CN106268230A - 一种焦炉烟气余热回收及净化的系统和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焦炉烟气余热回收及净化的系统和工艺。所述系统包括焦炉烟囱、余热回收装置、烟气再热装置、除尘降温装置、氧化装置、脱硫脱硝装置和烟气管道等设备。所述系统通过余热回收装置和烟气再热装置将焦炉烟气中的余热回收，通过喷洒循环喷洒液除去焦炉烟气中的粉尘并降低焦炉烟气的温度，通过氧化装置对焦炉烟气进行氧化，通过脱硫脱硝装置将焦炉烟气中的硫化物和氮氧化物脱除，脱硫脱硝的焦炉烟气返回烟气再热器进行升温，升温后的脱硫脱硝的焦炉烟气由焦炉烟囱排空，避免了烟气外排拖尾现象。

Description

一种焦炉烟气余热回收及净化的系统和工艺

技术领域

本发明涉及一种焦炉烟道废气余热回收及净化系统和工艺，适用于焦化行业的焦炉烟气余热回收及烟气净化，可避免烟气风机突然停运等情况对焦炉系统的影响。

背景技术

焦炉烟囱排放的大气污染物为焦炉煤气燃烧后产生的废气，主要有烟尘、SO₂、NO_x等，过去相当长时期焦炉连续生产过程中污染物随废气连续性排放。随着国家对大气污染治理的日益重视，焦炉烟气污染物的治理强制要求达标。2012年由国家环境保护部、国家质量监督检验检疫总局颁布的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GBl6171—2012)规定焦炉烟囱自2015年1月1日起，焦化企业需执行颗粒物浓度30mg/m³、二氧化硫50mg/m³、氮氧化物500mg/m³的排放限值。依此标准部分企业能够达标。但对于标准规定的“大气污染特别排放限值”，即废气要求中焦颗粒物浓度15mg/m³、二氧化硫30mg/m³、氮氧化物150mg/m³的排放限值，大部分企业仍未达标排放。该标准的实施促使以煤为加工原料、以焦炉煤气为供热燃料的大量焦化企业以及各研究机构都在研究如何从源头控制、如何高效降低外排烟气中SO₂、氮氧化物。

焦炉烟囱废气中SO₂、氮氧化物等主要有三个来源，一是焦炉加热用焦炉煤气与空气混合燃烧高温生成；二是焦炉加热用焦炉煤气中有机硫、含氮有机物与空气燃烧高温生成；三是焦炉炉体窜漏导致荒煤气进入燃烧系统，其中所含的硫化物、氮化物及含氮有机物质和空气燃烧生成。控制焦炉烟囱SO₂排放的手段主要有燃烧前脱硫(洗煤技术和焦炉煤气脱硫技术)和燃烧后脱硫(烟气脱硫)，因焦炉串漏原因，燃烧后烟气脱硫技术是目前控制大气中SO₂排放有效和应用最广的一项脱硫技术；焦炉烟气NO_x可通过调节燃烧烟气成分的技术和燃烧后脱硝(烟气脱硝)技术控制。

目前焦炉烟气脱硫脱硝除尘装置大部分是分开处理的，实施过程中需要分别配套建设大型除尘装置、脱硫装置、脱硝装置，装置相对投资高、占地面积大、会产生固体废弃物、能耗较高、工艺条件要求苛刻等问题。而且大部分脱硫脱硝工艺中未涉及焦炉烟囱热备的问题，出现停风机等紧急情况极易对焦炉产生较大影响。

发明内容

本发明提供了一种焦炉烟气余热回收及净化的系统，可及时应对烟气风机突然停运情况，避免对连续性生产的焦炉产生影响。

根据本发明的实施例，一种焦炉烟气余热回收及净化的系统可以包括：余热回收装置，与焦炉烟气管道连接，第一温度焦炉烟气从焦炉烟囱前的烟气管道中抽出进入余热回收装置，并在余热回收装置中降温至160℃-180℃，成为第二温度焦炉烟气；烟气再热装置，与余热回收装置连接并且包括烟气风机和烟气再热器，第二温度焦炉烟气从余热回收装置进入烟气风机，由烟气风机加压后进入烟气再热器进行换热，第二温度焦炉烟气的温度降低至120℃-130℃，成为第三温度焦炉烟气；除尘降温装置，除尘降温装置与烟气再热装置中的烟气再热器连接，第三温度焦炉烟气从烟气再热器进入除尘降温装置，在除尘降温装置中，喷洒液对第三温度焦炉烟气进行喷洒，使第三温度焦炉烟气温度降低至60℃-80℃，成为第四温度焦炉烟气，第四温度焦炉烟气的粉尘浓度低于15mg/m³；氧化装置，与除尘降温装置连接，第四温度焦炉烟气从除尘降温装置进入氧化装置，在氧化装置中与臭氧混合并发生氧化反应；脱硫脱硝装置，与氧化装置连接，被氧化的第四温度焦炉烟气从氧化装置进入脱硫脱硝装置，经过脱硫脱硝、捕氨和捕雾处理后，成为脱硫脱硝焦炉烟气，脱硫脱硝装置还与烟气再热装置中的烟气再热器连接，脱硫脱硝焦炉烟气返回烟气再热器，与第二温度焦炉烟气进行热量交换，脱硫脱硝焦炉烟气温度升高至120℃以上；烟气管道，连接在以上任意两个装置之间，传递烟气。安全连锁阀设置在焦炉烟囱与余热回收装置之间的烟气管道上。温度升高的脱硫脱硝焦炉烟气通过烟气管道进入焦炉烟囱，从焦炉烟囱排出。

