so2达到超低排放限值。目前，钢铁企业热风炉、加热炉烟气鲜有相应的脱硫设备，新建烟气脱硫设备，投资大和运行费用高，经济性较差，实用性不强。鉴于上述的末端治理行不通，因此，考虑从源头控制so2排放量。经过研究发现，高炉煤气中含有硫化合物，主要是有机羰基硫(cos)和无机硫化氢(h2s)，后者占比约30％，且易去除。有机羰基硫占比70％左右，而羰基硫正是热风炉烟气、加热炉等烟气硫氧化物超标的关键。因此，目前迫切需要研究一种新技术，以解决作为热风炉和加热炉燃料的高炉煤气中羰基硫含量高，导致的燃烧后烟气so2超标的问题。技术实现要素：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种高炉煤气脱硫装置及方法，以解决现有技术中作为热风炉、加热炉燃料的高炉煤气中羰基硫含量高，导致的燃烧后的烟气硫氧化物含量高的问题。本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一方面，本发明提供了一种高炉煤气脱硫装置，所述装置包括脱硫塔，所述脱硫塔为腔体，所述脱硫塔从下到上依次包括进气段、催化段、吸收段；所述进气段的塔壁上设置有第一孔，所述进气段通过所述第一孔与提供高炉煤气的管道连通；所述催化段和所述吸收段分别设置有喷液管；所述吸收段通过管道与高炉煤气利用装置连通。进一步地，所述脱硫塔还包括煤气分布段，所述煤气分布段设置于所述进气段与所述催化段之间，所述煤气分布段包括导流板和支撑杆，所述导流板间隔设置，所述导流板有多个，所述导流板均为弧形，所述导流板的一端与所述脱硫塔的内壁连接，所述导流板的另一端悬空，所述导流板通过支撑杆支撑，所述支撑杆有多个，所述支撑杆的一端与所述导流板连接，所述支撑杆的另一端与所述脱硫塔的内壁连接。进一步地，所述脱硫塔还包括洗涤段、除雾段、冲洗段和排液段，所述洗涤段、除雾段和冲洗段从下到上依次排布，所述洗涤段设置于所述吸收段的上部，所述冲洗段通过管道与高炉煤气利用装置连通，所述洗涤段和所述冲洗段分别设置有喷液管；所述除雾段包括钢丝网和填料，所述钢丝网为多个，多个所述钢丝网的边部与所述脱硫塔的内壁连接，所述填料设置于两个相邻的所述钢丝网之间；所述排液段设置于所述进气段的下部，所述排液段为锥形，所述锥形的顶角设置有排液阀。进一步地，所述催化段、吸收段、洗涤段和冲洗段各自设置有第二孔，所述第二孔有多个，所述喷液管有多根，所述喷液管间隔设置，所述喷液管上设置有喷嘴，所述喷嘴有多个，所述喷嘴间隔设置。进一步地，所述喷液管一端通过所述第二孔与外界管道可拆卸式连通，所述喷液管的另一端与所述脱硫塔的塔壁连接，所述喷液管的另一端封闭。进一步地，所述喷液管的一端通过所述第二孔与外界管道可拆卸式连通，所述喷液管的另一端悬空，所述喷液管以所述脱硫塔的轴心为中心呈放射状分布设置，所述喷液管与圆环连接，所述圆环有多个，多个所述圆环以所述脱硫塔的轴心为中心。另一方面，本发明提供了一种使用上述的一种高炉煤气脱硫装置脱硫的方法，所述方法包括，将高炉煤气与碱液接触，进行催化水解；所述碱液的温度为40～50℃，所述碱液的浓度为0.5～1.0mol/l；将所述催化水解后的高炉煤气与吸收液接触，进行吸收反应，获得除硫高炉煤气。进一步地，所述高炉煤气温度为60～80℃。进一步地，所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述吸收液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述吸收液的温度为10～35℃。更进一步地，所述将所述催化水解后的高炉煤气与吸收液接触，进行吸收反应，获得除硫高炉煤气，包括，将所述催化水解后的高炉煤气与吸收液接触，进行吸收反应；将所述吸收反应后的高炉煤气依次进行洗涤、除液，获得除硫高炉煤气。