CN106178877A - 一种焦炉烟道废气净化余热回收设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
一种焦炉烟道废气净化余热回收设备，包括由烟道系统顺序连接的焦炉地下烟道、脱硝装置、脱硫装置、除尘装置，以及输灰装置与焦炉烟囱,其特点是：在脱硝装置与脱硫装置之间连接有余热回收装置。一种使用上述设备进行焦炉烟道废气净化余热回收的工艺，其特征在于：脱硝后的烟气进入余热回收装置进行余热回收，其雾化装置的脱硫剂由氢氧化钙或氨水与工艺水调制成脱硫浆液。这种技术方案使得净化后的烟气污染物含量远低于国家排放标准。避免碱金属(K、Na、Ca等)离子对催化剂的影响。克服因先脱硫使温度降低而后需要补燃的弊端。结构简单紧凑，占地小、安装及维护方便，克服了现有技术中设备投资大、能源消耗高、脱硫效率低及造成二次环境污染问题。
Description
技术领域
本发明的设备系统及方法涉及焦炉节能环保领域。
背景技术
目前，对于焦炉烟道废气脱硫脱硝处理刚刚起步，所采用的工艺方法基本上都在试验阶段。所采用的工艺一种为先脱硫，然后SCR脱硝(即干法脱硫+补燃+脱硝)；另一种为先SCR脱硝，然后脱硫(即脱硝+湿法脱硫)；第三种为湿法脱硫脱硝工艺(即湿法脱硫+臭氧氧化湿法脱硝)。
先脱硫采用的是干法，后脱硫采用的是湿法。干法：使用的脱硫剂为碳酸钠或碳酸氢钠，与SO2反应生成物有大量CO2产生，不但增加温室气体，不利于当前的碳减排，同时脱硫效率也满足不了排放的要求。脱硫后废气温度降低，不满足脱硝要求，因此需要补燃，对废气进行升温，增加了运行成本。
而后脱硫采用的湿法脱硫，设备复杂、占地大、投资高、能耗大，存在二次污染等问题，对企业负担极重，不利于企业发展。
第三种脱硫脱硝方法目前还存在理论研究阶段，而且所需臭氧制备能耗极高。
现有技术一种焦炉烟道气脱硫脱硝联合净化工艺及装置(CN201510586987.4)采用的是先碳酸钠半干法脱硫，脱完硫后将废气通过补燃方式提高温度，满足脱硝的温度要求，进行SCR脱硝。此技术存在着浪费能源，增加温室气体CO2的排放，脱硫带入的碱金属(K、Na、Ca等)离子，极易使催化剂中毒，失去催化作用。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，能够有效去除焦炉烟道气中的SO2、NOx装置，同时还可回收废气中的部分余热，本发明提出以下技术方案：一种焦炉烟道废气净化余热回收设备，包括由烟道系统顺序连接的焦炉地下烟道、脱硝装置、脱硫装置、除尘装置，还设有输灰装置与焦炉烟囱,其特征在于：在脱硝装置与脱硫装置之间连接有余热回收装置。脱硝装置设有脱硝反应塔，该脱硝反应塔内烟气入口侧设有预除尘装置。脱硝反应塔内上方分别设有喷氨装置与静态混合器，而脱硝反应塔内烟气出口侧设有低温催化剂室。蒸氨装置的一端分别与稀释风机、脱硝还原剂储罐相连，而另一端与喷氨装置相连。预除尘装置的壳体的一侧设有入口，壳体内还设有上隔板与下隔板，上隔板与下隔板之间装有过滤材料，预除尘装置的下端设有排灰口。低温催化剂室内装有使用温度范围为180～450℃的低温催化剂。余热回收装置包括余热回收装置包括换热室与置于其上的汽包。
脱硫装置包括上部设有雾化装置而下部设有破碎机与卸灰阀的脱硫反应塔。脱硫剂制备及供给装置上部经管道分别与脱硫剂箱及工艺水箱连接而下部通过管道与雾化装置的上部连接。
一种使用权利要求1所述的设备进行焦炉烟道废气净化余热回收的工艺，
将从焦炉地下烟道抽出的烟气经烟道系统进入脱硝装置，在脱硝装置中进行脱硝，其特征在于：脱硝后的烟气在脱硝反应塔底部排出，再进入余热回收装置进行余热回收。回收后烟气温度降至160℃以下，沿烟道进入脱硫反应塔与由脱硫剂制备及供给装置供入雾化装置脱硫浆液进行混合，脱出烟气中的硫，送入雾化装置的脱硫剂是由脱硫剂箱内的脱硫剂氢氧化钙Ca(OH)2与置于工艺水箱中的工艺水调制成脱硫浆液，其浓度范围为10％～20％。也可将置于脱硫剂箱18内的脱硫剂氨水NH3.H2O与置于工艺水箱中的工艺水调制成脱硫浆液的浓度范围为10％～20％。在上述情况下，调制成脱硫浆液的浓度最佳值是15％。然后进入除尘装置除尘，净化后的烟气通过烟道系统中的调压风机，送回焦炉地下烟道，经焦炉烟囱排放。
