一种高炉煤气脱硫剂再生系统及方法与流程

1.本发明属于脱硫剂再生技术领域，涉及一种高炉煤气脱硫剂再生系统及方法。


背景技术：

2.相比较湿法脱硫，干法脱硫由于脱除效率高、无废水产生，运行成本低等优点受到越来越多钢铁企业认可。干法脱硫主要通过脱硫剂吸附脱除煤气中的无机硫，主要以h2s形式存在，待脱硫剂吸附饱和后，采用热再生的方式对脱硫剂进行再生达到重复使用的效果，脱硫剂吸附生成的硫单质以及其他含硫杂质在高温下随再生载气带出。由于现有再生方法研究时间短，技术成熟度不高，存在以下突出缺点：
3.1)再生载气无法循环使用
4.再生载气由于在再生过程中充分与脱硫剂接触，导致含有大量硫蒸气以及其他含硫气体，需要复杂的尾气净化系统或者送往烧结、焦化等工序进行处理，增加相应工序的烟气处理能力。同时再生载气一般采用氮气，在钢铁企业属于能源介质，需要额外付费使用，变相增加了脱硫剂再生成本。
5.2)再生时间不明确
6.为保证脱硫剂再生后脱硫性能，常通过增加再生时间让脱硫剂充分再生，一方面导致能耗增加，另一方面也增加了再生载气使用量，同时脱硫剂在长时间高温环境下，存在质量损失大、破损多等缺点。
7.3)再生过程缺乏自动化操作
8.目前再生多采用人工操作，以相关经验作为操作依据，缺乏自动化、规范化操作流程，变相增加了人工成本，同时现场环境存在高温以及含硫废气等危险源，给操作人员人身安全带来一定威胁。