本发明的有益效果至少包括：本发明提供了一种高炉煤气脱硫装置及其方法，所述装置包括脱硫塔，所述脱硫塔为腔体，所述脱硫塔从下到上依次包括进气段、催化段、吸收段；所述进气段的塔壁上设置有第一孔，所述进气段通过所述第一孔与提供高炉煤气的管道连通；所述催化段和所述吸收段分别设置有喷液管，所述喷液管有多根，多根所述喷液管间隔设置；所述吸收段通过管道与高炉煤气利用装置连通。本发明的装置中催化段的喷液管流出碱液，与高炉煤气接触，碱液可以促进高炉煤气中的羰基硫的水解反应，得到硫化氢气体，硫化氢气体与吸收段喷液管流出的吸收液接触，被吸收成为氢硫酸液体去除，将除去羰基硫的高炉煤气用于热风炉和加热炉燃烧利用，排放的烟气中硫化物极低，达到了超低排放标准。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明实施例的一种高炉煤气脱硫装置结构示意图；图2为本发明实施例的煤气分布段主视图；图3为图2的煤气分布段俯视图；图4为本发明实施例的除雾段俯视图；图5为图4的主视图；图6为本发明实施例的催化段、吸收段、洗涤段和冲洗段的喷液管分布示意图；图7为本发明实施例的催化段、吸收段、洗涤段和冲洗段的又一种喷液管分布示意图；图8为本发明实施例的一种高炉煤气脱硫方法工艺步骤图。具体实施方式下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：一方面，本发明实施例提供一种高炉煤气脱硫装置，图1为本发明实施例的一种高炉煤气脱硫装置结构示意图，结合图1，所述装置包括脱硫塔13，所述脱硫塔13为腔体，所述脱硫塔13从下到上依次包括进气段2、催化段4、吸收段5；所述进气段2的塔壁上设置有第一孔，所述进气段2通过所述第一孔与提供高炉煤气的管道连通；所述催化段4和吸收段5分别设置有喷液管10；所述吸收段通过管道与高炉煤气利用装置连通。从进气段2进入的高炉煤气，顺着脱硫塔从下向上，催化段4的的喷液管10流出的碱液与高炉煤气接触，使高炉煤气中的羰基硫在碱液的作用下发生水解反应，生成硫化氢气体，生成的硫化氢气体向上运动，与吸收段5的喷液管10流出的吸收液发生吸收反应，硫化氢气体转变成氢硫酸，去除了高炉煤气中的羰基硫，将这种去除羰基硫的高炉煤气用于热风炉和加热炉燃烧使用，排放的烟气硫化物极低，达到了超低排放标准。进一步地，所述脱硫塔13还包括煤气分布段3，图2为本发明实施例的煤气分布段主视图，图3为图2的煤气分布段俯视图，结合图2和图3可知，所述煤气分布段3设置于所述进气段2与所述催化段4之间，所述煤气分布段3包括导流板3-2和支撑杆3-1，所述导流板3-2有多个，多个所述导流板3-2均为弧形，所述导流板3-2的一端与所述脱硫塔的内壁连接，所述导流板3-2的另一端悬空，所述导流板3-2通过所述支撑杆3-1支撑，所述支撑杆3-1有多个，所述支撑杆3-1的一端与所述导流板3-2连接，所述支撑杆3-1的另一端与所述脱硫塔13的内壁连接。煤气分布段3的导流板3-2可以引导高炉煤气顺着脱硫塔13从下往上运动，否则高炉煤气从垂直于脱硫塔13的管道进入，会冲击脱硫塔13的塔壁。进一步地，所述脱硫塔13还包括洗涤段6、除雾段7、冲洗段8和排液段1，所述洗涤段6、除雾段7和冲洗段8从下到上依次排布，所述洗涤段6设置于所述吸收段5的上部，所述冲洗段6通过管道与高炉煤气利用装置连通，所述洗涤段6和所述冲洗段8分别设置有喷液管10；图4为本发明实施例的除雾段俯视图，图5为图4的主视图，结合图4和图5，所述除雾段7包括钢丝网14和填料，所述钢丝网14为多个，多个所述钢丝网14的边部与所述脱硫塔13的内壁连接，所述填料设置于两个相邻的所述钢丝网14之间；所述排液段1设置于所述进气段2的下部，所述排液段1为锥形，所述锥形的顶角设置有排液阀1-1。