本技術(shù)涉及凈化廢氣的多步驟方法領(lǐng)域，具體為一種用于降低軋鋼加熱爐二氧化硫排放的裝置。

背景技術(shù)：

1、目前鋼廠軋鋼工序普遍使用煉焦、煉鐵、煉鋼等鋼鐵主工藝生產(chǎn)所副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣的混合氣作為熱處理爐燃料，可充分利用煤氣的熱能，減少煤氣放散，減少對(duì)環(huán)境的污染，是節(jié)能減排的有效手段，但由此煤氣中所含硫化氫（h2s）和羰基硫（cos）、cs2、噻吩（c4h4s）等硫組分燃燒后成為煙氣中的so2排放到大氣中形成污染。未經(jīng)凈化處理的煙氣不能滿(mǎn)足《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》中對(duì)軋鋼熱處理爐煙氣（干煙氣基準(zhǔn)含氧量為8%）排放so2濃度限值≤50mg/m3的要求。

2、對(duì)此，傳統(tǒng)的環(huán)保改造技術(shù)路線是燃燒后脫硫，在爐窯煙氣的排放煙道中加裝脫硫裝置，采用鈣法（以石灰石/石膏為脫硫劑）、鎂法（以氧化鎂為脫硫劑）、氨法（以合成氨為脫硫劑）、鈉法（以氫氧化鈉為脫硫劑）等工藝進(jìn)行脫硫。然而，燃燒后煙氣量倍增，并且大型鋼鐵企業(yè)的軋鋼熱處理爐往往有幾十座，位置分散。若每座加熱爐的煙道都加裝脫硫裝置，存在需凈化的煙氣量大、煙氣脫硫裝置數(shù)量多、投資高、管理困難、老廠總圖位置緊張、場(chǎng)地受限制難實(shí)施等問(wèn)題。

3、近年來(lái)在鋼鐵企業(yè)探索應(yīng)用的燃燒前焦?fàn)t煤氣或高爐煤氣源頭脫硫技術(shù)路線，在焦?fàn)t煤氣的發(fā)生源頭—焦化單元煤氣精制系統(tǒng)出口（進(jìn)入全廠焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)之前）加裝精脫硫裝置（多為僅脫焦?fàn)t煤氣中硫化氫，不脫或少量脫有機(jī)硫）；在高爐煤氣發(fā)生源頭—高爐trt前后加裝有機(jī)硫水解裝置和硫化氫脫除裝置，使得送出焦化單元和高爐單元進(jìn)入全廠煤氣管網(wǎng)的焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣中硫含量就已降低，這樣后端使用這些凈化煤氣的工序可實(shí)現(xiàn)超低排放達(dá)標(biāo)。以某年產(chǎn)鋼1500萬(wàn)噸/a的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)為例，其高爐煤氣日歷小時(shí)平均發(fā)生量約245萬(wàn)標(biāo)m3/h，其焦?fàn)t煤氣日歷小時(shí)平均發(fā)生量約28～32萬(wàn)標(biāo)m3/h。如果對(duì)這些煤氣進(jìn)行源頭脫硫，處理氣量273～277萬(wàn)標(biāo)m3/h，同樣存在需凈化氣量大、投資及運(yùn)行成本高，在高爐源頭脫硫影響trt發(fā)電出力等問(wèn)題。

4、近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)大氣污染物排放限制愈發(fā)嚴(yán)格，眾多鋼鐵企業(yè)通過(guò)環(huán)保改造已陸續(xù)建設(shè)了高爐熱風(fēng)爐煙氣脫硫、焦?fàn)t煙氣脫硫、燒結(jié)煙氣脫硫、鍋爐煙氣脫硫等末端煙氣脫硫設(shè)施，在鋼廠煤氣的主要用戶(hù)-煉鐵高爐熱風(fēng)爐、燒結(jié)、煉焦焦?fàn)t煙囪、自備電廠鍋爐等工序已實(shí)現(xiàn)了超低排達(dá)標(biāo)；冷軋的加熱爐、退火爐因目前超低排標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的干煙氣基準(zhǔn)含氧量為15%，也大都能達(dá)標(biāo)；僅軋鋼（熱軋）熱處理爐排放不達(dá)標(biāo)問(wèn)題因難解決較為突出，這部分用戶(hù)所用的高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣量?jī)H占總發(fā)生量的約7%。如果在煤氣源頭實(shí)施高爐煤氣及焦?fàn)t煤氣精脫硫，由此造成脫硫設(shè)施重復(fù)設(shè)置、過(guò)度處理，實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)的代價(jià)高不經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題，如圖1所示。

