TWI873620B - 焦爐氣處理系統 - Google Patents

Abstract

焦爐氣處理系統適用於供焦爐氣通過並減少其中的水氣、油液及腐蝕生成物固體，焦爐氣處理系統包含冷凝裝置、固相去除裝置及液相去除裝置。冷凝裝置用來冷卻焦爐氣以使其中的水氣冷凝成液態水並去除液態水而得經冷凝焦爐氣。固相去除裝置與冷凝裝置連通，用來去除經冷凝焦爐氣中的腐蝕生成物固體而得經除固焦爐氣。液相去除裝置與固相去除裝置連通，用來去除經除固焦爐氣中的油液而得經淨化焦爐氣。透過冷凝裝置、固相去除裝置及液相去除裝置的相互作用，能從焦爐氣中去除水氣、造成露點腐蝕的液態水及造成堵塞現象的油液及腐蝕生成物固體。

Description

焦爐氣處理系統

本發明是有關於一種氣體處理系統，特別是指一種焦爐氣處理系統。

焦爐氣(coke oven gas，簡稱COG)是煉焦工業產生的可燃性副產物，亦可應用作為煉鋼業的燃料。不過，該焦爐氣的組成相當複雜，至少包含了油液(如煤焦油、輕油)、含硫物質(如硫化氫)及飽和的水氣，且該焦爐氣中飽和的水氣極容易受環境溫度降低而形成液態水。該焦爐氣中的該液態水會與該含硫物質形成腐蝕性化合物(如硫酸)，而存在於該焦爐氣中的該腐蝕性化合物易於使該焦爐氣流經的管線或設備發生露點腐蝕(dew point corrosion)並生成腐蝕生成物固體。

而且，該腐蝕生成物固體會與該焦爐氣中的油液混合形成堵塞塊。該堵塞塊易堵塞於用來輸送該焦爐氣的管線或設備內，亦導致使用該焦爐氣作為燃料的燃燒裝置(例如燃燒器)發生堵塞現象，從而使該燃燒裝置的燃燒效率不佳且需定期修整以排除該堵塞現象。

因此，本發明的目的，即在提供一種有效解決上述問題的焦爐氣處理系統。

於是，本發明焦爐氣處理系統適用於供一焦爐氣通過並減少其中的水氣、油液及腐蝕生成物固體，該焦爐氣處理系統包含一冷凝裝置、一固相去除裝置及一液相去除裝置。

該冷凝裝置用來冷卻該焦爐氣以使其中的該水氣冷凝成液態水並去除該液態水，而獲得一經冷凝焦爐氣。該固相去除裝置與該冷凝裝置連通，用來去除該經冷凝焦爐氣中的該腐蝕生成物固體，而獲得一經除固焦爐氣。該液相去除裝置與該固相去除裝置連通，用來去除該經除固焦爐氣中的該油液，而獲得一經淨化焦爐氣。

本發明的功效在於：透過該冷凝裝置、該固相去除裝置及該液相去除裝置的相互作用，本發明焦爐氣處理系統能夠從該焦爐氣中去除該水氣及由該水氣經冷凝所形成且會造成露點腐蝕的該液態水，並且去除會形成堵塞塊而造成堵塞現象的該油液及該腐蝕生成物固體。

本發明焦爐氣處理系統適用於設置在一煉焦爐的下游且一燃燒裝置(如燃燒器)的上游。本發明焦爐氣處理系統供來自該煉焦爐的一焦爐氣通過並減少其中的水氣、油液及腐蝕生成物固體，以獲得供該燃燒裝置使用的一氣體燃料。在本發明的一些實施態樣中，來自該煉焦爐的該焦爐氣的溫度約35℃。

以下實施例就本發明焦爐氣處理系統的構造進行詳細說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施的限制。在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明焦爐氣處理系統的一實施例包含一冷凝裝置1、一固相去除裝置2、一液相去除裝置3及一加熱裝置4。

該冷凝裝置1與該煉焦爐連通，用來冷卻該焦爐氣以使其中飽和的該水氣冷凝成液態水並去除該液態水，而獲得一經冷凝焦爐氣。其中，該冷凝裝置1包括一冷凝器11，該冷凝器11用來對該焦爐氣冷卻而形成溫度範圍為25℃至30℃的該經冷凝焦爐氣。在該焦爐氣的溫度被降低而形成該經冷凝焦爐氣的過程中，該焦爐氣中飽和的該水氣被冷凝成該液態水，使得該經冷凝焦爐氣中的水氣較少，從而能夠降低該經冷凝焦爐氣中的水氣在輸送過程中受環境溫度降低而冷凝形成液態水並與該含硫物質及該管線發生露點腐蝕的機會。此外，因為該冷凝裝置1能夠移除該液態水，使得不含該液態水的該經冷凝焦爐氣在輸送過程中不會發生露點腐蝕，確實能從根本解決因發生露點腐蝕而生成腐蝕生成物固體的問題。

