CN105080329A - 一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺及装置，烟气集合管的烟气流入端设双流体雾化喷嘴，脱硫反应区域内的烟气集合管段设内衬陶瓷耐磨管，其烟气流出端与烟气除尘净化系统连接；碳酸钠粉与工艺水混合后制成碳酸钠溶液，通过溶液泵进入双流体雾化喷嘴并喷入内衬陶瓷耐磨管道中，与SO2充分反应后生成硫酸盐，生成物随烟气进入除尘净化系统收集，脱硫除尘后洁净的空气外排。本发明结合焦炉除尘烟气的特点，采用钠碱法半干法脱硫，使焦炉烟气排放指标满足国家排放标准的要求，减少大气污染；其工艺简单、投资少，操作方便，自控系统完善，脱硫效率高，解决了焦炉烟气SO2浓度阶段性爬升速度快，峰值高的问题，并可节约脱硫剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业废气净化处理技术，尤其涉及一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺及装置。
背景技术
《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)(以下简称“排放标准”)中明确规定：从2015年1月1日起，一般地区新建及旧有焦炉装煤及推焦烟气中SO2排放浓度限值为50mg/m3，特别限值地区为30mg/m3，目前焦化领域烟气净化技术只能满足颗粒物排放标准的要求，但对于SO2净化还没有任何有效手段。
根据对现有焦炉烟气实测发现，焦炉烟气排放具有以下特点：
(1)具有周期性、阵发性
焦炉工艺具有按炉孔操作的周期性特点，根据炉型不同，平均装煤时间约1.5min/炉，间歇9～10min；平均推焦时间约1min/炉，间歇9～10min。因此，焦炉生产过程中产生的烟气具有阵发性特点。焦炉装煤或推焦时，烟气中所含的SO2浓度高，烟气温度可达100℃左右，装煤或推焦结束，SO2浓度低，烟气温度降至常温。
(2)SO2浓度提升速度快，峰值高
焦炉装煤动作开始，除尘风机开启高速运行，烟气中的SO2浓度迅速提升，在40s内由10mg/m3上升至250mg/m3；焦炉推焦过程中的SO2浓度同样提升迅速，在30s内即可从10mg/m3上升至150mg/m3。由此说明，SO2随烟气逸出主要集中在装煤、推焦动作的前半段，相对时间短，瞬时浓度高。
(3)SO2浓度下降缓慢
随着装煤、推焦动作结束，烟气中的SO2浓度逐渐下降。由于除尘风机已经低速运行，且在除尘器前掺入了大量外部空气，导致除尘主管道内的气流流通性减弱，SO2浓度下降缓慢。从峰值降到初始10mg/m3约需要60～120s。整个周期内，SO2浓度约为80～100mg/m3。
(4)焦炉烟气成分复杂
焦炉烟气中含有焦粉、煤粉等粉尘，粉尘中还含有易爆组分。
(5)焦炉烟气速度高、输送距离短
焦炉除尘烟气净化系统中，烟气流速约为20～24m/s，流速快；集合管道输送距离一般约为10～20m左右，输送距离短。
根据焦炉烟气的特点，发展更加科学、高效的除尘净化烟气脱硫工艺成为我国钢铁焦化企业发展的必由之路。
目前，烟气脱硫技术主要有湿法脱硫、干法脱硫、半干法脱硫等。其中，半干法脱硫效率高于干法脱硫，装置复杂度及投资小于湿法脱硫。的焦炉除尘烟气脱硫净化装置和工艺。
发明内容
本发明提供了一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺及装置，结合焦炉除尘烟气的特点，采用钠碱法半干法脱硫，使焦炉烟气排放指标满足国家排放标准的要求，减少大气污染；其工艺简单、投资少，操作方便，自控系统完善，脱硫效率高，解决了焦炉烟气SO2浓度阶段性爬升速度快，峰值高的问题，并可节约脱硫剂。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺，包括碳酸钠溶液制备、脱硫和烟气除尘过程，具体步骤如下：