5、經(jīng)數(shù)據(jù)分析，鋼廠熱軋系列爐窯所用混合煤氣中硫源自焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣，轉(zhuǎn)爐煤氣基本不含硫，而其中焦?fàn)t煤氣貢獻(xiàn)的硫分約占總硫70%以上，由高爐煤氣帶來(lái)的硫組分只占總硫不到30%，僅對(duì)高爐煤氣實(shí)施精脫硫，無(wú)法實(shí)現(xiàn)超低排達(dá)標(biāo)，需輔以大量摻混轉(zhuǎn)爐煤氣、天然氣等不含硫的煤氣，降低混合煤氣中焦?fàn)t煤氣的占比，才能達(dá)標(biāo)。此種方式存在轉(zhuǎn)爐煤氣本身供應(yīng)不穩(wěn)定、熱值波動(dòng)大、控制困難，而摻混天然氣成本高等弊病。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種脫硫效率高、保護(hù)環(huán)境的軋制輔助設(shè)備，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于降低軋鋼加熱爐二氧化硫排放的裝置。

2、本實(shí)用新型通過(guò)如下技術(shù)方案達(dá)到發(fā)明目的：

3、一種用于降低軋鋼加熱爐二氧化硫排放的裝置，包括預(yù)處理塔，其特征是：還包括變溫吸附凈化塔、第一加壓機(jī)、第一預(yù)熱器、一段水解塔、第二預(yù)熱器、二段水解塔、冷卻器、精脫硫塔、第一煤氣混合裝置、第二加壓機(jī)、第二煤氣混合裝置和冷凝水回收裝置，

4、預(yù)處理塔的入口與送往軋鋼熱處理爐的焦?fàn)t煤氣總管相連，預(yù)處理塔的出口與變溫吸附凈化塔連接，預(yù)處理塔內(nèi)裝填脫硫劑；

5、變溫吸附凈化塔的進(jìn)氣口與預(yù)處理塔的出口連接，變溫吸附凈化塔的出氣口與第一加壓機(jī)的進(jìn)口連接；

6、第一加壓機(jī)的進(jìn)氣口與變溫吸附凈化塔的出口連接，第一加壓機(jī)的出氣口與第一預(yù)熱器連接，

7、第一加壓機(jī)的出氣口還與再生氣加熱器的進(jìn)氣口連接，再生氣加熱器的出氣口連接變溫吸附凈化塔的進(jìn)氣口，再生氣加熱器的蒸汽進(jìn)口連接蒸汽源，再生氣加熱器的出水口連接冷凝水回收裝置，再生氣加熱器的進(jìn)氣口和出氣口之間還通過(guò)再生氣旁通管路連接；

8、第一預(yù)熱器的冷煤氣進(jìn)口與第一加壓機(jī)的出口連接，第一預(yù)熱器的冷煤氣出口與一段水解塔連接，第一預(yù)熱器的熱煤氣進(jìn)口與二段水解塔的出口連接，第一預(yù)熱器的熱煤氣出口與冷卻器相連；

9、一段水解塔的進(jìn)氣口與第一預(yù)熱器的冷煤氣出口連接，一段水解塔的出氣口與第二預(yù)熱器的煤氣進(jìn)口連接，在一段水解塔內(nèi)裝填催化劑；

10、第二預(yù)熱器的煤氣進(jìn)口與一段水解塔的出口連接，第二預(yù)熱器的煤氣出口與二段水解塔的進(jìn)氣口連接；

11、二段水解塔的進(jìn)氣口與第二預(yù)熱器的煤氣出口連接，二段水解塔的出氣口與第一預(yù)熱器的煤氣進(jìn)口連接，在二段水解塔內(nèi)裝填催化劑；

12、冷卻器的進(jìn)氣口與第一預(yù)熱器的熱煤氣出口連接，冷卻器的出氣口與精脫硫塔連接，

13、精脫硫塔的進(jìn)氣口與冷卻器的出口連接，精脫硫塔的出氣口與第一煤氣混合裝置聯(lián)通，精脫硫塔內(nèi)填充碳基脫硫劑或氧化鐵系脫硫劑，

14、預(yù)處理塔的進(jìn)口與精脫硫塔出口之間設(shè)置旁通管路，旁通管路上設(shè)有切斷閥，正常生產(chǎn)時(shí)切斷閥關(guān)閉，當(dāng)其他部件出現(xiàn)故障時(shí)，切斷閥快速打開(kāi)，煤氣通過(guò)旁通管路進(jìn)入第一煤氣混合裝置；

