CN104772039B - 一种焦炉燃烧废气脱硝系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种焦炉燃烧废气脱硝系统及方法，其中，该系统包括：还原剂存储装置、还原剂喷入装置及脱硝催化剂层；其中：还原剂喷入装置位于焦炉蓄热室内，所述还原剂喷入装置的还原剂出口位于焦炉蓄热室内温度为850℃‑1100℃的区域，所述还原剂喷入装置通过连接管道与焦炉蓄热室外部的还原剂存储装置连接，所述连接管道设置有第一切断阀；所述脱硝催化剂层位于蓄热室内温度为280℃‑800℃的区域、焦炉废气盘下部及焦炉小烟道内三个区域中的至少一个区域。与现有技术相比，由于脱硝催化剂层所处位置的温度较高，可以采用适用于较高温度的脱硝催化剂，这种脱硝催化剂价格较低，因此，可以降低脱硝成本。
Description
技术领域
本发明涉及焦炉燃烧废气净化领域，特别涉及一种焦炉燃烧废气脱硝系统及方法。
背景技术
焦化企业在生产过程中会产生大量的焦炉燃烧废气，这里所说的焦炉燃烧废气是指由煤气与空气在焦炉立火道内混合燃烧所产生的气体。所产生的焦炉燃烧废气中含有大量的氮氧化物(NOx)。现在各焦化企业的焦炉燃烧废气均需经过立火道、蓄热室、小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱排入大气，其中蓄热室位于焦炉本体中部是回收烟气余热的单元，焦炉燃烧废气的直接排放给环境造成严重污染。我国规定自2015年1月1日起，现有焦化企业必须执行GB16171-2012排放标准。也就是说，焦化企业以后产生的焦炉燃烧废气在排放之前必须经过脱硝(即脱氮氧化物)处理。
在现有技术中，焦炉燃烧废气的脱硝均是在焦炉燃烧废气盘后总烟道处利用催化技术并根据流态化原理进行脱硝。图1是一种现有的焦炉燃烧废气脱硝系统的结构示意图，焦炉燃烧室2产生的焦炉燃烧废气通过焦炉蓄热室1、废气盘12进入焦炉烟气总烟道3。焦炉烟气总烟道3上并列联通回路烟管7，回路烟管7上依次设置有脱硝催化装置8及引风机9，并在回路烟管的入口端及出口端设置有第一切断阀6和第二切断阀10。脱硝还原剂即氨水或氨气在第一切断阀6和脱硝催化装置8之间进入回路烟管7，脱硝催化装置8内装有催化剂层。焦炉燃烧废气在还原剂和催化剂的作用下脱除烟气中的氮氧化物(NOx)，并从烟囱5排出。
上述的现有技术中，由于回路烟管7处的温度较低，一般在260℃下，在此处进行焦炉燃烧废气的脱硝需要采用适于低温的脱硝催化剂，这种催化剂一般价格较高，使得脱硝成本较高。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例公开了一种焦炉燃烧废气脱硝系统及方法。技术方案如下：
一种焦炉燃烧废气脱硝系统，包括：还原剂存储装置、还原剂喷入装置及脱硝催化剂层；其中：
还原剂喷入装置位于焦炉蓄热室内，所述还原剂喷入装置的还原剂出口位于焦炉蓄热室内温度为850℃-1100℃的区域，所述还原剂喷入装置通过连接管道与焦炉蓄热室外部的还原剂存储装置连接，所述连接管道设置有第一切断阀；
所述脱硝催化剂层位于蓄热室内温度为280℃-800℃的区域、焦炉废气盘下部及焦炉小烟道内三个区域中的至少一个区域。
可选地，所述还原剂喷入装置具体为：至少一条还原剂喷入管道。
可选地，还包括：仪表控制装置，所述仪表控制装置用于控制所述第一切断阀。
可选地，所述还原剂为含氨气体或含氨液体。
可选地，所述蓄热室内设置有格子砖；所述脱硝催化剂层位于蓄热室内温度为280℃-800℃的区域，具体为：