本发明采用脱硫脱硝同时回收余热的技术方案，使用用低温耐硫型催化剂及氢氧化钙(Ca(OH)2)或氨水(NH3.H2O)半干法脱硫工艺，使得净化后的烟气污染物含量远低于国家排放标准。它克服了现有技术中的不足，一、避免碱金属(K、Na、Ca等)离子对催化剂的影响，因为它们极易使催化剂中毒，失去催化作用；二、克服因先脱硫使温度降低而后需要补燃满足脱硝的弊端。采用半干法脱硫加耐硫型低温催化剂，脱硝效率高；结构简单紧凑，占地面积小、安装及维护均很方便，从而解决了当前技术中所存在的设备投资大、设备复杂、能源消耗大、脱硫效率不高以及造成二次环境污染等问题。
附图说明
图1为焦炉烟道废气脱硫脱硝余热回收设备与工艺示意图。
图2为图1中序号为1的部件即预除尘装置的A-A向剖视图
图3为图2的B-B向剖视图
图中：1、预除尘装置，1.1、烟气入口，1.2、壳体，1.3、过滤材料，1.4、下隔板，1.5、上隔板，1.6、排灰口，2、脱硝反应塔，3、静态混合器，4、低温催化剂室，5、喷氨装置，6、蒸氨装置，7、稀释风机，8、脱硝还原剂储罐，9、换热室，10、汽包，11、蒸汽管道，12、外来水管道，13、雾化装置，14、脱硫反应塔，15、破碎机，16、卸灰阀，17、脱硫剂制备及供给装置，18、脱硫剂箱，19、工艺水箱，20、除尘器，21、除尘布袋，22、压缩空气及喷射装置，23、卸灰阀，24、输灰风机，25、储灰罐，26、调压风机，27、焦炉地下烟道，28、焦炉烟囱；
G1、抽出烟道，G2、脱硝旁通烟道，G3、余热锅炉入口烟道，G4、余热旁通烟道，G5、脱硫入口烟道，G6、除尘入口烟道，G7、除尘出口烟道，G8、回风烟道，G9、输灰管道；
F1、抽出烟道电动阀F2、脱硝旁通烟道电动阀F3、余热锅炉入口电动阀F4、余热旁通烟道电动阀F5、脱硫入口烟道电动阀F6、脱硫出口烟道电动阀F7、回风烟道电动阀。
具体实施方式
本发明的一种焦炉烟道废气净化余热回收装置由脱硝装置、余热回收装置、脱硫装置、除尘装置、输灰装置、烟道系统、焦炉地下烟道及焦炉烟囱组成。
抽出烟道G1的一端连接焦炉地下烟道27而另一端连接脱硝装置烟气入口1.1。脱硝装置设有脱硝反应塔2，该脱硝反应塔2烟气入口侧设有预除尘装置1。脱硝反应塔2内上方分别设有喷氨装置5与静态混合器3。而脱硝反应塔2内烟气出口侧设有低温催化剂室4。蒸氨装置6一端分别与稀释风机7、脱硝还原剂储罐8相连，而另一端与喷氨装置5相连。预除尘装置1的壳体1.2的一侧设有烟气入口1.1，壳体1.2内还设有上隔板1.5与下隔板1.4。上隔板1.5与下隔板1.4之间装有过滤材料1.3。预除尘装置1的下端设有排灰口1.6。余热锅炉入口烟道G3一端与脱硝装置的低温催化剂室4下侧的出口相连接，而另一端与余热回收装置的换热室9的一侧相连。换热室9的下端也设有排灰口。换热室9的上部设有汽包10以及蒸汽管道11与外来水管道12。脱硫入口烟道G5一端与余热回收装置的换热室9的另一侧相连，而另一端连接脱硫反应塔14上方的雾化装置13。除尘入口烟道G6一端连接脱硫反应塔14下方，而另一端连接除尘器20的入口。除尘器20内设有除尘布袋21，上方设有压缩空气及喷射装置22。回风烟道G7一端与除尘器20的上方连接，而另一端与调压风机26的一端相连。调压风机26的另一端通过回风烟道G8与焦炉地下烟道27、焦炉烟囱28相连。储灰罐25下端也设有排灰口，上方设有带输灰风机24的输灰管道G9。脱硫反应塔14下端经破碎机15、卸灰阀16与输灰管道G9连接。而除尘器20的下端经卸灰阀23也与输灰管道G9连接。