CN105885876B - 前端治理的低nox排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法 - Google Patents

前端治理的低nox排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种前端治理的低NOX排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：首先将经过净化后的焦炉煤气输入煤气储柜，然后利用压缩机将煤气储柜中的焦炉煤气输入气体分离膜装置或PSA变压吸附回收装置中，上述装置将焦炉煤气中的氢气分离出来，实现焦炉煤气的脱氢，脱氢后的焦炉煤气的热值升高，将这部分焦炉煤气与焦炉烟道的废气在混合器中混合形成混合煤气，将混合煤气输入换热器进行换热，经换热器后的混合煤气输入焦炉中进行燃烧，在焦炉工作的过程中，将一部分焦炉烟道中的废气重新引回到焦炉的燃烧室中，以控制焦炉燃烧室中的氧气含量。

Description

前端治理的低NOX排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法
技术领域
本发明涉及炼焦领域，特别是一种前端治理的低NOX排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法。
背景技术
随着焦炉大型化的发展和环保法规的日趋严格、焦炉加热系统的复杂程度越来越高，同时焦炉燃烧系统的可调性也越来越差，使得燃烧系统的气流分布均匀性更加难以控制，导致焦炉立火道的火焰温度越来越高，而且其温度分布不均匀。由于焦炉立火道的火焰温度可达2000K以上，而燃烧理论证明，当火焰温度超过1500K时，会有大量的氧化氮产物生成（NOX），导致常规焦炉燃烧废气中NOX的浓度远超过环保法规规定的标准；而NOx是酸雨和雾霾的形成因素之一，对农业和人类健康危害巨大，严重影响环境质量。
NOx生成的反应机理主要有三种：1、热力型；2、快速反应型；3、燃料型。其中热力型和快速反应型是焦炉燃烧废气中NOx形成的主要原因，其主要影响因素为火焰温度；燃料型NOx的生成机理为煤气中含有的NH3和HCN等含氮化合物氧化形成。
炼焦生产的加热介质主要为富煤气（焦炉煤气）和贫煤气（高炉煤气、发生炉煤气和混合煤气），其中焦炉煤气的氢气含量约为55%左右。由于氢气的燃烧速度快、火焰短，会造成焦炉煤气的集中燃烧，易形成高温区，而在高温区附近就会产生大量的氧化氮产物；另外氢气也是化工生产的高附加值原料；贫煤气的热值低，理论燃烧温度低，但因燃烧系统气体分配的不均匀，局部位置也易形成高温区。
为降低常规焦炉燃烧废气中NOx的排放浓度，大量的脱硝技术应运而生，其中以SCR和SNCR为主要代表，其已成功应用到电厂烟气脱硝、焦炉燃烧废气脱硝、烧结烟气脱硝等工业领域。SCR和SNCR为后端治理的环保技术和措施，其主要目的是对已生成的NOx进行回收并分解为无害气体排放大气。其缺点如下：1、基础建设投资大；2、生产运营成本高；3、无经济效益。上述原因增加了企业的生产运营成本，严重的制约了企业脱硝的积极性。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种能够从根源上防止焦炉工作过程中出现高温区，进而防止产生氧化氮产物的前端治理的低NOX排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法。
本发明的技术解决方案是：一种前端治理的低NOX排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：
首先将经过净化后的焦炉煤气输入煤气储柜，然后利用压缩机将煤气储柜中的焦炉煤气输入气体分离膜装置或PSA变压吸附回收装置中，上述装置将焦炉煤气中的氢气分离出来，实现焦炉煤气的脱氢，脱氢后的焦炉煤气的热值升高，将这部分焦炉煤气与焦炉烟道的废气在混合器中混合形成混合煤气，将混合煤气输入换热器进行换热，经换热器后的混合煤气输入焦炉中进行燃烧，在焦炉工作的过程中，将一部分焦炉烟道中的废气重新引回到焦炉的燃烧室中，以控制焦炉燃烧室中的氧气含量。
一种前端治理的低NOX排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法，其特征在于：首先将经过净化后的焦炉煤气输入煤气储柜，然后利用压缩机将焦炉煤气升压至0.3-50MPa后，输入气体分离膜装置或PSA变压吸附回收装置中，上述装置将焦炉煤气中所含有氢气的体积总量的40-99%分离出来，实现焦炉煤气的脱氢，脱氢后的焦炉煤气的热值升高，将这部分焦炉煤气与焦炉烟道的废气在混合器中按照煤气：废气=1.5-8:1的体积比混合，形成混合煤气，将混合煤气输入换热器进行换热，换热器回收混合煤气中的30-70%的显热，经换热器后的混合煤气输入焦炉中进行燃烧，在焦炉工作的过程中，将一部分焦炉烟道中的废气重新引回到焦炉的燃烧室中，且废气与助燃空气之间的体积比为废气：助燃空气=0.05-0.5:1，以控制焦炉燃烧室中的氧气含量。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