所述脱硝催化剂层以代替至少一层格子砖的形式位于蓄热室内温度为280℃-800℃的区域。
可选地，所述还原剂喷入装置外部设置保护夹套，所述保护夹套中存在有流动的空气或水用于为还原剂喷入装置降温。
一种应用上述系统进行焦炉燃烧废气脱硝的方法，包括：当生成的焦炉燃烧废气从焦炉蓄热室的顶部进入焦炉蓄热室，使焦炉蓄热室内主气流向下流动时，打开第一切断阀，将还原剂存储装置中的还原剂引入还原剂喷入装置中，并通过还原剂喷入装置的还原剂出口将还原剂喷入到焦炉蓄热室内，所喷出的还原剂中的活性成分与焦炉燃烧废气中的氮氧化物反应，实现第一次脱硝，反应后的焦炉燃烧废气经过脱硝催化剂层，与脱硝催化剂反应，实现第二次脱硝；其中，所述还原剂中的活性成分为氨。
可选地，所述系统还包括：仪表控制装置，所述仪表控制装置用于控制所述第一切断阀的开启与关闭；所述方法具体为：当焦炉蓄热室主气流向下流动时，所述仪表控制装置将第一切断阀开启；所述方法还包括：当焦炉蓄热室主气流向上流动时，所述仪表控制装置将第一切断阀关闭。
本发明的技术方案，在焦化企业现有生产装置的基础上，通过增加还原剂存储装置，在焦炉蓄热室内增加还原剂喷入装置，以及在蓄热室内温度为280℃-800℃的区域、焦炉废气盘下部及焦炉小烟道内三个区域中的至少一个区域设置有脱硝催化剂层，就可以实现当生成的焦炉燃烧废气从焦炉蓄热室的顶部进入焦炉蓄热室后，将还原剂存储装置中的还原剂引入还原剂喷入装置中，并通过还原剂喷入装置的还原剂出口喷入到焦炉蓄热室内温度为850℃-1100℃的区域，使得还原剂中的活性成分与焦炉燃烧废气中的氮氧化物反应，实现第一次脱硝，反应后的焦炉燃烧废气经过脱硝催化剂层，与脱硝催化剂反应，实现第二次脱硝；与现有技术相比，由于脱硝催化剂层所处位置的温度较高，一般都在260℃以上，因此，可以采用适用于较高温度的脱硝催化剂，这种脱硝催化剂价格较低，因此，可以降低脱硝成本；同时，本发明通过两次脱硝来去除焦炉燃烧废气的氮氧化物，使最终排入大气的焦炉燃烧废气可以达到国家的排放标准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种现有焦炉脱硝工艺的焦炉燃烧废气脱硝系统结构示意图；
图2为本发明提供的第一种焦炉燃烧废气脱硝系统的结构示意图；
图3为本发明提供的第二种焦炉燃烧废气脱硝系统的结构示意图；
图4为本发明提供的第三种焦炉燃烧废气脱硝系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
图2为本发明提供的第一种焦炉燃烧废气脱硝系统，可以包括：还原剂存储装置01、还原剂喷入装置03及脱硝催化剂层06；其中，还原剂喷入装置03位于焦炉蓄热室02内，且还原剂喷入装置03的还原剂出口位于焦炉蓄热室02内温度为850℃-1100℃的区域，还原剂喷入装置03通过连接管道与焦炉蓄热室02外部的还原剂存储装置01连接，所述连接管道设置有第一切断阀04，所述脱硝催化剂层06位于蓄热室02内温度为280℃-800℃的区域。
在实际应用中，脱硝催化剂层06以代替至少一层格子砖的形式位于蓄热室内温度为300℃-800℃的区域。
实施例2
图3为本发明提供的第二种焦炉燃烧废气脱硝系统，可以包括：还原剂存储装置01、还原剂喷入装置03及脱硝催化剂层06；其中，还原剂喷入装置03位于焦炉蓄热室02内，且还原剂喷入装置03的还原剂出口位于焦炉蓄热室02内温度为850℃-1100℃的区域，还原剂喷入装置03通过连接管道与焦炉蓄热室02外部的还原剂存储装置01连接，所述连接管道设置有第一切断阀04，所述脱硝催化剂层06位于焦炉废气盘07下部。