脱硫剂制备及供给装置17上部经管道分别与脱硫剂箱18及工艺水箱19连接而下部通过管道与雾化装置13的上部连接。供给装置17与储灰罐25之间也有管道连接。因脱硫灰中含有没有反应的脱硫剂,这样可以利用部分脱硫灰进入脱硫剂制备及供给装置17，与脱硫剂一起制成脱硫浆液，达到节省脱硫剂的目的。余热锅炉入口烟道G3、脱硫入口烟道G5与除尘出口烟道G7之间分别连接有脱硝旁通烟道G2、余热旁通烟道G4。抽出烟道G1、脱硝旁通烟道G2、余热锅炉入口烟道G3、余热旁通烟道G4、脱硫入口烟道G5、除尘出口烟道G7、回风烟道G8上分别装置抽出烟道电动阀F1、脱硝旁通烟道电动阀F2、余热锅炉入口电动阀F3、余热旁通烟道电动阀F4、脱硫入口烟道电动阀F5、脱硫出口烟道电动阀F6、回风烟道电动阀F7。
使用上述设备进行焦炉烟道废气净化余热回收的工艺流程是：
从焦炉地下烟道27引出的废气，温度在230～300℃，通过烟道系统中装有抽出烟道电动阀F1的抽出烟道G1进入脱硝装置中的预除尘装置1进行初步除尘后，与经喷氨装置5喷入的氨气一起进入脱硝反应塔2。在脱硝装置中，与氨气混合后的废气经过设置在脱硝装置中的静态混合器3对废气进行充分混合后，在低温催化剂室4的低温催化剂的作用下，氨气与烟气中氮氧化物反应，在脱硝反应塔2内完成脱硝。废气经过脱硝后从脱硝反应塔2底部出来，经设置在余热入口烟道G3中的余热入口电动阀F3进入余热回收装置的换热室9与外来水管道12供入的水进行换热，回收的余热将水加热成汽水混合物在汽包10中产生蒸汽通过蒸汽管道11供给下一级设备使用。回收余热后的废气在调压风机26的作用下，经烟道G5及脱硫入口电动阀F5进入脱硫装置，废气与经脱硫剂制备及供给装置17供入的、经雾化装置13雾化喷入的脱硫浆液充分混合，脱除废气中的酸性物质。经过净化及余热回收的废气，通过调压风机26送回焦炉地下烟道27，经焦炉烟囱28排放。脱硫反应塔14椎体部分沉降的粉尘及布袋除尘器20除下的粉尘经输灰装置集中运至储灰罐25，以备回用或外运处理。
下面结合附图，详细说明本发明焦炉烟道废气净化余热回收的工艺流程：
由脱硝还原剂储罐8供入的脱硝还原剂，经蒸氨装置6蒸发为气体后，与稀释风机7供入的稀释风一起经喷氨装置5喷入脱硝装置中，在静态混合器3的作用下，与经过预除尘装置1的废气充分混合后进入脱硝反应塔2，在脱硝反应塔2内，在低温催化剂室4的低温催化剂的作用下，脱硝还原剂储罐8中的脱硝还原剂与废气中的氮氧化物反应，生成无害的氮气和水。普通催化剂使用温度范围为320～420℃，而废气温度低于300℃，普通催化剂无法满足要求，因此，对于低于300℃的焦炉废气，我们采用的低温催化剂的使用温度范围为180～450℃，低温催化剂为耐硫型催化剂，在此温度范围内及高硫环境下，可使低温废气脱硝效率达到60～95％，最佳脱硝效率可达到95％。预除尘器1主要是当焦炉出现串漏或不正常的情况下，防止烟尘对低温催化剂室4中的催化剂造成损伤。
余热回收装置采用的热管式换热器。经过脱硝处理的废气仍然携带大量的热能，因此，通过余热回收装置的换热室9，将废气中的余热进行回收。外来水管道12供入余热回收装置，在换热室9中与废气进行换热，吸热后的外来水12在汽包10中进行汽水分离，产生的蒸汽由蒸汽管道11排除，可直接用于生产生活。废气通过余热回收装置回收余热后，废气温度降至160℃以下。
脱硫流程为，使用脱硫剂箱18中的脱硫剂[氢氧化钙(Ca(OH)2)或氨水(NH3.H2O)]与工艺水箱19中的工艺水，通过制浆及供给装置17调制成10％～20％浓度的石灰浆液，最佳是15％的浆液，送入雾化装置13，喷入脱硫反应塔14与进入的废气充分接触，脱除废气中的酸性物质。落入脱硫反应塔14椎体内的粉尘经破碎机15、卸灰阀16送入输灰装置，经流化风机24、输灰管道G9送入储灰罐25内，以备回用或外运。
