活性炭脱硫吸附塔结构优化与设计

2020-09-17李哲

山西冶金 2020年4期

李哲

（山西太钢工程技术有限公司，山西太原030009）

在冶金行业中，烧结生产是将精矿粉、各种含铁废物、除尘灰、轧钢氧化铁皮等原料，配入适当比例的燃料和熔剂，经过加工、配制、混合、造球、布料、点火、烧结、破碎、筛分、冷却等过程，在此生产过程中产生大量废气污染物，主要是烟（粉）尘、SO2、CO等，在环保要求越来越严格的今天，必须对烧结烟气的硫化物，氮氧化物进行治理，达到排放指标。

1 活性炭吸附工艺的特点

在众多烟气处理方法中，活性炭吸附法工艺简单，运行可靠，利用活性炭催化剂的吸附特性，高效脱硫、脱硝、脱贡，脱臭治理等，对细粉尘具有一定的吸附净化作用，适用于净化燃煤烟气、燃油烟气、锅炉烟气、烧结烟气等。

2 活性炭吸附塔结构优化

在采用活性炭吸附法时，活性炭在吸附系统和解析系统之间流动，物料可以循环利用，只需定期补给破损的小颗粒。吸附塔整体结构设计的合理与否对整个活性炭工艺十分重要，主要可分为塔顶布料分配装置、框架本体、内部活性炭移动单元结构、下部框架及料斗结构、均匀辊式给料器等。

2.1 上部分配器

活性炭颗粒通过链条输送机输送到吸附塔上部的分配器料罐，通过料罐的8个下料管口进入吸附塔内部。为了保证每个下料口活性炭量的均匀性，在分配器下锥斗设置斜溜板，同时在8个下料管口处安装带有螺旋叶片的均布器，使活性炭颗粒均匀进入吸附塔移动单元内部。

2.2 移动单元层

吸附塔本体框架可由一个或几个相同的模块组成，模块内设置三层活性炭移动层，便于高效的脱硫，通过多孔板、微孔板，使烟气流速均匀，提高净化效率。一个模块的截面规格尺寸为7 m×9 m，由型钢和钢板组成封闭的箱体，内部设置两个对称的移动单元吸附层，烟气里的硫化物、氮氧化物通过吸附层的活性炭进行吸附，净烟气从两侧排出，活性炭在箱体内部的吸附层向下循环流动。吸附塔移动单元结构由入口天窗、多孔板、微孔板等组成，见图1所示。

图1 移动单元结构

废烟气从移动单元入口天窗进入，活性炭颗粒在移动单元内部被为三段往下流动，分别为前床、中间床、后部床，前床为入口天窗层，入口天窗由设计成有角度的百叶窗，为使废烟气顺利进入移动单元内部，上下百叶窗要间隔一定的距离，同时也要保证前床充满活性炭时不往外溢流，所以上下百叶窗间角度要小于活性炭颗粒的安息角60°。中间床由多孔板组成，为在不锈钢板上均布冲压Φ12 mm通气孔，活性炭颗粒可在中间床充分吸收废气里的硫化物。后部床有微孔板组成，材料选用不锈钢，耐硫腐蚀，为了保证气流的通过，同时防止气流带出过多的粉尘及避免划破流动的活性炭颗粒，微孔板的开孔方向朝向活性炭向下流动的方向，单个微孔板的开孔率大于19.5%。

2.3 双层漏斗及辊式卸料器

由于吸附塔体积相对大，如何控制活性炭的均匀下料显得十分重要。在吸附塔框架下部设置下部框架及双层漏斗，对应吸附塔一个模块对称的移动单元层。吸附了烟气里有害气体的活性炭要从吸附塔每个仓室下料至皮带输送机，从而进行循环流动在，在下部框架内设计活性炭卸料装置，控制活性炭的下料流动，在每个箱式的下料口设计与箱体一样通长的轴类卸料装置-辊式给料器，从而控制活性炭排出的数量。辊式给料器主要由辊轴、驱动电机装置、减速机、轴承座、托辊装置、密封端盖、调节挡板等组成，结构示意如图2所示。

图2 辊式给料器的结构示意图

该辊式给料器具有以下特点：

1）由于吸附塔仓室下料口较长，为了保证下料的均匀性，下料辊轴的有效长度必须与下料口相匹配，制作成传统通长的实心轴增大了整根轴的弯曲挠度，自身负荷也同时增大，不满足经济效益和正常的运行生产。设计出一种新型的辊轴，辊身采用一根通长的厚壁钢管，辊轴的两端采用圆钢进行加工制作，二者焊接后整体进行机加工，极大减轻了结构的重量，通过对钢管和圆钢进行圆跳动（小于0.1）和同轴度等形位公差的控制，保证了辊轴的加工精度，满足生产需求的使用。

2）采用变频电机进行驱动，具有效率高、噪声低、不同工况条件下的频繁变速等特点。

3）设置活性炭下料调节板。由于活性炭颗粒小，流动性好，吸附塔下料口与辊式给料器间隙的控制尤为重要，在舌形下料口两侧设计可调节的耐磨板，耐磨板可由几块拼装组成，单块调节耐磨板必须保证直线度，用于控制与辊身间隙的调整。左侧调节板与辊轴的间隙小，防止活性炭漏料和排除堆积的粉灰，右侧调节板间隙大，便于活性炭的下料。

4）活性炭本身是易燃物质，当吸附塔内通入热烟气时，如果吸附塔的密封效果差，空气混入吸附塔内容易引起活性炭的燃烧，因此辊式给料器轴端处的密封严密十分重要。本发明设计双层弧形板端盖密封，与吸附塔箱体连接，使用密封垫片和密封胶进行密封，在辊轴处使用填料端盖、填料压盖与双层端盖密封配合，选用耐腐蚀耐高温的填料进行填充，填料的规格型号要与端盖的型号相匹配。同时为了保护端盖处的密封材料不和活性炭直接接触，在轴端处设置弧形挡板。

5）辊轴辊身较长，仅靠两端的轴承座对辊轴进行支撑难以保证轴的弯曲度，可在轴的中部设置一个托辊进行支撑，减少轴的弯曲度。

该种形式的吸附塔辊式给料器，通过在下料口处设置一根新型的轴和挡板，合理调节轴和挡板的间隙，控制活性炭的下落速度，使活性炭在塔内充分吸附硫化物、氮氧化物及粉尘等，确保去除污染物质的性能达到最高，同时根据控制活性炭的下降速度，能够防止吸收塔的压力降升高。另外通过密封结构的合理设计，保证了吸附塔的密封性，确保吸附塔生产的正常运行。