专利名称：烧结烟气脱硫制氢的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钢铁行业烧结烟气净化技术领域，具体是关于一种环保安全高效益的烧结烟气脱硫制氢的设备。
背景技术：
高炉炼铁是在生产前将各种粉状含铁原料配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备(烧结机)上使物料发生一系列物理化学变化并烧结成块的过程。在此过程中会产生大量烟气，烟气的成分主要包括一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、 二氧化硫、焦油和各种粉尘等。烧结机年作业率高，达90%以上，烟气排放量大，对环境造成了严重的影响。我国钢铁行业SO2排放量已占到全国SO2的11%左右，成为仅次于电力行业的第二大SO2排放行业。烧结工序中产生的SO2—般占到钢铁行业SO2排放总量的90%。国家环保局出台的“十一五”期间SA控制计划中指出钢铁行业要减排10万吨，其中烧结工序占50%，《国家环保“十一五”规划》也将烟气脱硫作为投资重点，提出钢铁行业烧结烟气脱硫等脱硫工程要形成脱硫能力30万吨。要实现此目标，烧结烟气脱硫技术必将是钢铁企业脱硫的重中之重。随着近几年钢铁行业的大规模建设，全国烧结单机面积和大中型烧结机的总面积在迅速增加。2003年90m2以上烧结机约90台，至2008年底约增长至300余台。所有烧结在建设中考虑烟气脱硫的很少。随着我国环境质量要求的提高以及总量控制的需要，对烧结机外排烟气中的Sh浓度和排放量必将进行限制，必将采用相应的处理措施予以治理。现有的钢铁行业烧结烟气脱硫技术按照烟气脱硫的工艺特点可分为三类湿法脱硫技术，半干法脱硫技术，干法脱硫技术。实际应用的技术有石灰石-石膏法、活性炭法、电子束法、有机胺法、氨水法、钙(镁)基干法等。这些方法可能会造成副产物无法处理或利用率较低或脱硫工艺不完善，出现“塌床”等不利环节，而且一些方法投资和运行成本较高， 无法利用此工艺为使用者带来真实效益。目前，我国烧结烟气脱硫现状并不乐观，真正具有脱硫设备的烧结机还很少，投入运行的仅几家。制约烧结烟气脱硫发展的关键障碍是缺乏适合我国国情的烧结烟气脱硫技术。大部分现有的脱硫技术在烧结烟气脱硫上没有现成的经验可循，多处于探索阶段。找寻和开发一种适合于烧结工艺的烟气脱硫技术是市场的需求，也是烧结烟气脱硫技术发展的需要。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于提供一种钢铁行业烧结烟气净化用的设备，具体是一种用于实现烧结烟气脱硫制氢工艺的设备，达到安全环保要求，提高经济效益。为达上述目的，本实用新型提供了一种烧结烟气脱硫制氢的设备，该设备包括用于实现含硫烧结烟气与硫化氢溶液反应得到金属硫和水的混合液的硫反应器；用于过滤金属硫和水的混合液而分离出硫的过滤器；用于研磨硫与钠生成硫化钠的研磨机；以及用于实现在硫化钠、催化剂及光照条件下将水分解制备氢气的制氢室；其中，所述硫反应器与过滤器之间设置将硫反应器内反应得到的金属硫和水的混合液输送至过滤器的通路；所述过滤器与研磨机之间设置将过滤器分离出的硫进行干燥并输送至研磨机的干燥及物料运输装置；所述研磨机与制氢室之间设置将研磨机内生成的硫化钠输送至制氢室的通路。根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备，所述硫反应器设置含硫烧结烟气入口、硫化氢溶液入口、以及金属硫和水的混合液出口 ；所述过滤器例如可以是纸袋过滤机，设置金属硫和水的混合液入口、以及分离出的金属硫出口、水溶液出口。根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备，所述硫反应器与过滤器之间的通路上设置调节混合液流量的调节阀。根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备，所述过滤器与研磨机之间设置的干燥及物料运输装置为干燥器和物料运输机。根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备，所述研磨机设置有金属硫入口、钠入口，并设置有充氩气保护装置，可以在氩气保护条件下进行金属硫和钠的研磨，生成硫化钠。根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备，所述制氢室为玻璃幕墙或膜高透光结构的制氢室。根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备，所述制氢室设置硫化钠入口、催化剂入口以及水溶液入口，用于引入制氢反应原料，并设置有氢气出口和亚硫酸钠出口，用于将产物氢气和亚硫酸钠引出。根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备还包括将制氢室所制得的氢气进行干燥的干燥器。根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备还包括将进行干燥后的氢气进行储存的氢气储罐。