经过吸收段5喷洒的吸收液吸收后的高炉煤气中还含有一定量的硫化氢气体和碱液，经过洗涤段6的喷嘴11喷吹的脱盐水洗涤，可以将余量的硫化氢气体转变成氢硫酸，并将催化段4携带的碱液洗掉，防止碱液腐蚀管道。除雾段7可以去除洗涤过的高炉煤气中的机械水，防止高炉煤气中携带的氢硫酸腐蚀管道。除雾段7长期运行可能会造成堵塞问题，需在高炉小修、中修时或者定期使用冲洗段8对除雾段7进行冲洗，冲洗用水可以采用脱盐水。在脱硫塔13的最下面为圆锥，催化段4、吸收段5、洗涤段6和冲洗段8所喷的液体，与高炉煤气作用后自上而下流入排液段，当排液段的液面达到圆锥高度的1/2时，开启排液阀1-1，实现排液；当排液段的液面下降至圆锥高度的1/6时，关闭排液阀1-1，停止排液，切不可将排液段的液体排完，防止高炉煤气泄漏；当排液段的液面达到圆锥高度的2/3时，仍未排液，系统将自动报警，提示排液阀1-1开启异常，需要人工检修。排液阀1-1是现有技术，凡是可实现上述功能的阀门，均可用于本发明。在与冲洗段8所连通的管道的最上端可以设置放散阀9，保证安全问题。进一步地，所述催化段4、吸收段5、洗涤段6和冲洗段8各自设置有第二孔，所述第二孔有多个，所述喷液管10有多根，多根所述喷液管10间隔设置，所述喷液管10上设置有喷嘴11，所述喷嘴11有多个，所述喷嘴11间隔设置。进一步地，图6本发明实施例的催化段、吸收段、洗涤段和冲洗段的喷液管分布示意图，结合图6，所述喷液管10一端通过所述第二孔与外界管道可拆卸式连通，所述喷液管10的另一端与所述脱硫塔13的塔壁连接，所述喷液管10的另一端封闭。喷液管10中的液体自外界管道流入，液体沿着喷液管10的喷嘴11喷进脱硫塔13内部，与高炉煤气作用。喷液管10的另一端封闭，可以增加喷液管10中的液体的压力，使液体呈现出细流或者雾状与高炉煤气接触反应，提高反应面积，增加反应速率。进一步地，图7为本发明实施例的催化段、吸收段、洗涤段和冲洗段的又一种喷液管分布示意图，结合图7，所述喷液管10的一端通过所述第二孔与外界管道可拆卸式连通，所述喷液管10的另一端悬空，所述喷液管10以所述脱硫塔13的轴心为中心呈放射状分布设置，所述喷液管10与圆环12连接，所述圆环12有多个，多个所述圆环12以所述脱硫塔13的轴心为中心。外界管道的液体从喷液管10的一端进入，并顺着喷液管10上的喷嘴11喷出，与脱硫塔13内的高炉煤气作用。为了提高高炉煤气的脱硫效果，还可在上述的脱硫塔后串联多个脱硫塔，串联的脱硫塔的内部结构可以与上述的脱硫塔内部结构相同，如果脱硫的任务量变小，也可以对内部的结构进行简化，比如不设置催化段。另一方面，本发明提供了一种高炉煤气脱硫方法，图8为本发明实施例的一种高炉煤气脱硫方法工艺步骤图，结合图8，所述方法包括，s1，将高炉煤气与碱液接触，进行催化水解。所述碱液的温度为40～50℃，所述碱液的溶液的浓度为0.5～1.0mol/l。高炉煤气中含有大量的羰基硫，羰基硫在上述温度和浓度的碱液催化作用下，发生水解反应，生成硫化氢气体。羰基硫的水解反应为吸热反应，碱液温度下限控制为40℃，可以促进水解反应向正方向进行，由于加热碱液需要能量，考虑到成本问题，将上线控制为50℃。进一步地，所述高炉煤气温度为60～80℃。经过除尘和trt压力发电后的高炉煤气，其温度约为60～80℃，一方面，高炉煤气温度高有利于羰基硫发生催化水解，另一方面，其与碱液接触，还可以将热量传递给碱液，提高碱液的问题，促进催化和水解反应的进行。进一步地，所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液可以提高羰基硫的水解反应。s2，将所述催化水解后的高炉煤气与吸收液接触，进行吸收反应。