1)吸引压送罐车将碳酸钠粉送入碳酸钠粉仓内贮存，通过星型卸料阀和螺旋称重给料装置将碳酸钠粉定量供给到碳酸钠配液罐内，与工艺水混合后，制成所需浓度的碳酸钠溶液贮存在碳酸钠溶液罐内；碳酸钠配液罐和碳酸钠溶液罐内设电动搅拌器时时搅拌，避免溶液结晶；
2)烟气集合管从焦炉除尘管道上引出，烟气集合管的烟气流入端设双流体雾化喷嘴，脱硫反应区域内的烟气集合管段设内衬陶瓷耐磨管，其烟气流出端与烟气除尘净化系统连接；
3)焦炉装煤或出焦开始、除尘风机高速运行时或焦炉除尘管道内的温度测量装置检测到烟气温度≥50℃时，联锁开启双流体雾化喷嘴上部电磁阀和压缩空气管道上的电动阀，碳酸钠溶液通过溶液泵、碳酸钠溶液输送管道进入双流体雾化喷嘴，双流体雾化喷嘴内压缩空气与溶液接触，两者速度差产生的摩擦力将溶液雾化到微米级，形成雾滴，雾滴进入内衬陶瓷耐磨管后与烟气内的SO2发生反应，脱除SO2；
4)焦炉装煤或出焦结束、除尘风机低速运行30秒后或焦炉除尘管道内的温度测量装置检测到烟气温度≤60℃时，联锁关闭双流体雾化喷嘴上部的电磁阀和压缩空气管道上的电动阀，停止向内衬陶瓷耐磨管内喷碳酸钠溶液和压缩空气供给；碳酸钠与SO2充分反应后生成的Na2SO3等生成物及未反应的脱硫反应物随烟气进入烟气除尘净化系统的脉冲式布袋除尘器，未反应的脱硫剂可继续与烟气中SO2反应，延长了脱硫反应的时间，充分反应后的生成物与粉尘等颗粒物一同经灰仓外排，脱硫、除尘后的洁净空气通过通风机、烟囱排至大气；
5)双流体雾化喷嘴入口与电磁阀之间的碳酸钠溶液输送管道上设回流管道，通过电动阀控制回流量调节碳酸钠溶液的喷入量；当双流体雾化喷嘴上部的电磁阀关闭时，碳酸钠溶液通过回流管道回流到碳酸钠溶液罐中，避免管道内部溶液结晶；
6)碳酸钠溶液罐内的残留液体及溶液泵冲洗水排往外部溶液和冲洗水收集系统。
所述溶液泵、碳酸钠溶液罐、碳酸钠配液罐及碳酸钠溶液输送管道均设有伴热保温装置。
所述双流体雾化喷嘴沿烟气集合管的烟气流入方向均匀设置多个。
用于实现一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺的装置，包括依次连接的碳酸钠粉仓、碳酸钠配液罐和碳酸钠溶液罐，安装在烟气集合管烟气流入端的双流体雾化喷嘴，以及与烟气集合管烟气流出端连接的烟气除尘净化系统；所述碳酸钠配液罐另外连接工艺水管道，碳酸钠溶液罐通过溶液泵和碳酸钠溶液输送管道连接双流体雾化喷嘴，双流体雾化喷嘴另外与压缩空气管道连接；双流体雾化喷嘴入口与电磁阀之间的碳酸钠溶液输送管道上设回流管道连接碳酸钠溶液罐；脱硫反应区域内的烟气集合管段设内衬陶瓷耐磨管，碳酸钠配液罐和碳酸钠溶液罐内均设有电动搅拌器。
所述烟气除尘净化系统包括脉冲式布袋除尘器，其下部出灰口通过刮板输送机连接灰仓，上部排气口通过通风机、消声器连接烟囱。
所述碳酸钠溶液罐和双流体雾化喷嘴之间的碳酸钠溶液输送管道另外与冲洗水管道相连并通过回流管道形成回路，碳酸钠溶液罐的底部排空口和上部溢流口、碳酸钠配液罐的上部溢流口分别连接外部的溶液和冲洗水收集系统。
所述碳酸钠粉仓上部设有高、低料位计和仓顶除尘器，出料口设星型卸料阀和螺旋称重给料装置。
所述烟气集合管上设测温装置，溶液泵与碳酸钠溶液罐之间的回流管道上和工艺水管道上设电动阀，双流体雾化喷嘴前的碳酸钠溶液输送管道上设电磁阀；所述测温装置、电动阀、电磁阀以及螺旋称重给料装置、碳酸钠粉仓上的高、低料位计和仓顶除尘器、溶液泵、双流体雾化喷嘴和脉冲式布袋除尘器分别连接自动控制系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用钠碱法半干法脱硫，使焦炉烟气排放指标满足国家排放标准的要求，减少大气污染；