15、第一煤氣混合裝置的進(jìn)口與精脫硫塔的出口連接，第一煤氣混合裝置的出口與第二加壓機(jī)連接，

16、第二加壓機(jī)的進(jìn)氣口與第一煤氣混合裝置的出口連接，第二加壓機(jī)的出氣口與第二煤氣混合裝置連接，

17、第二煤氣混合裝置的進(jìn)氣口與第二加壓機(jī)的出口連接，第二煤氣混合裝置的出氣口與送軋鋼加熱爐混合煤氣總管連接，

18、冷凝水回收裝置與第二預(yù)熱器以及再生氣加熱器連接。

19、所述的用于降低軋鋼加熱爐二氧化硫排放的裝置，其特征是：預(yù)處理塔至少有兩臺(tái)，預(yù)處理塔內(nèi)裝填氧化鐵系脫硫劑；

20、一段水解塔內(nèi)和二段水解塔內(nèi)都裝填包括鋁、鈦和硅中至少一種金屬元素的金屬基催化劑。

21、本實(shí)用新型使用時(shí)，按如下步驟依次實(shí)施：

22、預(yù)處理：焦?fàn)t煤氣中的h2s在預(yù)處理塔內(nèi)與脫硫劑和氧發(fā)生反應(yīng)，生成單質(zhì)硫儲(chǔ)存于脫硫劑中，脫硫劑吸附飽和后進(jìn)行更換，經(jīng)預(yù)處理塔的預(yù)處理后，焦?fàn)t煤氣中h2s含量降至不高于50mg/m3，進(jìn)入變溫吸附預(yù)處理塔；

23、變溫吸附：煤氣從變溫吸附凈化塔的塔底進(jìn)入變溫吸附凈化塔的塔內(nèi)，變溫吸附凈化塔的塔內(nèi)填充的吸附劑在常溫下選擇吸附煤氣中的h2s、焦油、萘和苯等雜質(zhì)，當(dāng)變溫吸附凈化塔塔內(nèi)吸附劑吸附的雜質(zhì)達(dá)到飽和后即轉(zhuǎn)入再生過(guò)程；

24、加壓：脫除焦油、萘、苯等雜質(zhì)后的焦?fàn)t煤氣被第一加壓機(jī)升壓，使得焦?fàn)t煤氣的壓力得以克服后續(xù)工藝段設(shè)備及管道的阻力降；

25、再生：再生時(shí)，由第一加壓機(jī)后取一股凈化氣與變溫吸附凈化塔連接，凈化氣作為“再生氣”熱吹時(shí)經(jīng)再生氣加熱器加熱后，解吸吸入吸附劑內(nèi)孔里的雜質(zhì)；再生完全后，再生氣通過(guò)再生氣旁通管路對(duì)變溫吸附凈化塔進(jìn)行冷吹吸附劑床層，使之降到常溫，為達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的，變溫吸附凈化塔通過(guò)設(shè)置程控閥門(mén)切換使多個(gè)塔交替進(jìn)行吸附和再生，再生完成后的再生氣去末端裝有煙氣脫硫設(shè)施的鍋爐等用戶(hù)，再生氣加熱器的熱源來(lái)自界外管網(wǎng)的蒸汽，其冷凝水排入冷凝水回收裝置；

26、預(yù)熱：在第一預(yù)熱器內(nèi)，加壓后的冷煤氣與來(lái)自二段水解塔出口的熱煤氣發(fā)生熱交換，所述冷煤氣溫度從45℃～60℃升溫至80℃～120℃后進(jìn)入一段水解塔，與此同時(shí)，所述熱煤氣溫度從180℃降到約110℃后進(jìn)入冷卻器；

27、水解：在80℃～120℃溫度下，一段水解塔內(nèi)焦?fàn)t煤氣中包括cos、cs2的有機(jī)硫組分在催化劑作用下，與煤氣中本身所含的水蒸汽發(fā)生水解反應(yīng)，生成h2s，焦?fàn)t煤氣中98%以上的cos轉(zhuǎn)化成h2s，之后進(jìn)入第二預(yù)熱器，繼續(xù)升溫；