除尘装置采用的是布袋除尘器20，经过脱硝、余热回收及脱硫后的废气中携带有粉尘，通过布袋除尘器20，经布袋21除去废气中的粉尘，附在布袋21外的粉尘在压缩空气22的作用下，落入到除尘器20的底部，经卸灰阀23送入输灰装置，在流化风机24的作用下，经输灰管道G9送入储灰罐25内，以备回用或外运。最终使焦炉废气得到净化，达标排放。
烟道系统中，调压风机26是整套装置的动力来源，它是焦炉炼焦所需压力的保证。通过调压风机26，可以提供废气经脱硝装置、余热回收装置、脱硫装置、除尘装置及烟道系统所产生的阻力，保证炼焦在其所允许的压力范围内。
输灰装置由流化风机24、输灰管道G9及储灰罐26组成。输灰装置是将整套装置中所沉降或滤除的粉尘，输送到指定位置，以备回用或外运。
本发明采用的方法是低温耐硫型催化剂脱硝+余热回收+半干法脱硫工艺。这样，不但满足处理废气的要求，同时避免了现有技术中的不足，一、碱金属(K、Na、Ca等)离子对催化剂的影响，极易使催化剂中毒，失去催化作用；二、省去了因先脱硫使温度降低而后需要补燃满足脱硝的要求。解决了当前技术中所存在的设备投资大、设备复杂、浪费能源、脱硫效率不高及二次污染等问题。
Claims (7)
1.一种焦炉烟道废气净化余热回收设备，包括由烟道系统顺序连接的焦炉地下烟道(27)、脱硝装置、脱硫装置、除尘装置，还设有输灰装置与焦炉烟囱(28)，其特征在于：在所述脱硝装置与脱硫装置之间连接有余热回收装置。
2.根据权利要求1所述的焦炉烟道废气净化余热回收设备，其特征在于：所述脱硝装置设有脱硝反应塔(2)，该脱硝反应塔(2)烟气入口侧设有预除尘装置(1)，所述脱硝反应塔(2)内上方分别设有喷氨装置(5)与静态混合器(3)，而所述脱硝反应塔(2)内烟气出口侧设有低温催化剂室(4)，蒸氨装置(6)的一端分别与稀释风机(7)、脱硝还原剂储罐(8)相连，而另一端与所述喷氨装置(5)相连。
3.根据权利要求2所述的焦炉烟道废气净化余热回收设备，其特征在于：所述预除尘装置(1)的壳体(1.2)的一侧设有入口(1.1)，壳体(1.2)内还设有上隔板(1.5)与下隔板(1.4)，所述上隔板(1.5)与下隔板(1.4)之间装有过滤材料(1.3)，所述预除尘装置(1)的下端设有排灰口(1.6)。
4.根据权利要求2所述的焦炉烟道废气净化余热回收设备，其特征在于：所述低温催化剂室(4)内装有使用温度范围为180～450℃的低温催化剂。
5.根据权利要求1所述的焦炉烟道废气净化余热回收装置设备系统，其特征在于：所述余热回收装置包括余热回收装置包括换热室(9)与置于其上的汽包(10)。
6.根据权利要求1所述的焦炉烟道废气净化余热回收设备，其特征在于：所述脱硫装置包括上部设有雾化装置(13)而下部设有破碎机(15)与卸灰阀(16)的脱硫反应塔(14)；脱硫剂制备及供给装置(17)上部经管道分别与脱硫剂箱(18)及工艺水箱(19)连接而下部通过管道与所述雾化装置(13)的上部连接。
7.一种使用权利要求1所述的设备进行焦炉烟道废气净化余热回收的工艺，将从焦炉地下烟道(27)抽出的烟气经烟道系统进入脱硝装置，在脱硝装置中进行脱硝，其特征在于：
1)脱硝后的烟气在脱硝反应塔(2)底部排出进入余热回收装置进行余热回收；
2)回收后烟气温度降至160℃以下，沿烟道进入脱硫反应塔(14)与由脱硫剂制备及供给装置(17)供入雾化装置(13)脱硫浆液进行混合，脱出烟气中的硫，送入雾化装置(13)的脱硫剂是由脱硫剂箱(18)内的脱硫剂氢氧化钙(Ca(OH)2)与置于工艺水箱(19)中的工艺水调制成脱硫浆液，其浓度范围为10％～20％；
3)也可将置于脱硫剂箱(18)内的脱硫剂氨水(NH3.H2O)与置于工艺水箱(19)中的工艺水调制成脱硫浆液的浓度范围为10％～20％；
4)在上述2)与3)的情况下，所述调制成脱硫浆液的浓度最佳值是15％；
5)然后进入除尘装置除尘，净化后的烟气通过烟道系统中的调压风机(26)，送回焦炉地下烟道(27)，经焦炉烟囱(28)排放。
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