一种高效节能的石墨化尾气处理系统及其处理工艺

摘要

本发明公开了一种高效节能的石墨化尾气处理系统及其处理工艺，将石墨化炉料及制品加热到1000‑2200℃温度段时，炉料及制品中的硫溢出，在炉罩中与空气混合生成SO2气体，故在炉温达到800‑1000℃时，将废气处理系统通过阀门切换至脱硫系统工作，从石墨化炉引出的烟气，通过原烟道风冷降温器降温，降温后的烟气进入多管陶瓷除尘器除尘后经风机进入现有吸收塔，在吸收塔内净化，经除喷淋系统、除雾器除去水雾后，通过直排烟囱排入大气，设置有脱硫浆液制备系统及浆液供给系统。本发明提供了一种新型处理尾气方案来逐步净化降低废气污染物的排放，提高了尾气的吸收效率，降低了尾气中粉尘量，且设备运行能耗低，结构简单，便于制作和安装，且可靠性高、适应性好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效节能的石墨化尾气处理系统及其处理工艺，属于尾气净化处理技术领域。

背景技术

石墨化是人造石墨的核心工艺，在2300℃以上的高温处理下使六角碳原子平面网络从二维空间的无需重叠变为三维空间的有序重叠，原料沥青及焦粉中所含有的杂质元素会与氧反应，并以气体形式从石墨化炉的排气口释放出来，一部分未反应的元素和原料在高温下逸出的二氧化硫和粉尘也从石墨化炉的排气口释放出来。

现有尾气主要通过以下技术进行处理，从石墨化炉出来的含硫尾气温度达170～190℃，经风管输送后首先进入石墨换热器，通过石墨换热器后，尾气温度从170～190℃降至70～75℃，经冷却至70～75℃的尾气在引风机的作用下碱液喷淋塔。喷淋塔采用四级碱液湍流吸收塔串联构成，第一级与冷却装置相连，第四级后连排气装置。耐腐蚀泵将碱液输入吸收塔，尾气在通过吸收塔时，碱液吸收尾气中的二氧化硫等有害气体。吸收介质为NaOH溶液，碱液的浓度为15％～20％。经净化后的尾气中残留氯气浓度小于10mg/Nm

现有技术存在以下缺点：1、炉内排风风压不稳定，影响安全及效率；2、设备数量多，能源消耗大；3、尾气流经换热器时，在换热器表面易凝结粘稠物沉淀，经常堵塞换热器管道，每炉都需定时清洗，对正常生产形成一定的制约；4、单台设备只能处理一台石墨化炉的烟气，需建设多套装置，成本大；5、形成的碱渣外排容易导致环境问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高效节能的石墨化尾气处理系统，依次包括尾气收集系统、降温系统、除尘系统以及脱硫系统，

所述尾气收集系统为废气罩，该废气罩设有快速接头，通过所述快速接头连接所述降温系统，

所述降温系统为风冷降温器，该风冷降温器上设有轴流风机，

所述除尘系统为多管旋风除尘器，所述除尘系统与所述脱硫系统之间设有引风机，

所述脱硫系统为三级脱硫净化塔，包括第一脱硫塔、第二脱硫塔以及第三脱硫塔，所述三级脱硫净化塔上设有检查人孔和除雾器，且所述三级脱硫净化塔采用PP板材制作，其内部设有三层喷淋层，所述除雾器为定期清洗除雾器，

所述脱硫系统还连接有脱硫浆液制备系统及浆液供给系统。

进一步的：所述废气罩设有三节，其内部烟道采用渐变式梯形烟道。

进一步的：所述风冷降温器包括进风口、气流分布板、降温列管、轴流风机、灰斗、卸料器、平台爬梯以及出风口。

进一步的：所述多管旋风除尘器包括进风口、陶瓷导向器、若干个旋风子、灰斗、钢支架、集尘箱、放灰阀以及出风口，所述旋风子采用铸铁或陶瓷制造。

进一步的：每层喷淋层包括一根母管、若干支管以及规则分布在所述支管上的喷嘴，且所述喷淋层均采用脱硫专用PP管道，所述喷嘴为碳化硅材质的涡流型喷嘴，每层所述喷淋层下面加装有井字形网架。