28、預(yù)熱：在第二預(yù)熱器內(nèi)，經(jīng)一段水解后的煤氣與260℃、3.2mpa～3.6mpa蒸汽發(fā)生熱交換，溫度從80℃～120℃繼續(xù)升到110℃～180℃后進(jìn)入二段水解塔，蒸汽冷凝水排入冷凝水回收裝置；

29、水解：在110℃～180℃溫度下，二段水解塔內(nèi)焦?fàn)t煤氣中cs2在催化劑作用下與煤氣中本身所含的水蒸汽發(fā)生水解反應(yīng)，焦?fàn)t煤氣中約80%的cs2轉(zhuǎn)化生成h2s，之后進(jìn)入第一預(yù)熱器；

30、冷卻：水解后煤氣在冷卻器內(nèi)冷卻至常溫；

31、精脫硫：在精脫硫塔內(nèi)煤氣中h2s與脫硫劑和氧發(fā)生反應(yīng)，生成單質(zhì)硫儲(chǔ)存于脫硫劑中，脫硫劑吸附飽和后進(jìn)行更換；

32、混合：經(jīng)過(guò)精脫硫的焦?fàn)t煤氣和來(lái)自界外全廠管網(wǎng)的未經(jīng)脫硫的高爐煤氣在第一煤氣混合裝置內(nèi)按一定比例混合，混合由流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥及熱值儀進(jìn)行控制；

33、加壓：高、焦混合煤氣被第二加壓機(jī)升壓，使得混合煤氣的壓力得以滿(mǎn)足后端軋鋼加熱爐所需；

34、混合：凈化后的高焦混合煤氣與轉(zhuǎn)爐煤氣在第二煤氣混合裝置內(nèi)按一定比例再進(jìn)行混合，以充分利用轉(zhuǎn)爐煤氣，混合由流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥及熱值儀進(jìn)行控制，最終形成熱值在1800kcal/標(biāo)m3～2400kcal/標(biāo)m3的混合煤氣，并通過(guò)管道送往界外軋鋼熱處理爐用戶(hù)；

35、冷凝：冷凝水回收裝置收集第二預(yù)熱器和再生氣加熱器排出的蒸汽冷凝水，回收后用泵送往鍋爐等處再利用。

36、目前，煤氣凈化專(zhuān)利重點(diǎn)均為氣體凈化工藝本身，而本實(shí)用新型重點(diǎn)在于提供一種降低鋼廠軋鋼加熱爐二氧化硫排放，使其滿(mǎn)足超低排達(dá)標(biāo)的技術(shù)路線：即通過(guò)對(duì)軋鋼加熱爐所用燃料煤氣的構(gòu)成以及不同種煤氣帶來(lái)的硫含量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算后，確定混合煤氣的硫組成及含量，從而選定硫來(lái)源貢獻(xiàn)占比最高的一種單一煤氣進(jìn)行深度凈化，之后再與現(xiàn)有的不做凈化處理的高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣分別進(jìn)行混合、加壓、再混合，最終形成滿(mǎn)足熱軋加熱爐所需熱值并能有效降低其二氧化硫排放的完整的解決方法，工藝流程如圖2所示。

37、本實(shí)用新型采用燃燒前僅焦?fàn)t煤氣深度脫硫后再與不脫硫的高爐煤氣/轉(zhuǎn)爐煤氣混合后供給軋鋼加熱爐，與傳統(tǒng)的燃燒后煙氣脫硫和近年來(lái)逐漸有應(yīng)用的燃燒前焦?fàn)t煤氣（多為僅脫焦?fàn)t煤氣中硫化氫，不脫或少量脫有機(jī)硫）及高爐煤氣分別源頭脫硫的解決方案相比，具有凈化裝置規(guī)模小、脫硫效率高、投資及運(yùn)行成本低，方便實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，非常適合主要工序-高爐熱風(fēng)爐、燒結(jié)、煉焦、自備電廠等已滿(mǎn)足超低排要求，僅軋鋼熱處理爐排放不達(dá)標(biāo)的鋼廠以較小的經(jīng)濟(jì)成本實(shí)現(xiàn)所有工序超低排達(dá)標(biāo)。

38、本實(shí)用新型具有如下有益效果：脫硫效率高，保護(hù)環(huán)境，降低投資，運(yùn)行成本低。