2)工艺简单，可在原有烟气除尘净化系统中增加脱硫装置，装置设备少，投资低；
3)自控系统完善，操作方便，易调节，可能满足除尘烟气周期性的特点；
4)脱硫效率高，碳酸钠溶液作为脱硫剂反应速度快，脱硫剂利用率高，能解决焦炉烟气SO2浓度爬升速度快，峰值高的问题；
5)节约脱硫剂，通过自控系统，可时时调节碳酸钠溶液的喷入量，利用烟气SO2浓度下降缓慢的特性，保证整个周期内的高效脱硫；同时，在SO2浓度满足排放要求时停止脱硫剂的使用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图中：1.双流体雾化喷嘴2.电磁阀3.溶液泵4.电动搅拌器5.碳酸钠溶液罐6.碳酸钠配液罐7.螺旋称重给料装置8.星型卸料阀9.碳酸钠粉仓10.仓顶除尘器11.高料位计12.低料位计13.温度测量装置14.伴热及保温装置15.吸引压送罐车16.溶液和冲洗水收集系统17.内衬陶瓷耐磨管18.烟气除尘净化系统19.电动阀20.工艺水管道21.碳酸钠溶液输送管道22.回流管道23.压缩空气管道24.焦炉除尘管道25.烟气集合管26.脉冲式袋式除尘器27.刮板输送机28.灰仓29.粉尘运输车30.通风机31.消声器32.烟囱
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，本发明的工艺流程图。本发明所述一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺，包括碳酸钠溶液制备、脱硫和烟气除尘过程，具体步骤如下：
1)吸引压送罐车15将碳酸钠粉送入碳酸钠粉仓9内贮存，通过星型卸料阀8和螺旋称重给料装置7将碳酸钠粉定量供给到碳酸钠配液罐6内，与工艺水混合后，制成所需浓度的碳酸钠溶液贮存在碳酸钠溶液罐5内；碳酸钠配液罐6和碳酸钠溶液罐5内设电动搅拌器4时时搅拌，避免溶液结晶；
2)烟气集合管25从焦炉除尘管道24上引出，烟气集合管25的烟气流入端设双流体雾化喷嘴1，脱硫反应区域内的烟气集合管段设内衬陶瓷耐磨管17，其烟气流出端与烟气除尘净化系统18连接；
3)焦炉装煤或出焦开始、除尘风机高速运行时或焦炉除尘管道24内的温度测量装置13检测到烟气温度≥50℃时，联锁开启双流体雾化喷嘴1上部电磁阀2和压缩空气管道23上的电动阀19，碳酸钠溶液通过溶液泵3、碳酸钠溶液输送管道21进入双流体雾化喷嘴1，双流体雾化喷嘴1内压缩空气与溶液接触，两者速度差产生的摩擦力将溶液雾化到微米级，形成雾滴，雾滴进入内衬陶瓷耐磨管17后与烟气内的SO2发生反应，脱除SO2；
4)焦炉装煤或出焦结束、除尘风机低速运行30秒后或除尘管道内的温度测量装置13检测到烟气温度≤60℃时，联锁关闭双流体雾化喷嘴1上部的电磁阀2和压缩空气管道23上的电动阀19，停止向内衬陶瓷耐磨管17内喷碳酸钠溶液和压缩空气供给；碳酸钠与SO2充分反应后生成的Na2SO3等生成物及未反应的脱硫反应物随烟气进入烟气除尘净化系统18的脉冲式布袋除尘器26，未反应的脱硫剂可继续与烟气中SO2反应，延长了脱硫反应的时间，充分反应后的生成物与粉尘等颗粒物一同经灰仓28外排，脱硫、除尘后的洁净空气通过通风机30、烟囱32排至大气；
5)双流体雾化喷嘴1入口与电磁阀2之间的碳酸钠溶液输送管道21上设回流管道22，通过电动阀19控制回流量调节碳酸钠溶液的喷入量；当双流体雾化喷嘴1上部的电磁阀2关闭时，碳酸钠溶液通过回流管道22回流到碳酸钠溶液罐5中，避免管道内部溶液结晶；