进一步的：所述检查人孔采用高强有机玻璃做为面板材料。

进一步的：所述除雾器为波状外形挡板，包括彼此平行的一级除雾器和二级除雾器，所述一级除雾器安装在二级除雾器的下部。

进一步的：所述脱硫浆液制备系统包括石灰粉仓、碱液搅拌池、石灰搅拌池、清水池、再生池、沉淀池以及循环池，所述碱液搅拌池和石灰搅拌池均设有搅拌器以及浆液泵。

一种高效节能的石墨化尾气处理系统的处理工艺，包括以下处理步骤：

步骤：当石墨化炉炉温达到800-1000℃时，通过废气罩从石墨化炉内引出烟气，

步骤2：通过所述快速接头连接所述降温系统的风冷降温器降温，

步骤：降温后的烟气进入多管旋风除尘器，

步骤：除尘后经引风机进入三级脱硫净化塔，在三级脱硫净化塔内净化，经喷淋除雾器除去水雾后，直排入大气，

步骤：所述脱硫浆液制备系统通过浆液供给系统将待用的脱硫剂浆液通过脱硫泵输送至三级脱硫净化塔，饱和后的脱硫剂用离心机脱水后回收烘干处理，挤出的清水再次流入浆液供给系统循环使用。

进一步的，三级脱硫净化塔采用PP板材制作，板材根据需要的长度切割后热塑定型，再采用大功率热熔焊机焊接，塔体焊口外面加装同等厚度的腰带后在进行加固焊接，底板同塔体链接处焊接三角板加固处理，三级脱硫净化塔内喷嘴压力为0.5～3kg，除雾器冲洗介质是工艺水，冲洗后补充和调节三级脱硫净化塔中的液位。

有益效果：本发明提供了一种新型处理尾气方案来逐步净化降低废气污染物的排放，以做到长期运行的发展目标，本技术方案提高了尾气的吸收效率，降低了尾气中粉尘量，且设备运行能耗低，结构简单，便于制作和安装，且具备可靠性高、适应性好等优点。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图，

附图标记：1-废气罩，2-风冷降温器，3-多管旋风除尘器，4-第一脱硫塔，5-第二脱硫塔，6-第三脱硫塔，7-引风机，8-石灰搅拌池，9-碱液搅拌池，10-石灰粉仓，11-氧化风机，12-离心机，13-反冲洗泵，14-浆液泵，15-脱硫泵，16-清水池，17-再生池，18-沉淀池，19-循环池，20-石墨化炉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明高效节能的石墨化尾气处理系统，依次包括尾气收集系统、降温系统、除尘系统以及脱硫系统，

尾气收集系统为废气罩1，该废气罩1设有快速接头，废气罩1设有三节，其内部烟道采用渐变式梯形烟道，通过快速接头连接降温系统，

降温系统为风冷降温器2，该风冷降温器2上设有轴流风机，风冷降温器2包括进风口、气流分布板、降温列管、轴流风机、灰斗、卸料器、平台爬梯以及出风口，降温列管为φ89的钢管，

除尘系统为多管旋风除尘器3，多管旋风除尘器3包括进风口、陶瓷导向器、若干个旋风子、灰斗、钢支架、集尘箱、放灰阀以及出风口，旋风子采用铸铁或陶瓷制造，厚度大于6mm，除尘系统与脱硫系统之间设有引风机7，

脱硫系统为三级脱硫净化塔，包括第一脱硫塔4、第二脱硫塔5以及第三脱硫塔6，三级脱硫净化塔上设有检查人孔和除雾器，检查人孔采用高强有机玻璃做为面板材料，除雾器为波状外形挡板，包括彼此平行的一级除雾器和二级除雾器，一级除雾器安装在二级除雾器的下部，且三级脱硫净化塔采用PP板材制作，其内部设有三层喷淋层，每层喷淋层包括一根母管、若干支管以及规则分布在支管上的喷嘴，且喷淋层均采用脱硫专用PP管道，喷嘴为碳化硅材质的涡流型喷嘴，每层喷淋层下面加装有井字形网架，除雾器为定期清洗除雾器，