根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备，所述过滤器与制氢室之间还可设置有将混合液分离出硫后的水溶液输送至制氢室的通路，将过滤出水直接用于制氢。本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备中，所述的各具体组件例如硫反应器、过滤器、干燥机、运输机、研磨机、制氢室等均可采用所属领域的常规仪器设备，各反应器组件之间可根据具体需要设置必要的连接管路、传送皮带、阀门等。利用本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备进行烧结烟气脱硫制氢时，可以采用如下工艺流程将含硫烧结烟气引入硫反应器的硫化氢溶液中，反应生成金属硫和水的混合液；将上述金属硫和水的混合液引入过滤器进行过滤，过滤后的水引入制氢室，过滤3/4页
出的金属硫经干燥后被输送至研磨机与金属钠研磨产生硫化钠，该硫化钠作为牺牲剂引入制氢室；在制氢室内，以硫化钠为牺牲剂，在催化剂(例如Pt-PdS/CdS三元催化剂)及光照条件下，将水分解，制备氢气并产生亚硫酸钠。根据本实用新型的具体实施方案，本技术方案中，所述烧结烟气为高炉炼铁工艺烧结烟气。其成份比较复杂，主要有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、焦油和各种粉尘等。根据本实用新型的具体实施方案，所述烧结烟气在进入本实用新型的脱硫制氢工艺前，需先经除尘将焦油和各种粉尘脱去，一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物不与本实用新型工艺流程中的溶剂反应，相溶性也很小，可不予考虑。所述烧结烟气与硫化氢溶液在常温搅拌条件下即可进行反应。所述金属硫和水的混合液可按照所属领域的常规过滤条件进行过滤，例如，可经纸袋过滤机进行过滤，可按照纸袋过滤机的规格选择合适的过滤条件，优选的，过滤介质液体通过量为每平方米150升 250升/分钟，过滤精度35 45微米条件。 过滤后的水不需进行其他处理，即可直接用于制氢。所述过滤出的金属硫的干燥、干燥后的硫与金属钠研磨产生硫化钠的具体操作均可按照所属领域的常规操作条件进行。在整个过程中可由电脑控制温度及原料配比，实现全程自动化。本实用新型的有益效果本实用新型提供了一种用于钢铁行业烧结烟气新的净化处理技术的烧结烟气脱硫制氢的设备，利用该设备进行烧结烟气脱硫制氢，对比传统烟气脱硫技术，由于本实用新型的烧结烟气脱硫制氢设备采用大量标准设备组件，有效减少了不少大型化设备，从繁到简，并通过化学反应制氢，不光在环保方面有突出贡献，更在经济效益方面实现了突破，操作简便，安全环保。
图1为本实用新型的烧结烟气脱硫制氢的设备的结构示意图。图2为本实用新型的烧结烟气脱硫制氢工艺流程示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本实用新型技术方案的实施和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本实用新型的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。实施例1请参见图1所示的本实施例的烧结烟气脱硫制氢的设备，该烧结烟气脱硫制氢的设备主要包括用于实现含硫烧结烟气与硫化氢溶液反应得到金属硫和水的混合液的硫反应器 1 ；用于过滤金属硫和水的混合液而分离出硫的过滤器2，图中所示该过滤器为纸袋过滤机；用于研磨硫与钠生成硫化钠的研磨机3 ；以及用于实现在硫化钠、催化剂及光照条件下将水分解制备氢气的制氢室4 ；其中，所述硫反应器1与过滤器2之间设置将硫反应器内反应得到的金属硫和水
5的混合液输送至过滤器2的通路；所述过滤器2与研磨机3之间设置将过滤器2分离出的硫进行干燥的干燥器5，还设置将干燥后的硫输送至研磨机3的物料运输机6 ；所述研磨机3与制氢室4之间设置将研磨机内生成的硫化钠输送至制氢室的通路。更具体地，所述硫反应器1设置含硫烧结烟气入口 11、硫化氢溶液入口 12、以及金属硫和水的混合液出口 13 ；所述纸袋过滤机设置金属硫和水的混合液入口 21、以及分离出的金属硫出口 22、水溶液出口 23。所述硫反应器与过滤器之间的通路上设置调节混合液流量的调节阀102。所述过滤器2与干燥器5之间、干燥器5与物料运输机6之间分别设用于传送金属硫的传送皮带。所述研磨机3设置有金属硫入口 31、钠入口 32，并设置有充氩气保护装置(图中未显示)，可以在氩气保护条件下进行金属硫和钠的研磨，生成硫化钠。所述制氢室4为玻璃幕墙或膜高透光结构的制氢室，设置硫化钠入口 41、催化剂入口 42以及水溶液入口 43，用于引入制氢反应原料，并设置有氢气出口 44和亚硫酸钠出口 45，用于将产物氢气和亚硫酸钠引出。本实施例中的烧结烟气脱硫制氢的设备还包括将制氢室所制得的氢气进行干燥的干燥器7，以及将进行干燥后的氢气进行储存的氢气储罐8。