实施例3
图4为本发明提供的第三种焦炉燃烧废气脱硝系统，可以包括：还原剂存储装置01、还原剂喷入装置03及脱硝催化剂层06；其中，还原剂喷入装置03位于焦炉蓄热室02内，且还原剂喷入装置03的还原剂出口位于焦炉蓄热室02内温度为850℃-1100℃的区域，还原剂喷入装置03通过连接管道与焦炉蓄热室02外部的还原剂存储装置01连接，所述连接管道设置有第一切断阀04，所述脱硝催化剂层06位于焦炉小烟道08内。
上述的实施例1-3中，脱硝催化剂层06是分别位于蓄热室内温度为280℃-800℃的区域、焦炉废气盘下部及焦炉小烟道内；可以理解的是，在实际应用过程中，可以根据实际需要，在上述三个位置中的两个位置或三个位置均放置脱硝催化剂层06，例如，在蓄热室内温度为280℃-800℃的区域及焦炉废气盘下部均设有脱硝催化剂层06。具体在哪几个位置放置脱硝催化剂层06，可以由本领域技术人员根据实际的情况进行确定，本发明在此不作具体限定。
需要说明的是，在实施例1-3中，还原剂存储装置01可以由本领域技术人员根据还原剂的具体形式来确定，例如当还原剂为液态时，还原剂存储装置01就可以采用相应的用于存储液体的装置，还可以配置还原剂气化装置。当还原剂为气态时，还原剂存储装置01就可以采用相应的用于存储气体的装置即可。
进一步需要说明的是，图2-4中所示出的还原剂喷入装置03只是一种示意图，其具体实现形式本发明并不需要限定。只要其能够将还原剂存储装置01中的原还剂引入到焦炉蓄热室02中，并将还原剂喷入到焦炉蓄热室02中温度为850℃-1100℃的区域即可。
在实际的生产过程中，实施例1-3的焦炉蓄热室02上方是焦炉燃烧室05，在焦炉燃烧室05内煤气与空气混合燃烧后生成焦炉燃烧废气，该焦炉燃烧废气从焦炉燃烧室05的立火道进入焦炉蓄热室02回收部分热量后，再从焦炉蓄热室02底部排出进入小烟道。当焦炉废气排放完成后，煤气及空气再通过焦炉蓄热室02吸收热量后进入焦炉燃烧室05的立火道进行燃烧。
为了能够方便的控制还原剂喷入装置03在焦炉蓄热室02内的喷入时机，需要安装第一切断阀04。第一切断阀04控制还原剂喷入装置03在焦炉蓄热室02中主气流向下流动时开启，在焦炉蓄热室02中主气流向上流动时关闭。
在实际生产过程中，实施例1-3的第一切断阀04可以由人工手动控制，但为了实现生产的自动化，在本发明的一种优选实施方式中，该系统还可以包括：仪表控制装置，所述仪表控制装置用于控制所述该第一切断阀04。这样，一方面节省了人工，另一方面也会使得控制更加的精准。需要说明的是，上述的仪表控制装置的具体实施例可以采用现有技术中的相关技术方案实现，本发明在此不作具体限定。
在实际生产的过程中，有时因为检修等原因需要停止整个废气脱硝系统的运行，此时需要将还原剂存储装置01与还原剂喷入装置03完全隔开。关闭第一切断阀04虽然也能起到将还原剂存储装置01与还原剂喷入装置03隔开的作用，但为了防止由于第一切断阀04失灵而导致不良后果，在本发明的一种优选实施方式中，在实施例1-3的第一切断阀04和还原剂存储装置01之间的连接管道上还包括第二切断阀06，第二切断阀06还可以控制还原剂喷入装置03向焦炉蓄热室02喷入还原剂的量。