脱硫系统还连接有脱硫浆液制备系统及浆液供给系统。脱硫浆液制备系统包括石灰粉仓10、碱液搅拌池9、石灰搅拌池8、清水池16、再生池17、沉淀池18以及循环池19，碱液搅拌池9和石灰搅拌池8均设有搅拌器以及浆液泵。

一种高效节能的石墨化尾气处理系统的处理工艺，包括以下处理步骤：

步骤1：当石墨化炉20炉温达到800-1000℃时，通过废气罩1从石墨化炉20内引出烟气，

步骤2：通过快速接头连接降温系统的风冷降温器2降温，

步骤3：降温后的烟气进入多管旋风除尘器3，

步骤4：除尘后经引风机7进入三级脱硫净化塔，在三级脱硫净化塔内净化，经喷淋除雾器除去水雾后，直排入大气，

步骤5：脱硫浆液制备系统通过浆液供给系统将待用的脱硫剂浆液通过脱硫泵15输送至三级脱硫净化塔，饱和后的脱硫剂用离心机12脱水后回收烘干处理，挤出的清水再次流入浆液供给系统循环使用。

三级脱硫净化塔采用PP板材制作，板材根据需要的长度切割后热塑定型，再采用大功率热熔焊机焊接，塔体焊口外面加装同等厚度的腰带后在进行加固焊接，底板同塔体链接处焊接三角板加固处理，三级脱硫净化塔内喷嘴压力为0.5～3kg，除雾器冲洗介质是工艺水，冲洗后补充和调节三级脱硫净化塔中的液位。本发明采用双碱法脱硫，设置有碱液搅拌池9及石灰搅拌池8各一个，每个搅拌池配备搅拌器、及浆液泵各一台，原料进入搅拌池后经充分搅拌后的浆液用浆液泵输入脱硫池混合使用，饱和后的脱硫剂用离心机12脱水后回收烘干处理，挤出的清水再次流入浆液供给系统循环使用。

设置废气罩1及快速接头，在石墨化过程溢出的烟气由废气罩1把废气捕集在内部，再经引风机7的负压把废气吸走净化处理。整个废气罩1共分成三节，便于移动时吊装，内部烟道采用渐变式梯形烟道，以最小的风量风速满足吸捕要求，使废气罩1内形成一个均匀的微负压环境，达到烟气不外溢，避免因正压产生的一氧化碳浓度过高发生爆炸事故。快速接头可以方便不同炉子之间进行切换，提高工作效率，同时可以实现多台炉子的排烟需求。

降温器采用风冷降温器2，属于强制降温的一种，主要由进出风口、降温列管、轴流风机、灰斗、平台爬梯等组成。当高温烟气进入降温器内，烟气流速降低，通过气流分布板进入若干根φ89的钢管内，热烟气同管壁接触进行热交换，同时安装在设备一侧的轴流风机开启，对管壁进行强制风冷，加快热交换速度达到快速冷却降温目的。由于烟气流速降低，烟气内夹杂的部分大颗粒粉尘会自然落到灰斗内，防积聚的粉尘经由灰斗底部卸料器排出。

除尘器采用陶瓷多管旋风除尘器，主要由进出风口、若干个陶瓷旋风子、灰斗、钢支架等组成。该旋风类除尘器当含尘气体进入除尘器，通过陶瓷导向器，在旋风子内部高速旋转，在离心力的作用下，粉尘和气体分离，粉尘降落在集尘箱内，经放灰阀排出，净化的气体形成上升的旋流，通过排气管汇于集气室，经出口由烟囱排出，达到除尘效果。