該固相去除裝置2與該冷凝裝置1連通，用來去除該經冷凝焦爐氣中的該腐蝕生成物固體，而獲得一經除固焦爐氣。其中，該固相去除裝置2包括一處理槽21、一固體過濾器22、一吹氣單元23、一水封槽24及一測壓單元25。

該處理槽21設置於該冷凝裝置1的下游，並具有一可被控制地啟閉以供來自該冷凝裝置1的該經冷凝焦爐氣通入的進氣閥口211、一可被控制地啟閉以供該經除固焦爐氣排出的出氣閥口212、一可被控制地啟閉以供該腐蝕生成物固體排出的排渣閥口213、一鄰近該出氣閥口212的第一壓力區214，以及一鄰近該進氣閥口211的第二壓力區215。在本發明的一些具體實施態樣中，該進氣閥口211與該出氣閥口212彼此左右相間隔且上下相對設置(也就是該進氣閥口211與該出氣閥口212呈斜向設置)，且該進氣閥口211低於該出氣閥口212但高於該排渣閥口213。

該固體過濾器22設置於該處理槽21中該經冷凝焦爐氣流經的路徑L1上，以攔截該經冷凝焦爐氣中的該腐蝕生成物固體而獲得該經除固焦爐氣。在本發明的一些具體實施態樣中，該固體過濾器22呈橫向裝設在該處理槽21內且位在該進氣閥口211與該出氣閥口212之間並將該第一壓力區214及該第二壓力區215間隔開。在本發明的一些具體實施態樣中，該固體過濾器22的過濾精度範圍為25μm至50μm，該固體過濾器22的過濾精度不大於50μm，更能使該經冷凝焦爐氣中的該腐蝕生成物固體無法順利通過該固體過濾器22，而被該固體過濾器22所攔截；該固體過濾器22的過濾精度不小於25μm，則更能避免阻擋該經冷凝焦爐氣的流動並使該經除固焦爐氣順利通過。該固體過濾器22的種類不限，只要使該腐蝕生成物固體被攔截即可。在本發明的一些具體實施態樣中，該固體過濾器22的具體態樣例如但不限於一燭型濾心或一板式過濾器。

該吹氣單元23裝設於該處理槽21的上方而與該排渣閥口213呈上下相對設置，且該吹氣單元23可被控制地提供一惰性氣體以用來吹去該固體過濾器22上所攔截的該腐蝕生成物固體。藉由該吹氣單元23吹去該固體過濾器22上所攔截的該腐蝕生成物固體，使得該固體過濾器22得以被再生而能夠持續發揮其功用，而且該固體過濾器22無須被拆卸即可被清除附著物(即該腐蝕生成物固體)而重複使用，讓本發明焦爐氣處理系統的操作更為便利。

該水封槽24設置於該排渣閥口213的下方，並用來承接被該吹氣單元23吹去而從該排渣閥口213排出的該腐蝕生成物固體。

該測壓單元25裝設在該處理槽21，且具有一位於該第一壓力區214並用於量測該第一壓力區214的壓差的第一測壓計251，及一位於該第二壓力區215並用於量測該第二壓力區215的蓄壓的第二測壓計252。

在該固相去除裝置2用於去除該腐蝕生成物固體的過程中，當來自該冷凝裝置1的該經冷凝焦爐氣通入該固相去除裝置2時，該處理槽21的該進氣閥口211及該出氣閥口212被控制地開啟而該排渣閥口213被控制地關閉，此時，該經冷凝焦爐氣依序通過該進氣閥口211及該固體過濾器22，且該經冷凝焦爐氣中的該腐蝕生成物固體被該固體過濾器22攔截而獲得該經除固焦爐氣，該經除固焦爐氣通過該出氣閥口212並離開該固相去除裝置2。