本发明的一个关键之处在于，还原剂喷入装置03的还原剂出口位于焦炉蓄热室02内温度为850℃-1100℃的区域，优选的，还原剂喷入装置03的还原剂出口位于焦炉蓄热室02内温度为900℃-1000℃的区域。该区域在焦炉蓄热室02中的具体位置可以由本领域技术人员根据实际的生产情况以及焦炉蓄热室02的具体形式进行确定，本发明在此不作具体限定。优选的，所述还原剂喷入装置可以为：至少一条还原剂喷入管道。还原剂喷入管道的数量可以由本领域技术人员根据焦炉蓄热室的具体形式及所产生的焦炉废气的量来确定，本发明在此不作具体限定。可以理解的是，由于还原剂喷入装置03处于一个温度较高的工作环境中，因此，还原剂喷入装置03可以采用耐高温材质，例如可以采用耐受1000℃的不锈钢310S材质，在材质无法适应高温时可在该还原剂喷入装置03的外侧增加一个隔温夹套，在夹套中间通入降温用的冷却空气或水以保证还原剂喷入装置03的正常工作。
本发明的另一个关键之处在于催化剂层的位置，即需要280℃-800℃的温度区域设置催化剂层。在实际应用过程中，可以在焦炉蓄热室02内温度为280℃-800℃的区域、焦炉废气盘下部及焦炉小烟道内三个区域中的至少一个区域设置有脱硝催化剂层。本领域技术人员知道，焦炉废气盘及焦炉小烟道内的温度一般可以达到300℃以上；因此，在上述的位置设置脱硝催化剂层时，还原剂中的活性成分氨才能较好的与焦炉废气中的氮氧化物反应，将氮氧化物转化成氮气，实现焦炉燃烧废气的脱硝，使氨和氮氧化物的反应程度更高，焦炉燃烧废气脱硝进行得更彻底。
需要说明的是，实施例1-3中的脱硝催化剂层06中的催化剂可以是任何一种适于在280℃-800℃的温度下进行脱硝的商品化催化剂，例如，可以采用V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列的SCR商用脱硝催化剂。这种脱硝催化剂是以TiO2为基材，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。催化剂型式可以为板式、蜂窝式和波纹板式等。当然，本领域技术人员可以根据实际生产情况来选择脱硝催化剂，本发明在此不作具体限定。
实施例4
相应上面实施例1-3的焦炉燃烧废气脱硝系统，本发明还提供了一种应用上述的系统进行焦炉燃烧废气脱硝的方法，可以包括：当生成的焦炉燃烧废气从焦炉蓄热室02的顶部进入焦炉蓄热室02，使蓄热室内气流向下流动时，打开第一切断阀04，将还原剂存储装置01中的还原剂引入还原剂喷入装置03中，并通过还原剂喷入装置03的还原剂出口喷入到焦炉蓄热室02内温度为850℃-1100℃的区域，所喷出的还原剂中的活性成分与焦炉燃烧废气中的氮氧化物反应，进行第一次脱硝，反应后的焦炉燃烧废气经过脱硝催化剂层06，与脱硝催化剂反应，进行第二次脱硝。其中，所述还原剂中的活性成分为氨。脱硝后的焦炉燃烧废气最终从烟囱排出。
本方法的一个关键之处在于还原剂的喷入位置，即在焦炉蓄热室02内温度为850℃-1100℃的区域喷入还原剂。只有在此温度下，还原剂中的活性成分氨才能在没有催化剂的情况下与焦炉燃烧废气中的氮氧化物反应，将氮氧化物转化成氮气，实现焦炉燃烧废气脱硝。优选的，在焦炉蓄热室02内温度为900℃-1000℃的区域喷入还原剂，可以使氨和氮氧化物的反应程度更高。
本方法的另一个关键之处在于催化剂层的位置，即需要280℃-800℃的温度区域设置催化剂层。在实际应用过程中，可以在焦炉蓄热室02内温度为280℃-800℃的区域、焦炉废气盘下部及焦炉小烟道内三个区域中的至少一个区域设置有脱硝催化剂层。本领域技术人员知道，焦炉废气盘及焦炉小烟道内的温度一般可以达到300℃以上；因此，在上述的位置设置脱硝催化剂层时，还原剂中的活性成分氨才能较好的与焦炉废气中的氮氧化物反应，将氮氧化物转化成氮气，实现焦炉燃烧废气的脱硝，使氨和氮氧化物的反应程度更高，焦炉燃烧废气脱硝进行得更彻底。
