活性炭脫硫吸附塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)

李 哲

（山西太鋼工程技術(shù)有限公司，山西 太原030009）

在冶金行業(yè)中，燒結(jié)生產(chǎn)是將精礦粉、各種含鐵廢物、除塵灰、軋鋼氧化鐵皮等原料，配入適當(dāng)比例的燃料和熔劑，經(jīng)過(guò)加工、配制、混合、造球、布料、點(diǎn)火、燒結(jié)、破碎、篩分、冷卻等過(guò)程，在此生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量廢氣污染物，主要是煙（粉）塵、SO2、CO等，在環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格的今天，必須對(duì)燒結(jié)煙氣的硫化物，氮氧化物進(jìn)行治理，達(dá)到排放指標(biāo)。

1 活性炭吸附工藝的特點(diǎn)

在眾多煙氣處理方法中，活性炭吸附法工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，利用活性炭催化劑的吸附特性，高效脫硫、脫硝、脫貢，脫臭治理等，對(duì)細(xì)粉塵具有一定的吸附凈化作用，適用于凈化燃煤煙氣、燃油煙氣、鍋爐煙氣、燒結(jié)煙氣等。

2 活性炭吸附塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在采用活性炭吸附法時(shí)，活性炭在吸附系統(tǒng)和解析系統(tǒng)之間流動(dòng)，物料可以循環(huán)利用，只需定期補(bǔ)給破損的小顆粒。吸附塔整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否對(duì)整個(gè)活性炭工藝十分重要，主要可分為塔頂布料分配裝置、框架本體、內(nèi)部活性炭移動(dòng)單元結(jié)構(gòu)、下部框架及料斗結(jié)構(gòu)、均勻輥式給料器等。

2.1 上部分配器

活性炭顆粒通過(guò)鏈條輸送機(jī)輸送到吸附塔上部的分配器料罐，通過(guò)料罐的8個(gè)下料管口進(jìn)入吸附塔內(nèi)部。為了保證每個(gè)下料口活性炭量的均勻性，在分配器下錐斗設(shè)置斜溜板，同時(shí)在8個(gè)下料管口處安裝帶有螺旋葉片的均布器，使活性炭顆粒均勻進(jìn)入吸附塔移動(dòng)單元內(nèi)部。

2.2 移動(dòng)單元層

吸附塔本體框架可由一個(gè)或幾個(gè)相同的模塊組成，模塊內(nèi)設(shè)置三層活性炭移動(dòng)層，便于高效的脫硫，通過(guò)多孔板、微孔板，使煙氣流速均勻，提高凈化效率。一個(gè)模塊的截面規(guī)格尺寸為7 m×9 m，由型鋼和鋼板組成封閉的箱體，內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱的移動(dòng)單元吸附層，煙氣里的硫化物、氮氧化物通過(guò)吸附層的活性炭進(jìn)行吸附，凈煙氣從兩側(cè)排出，活性炭在箱體內(nèi)部的吸附層向下循環(huán)流動(dòng)。吸附塔移動(dòng)單元結(jié)構(gòu)由入口天窗、多孔板、微孔板等組成，見(jiàn)圖1所示。

圖1 移動(dòng)單元結(jié)構(gòu)

廢煙氣從移動(dòng)單元入口天窗進(jìn)入，活性炭顆粒在移動(dòng)單元內(nèi)部被為三段往下流動(dòng)，分別為前床、中間床、后部床，前床為入口天窗層，入口天窗由設(shè)計(jì)成有角度的百葉窗，為使廢煙氣順利進(jìn)入移動(dòng)單元內(nèi)部，上下百葉窗要間隔一定的距離，同時(shí)也要保證前床充滿活性炭時(shí)不往外溢流，所以上下百葉窗間角度要小于活性炭顆粒的安息角60°。中間床由多孔板組成，為在不銹鋼板上均布沖壓Φ12 mm通氣孔，活性炭顆?？稍谥虚g床充分吸收廢氣里的硫化物。后部床有微孔板組成，材料選用不銹鋼，耐硫腐蝕，為了保證氣流的通過(guò)，同時(shí)防止氣流帶出過(guò)多的粉塵及避免劃破流動(dòng)的活性炭顆粒，微孔板的開(kāi)孔方向朝向活性炭向下流動(dòng)的方向，單個(gè)微孔板的開(kāi)孔率大于19.5%。