但隨著該腐蝕生成物固體被該固體過濾器22攔截的量逐漸增加，該經冷凝焦爐氣變得不易通過該固體過濾器22(該經冷凝焦爐氣仍能少量通過該固體過濾器22)，使得該處理槽21中的該第二壓力區215的壓力逐漸上升且該第一壓力區214的壓力相對下降。當該第一測壓計251量測到該第一壓力區214的壓差下降到一壓差預設值時，該進氣閥口211被控制地關閉以阻止該經冷凝焦爐氣通入，該出氣閥口212被控制地關閉以防止該經除固焦爐氣排出，且該吹氣單元23被控制地開始持續提供該惰性氣體。隨著該處理槽21中的該惰性氣體的量逐漸增加(該惰性氣體能少量通過該固體過濾器22而流至該第二壓力區215)，使得該第一壓力區214及該第二壓力區215的壓力逐漸上升。當該第二測壓計252量測到該第二壓力區215的蓄壓上升到一蓄壓預設值時，該排渣閥口213被控制地開啟以致該惰性氣體往該排渣閥口213的方向流動，從而連帶讓該固體過濾器22上所攔截的該腐蝕生成物固體被該惰性氣體吹去並從該排渣閥口213排出而落至該水封槽24。

而隨著該惰性氣體往該排渣閥口213的方向持續流動且該固體過濾器22上所攔截的該腐蝕生成物固體被該惰性氣體吹去的量逐漸增加，使得該第一壓力區214及該第二壓力區215的壓力逐漸下降。當該第二測壓計252量測到該第二壓力區215的蓄壓回到一初始壓力預設值時，該吹氣單元23被控制地停止提供該惰性氣體，該排渣閥口213被控制地關閉，且該進氣閥口211及該出氣閥口212被控制地開啟，接著繼續讓來自該冷凝裝置1的該經冷凝焦爐氣通入該固相去除裝置2及讓該經除固焦爐氣離開該固相去除裝置2。其中，該惰性氣體的種類及流速、該壓降預設值、該蓄壓預設值及該初始壓力預設值的數值無需特別限制，可依實際的操作需求彈性調整。

該液相去除裝置3與該固相去除裝置2連通，用來去除該經除固焦爐氣中的該油液，而獲得一經淨化焦爐氣。其中，該液相去除裝置3包括一殼體31、一液體過濾器32、一儲液槽33及一液位計34。

該殼體31設置於該固相去除裝置2的下游，並具有一可被控制地啟閉以供來自該固相去除裝置2的該經除固焦爐氣進入的入料閥口311、一可被控制地啟閉以供該經淨化焦爐氣排出的出料閥口312，以及一可被控制地啟閉以供該油液排出的排液閥口313。在本發明的一些具體實施態樣中，該入料閥口311與該出料閥口312彼此左右相間隔且上下相對設置(也就是該入料閥口311與該出料閥口312呈斜向設置)，且該入料閥口311低於該出料閥口312但高於該排液閥口313。

該液體過濾器32設置在該殼體31中該經除固焦爐氣通過的路徑L2上，以攔截該經除固焦爐氣中的該油液而獲得該經淨化焦爐氣。在本發明的一些具體實施態樣中，該液體過濾器32呈橫向裝設在該殼體31內且位在該入料閥口311與該出料閥口312之間。在本發明的一些具體實施態樣中，該液體過濾器32的過濾精度範圍為1μm至10μm，該液體過濾器32的過濾精度不大於10μm，更能使該經除固焦爐氣中的該油液無法順利通過該液體過濾器32，而被該液體過濾器32所攔截；該液體過濾器32的過濾精度不小於1μm，則更能避免阻擋該經除固焦爐氣的流動並使該經淨化焦爐氣順利通過。該液體過濾器32的種類不限，只要使該油液被攔截即可。在本發明的一些具體實施態樣中，該液體過濾器32的具體態樣例如但不限於一除霧網。

該儲液槽33設置於該排液閥口313的下方，並用來承接從該排液閥口313排出的該油液。

該液位計34設置在該殼體31內且位在該液體過濾器32的下方，並用於量測該殼體31中的該油液的總高度。

在該液相去除裝置3用於去除該油液的過程中，當來自該固相去除裝置2的該經除固焦爐氣通入該液相去除裝置3時，該殼體31的該入料閥口311及該出料閥口312被控制地開啟而該排液閥口313被控制地關閉，此時，該經除固焦爐氣依序通過該入料閥口311及該液體過濾器32，且該經除固焦爐氣中的該油液被該液體過濾器32攔截而獲得該經淨化焦爐氣，該經淨化焦爐氣通過該出料閥口312並離開該液相去除裝置3，被攔截的該油液則留在該殼體31中且被擋在該液體過濾器32的下方。

但當該液位計34量測到該殼體31中的該油液的總高度累積到一高度預設值時，該入料閥口311被控制地關閉以阻止該經除固焦爐氣通入，該出料閥口312被控制地關閉以防止該經淨化焦爐氣排出，且該排液閥口313被控制地開啟以使該油液自該殼體31排出而流至該儲液槽33。

