活性炭脫硫吸附塔結構優(yōu)化與設計

李 哲

（山西太鋼工程技術有限公司，山西 太原030009）

在冶金行業(yè)中，燒結生產(chǎn)是將精礦粉、各種含鐵廢物、除塵灰、軋鋼氧化鐵皮等原料，配入適當比例的燃料和熔劑，經(jīng)過加工、配制、混合、造球、布料、點火、燒結、破碎、篩分、冷卻等過程，在此生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢氣污染物，主要是煙（粉）塵、SO2、CO等，在環(huán)保要求越來越嚴格的今天，必須對燒結煙氣的硫化物，氮氧化物進行治理，達到排放指標。

1 活性炭吸附工藝的特點

在眾多煙氣處理方法中，活性炭吸附法工藝簡單，運行可靠，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，對細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、燒結煙氣等。

2 活性炭吸附塔結構優(yōu)化

在采用活性炭吸附法時，活性炭在吸附系統(tǒng)和解析系統(tǒng)之間流動，物料可以循環(huán)利用，只需定期補給破損的小顆粒。吸附塔整體結構設計的合理與否對整個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)部活性炭移動單元結構、下部框架及料斗結構、均勻輥式給料器等。

2.1 上部分配器

活性炭顆粒通過鏈條輸送機輸送到吸附塔上部的分配器料罐，通過料罐的8個下料管口進入吸附塔內(nèi)部。為了保證每個下料口活性炭量的均勻性，在分配器下錐斗設置斜溜板，同時在8個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入吸附塔移動單元內(nèi)部。

2.2 移動單元層

吸附塔本體框架可由一個或幾個相同的模塊組成，模塊內(nèi)設置三層活性炭移動層，便于高效的脫硫，通過多孔板、微孔板，使煙氣流速均勻，提高凈化效率。一個模塊的截面規(guī)格尺寸為7 m×9 m，由型鋼和鋼板組成封閉的箱體，內(nèi)部設置兩個對稱的移動單元吸附層，煙氣里的硫化物、氮氧化物通過吸附層的活性炭進行吸附，凈煙氣從兩側排出，活性炭在箱體內(nèi)部的吸附層向下循環(huán)流動。吸附塔移動單元結構由入口天窗、多孔板、微孔板等組成，見圖1所示。

圖1 移動單元結構

廢煙氣從移動單元入口天窗進入，活性炭顆粒在移動單元內(nèi)部被為三段往下流動，分別為前床、中間床、后部床，前床為入口天窗層，入口天窗由設計成有角度的百葉窗，為使廢煙氣順利進入移動單元內(nèi)部，上下百葉窗要間隔一定的距離，同時也要保證前床充滿活性炭時不往外溢流，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，活性炭顆粒可在中間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，同時防止氣流帶出過多的粉塵及避免劃破流動的活性炭顆粒，微孔板的開孔方向朝向活性炭向下流動的方向，單個微孔板的開孔率大于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置下部框架及雙層漏斗，對應吸附塔一個模塊對稱的移動單元層。吸附了煙氣里有害氣體的活性炭要從吸附塔每個倉室下料至皮帶輸送機，從而進行循環(huán)流動在，在下部框架內(nèi)設計活性炭卸料裝置，控制活性炭的下料流動，在每個箱式的下料口設計與箱體一樣通長的軸類卸料裝置-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)動電機裝置、減速機、軸承座、托輥裝置、密封端蓋、調(diào)節(jié)擋板等組成，結構示意如圖2所示。

圖2 輥式給料器的結構示意圖

該輥式給料器具有以下特點：

1）由于吸附塔倉室下料口較長，為了保證下料的均勻性，下料輥軸的有效長度必須與下料口相匹配，制作成傳統(tǒng)通長的實心軸增大了整根軸的彎曲撓度，自身負荷也同時增大，不滿足經(jīng)濟效益和正常的運行生產(chǎn)。設計出一種新型的輥軸，輥身采用一根通長的厚壁鋼管，輥軸的兩端采用圓鋼進行加工制作，二者焊接后整體進行機加工，極大減輕了結構的重量，通過對鋼管和圓鋼進行圓跳動（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）采用變頻電機進行驅(qū)動，具有效率高、噪聲低、不同工況條件下的頻繁變速等特點。

3）設置活性炭下料調(diào)節(jié)板。由于活性炭顆粒小，流動性好，吸附塔下料口與輥式給料器間隙的控制尤為重要，在舌形下料口兩側設計可調(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)，當吸附塔內(nèi)通入熱煙氣時，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密十分重要。本發(fā)明設計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行填充，填料的規(guī)格型號要與端蓋的型號相匹配。同時為了保護端蓋處的密封材料不和活性炭直接接觸，在軸端處設置弧形擋板。

5）輥軸輥身較長，僅靠兩端的軸承座對輥軸進行支撐難以保證軸的彎曲度，可在軸的中部設置一個托輥進行支撐，減少軸的彎曲度。

該種形式的吸附塔輥式給料器，通過在下料口處設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)的性能達到最高，同時根據(jù)控制活性炭的下降速度，能夠防止吸收塔的壓力降升高。另外通過密封結構的合理設計，保證了吸附塔的密封性，確保吸附塔生產(chǎn)的正常運行。

3 結語

吸附塔是活性炭脫硫工藝的核心設備，廢煙氣從吸附塔的底部進入，通過塔內(nèi)流動的活性炭進行脫硫脫硝，凈煙氣再從塔頂排出，塔結構設計合理與否直接關系到煙氣的脫硫效率，該種結構設計脫硫效率達到95%，同時最大限度減少了活性炭的損耗，為生產(chǎn)的正常運行保駕護航。