三级脱硫净化塔采用PP板材制作，板材根据需要的长度切割后，经热塑定型后采用大功率热熔焊机焊接，塔体焊口外面加装同等厚度的腰带后在进行加固焊接，底板同塔体链接处焊接三角板加固处理，每层喷淋层下面加装井字形网架，增强筒体的强度同时方便喷淋层的检修。

检查人孔位置采用高强有机玻璃做为面板材料，强度高，耐冲击、透明度高，在运行的同时可以直观的看到塔内喷头的工作情况。

喷淋系统能使浆液在三级脱硫净化塔内均匀分布，流经每个喷淋层的流量相等。对喷嘴进行优化布置，以使三级脱硫净化塔断面上几乎完全均匀地进行喷淋。采用三层喷淋层，每层喷淋层由一根母管、若干支管和规则分布在支管上的喷嘴组成，三层共用1台吸收塔循环泵。浆液喷淋系统采用脱硫专用PP管道。所有喷嘴能避免快速磨损、结垢和堵塞，喷嘴选用优质涡流型喷嘴，材料采用碳化硅材料制作。喷嘴有0.5～3公斤的压力以保证浆液的雾化效果。喷嘴与管道的设计便于检修，冲洗和更换。

除雾器用来在吸收塔所有运行状态下收集夹带的水滴，一般由安装在下部的一级除雾器和安装在上部的二级除雾器组成。彼此平行的除雾器为波状外形挡板，烟气流经除雾器时，液滴由于惯性作用留在挡板上，从而起到除雾的作用。由于被滞留的液滴也含有固态物，主要是石膏，因此就有在挡板上结垢的危险，所以设置了定期运行的清洗装置，包括除雾器冲洗母管及喷嘴系统。冲洗介质是工艺水，冲洗水还用于补充和调节吸收塔中的液位。当含有雾沫的气体以一定速度流经除雾器时，由于气体的惯性撞击作用，雾沫与波形板相碰撞而被附着在波形板表面上。波形板表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降使雾沫形成较大的液滴并随气流向前运动至波形板转弯处，由于转向离心力及其与波形板的摩擦作用、吸附作用和液体的表面张力使得液滴越来越大，直到集聚的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从波形板表面上被分离下来。除雾器波形板的多折向结构增加了雾沫被捕集的机会，未被除去的雾沫在下一个转弯处经过相同的作用而被捕集，这样反复作用，从而大大提高了除雾效率。气体通过波形板除雾器后，基本上不含雾沫。除雾器系统由除雾器本体及冲洗系统组成。一般为二级不同规格的除雾器本体、冲洗水管道、喷嘴、支撑架、支撑梁及相关连接、固定件、密封件等组成。

除雾器冲洗系统能够对除雾器进行全面冲洗，不能有未冲洗到的表面。冲洗水的压力应进行监视和控制，冲洗水母管的布置应能使每个喷嘴基本运行在平均水压。

本方案采用的废气罩1的烟道采用渐变式梯形烟道，以最小的风量风速满足吸捕要求，使炉罩内形成一个均匀的微负压环境，能够实现风压稳定的效果；降温器增加轴流风机对烟气进行强制风冷，不仅可以增强冷却效果，同时可以降低烟气流速使得灰尘下沉到灰斗中，解决了灰尘堵塞换热管的问题，可以使装置长时间运行；陶瓷多管旋风除尘器是一种高效除尘器，除尘器效率可达95％以上，除尘器本体阻力低于900Pa。本除尘器负荷适应性好，在70％负荷时，除尘效率在90％以上。其旋风子是采用铸铁或陶瓷制造的，因此有良好的耐磨性能；三级脱硫净化塔较原有4级净化塔所需的辅助设备少，设备成本低且能耗低；系统内水耗主要有：除雾器冲洗水(高压水)、管路冲洗水和冷却水、脱硫剂制备等，通过设置卧式离心机、循环水池可以实现水循环利用，减少能耗。经除尘脱硫后排放指标：烟尘<30mg/m

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。