6)碳酸钠溶液罐5内的残留液体及溶液泵3冲洗水排往外部溶液和冲洗水收集系统16。
所述溶液泵3、碳酸钠溶液罐5、碳酸钠配液罐6及碳酸钠溶液输送管道21均设有伴热保温装置14。
所述双流体雾化喷嘴1沿烟气集合管25的烟气流入方向均匀设置多个。
用于实现一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺的装置，包括依次连接的碳酸钠粉仓9、碳酸钠配液罐6和碳酸钠溶液罐5，安装在烟气集合管25烟气流入端的双流体雾化喷嘴1，以及与烟气集合管25烟气流出端连接的烟气除尘净化系统18；所述碳酸钠配液罐6另外连接工艺水管道20，碳酸钠溶液罐5通过溶液泵3和碳酸钠溶液输送管道21连接双流体雾化喷嘴1，双流体雾化喷嘴1另外与压缩空气管道23连接；双流体雾化喷嘴1入口与电磁阀2之间的碳酸钠溶液输送管道21上设回流管道22连接碳酸钠溶液罐5；脱硫反应区域内的烟气集合管段设内衬陶瓷耐磨管17，碳酸钠配液罐6和碳酸钠溶液罐5内均设有电动搅拌器4。
所述烟气除尘净化系统18包括脉冲式布袋除尘器26，其下部出灰口通过刮板输送机27连接灰仓28，上部排气口通过通风机30、消声器31连接烟囱32。
所述碳酸钠溶液罐5和双流体雾化喷嘴1之间的碳酸钠溶液输送管道21另外与冲洗水管道相连并通过回流管道22形成回路，碳酸钠溶液罐5的底部排空口和上部溢流口、碳酸钠配液罐6的上部溢流口分别连接外部的溶液和冲洗水收集系统16。
所述碳酸钠粉仓9上部设有高、低料位计11、12和仓顶除尘器10，出料口设星型卸料阀8和螺旋称重给料装置7。
所述烟气集合管25上设测温装置13，溶液泵3与碳酸钠溶液罐5之间的回流管道22上和工艺水管道20上设电动阀19，双流体雾化喷嘴1前的碳酸钠溶液输送管道21上设电磁阀2；所述测温装置13、电动阀19、电磁阀2以及螺旋称重给料装置7、碳酸钠粉仓9上的高、低料位计11、12和仓顶除尘器10、溶液泵3、双流体雾化喷嘴1和脉冲式布袋除尘器26分别连接自动控制系统。
本发明所述双流体雾化喷嘴1，设置在烟气除尘净化系统的烟气集合管25烟气入口端，此处烟气温度最高，脱硫剂溶液经过雾化后与最高温度的烟气混合，可有效保证雾化后的雾滴迅速干燥，防止未干燥的物料粘结在脉冲式布袋除尘器26上；实际使用时，可根据需要沿烟气集合管25烟气流动方向设置多个双流体雾化喷嘴1，分别与碳酸钠溶液输送管道21和压缩空气管道23相连，并可独立控制。
在双流体雾化喷嘴1内，压缩空气与碳酸钠溶液接触，两者速度差产生的摩擦力将作脱硫剂的碳酸钠溶液雾化到微米级，形成雾滴，大大增加脱硫剂比表面积，大大提高单位时间脱硫效率和干燥效率。
所述脉冲式布袋除尘器26是脱硫反应的后续反应器，完全干燥的脱硫剂颗粒在脉冲式布袋除尘器26的回收过程继续与烟气中SO2反应，延长了脱硫反应的时间，使脱硫反应更加充分、高效，并使脱硫剂得到充分利用；反应后的生成物与粉尘等颗粒物一同排入灰仓28，由粉尘运输车29外运。
Claims (8)
1.一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺，其特征在于，包括碳酸钠溶液制备、脱硫和烟气除尘过程，具体步骤如下：
1)吸引压送罐车将碳酸钠粉送入碳酸钠粉仓内贮存，通过星型卸料阀和螺旋称重给料装置将碳酸钠粉定量供给到碳酸钠配液罐内，与工艺水混合后，制成所需浓度的碳酸钠溶液贮存在碳酸钠溶液罐内；碳酸钠配液罐和碳酸钠溶液罐内设电动搅拌器时时搅拌，避免溶液结晶；
2)烟气集合管从焦炉除尘管道上引出，烟气集合管的烟气流入端设双流体雾化喷嘴，脱硫反应区域内的烟气集合管段设内衬陶瓷耐磨管，其烟气流出端与烟气除尘净化系统连接；