2.3 雙層漏斗及輥式卸料器

由于吸附塔體積相對(duì)大，如何控制活性炭的均勻下料顯得十分重要。在吸附塔框架下部設(shè)置下部框架及雙層漏斗，對(duì)應(yīng)吸附塔一個(gè)模塊對(duì)稱的移動(dòng)單元層。吸附了煙氣里有害氣體的活性炭要從吸附塔每個(gè)倉(cāng)室下料至皮帶輸送機(jī)，從而進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)在，在下部框架內(nèi)設(shè)計(jì)活性炭卸料裝置，控制活性炭的下料流動(dòng)，在每個(gè)箱式的下料口設(shè)計(jì)與箱體一樣通長(zhǎng)的軸類卸料裝置-輥式給料器，從而控制活性炭排出的數(shù)量。輥式給料器主要由輥軸、驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置、減速機(jī)、軸承座、托輥裝置、密封端蓋、調(diào)節(jié)擋板等組成，結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 輥式給料器的結(jié)構(gòu)示意圖

該輥式給料器具有以下特點(diǎn)：

1）由于吸附塔倉(cāng)室下料口較長(zhǎng)，為了保證下料的均勻性，下料輥軸的有效長(zhǎng)度必須與下料口相匹配，制作成傳統(tǒng)通長(zhǎng)的實(shí)心軸增大了整根軸的彎曲撓度，自身負(fù)荷也同時(shí)增大，不滿足經(jīng)濟(jì)效益和正常的運(yùn)行生產(chǎn)。設(shè)計(jì)出一種新型的輥軸，輥身采用一根通長(zhǎng)的厚壁鋼管，輥軸的兩端采用圓鋼進(jìn)行加工制作，二者焊接后整體進(jìn)行機(jī)加工，極大減輕了結(jié)構(gòu)的重量，通過(guò)對(duì)鋼管和圓鋼進(jìn)行圓跳動(dòng)（小于0.1）和同軸度等形位公差的控制，保證了輥軸的加工精度，滿足生產(chǎn)需求的使用。

2）采用變頻電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，具有效率高、噪聲低、不同工況條件下的頻繁變速等特點(diǎn)。

3）設(shè)置活性炭下料調(diào)節(jié)板。由于活性炭顆粒小，流動(dòng)性好，吸附塔下料口與輥式給料器間隙的控制尤為重要，在舌形下料口兩側(cè)設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)的耐磨板，耐磨板可由幾塊拼裝組成，單塊調(diào)節(jié)耐磨板必須保證直線度，用于控制與輥身間隙的調(diào)整。左側(cè)調(diào)節(jié)板與輥軸的間隙小，防止活性炭漏料和排除堆積的粉灰，右側(cè)調(diào)節(jié)板間隙大，便于活性炭的下料。

4）活性炭本身是易燃物質(zhì)，當(dāng)吸附塔內(nèi)通入熱煙氣時(shí)，如果吸附塔的密封效果差，空氣混入吸附塔內(nèi)容易引起活性炭的燃燒，因此輥式給料器軸端處的密封嚴(yán)密十分重要。本發(fā)明設(shè)計(jì)雙層弧形板端蓋密封，與吸附塔箱體連接，使用密封墊片和密封膠進(jìn)行密封，在輥軸處使用填料端蓋、填料壓蓋與雙層端蓋密封配合，選用耐腐蝕耐高溫的填料進(jìn)行填充，填料的規(guī)格型號(hào)要與端蓋的型號(hào)相匹配。同時(shí)為了保護(hù)端蓋處的密封材料不和活性炭直接接觸，在軸端處設(shè)置弧形擋板。

5）輥軸輥身較長(zhǎng)，僅靠?jī)啥说妮S承座對(duì)輥軸進(jìn)行支撐難以保證軸的彎曲度，可在軸的中部設(shè)置一個(gè)托輥進(jìn)行支撐，減少軸的彎曲度。

該種形式的吸附塔輥式給料器，通過(guò)在下料口處設(shè)置一根新型的軸和擋板，合理調(diào)節(jié)軸和擋板的間隙，控制活性炭的下落速度，使活性炭在塔內(nèi)充分吸附硫化物、氮氧化物及粉塵等，確保去除污染物質(zhì)的性能達(dá)到最高，同時(shí)根據(jù)控制活性炭的下降速度，能夠防止吸收塔的壓力降升高。另外通過(guò)密封結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，保證了吸附塔的密封性，確保吸附塔生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

吸附塔是活性炭脫硫工藝的核心設(shè)備，廢煙氣從吸附塔的底部進(jìn)入，通過(guò)塔內(nèi)流動(dòng)的活性炭進(jìn)行脫硫脫硝，凈煙氣再?gòu)乃斉懦?，塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否直接關(guān)系到煙氣的脫硫效率，該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)脫硫效率達(dá)到95%，同時(shí)最大限度減少了活性炭的損耗，為生產(chǎn)的正常運(yùn)行保駕護(hù)航。