在所述过滤器2与制氢室4之间还可设置有将混合液分离出硫后的水溶液输送至制氢室的通路204，将过滤出水直接用于制氢。利用本实施例的烧结烟气脱硫制氢的设备进行烧结烟气脱硫制氢时，请结合参见图2所示，主要采用如下工艺流程将钢铁企业烧结工艺缩排含硫烟气经除尘将焦油和各种粉尘脱去，然后进入本实用新型的硫反应器1 (已加入硫化氢溶液)，常温搅拌条件下与硫化氢反应，生成金属硫和水的混合液，混合液经过过滤器2 (纸袋过滤机，基本机型，过滤介质液体通过量为每平方米150升-250升/分钟，过滤精度35-45微米)过滤，将金属硫过滤出来通过皮带送至干燥器5，过滤出水进入制氢室4。金属硫干燥后经物料运输机6送至研磨机3，与金属钠(通常的重量配比是钠2份，硫1份)通过充分研磨(常温研磨即可)产生硫化钠，研磨机3密闭，充氩气进行保护，防止燃烧。所制硫化钠通过皮带进入制氢室4作为牺牲剂使用。制氢室4为玻璃幕墙或膜高透光结构，以硫化钠为牺牲剂，以Pt-PdS/CdS作为三元催化剂，在自然光照的条件下，将水分解，产生氢气和亚硫酸钠。氢气再经过干燥器7入储罐存储8。氢气干燥的出水也可用于返回制氢室制氢。整个过程中，温度及原料配比均由电脑控制，全程自动化。
权利要求1.一种烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于，该设备包括用于实现含硫烧结烟气与硫化氢溶液反应得到金属硫和水的混合液的硫反应器；用于过滤金属硫和水的混合液而分离出硫的过滤器；用于研磨硫与钠生成硫化钠的研磨机；以及用于实现在硫化钠、催化剂及光照条件下将水分解制备氢气的制氢室；其中，所述硫反应器与过滤器之间设置将硫反应器内反应得到的金属硫和水的混合液输送至纸袋过滤机的通路；所述过滤器与研磨机之间设置将过滤器分离出的硫进行干燥并输送至研磨机的干燥及物料运输装置；所述研磨机与制氢室之间设置将研磨机内生成的硫化钠输送至制氢室的通路。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于所述硫反应器设置含硫烧结烟气入口、硫化氢溶液入口、以及金属硫和水的混合液出口 ；所述过滤器为纸袋过滤机，设置金属硫和水的混合液入口、以及分离出的金属硫出口、水溶液出口。
3.根据权利要求1所述的烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于所述硫反应器与过滤器之间的通路上设置调节混合液流量的调节阀。
4.根据权利要求1所述的烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于所述过滤器与研磨机之间设置的干燥及物料运输装置为干燥器和物料运输机。
5.根据权利要求1所述的烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于所述研磨机设置有金属硫入口、钠入口，并设置有充氩气保护装置。
6.根据权利要求1所述的烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于所述制氢室为玻璃幕墙或膜高透光结构的制氢室。
7.根据权利要求1或6所述的烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于所述制氢室设置硫化钠入口、催化剂入口以及水溶液入口，并设置有氢气出口和亚硫酸钠出口。
8.根据权利要求1所述的烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于该烧结烟气脱硫制氢的设备还包括将制氢室所制得的氢气进行干燥的干燥器。
9.根据权利要求8所述的烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于该烧结烟气脱硫制氢的设备还包括将进行干燥后的氢气进行储存的氢气储罐。
10.根据权利要求1所述的烧结烟气脱硫制氢的设备，其特征在于所述过滤器与制氢室之间设置有将混合液分离出硫后的水溶液输送至制氢室的通路。
专利摘要本实用新型提供了一种烧结烟气脱硫制氢的设备，该设备包括用于实现含硫烧结烟气与硫化氢溶液反应得到金属硫和水的混合液的硫反应器；用于过滤金属硫和水的混合液而分离出硫的过滤器；用于研磨硫与钠生成硫化钠的研磨机；以及用于实现在硫化钠、催化剂及光照条件下将水分解制备氢气的制氢室；其中，所述硫反应器与过滤器之间设置将硫反应器内反应得到的金属硫和水的混合液输送至过滤器的通路；所述过滤器与研磨机之间设置将过滤器分离出的硫进行干燥并输送至研磨机的干燥及物料运输装置；所述研磨机与制氢室之间设置将研磨机内生成的硫化钠输送至制氢室的通路。利用该设备进行烧结烟气脱硫制氢，操作简便，安全环保。
文档编号C01B3/06GK202315676SQ201120397630
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者刘红娟, 唐焜璞, 张传波, 李玉兰, 柴凤飞, 王世芹, 赵楠, 郝景章, 鲍春雨 申请人:中冶京诚工程技术有限公司, 北京京诚泽宇能源环保工程技术有限公司