3)焦炉装煤或出焦开始、除尘风机高速运行时或焦炉除尘管道内的温度测量装置检测到烟气温度≥50℃时，联锁开启双流体雾化喷嘴上部电磁阀和压缩空气管道上的电动阀，碳酸钠溶液通过溶液泵、碳酸钠溶液输送管道进入双流体雾化喷嘴，双流体雾化喷嘴内压缩空气与溶液接触，两者速度差产生的摩擦力将溶液雾化到微米级，形成雾滴，雾滴进入内衬陶瓷耐磨管后与烟气内的SO2发生反应，脱除SO2；
4)焦炉装煤或出焦结束、除尘风机低速运行30秒后或焦炉除尘管道内的温度测量装置检测到烟气温度≤60℃时，联锁关闭双流体雾化喷嘴上部的电磁阀和压缩空气管道上的电动阀，停止向内衬陶瓷耐磨管内喷碳酸钠溶液和压缩空气供给；碳酸钠与SO2充分反应后生成的Na2SO3等生成物及未反应的脱硫反应物随烟气进入烟气除尘净化系统的脉冲式布袋除尘器，未反应的脱硫剂可继续与烟气中SO2反应，延长了脱硫反应的时间，充分反应后的生成物与粉尘等颗粒物一同经灰仓外排，脱硫、除尘后的洁净空气通过通风机、烟囱排至大气；
5)双流体雾化喷嘴入口与电磁阀之间的碳酸钠溶液输送管道上设回流管道，通过电动阀控制回流量调节碳酸钠溶液的喷入量；当双流体雾化喷嘴上部的电磁阀关闭时，碳酸钠溶液通过回流管道回流到碳酸钠溶液罐中，避免管道内部溶液结晶；
6)碳酸钠溶液罐内的残留液体及溶液泵冲洗水排往外部溶液和冲洗水收集系统。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺，其特征在于，所述溶液泵、碳酸钠溶液罐、碳酸钠配液罐及碳酸钠溶液输送管道均设有伴热保温装置。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺，其特征在于，所述双流体雾化喷嘴沿烟气集合管的烟气流入方向均匀设置多个。
4.用于实现权利要求1所述的一种焦炉除尘烟气脱硫净化工艺的装置，其特征在于，包括依次连接的碳酸钠粉仓、碳酸钠配液罐和碳酸钠溶液罐，安装在烟气集合管烟气流入端的双流体雾化喷嘴，以及与烟气集合管烟气流出端连接的烟气除尘净化系统；所述碳酸钠配液罐另外连接工艺水管道，碳酸钠溶液罐通过溶液泵和碳酸钠溶液输送管道连接双流体雾化喷嘴，双流体雾化喷嘴另外与压缩空气管道连接；双流体雾化喷嘴入口与电磁阀之间的碳酸钠溶液输送管道上设回流管道连接碳酸钠溶液罐；脱硫反应区域内的烟气集合管段设内衬陶瓷耐磨管，碳酸钠配液罐和碳酸钠溶液罐内均设有电动搅拌器。
5.根据权利要求4所述的一种焦炉除尘烟气脱硫净化装置，其特征在于，所述烟气除尘净化系统包括脉冲式布袋除尘器，其下部出灰口通过刮板输送机连接灰仓，上部排气口通过通风机、消声器连接烟囱。
6.根据权利要求4所述的一种焦炉除尘烟气脱硫净化装置，其特征在于，所述碳酸钠溶液罐和双流体雾化喷嘴之间的碳酸钠溶液输送管道另外与冲洗水管道相连并通过回流管道形成回路，碳酸钠溶液罐的底部排空口和上部溢流口、碳酸钠配液罐的上部溢流口分别连接外部的溶液和冲洗水收集系统。
7.根据权利要求4所述的一种焦炉除尘烟气脱硫净化装置，其特征在于，所述碳酸钠粉仓上部设有高、低料位计和仓顶除尘器，出料口设星型卸料阀和螺旋称重给料装置。
8.根据权利要求4所述的一种焦炉除尘烟气脱硫净化装置，其特征在于，所述烟气集合管上设测温装置，溶液泵与碳酸钠溶液罐之间的回流管道上和工艺水管道上设电动阀，双流体雾化喷嘴前的碳酸钠溶液输送管道上设电磁阀；所述测温装置、电动阀、电磁阀以及螺旋称重给料装置、碳酸钠粉仓上的高、低料位计和仓顶除尘器、溶液泵、双流体雾化喷嘴和脉冲式布袋除尘器分别连接自动控制系统。
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