本种炼焦工艺方法，通过脱氢的步骤调节焦炉的煤气组分，同时通过废气与助燃空气混合的方式控制焦炉立火道内的氧气含量，利用上述方法控制立火道内的火焰温度，以达到减少NOX生成的目的；经分离出的氢气作为高附件值产品，可以为炼焦企业带来额外的收益；而且经脱氢处理后的煤气，其热值会显著提升，这种煤气与焦炉的高温废气混合后，经过换热器将其内的显热回收，能够达到有效节约能源的目的；同时还会有一部分高温废气直接回到焦炉中，通过控制废气与助燃空气的比例来达到较低焦炉立火道内火焰温度、拉长火焰、改善高向加热的目的，从而在源头上减少Nox的生成。综上所述，本种方法即可以生产出高附加值的氢气产品，又能够回收部分焦炉烟道废气显热，同时还能够降低废气中Nox产物的浓度，并且这种工艺方法仅需要在现有设备的基础上进行改进即可实现，因此其基础建设投资少；在运行过程中无需催化剂和液氨的消耗，其生产运营、维护的成本也较低；因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
1.煤气储柜，2.压缩机，3.气体分离膜装置，4.混合器，5.压缩机，6.换热器，7.焦炉，8.总烟道。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1所示：一种前端治理的低NOX排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法，按照以下步骤进行：
首先将经过净化后的焦炉煤气输入煤气储柜，然后利用压缩机将煤气储柜中的焦炉煤气引出，将其输入气体分离膜装置或PSA变压吸附回收装置中，上述这两种装置均能够将焦炉煤气中的氢气分离出来，以实现焦炉煤气的脱氢，脱氢后的焦炉煤气的热值升高，将这部分高热值的焦炉煤气与焦炉烟道的废气在混合器中混合形成混合煤气，然后将混合煤气输入到换热器进行换热，经换热器后的混合煤气输入焦炉中进行燃烧，在焦炉工作的过程中，将一部分焦炉烟道中的废气重新引回到焦炉的燃烧室中，以控制焦炉燃烧室中的氧气含量。
具体实施例：首先将经过净化后的焦炉煤气输入煤气储柜，然后利用压缩机将煤气储柜中的焦炉煤气引出并输入气体分离膜装置或PSA变压吸附回收装置中，在压缩机的作用下，焦炉煤气的压力升至0.3-50MPa，上述装置将焦炉煤气中所含有氢气的体积总量的40-99%分离出来（如焦炉煤气中含有50%体积比的氢气，则将这部分氢气体积比的40-99%分离出来），实现焦炉煤气的脱氢，脱氢后的焦炉煤气的热值会升高，将这部分焦炉煤气与焦炉烟道的高温废气在混合器中进行混合，形成温度较高的混合煤气，混合比为煤气：废气=1.5-8:1（体积比）；将高温的混合煤气输入换热器进行换热，换热器中的循环介质回收混合煤气中的30-70%的显热，经换热器降温后的混合煤气输入焦炉中进行燃烧，在焦炉工作的过程中，将一部分焦炉烟道中的废气重新引回到焦炉的燃烧室中，在焦炉工作时需要不停地向焦炉的燃烧室中补入新鲜的助燃空气，控制上述废气与助燃空气之间的体积比为废气：助燃空气=0.05-0.5:1，达到控制焦炉燃烧室中的氧气含量的目的。
举例说明：首先将经过净化后的焦炉煤气输入煤气储柜，然后利用压缩机将煤气储柜中的焦炉煤气引出并输入气体分离膜装置或PSA变压吸附回收装置中，在压缩机的作用下，焦炉煤气的压力升至1.5MPa，上述装置将焦炉煤气中所含有氢气的体积总量的88%分离出来（如焦炉煤气中含有50%体积比的氢气，则将这部分氢气体积比的88%分离出来），实现焦炉煤气的脱氢，脱氢后的焦炉煤气的热值会升高，将这部分焦炉煤气与焦炉烟道的高温废气在混合器中进行混合，形成温度较高的混合煤气，混合比为煤气：废气=3-4:1（体积比）；将高温的混合煤气输入换热器进行换热，换热器中的循环介质回收混合煤气中的30-70%的显热，经换热器降温后的混合煤气输入焦炉中进行燃烧，在焦炉工作的过程中，将一部分焦炉烟道中的废气重新引回到焦炉的燃烧室中，在焦炉工作时需要不停地向焦炉的燃烧室中补入新鲜的助燃空气，控制上述废气与助燃空气之间的体积比为废气：助燃空气=0.1:1，达到控制焦炉燃烧室中的氧气含量的目的。

Claims (1)

1.一种前端治理的低NOX排放浓度的节能环保型炼焦工艺方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：
首先将经过净化后的焦炉煤气输入煤气储柜，然后利用压缩机将焦炉煤气升压至0.3-50MPa后，输入气体分离膜装置或PSA变压吸附回收装置中，所述气体分离膜装置或PSA变压吸附回收装置将焦炉煤气中所含有氢气的体积总量的40-99%分离出来，实现焦炉煤气的脱氢，脱氢后的焦炉煤气的热值升高，将脱氢后的焦炉煤气与焦炉烟道的废气在混合器中按照脱氢后的焦炉煤气：废气=1.5-8:1的体积比混合，形成混合煤气，将混合煤气输入换热器进行换热，换热器回收混合煤气中的30-70%的显热，经换热器后的混合煤气输入焦炉中进行燃烧，在焦炉工作的过程中，将一部分焦炉烟道中的废气重新引回到焦炉的燃烧室中，且废气与助燃空气之间的体积比为废气：助燃空气=0.05-0.5:1，以控制焦炉燃烧室中的氧气含量。
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