技术实现要素：

9.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高炉煤气脱硫剂再生系统及方法，用于解决现有的高炉煤气脱硫剂再生工艺存在的能耗高、再生载气用量大、脱硫剂质量损失大、操作危险性高等问题。
10.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高炉煤气脱硫剂再生系统，包括再生炉，设置在再生炉内的换热器，与换热器连通的再生载气管道，设置在再生载气管道上的加热装置，以及通过第三阀门与再生炉连通的冷却炉；冷却炉与再生炉内均设置有称重装置，再生炉连接有温度检测装置与气体检测装置，第三阀门、称重装置、温度检测装置、气体检测装置以及加热装置还连通有控制系统。
11.可选的，再生载气管道上通过第一阀门与换热器连通，还通过第二阀门与再生炉内连通，第一阀门与第二阀门均与控制系统连通；再生载气管道还与再生补气管路连通，用于补充再生炉内的再生载气。
12.可选的，再生炉与气体检测装置连通的管路上依次设置有用于排出再生尾气的第
四阀门与第五阀门；第四阀门与第五阀门均与控制系统连通。
13.可选的，再生载气管道内设置有再生载气，再生载气采用氮气或不含氧化性气体的烟气或氩气等惰性气体，不含氧化性气体包括氧气、n2o、n2o4、o3。
14.可选的，再生炉、加热装置依次通过再生载气管道连接形成回路，加热装置用于加热再生载气使其温度在300～800℃，采用电加热或者换热的形式；换热器置于再生炉内，用于保持再生炉内温度在200～600℃，该换热器采用管壳式，经加热装置加热后的再生载气在管程，脱硫剂在壳程。
15.可选的，气体检测装置使用气相色谱仪或检测管或便携式检测器等气体检测仪器，用于实时测试再生尾气中的氧气和含硫成分含量，气体检测装置的进气流量控制在20～100 ml/min；气体检测装置还内置有碱洗装置，吸收经气体检测装置检测后气体中的含硫成分，碱洗装置为洗气瓶，内装有0.1％～30％质量分数的碱性溶液，碱性溶液为naoh、koh、 na2co3、k2co3中的一种或几种混合溶液。
16.可选的，温度检测装置用于实时检测再生炉内温度，采用热电偶或热电阻式温度计。
17.一种高炉煤气脱硫剂再生方法，应用如上述的一种高炉煤气脱硫剂再生系统，包括以下步骤：
18.s1，气体检测装置检测再生尾气中氧气含量＜5％时，通过控制系统发出指令，开启加热装置，打开第一阀门，控制再生炉内温度在200～600℃，保持进入再生炉内的再生载气流量控制在20～100ml/min，关闭第四阀门，开始再生；
19.s2，气体检测装置检测再生尾气中含硫量≤10ppm时，通过控制系统发出指令，关闭加热装置和第一阀门，停止再生，全开第二阀门和第四阀门，关闭第五阀门，用于脱硫剂降温至50～100℃；
20.s3，降温至50～100℃的脱硫剂进入冷却炉中冷却至室温，经称重装置称量再生前后脱硫剂的重量，计算得到再生后脱硫剂的质量损失率。
21.可选的，温度检测装置实时检测再生炉内温度，保持再生炉内温度在200～600℃，当再生炉内温度＜200℃时，通过控制系统发出指令，增加加热装置功率，使再生炉内温度≥200℃；当再生炉内温度＞600℃时，通过控制系统发出指令，降低加热装置功率，使再生炉内温度≤ 600℃。
22.可选的，再生载气在进入换热器前，通过第一阀门与第二阀门控制分流，少量再生载气进入再生炉内，保证再生炉内形成惰性气氛，防止脱硫剂在再生过程中被氧化分解或者高温燃烧，惰性气氛指氧气体积含量＜5％；再生载气一方面用于加热再生炉，另一方面用于保证再生炉内形成惰性气氛，防止脱硫剂在再生过程中被氧化分解或者高温燃烧。
23.本发明的有益效果在于：
24.1)本发明一种高炉煤气脱硫剂再生系统及方法，充分利用再生载气加热脱硫剂进行再生，通过不接触脱硫剂的方式实现再生载气重复使用，大大减少了再生能耗和能源介质耗量，降低了再生成本；
25.2)本发明一种高炉煤气脱硫剂再生系统及方法，通过气体检测装置、温度检测装置、加热装置、称重装置和阀门与控制系统联动，实时检测再生尾气成分和再生温度，精准控制再生时间和再生温度，显著降低再生周期，有效提高了再生效率；
26.3)本发明一种高炉煤气脱硫剂再生系统及方法，通过控制系统集中调控高炉煤气脱硫剂再生流程，自动化程度高，大大减少了人工操作带来的误差，整体安全可控。
27.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
28.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
29.图1为本发明的实现高炉煤气脱硫剂再生的系统示意图。
30.附图标记：加热装置1、再生载气2、再生载气管道3、换热器4、第一阀门5、第二阀门6、气体检测装置7、温度检测装置8、控制系统9、再生尾气10、再生炉11、冷却炉12、第五阀门13、第三阀门14、称重装置15、第四阀门16。
具体实施方式
31.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。需要说明的是，以下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，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
33.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
34.请参阅图1，为一种高炉煤气脱硫剂再生系统，包括再生炉11，设置在再生炉11内的换热器4，与换热器4连通的再生载气管道3，设置在再生载气管道3上的加热装置1，以及通过第三阀门14与再生炉11连通的冷却炉12；冷却炉12与再生炉11内均设置有称重装置15，再生炉11连接有温度检测装置8与气体检测装置7，第三阀门14、称重装置15、温度检测装置8、气体检测装置7以及加热装置1还连通有控制系统9，再生载气管道3上通过第一阀门5与换热器4连通，还通过第二阀门6与再生炉11内连通，第一阀门5与第二阀门6均与控制系统9连通；再生载气管道3还与再生补气管路连通，用于补充再生炉11内的再生载气 2，再生