催化水解后的高炉煤气中含有大量的硫化氢气体，硫化氢气体易溶于水，将其与吸收液接触，可以将硫化氢气体变成氢硫酸溶液。进一步地，所述吸收液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述吸收液的温度为10～35℃。吸收液选用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液不仅可以将硫化氢气体变成氢硫酸，还可以与氢硫酸发生中和反应，将硫转变成盐，促进硫化氢气体的吸收，提高硫化氢气体的吸收效率。s3，将所述吸收反应后的高炉煤气依次进行洗涤、除液，获得除硫高炉煤气。洗涤可以去除吸收反应后的高炉煤气中的碱液，防止碱液腐蚀管道。除液可以将依次洗涤后的高炉煤气中的氢硫酸去除，防止酸液腐蚀管道。本发明提供了一种高炉煤气脱硫装置及其方法，采用碱液作为催化剂，促进羰基硫的水解反应，使羰基硫与水反应转换成硫化氢气体，硫化氢气体极易溶解于水，因此，硫化氢气体与吸收液接触后，转换成氢硫酸，这就去除了高炉煤气中的羰基硫，将除去羰基硫的高炉煤气用于热风炉和加热炉燃烧利用，排放的烟气中硫化物极低，达到了超低排放标准。本发明的另一个优点是本发明的装置和方法可以用来去除烟气中的hcl气体，钢铁企业的高炉炼铁的原料铁矿石、烧结矿和煤粉中都含有杂质cl，大部分的cl转化成氯化氢气体随着烟气、粉尘等排出，目前多采用喷碱脱氯塔脱除氯化氢，本发明除了脱除高炉煤气中的羰基硫还可以用于脱除氯化氢气体，省去钢铁企业的喷碱脱氯塔，节省成本。下面将结合具体的实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。实施例1到实施例3提供了一种高炉煤气脱硫方法，包括，s1，将高炉煤气与碱液接触，进行催化水解。进一步地，所述碱液的温度为40～50℃，所述碱液的溶液的浓度为0.5～1.0mol/l。进一步地，所述高炉煤气温度为60～80℃。进一步地，所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。s2，将所述催化水解后的高炉煤气与吸收液接触，进行吸收反应；进一步地，所述吸收液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述吸收液的温度为10～35℃。s3，将所述吸收反应后的高炉煤气依次进行洗涤、除液，获得除硫高炉煤气。实施例1到实施例3脱除高炉煤气过程的工艺参数控制见表1。表1对比例1对比例1将现有技术中高炉煤气经过除尘和trt余压发电后，直接输送至加热炉或热风炉使用。表2项目so2的含量，mg/m3so2超低排放标准，mg/m3实施例120≤50实施例230≤50实施例325≤50对比例185≤50表2是实施例1到实施例3所获得的脱硫高炉煤气用于热风炉使用，热风炉所释放的烟气中so2的含量和对比例1将除尘和trt余压发电后的高炉煤气，直接输送至热风炉使用的烟气中的so2的含量。根据表2中的数据，可知，本发明实施例所处理的高炉煤气用于热风炉使用，排出的烟气达到了超低排放标准。对比例1的未经处理的高炉煤气超标，不能排放。最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页1 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技术特征：1.一种高炉煤气脱硫装置，其特征在于，所述装置包括脱硫塔，所述脱硫塔为腔体，
所述脱硫塔从下到上依次包括进气段、催化段、吸收段；
所述进气段的塔壁上设置有第一孔，所述进气段通过所述第一孔与提供高炉煤气的管道连通；
所述催化段和所述吸收段分别设置有喷液管；
所述吸收段通过管道与高炉煤气利用装置连通。