而當該液位計34量測到該殼體31中的該油液的總高度回到一起始預設值時，該排液閥口313被控制地關閉，且該入料閥口311及該出料閥口312被控制地開啟，接著繼續讓來自該固相去除裝置2的該經除固焦爐氣通入該液相去除裝置3及讓該經淨化焦爐氣離開該液相去除裝置3。其中，該高度預設值及該起始預設值的數值無需特別限制，可依實際的操作需求彈性調整。此外，該入料閥口311及該出料閥口312的設置高度皆高於該高度預設值，以避免該油液自該入料閥口311或該出料閥口312被排出。

該加熱裝置4與該液相去除裝置3連通，用來加熱該經淨化焦爐氣而獲得該氣體燃料。其中，該加熱裝置4包括一加熱器41，該加熱器41用來對該經淨化焦爐氣加熱而形成溫度範圍為40℃至60℃的該氣體燃料。與該經淨化焦爐氣的水氣相比，相對高溫的該氣體燃料中的水氣在輸送過程中即使受環境溫度降低的影響，更不易達到飽和而冷凝形成液態水，從而更能夠降低該氣體燃料在輸送往該燃燒裝置的過程中或在該燃燒裝置中發生露點腐蝕的機會。

鋼鐵業一般會使用用量約1500Nm ³的焦爐氣作為一燃燒器的燃料，藉此對一封盒退火爐加熱並升溫至一溫度預設值，但因該焦爐氣中含有露點腐蝕所形成的堵塞塊而會導致該燃燒器發生堵塞現象，從而導致該封盒退火爐操作約90爐次後即需對該燃燒器進行修整以排除該堵塞現象。不過，當將本發明焦爐氣處理系統設置於該燃燒器的上游以提供該氣體燃料作為該燃燒器的燃料從而使該封盒退火爐升溫時，僅需使用用量約1000Nm ³的焦爐氣通入本發明焦爐氣處理系統中形成該氣體燃料後供該燃燒器使用即可使該封盒退火爐升溫至該溫度預設值，不但確實提高該燃燒器的燃燒效率進而提高該封盒退火爐的升溫效率，還能讓該燃燒器因使用該氣體燃料作為燃料而不易發生堵塞現象從而讓該封盒退火爐的操作次數可延長達180爐次，且能夠有效延長該燃燒器的修整週期，因此本發明焦爐氣處理系統對該封盒退火爐具有節能且省燃料之顯著效果。

綜上所述，透過該冷凝裝置、該固相去除裝置及該液相去除裝置的相互作用，本發明焦爐氣處理系統能夠從該焦爐氣中去除該水氣及由該水氣經冷凝所形成且會造成露點腐蝕的該液態水，並且去除會形成堵塞塊而造成堵塞現象的該油液及該腐蝕生成物固體，從而使該焦爐氣的後端應用更順暢且具有良好的燃燒效率，故確實能達成本發明的目的。

此外，該固相去除裝置中的該吹氣單元可使該固體過濾器得以被再生而能夠持續發揮其功用，讓本發明焦爐氣處理系統的操作更為便利。又，該加熱裝置的設計更能夠減少該氣體燃料在輸送往後端應用的過程中或在後端應用中發生露點腐蝕的機會。

惟以上所述者，僅為本發明實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1:冷凝裝置 11:冷凝器 2:固相去除裝置 21:處理槽 211:進氣閥口 212:出氣閥口 213:排渣閥口 214:第一壓力區 215:第二壓力區 22:固體過濾器 23:吹氣單元 24:水封槽 25:測壓單元 251:第一測壓計 252:第二測壓計 3:液相去除裝置 31:殼體 311:入料閥口 312:出料閥口 313:排液閥口 32:液體過濾器 33:儲液槽 34:液位計 4:加熱裝置 41:加熱器 L1:經冷凝焦爐氣流經的路徑 L2:經除固焦爐氣流經的路徑

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一示意圖，說明本發明焦爐氣處理系統的一實施例。

1:冷凝裝置

11:冷凝器

2:固相去除裝置

21:處理槽

211:進氣閥口

212:出氣閥口

213:排渣閥口

214:第一壓力區

215:第二壓力區

22:固體過濾器

23:吹氣單元

24:水封槽

25:測壓單元

251:第一測壓計

252:第二測壓計

3:液相去除裝置

31:殼體

311:入料閥口

312:出料閥口

313:排液閥口

32:液體過濾器

33:儲液槽

34:液位計

4:加熱裝置

41:加熱器

L1:經冷凝焦爐氣流經的路徑

L2:經除固焦爐氣流經的路徑

Claims (9)