需要说明的是，本方法中的脱硝催化剂层06中的催化剂可以是任何一种适于在280℃-800℃的温度下进行脱硝的商品化催化剂，例如，可以采用V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列的SCR商用脱硝催化剂。这种脱硝催化剂是以TiO2为基材，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。催化剂型式可分为三种：板式、蜂窝式和波纹板式等。当然，本领域技术人员可以根据实际生产情况来选择脱硝催化剂，本发明在此不作具体限定。
需要说明的是，本发明中所说的还原剂只要包含活性成分氨，且其它的成分不会损害氨与氮氧化物的反应即可，也就是说，还原剂可以选择含氨气体或含氨液体。可以理解的是，还原剂中的氨的含量越高，反应的效率也越高，所需还原剂的量也越低。因此优选的，还原剂为氨气或液氨。考虑到经济因素，更优选的采用焦化企业蒸氨工段生产的氨水或蒸氨塔顶排出的氨气，在利用蒸氨塔顶排出的氨气时，蒸氨塔系统可以作为还原剂存储装置01。
采用本发明的技术方案进行焦炉燃烧废气脱硝，可以使得最终排放的焦炉燃烧废气中氮氧化物的含量小于150mg/m3，低于国家的GB16171-2012排放标准。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种焦炉燃烧废气脱硝系统，其特征在于，包括：还原剂存储装置、还原剂喷入装置及脱硝催化剂层；其中：
还原剂喷入装置位于焦炉蓄热室内，所述还原剂喷入装置具体为：至少一条还原剂喷入管道；所述还原剂喷入装置的还原剂出口位于焦炉蓄热室内温度为850℃-1100℃的区域，所述还原剂喷入装置通过连接管道与焦炉蓄热室外部的还原剂存储装置连接，所述连接管道设置有第一切断阀；
所述蓄热室内设置有格子砖；所述脱硝催化剂层以代替至少一层格子砖的形式位于蓄热室内温度为280℃-800℃的区、焦炉废气盘下部及焦炉小烟道内三个区域中的至少一个区域；所述焦炉燃烧废气脱硝系统还包括：仪表控制装置，所述仪表控制装置用于控制所述第一切断阀；所述还原剂喷入装置外部设置保护夹套，所述保护夹套中存在有流动的空气或水用于为还原剂喷入装置降温。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述还原剂为含氨气体或含氨液体。
3.一种应用权利要求1所述的系统进行焦炉燃烧废气脱硝的方法，其特征在于，包括：当生成的焦炉燃烧废气从焦炉蓄热室的顶部进入焦炉蓄热室，使焦炉蓄热室内主气流向下流动时，打开第一切断阀，将还原剂存储装置中的还原剂引入还原剂喷入装置中，并通过还原剂喷入装置的还原剂出口将还原剂喷入到焦炉蓄热室内，所喷出的还原剂中的活性成分与焦炉燃烧废气中的氮氧化物反应，实现第一次脱硝，反应后的焦炉燃烧废气经过脱硝催化剂层，与脱硝催化剂反应，实现第二次脱硝；其中，所述还原剂中的活性成分为氨。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述系统还包括：仪表控制装置，所述仪表控制装置用于控制所述第一切断阀的开启与关闭；所述方法具体为：当焦炉蓄热室主气流向下流动时，所述仪表控制装置将第一切断阀开启；所述方法还包括：当焦炉蓄热室主气流向上流动时，所述仪表控制装置将第一切断阀关闭。
Priority Applications (1)
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