2.根据权利要求1所述的一种高炉煤气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔还包括煤气分布段，所述煤气分布段设置于所述进气段与所述催化段之间，所述煤气分布段包括导流板和支撑杆，所述导流板间隔设置，所述导流板有多个，所述导流板均为弧形，所述导流板的一端与所述脱硫塔的内壁连接，所述导流板的另一端悬空，所述导流板通过支撑杆支撑，所述支撑杆有多个，所述支撑杆的一端与所述导流板连接，所述支撑杆的另一端与所述脱硫塔的内壁连接。
3.根据权利要求1所述的一种高炉煤气脱硫装置，其特征在于，所述脱硫塔还包括洗涤段、除雾段、冲洗段和排液段，所述洗涤段、除雾段和冲洗段从下到上依次排布，所述洗涤段设置于所述吸收段的上部，所述冲洗段通过管道与高炉煤气利用装置连通，
所述洗涤段和所述冲洗段分别设置有喷液管；
所述除雾段包括钢丝网和填料，所述钢丝网为多个，多个所述钢丝网的边部与所述脱硫塔的内壁连接，所述填料设置于两个相邻的所述钢丝网之间；
所述排液段设置于所述进气段的下部，所述排液段为锥形，所述锥形的顶角设置有排液阀。
4.根据权利要求1或3所述的一种高炉煤气脱硫装置，其特征在于，所述催化段、吸收段、洗涤段和冲洗段各自设置有第二孔，所述第二孔有多个，所述喷液管有多根，所述喷液管间隔设置，所述喷液管上设置有喷嘴，所述喷嘴有多个，所述喷嘴间隔设置。
5.根据权利要求4所述的一种高炉煤气脱硫装置，其特征在于，所述喷液管一端通过所述第二孔与外界管道可拆卸式连通，所述喷液管的另一端与所述脱硫塔的塔壁连接，所述喷液管的另一端封闭。
6.根据权利要求4所述的一种高炉煤气脱硫装置，其特征在于，所述喷液管的一端通过所述第二孔与外界管道可拆卸式连通，所述喷液管的另一端悬空，所述喷液管以所述脱硫塔的轴心为中心呈放射状分布设置，所述喷液管与圆环连接，所述圆环有多个，多个所述圆环以所述脱硫塔的轴心为中心。
7.使用权利要求1～6任一项所述的一种高炉煤气脱硫装置脱硫的方法，其特征在于，所述方法包括，
将高炉煤气与碱液接触，进行催化水解；所述碱液的温度为40～50℃，所述碱液的浓度为0.5～1.0mol/l；
将所述催化水解后的高炉煤气与吸收液接触，进行吸收反应，获得除硫高炉煤气。
8.根据权利要求7所述的一种高炉煤气脱硫方法，其特征在于，所述高炉煤气温度为60～80℃。
9.根据权利要求7所述的一种高炉煤气脱硫方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述吸收液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述吸收液的温度为10～35℃。
10.根据权利要求7所述的一种高炉煤气脱硫方法，其特征在于，所述将所述催化水解后的高炉煤气与吸收液接触，进行吸收反应，获得除硫高炉煤气，包括，
将所述催化水解后的高炉煤气与吸收液接触，进行吸收反应；
将所述吸收反应后的高炉煤气依次进行洗涤、除液，获得除硫高炉煤气。
技术总结本发明公开了一种高炉煤气脱硫装置及其方法，所述装置包括脱硫塔，所述脱硫塔为腔体，所述脱硫塔从下到上依次包括进气段、催化段、吸收段；所述进气段的塔壁上设置有第一孔，所述进气段通过所述第一孔与提供高炉煤气的管道连通；所述催化段和所述吸收段分别设置有喷液管；所述吸收段通过管道与高炉煤气利用装置连通。采用本发明对高炉煤气进行脱硫处理后，输送给热风炉或加热炉使用，达到了超低排放的要求，还可以替代喷碱脱氯塔，节约成本。
技术研发人员：王伟;武建龙;范正赟;徐萌;陈辉;陈建;孙健;梁海龙;陈艳波;郑朋超;余斌;赵磊
受保护的技术使用者：首钢集团有限公司
技术研发日：2020.02.11
技术公布日：2020.06.09