1. 一種焦爐氣處理系統，適用於供一焦爐氣通過並減少其中的水氣、油液及腐蝕生成物固體，該焦爐氣處理系統包含：一冷凝裝置，用來冷卻該焦爐氣以使其中的該水氣冷凝成液態水並去除該液態水，而獲得一經冷凝焦爐氣；一固相去除裝置，與該冷凝裝置連通，用來去除該經冷凝焦爐氣中的該腐蝕生成物固體，而獲得一經除固焦爐氣，該固相去除裝置包括：一處理槽，設置於該冷凝裝置的下游，並具有一可被控制地啟閉以供來自該冷凝裝置的該經冷凝焦爐氣通入的進氣閥口，以及一可被控制地啟閉以供該經除固焦爐氣排出的出氣閥口，及一固體過濾器，設置於該處理槽中該經冷凝焦爐氣流經的路徑上，以攔截該經冷凝焦爐氣中的該腐蝕生成物固體而獲得該經除固焦爐氣，且該固體過濾器的過濾精度範圍為25μm至50μm；及一液相去除裝置，與該固相去除裝置連通，用來去除該經除固焦爐氣中的該油液，而獲得一經淨化焦爐氣。
2. 如請求項1所述的焦爐氣處理系統，其中，該處理槽還具有一可被控制地啟閉以供該腐蝕生成物固體排出的排渣閥口，該固相去除裝置還包括：一吹氣單元，裝設於該處理槽，且可被控制地提供一惰性氣體以用來吹去該固體過濾器上所攔截的該腐蝕生成物固體；及 一水封槽，設置於該排渣閥口的下方，並用來承接被該吹氣單元吹去而從該排渣閥口排出的該腐蝕生成物固體。
3. 如請求項2所述的焦爐氣處理系統，其中，該處理槽還具有一鄰近該出氣閥口的第一壓力區，以及一鄰近該進氣閥口的第二壓力區，且該第一壓力區及該第二壓力區是被該固體過濾器所間隔開，該固相去除裝置更包括一裝設在該處理槽的測壓單元，該測壓單元具有一位於該第一壓力區並用於量測該第一壓力區的壓差的第一測壓計及一位於該第二壓力區並用於量測該第二壓力區的第二測壓計，當該第一測壓計量測到該第一壓力區的壓差下降到一壓差預設值時，該進氣閥口被控制地關閉以阻止該經冷凝焦爐氣通入，而該吹氣單元被控制地開始提供該惰性氣體，當該第二測壓計量測到該第二壓力區的蓄壓上升到一蓄壓預設值時，該排渣閥口被控制地開啟以致該惰性氣體往該排渣閥口的方向流動，從而連帶讓該固體過濾器上所攔截的該腐蝕生成物固體被該惰性氣體吹去並從該排渣閥口排出而落至該水封槽。
4. 如請求項1所述的焦爐氣處理系統，其中，該液相去除裝置包括：一殼體，設置於該固相去除裝置的下游，並具有一可被控制地啟閉以供來自該固相去除裝置的該經除固焦爐氣進入的入料閥口，以及一可被控制地啟閉以供該經淨化 焦爐氣排出的出料閥口；及一液體過濾器，設置在該殼體中該經除固焦爐氣通過的路徑上，以攔截該經除固焦爐氣中的該油液而獲得該經淨化焦爐氣，且該液體過濾器的過濾精度範圍為1μm至10μm。
5. 如請求項4所述的焦爐氣處理系統，其中，該殼體還具有一可被控制地啟閉以供該油液排出的排液閥口，該液相去除裝置還包括：一儲液槽，設置於該排液閥口的下方，並用來承接從該排液閥口排出的該油液。
6. 如請求項5所述的焦爐氣處理系統，其中，該液相去除裝置更包括一設置在該殼體內的液位計，且當該液位計量測到該殼體中的該油液的總高度累積到一高度預設值時，該殼體的排液閥口被控制地開啟以使該油液自該殼體排出而流至該儲液槽。
7. 如請求項1所述的焦爐氣處理系統，還包含：一加熱裝置，與該液相去除裝置連通，用來加熱該經淨化焦爐氣，而獲得一氣體燃料。
8. 如請求項7所述的焦爐氣處理系統，其中，該加熱裝置包括一加熱器，該加熱器用來對該經淨化焦爐氣加熱而形成溫度範圍為40℃至60℃的該氣體燃料。
9. 如請求項1所述的焦爐氣處理系統，其中，該冷凝裝置包括一冷凝器，該冷凝器用來對該焦爐氣冷卻而形成溫度範圍為25℃至30℃的該經冷凝焦爐氣。

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