炉11与气体检测装置7连通的管路上依次设置有用于排出再生尾气10的第四阀门 16与第五阀门13；第四阀门16与第五阀门13均与控制系统9连通，再生载气管道3内设置有再生载气2，再生载气2采用氮气或不含氧化性气体的烟气或氩气等惰性气体，不含氧化性气体包括氧气、n2o、n2o4、o3，再生炉11、加热装置1依次通过再生载气管道3连接形成回路，加热装置1用于加热再生载气2使其温度在300～800℃，采用电加热或者换热的形式；换热器4置于再生炉11内，用于保持再生炉11内温度在200～600℃，该换热器4采用管壳式，经加热装置1加热后的再生载气2在管程，脱硫剂在壳程。气体检测装置7使用气相色谱仪或检测管或便携式检测器等气体检测仪器，用于实时测试再生尾气10中的氧气和含硫成分含量，气体检测装置7的进气流量控制在20～100ml/min；气体检测装置7还内置有碱洗装置，吸收经气体检测装置7检测后气体中的含硫成分，碱洗装置为洗气瓶，内装有 0.1％～30％质量分数的碱性溶液，碱性溶液为naoh、koh、na2co3、k2co3中的一种或几种混合溶液。温度检测装置8用于实时检测再生炉11内温度，采用热电偶或热电阻式温度计。
35.一种高炉煤气脱硫剂再生方法，应用如上述的一种高炉煤气脱硫剂再生系统，包括以下步骤：
36.s1，气体检测装置7检测再生尾气10中氧气含量＜5％时，通过控制系统9发出指令，开启加热装置1，打开第一阀门5，控制再生炉11内温度在200～600℃，保持进入再生炉11 内的再生载气2流量控制在20～100ml/min，关闭第四阀门16，开始再生；
37.s2，气体检测装置7检测再生尾气10中含硫量≤10ppm时，通过控制系统9发出指令，关闭加热装置1和第一阀门5，停止再生，全开第二阀门6和第四阀门16，关闭第五阀门13，用于脱硫剂降温至50～100℃；
38.s3，降温至50～100℃的脱硫剂进入冷却炉12中冷却至室温，经称重装置15称量再生前后脱硫剂的重量，计算得到再生后脱硫剂的质量损失率。
39.在本发明中，温度检测装置8实时检测再生炉11内温度，保持再生炉11内温度在 200～600℃，当再生炉11内温度＜200℃时，通过控制系统9发出指令，增加加热装置1功率，使再生炉11内温度≥200℃；当再生炉11内温度＞600℃时，通过控制系统9发出指令，降低加热装置1功率，使再生炉11内温度≤600℃。再生载气2在进入换热器4前，通过第一阀门5与第二阀门6控制分流，少量再生载气2进入再生炉11内，保证再生炉11内形成惰性气氛，防止脱硫剂在再生过程中被氧化分解或者高温燃烧，惰性气氛指氧气体积含量＜5％；再生载气2一方面用于加热再生炉11，另一方面用于保证再生炉11内形成惰性气氛，防止脱硫剂在再生过程中被氧化分解或者高温燃烧。
40.在本发明中，冷却炉12用于盛装再生后降温至50～100℃的脱硫剂冷却至室温，材质采用不锈钢、碳钢等耐温的材质。
41.在本发明中，再生炉11和冷却炉12都配置有称重装置15，用于称量再生前后脱硫剂的重量，计算得到再生后脱硫剂的质量损失率。
42.具体实施例1，
43.在本实施例中，向再生炉11中加入500kg吸附饱和的脱硫剂，工作硫容20％，打开第二阀门6通入再生载气2氮气，控制再生载气2流量为50ml/min，关闭第四阀门16，打开第五阀门13，通过气相色谱仪检测再生尾气10中的氧气含量，当氧气含量≤1％时，同时打开加热装置1和第一阀门5保证再生炉11内温度升至500℃，在线连续检测再生尾气10中的总
硫含量，采样间隔时间30min，当再生尾气10中的含硫总量≤10ppm时，停止加热装置1，关闭第一阀门5，全开第二阀门6，打开第四阀门16，关闭第五阀门13，通入氮气对再生后的脱硫剂进行冷却，当再生炉11内温度降至50℃时，关闭第二阀门6，打开第三阀门 14，将再生炉11内的脱硫剂卸进冷却炉12中冷却至室温，再生后脱硫剂称重为400kg，质量损失率4.0％。
44.具体实施例2，
45.在本实施例中，向再生炉11中加入1000kg吸附饱和的脱硫剂，工作硫容15％，打开第二阀门6通入再生载气2，即不含氧气的烟气，控制再生载气2流量为30ml/min，关闭第四阀门16，打开第五阀门13，通过气相色谱仪检测再生尾气10中的氧气含量，当氧气含量≤ 3％时，同时打开加热装置1和第一阀门5保证再生炉11内温度升至400℃，在线连续检测再生尾气10中的总硫含量，采样间隔时间20min，当再生尾气10中的含硫总量≤10ppm时，停止加热装置1，关闭第一阀门5，全开第二阀门6，打开第四阀门16，关闭第五阀门13，通入再生载气2对再生后的脱硫剂进行冷却，当再生炉11内温度降至70℃时，关闭第二阀门6，打开第三阀门14，将再生炉11内的脱硫剂卸进冷却炉12中冷却至室温，再生后脱硫剂称重为850kg，质量损失率2.3％。
46.具体实施例3，
47.在本实施例中，向再生炉11中加入2000kg吸附饱和的脱硫剂，工作硫容10％，打开第二阀门6通入再生载气2，即氩气，控制再生载气2流量为20ml/min，关闭第四阀门16，打开第五阀门13，通过气相色谱仪检测再生尾气10中的氧气含量，当氧气含量≤5％时，同时打开加热装置1和第一阀门5保证再生炉11内温度升至450℃，在线连续检测再生尾气10 中的总硫含量，采样间隔时间10min，当再生尾气10中的含硫总量≤10ppm时，停止加热装置1，关闭第一阀门5，全开第二阀门6，打开第四阀门16，关闭第五阀门13，通入再生载气2对再生后的脱硫剂进行冷却，当再生炉11内温度降至90℃时，关闭第二阀门6，打开第三阀门14，将再生炉11内的脱硫剂卸进冷却炉12中冷却至室温，再生后脱硫剂称重为1750 kg，质量损失率3.8％。
48.综上，本发明采用自动化控制，具有能耗低、再生周期短、再生成本低、再生效率高、安全可靠等优点。
49.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。