根据本发明的实施例，除尘降温装置可以包括除尘降温塔、除尘降温循环泵和除尘降温换热器，除尘降温塔分别与除尘降温循环泵和除尘降温换热器连接并且除尘降温循环泵连接在除尘降温塔与除尘降温换热器之间，除尘降温塔塔底的一部分喷洒液由除尘降温循环泵抽取到除尘降温换热器，并且在除尘降温换热器中降温，然后降温后的喷洒液被输送回除尘降温塔进行循环喷洒，其中，喷洒液是蒸氨废水。

根据本发明的实施例，除尘降温装置还可以包括粉尘压滤机，除尘降温塔塔底的一部分喷洒液由除尘降温循环泵送至粉尘压滤机进行粉尘脱除，脱除后的固体粉尘颗粒送至炼焦配煤系统进行资源化利用。

根据本发明的实施例，脱硫脱硝装置可以包括一段脱硫脱硝装置、二段脱硫脱硝装置、三段脱硫脱硝装置和捕雾装置。

根据本发明的实施例，一段脱硫脱硝装置可以包括一段脱硫脱硝塔、一段洗涤液泵和一段冷却器，一段脱硫脱硝塔与一段洗涤液泵和一段冷却器连接并且一段洗涤液泵连接在一段脱硫脱硝塔与一段冷却器之间。在一段脱硫脱硝塔中，被氧化的第四温度焦炉烟气与加入的浓度大于15％的浓氨水(即，质量百分比大于15％的浓氨水)生成混合溶液I和一段脱硫脱硝焦炉烟气，混合溶液I由一段洗涤液泵抽取至一段冷却器，在一段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液返回一段脱硫脱硝塔再进行循环喷洒。

根据本发明的实施例，二段脱硫脱硝装置可以包括二段脱硫脱硝塔、二段洗涤液泵和二段冷却器，二段脱硫脱硝塔与二段洗涤液泵和二段冷却器连接并且二段洗涤液泵连接在二段脱硫脱硝塔与二段冷却器之间。在二段脱硫脱硝塔中，一段脱硫脱硝焦炉烟气与循环氨水生成混合溶液II和二段脱硫脱硝焦炉烟气，混合溶液II由二段洗涤液泵抽取至二段冷却器，在二段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液返回二段脱硫脱硝塔再进行循环喷洒。

根据本发明的实施例，三段脱硫脱硝装置可以包括三段脱硫脱硝塔、三段洗涤液泵和三段冷却器，三段脱硫脱硝塔与三段洗涤液泵和三段冷却器连接并且三段洗涤液泵连接在三段脱硫脱硝塔与三段冷却器之间。在三段脱硫脱硝塔中，二段脱硫脱硝焦炉烟气与含酸母液生成混合溶液III和三段脱硫脱硝焦炉烟气，混合溶液III由三段洗涤液泵抽取至三段冷却器，在三段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液返回三段脱硫脱硝塔再进行循环喷洒。

根据本发明的实施例，捕雾装置可以包括捕雾器，进一步脱除焦炉烟气中所含的夹带液滴，三段脱硫脱硝焦炉烟气进入捕雾器，最终形成脱硫脱硝焦炉烟气。

根据本发明的实施例，所述系统还可以包括再氧化装置，再氧化装置与一段脱硫脱硝装置连接，再氧化装置包括再氧化器、再氧化循环泵、再氧化换热器和再氧化尾气风机。再氧化器与一段洗涤液泵连接，再氧化循环泵连接在再氧化器与再氧化换热器之间，再氧化器、再氧化循环泵和再氧化换热器形成循环系统。混合溶液I中的小部分溶液由一段洗涤液泵抽取至再氧化器，在再氧化器中与通入的纯氧或含氧空气发生氧化反应，实现了混盐的再氧化，部分氧化后的含混盐溶液返回一段脱硫脱硝塔，部分氧化后的含混盐溶液通过再氧化循环泵进入再氧化换热器，在再氧化换热器中冷却，然后冷却后的溶液被引入再氧化器。在再氧化器中产生的部分废气通过与再氧化器连接的再氧化尾气风机引入一段脱硫脱硝，继续脱除有害物质，然后随焦炉烟气外排。

根据本发明的实施例，氧化装置可以包括臭氧发生器和臭氧混合器，臭氧发生器产生的臭氧进入臭氧混合器，与第四温度焦炉烟气混合并进行氧化反应。

本发明提供了一种焦炉烟气余热回收及净化的工艺，所述可以工艺包括：第一余热回收步骤、第二余热回收步骤、除尘步骤、氧化步骤、脱硫脱硝步骤和换热步骤。

根据本发明的实施例，在第一余热回收步骤中，由焦炉产生的第一温度焦炉烟气由原烟气管道中抽出并通过烟气管道进入余热回收装置，第一温度焦炉烟气在余热回收装置中被余热回收，同时温度降低至160℃-180℃，成为第二温度焦炉烟气。烟气管道中设置有安全连锁阀。

根据本发明的实施例，在第二余热回收步骤中，第二温度焦炉烟气从余热回收装置进入烟气风机并由烟气风机加压后进入烟气再热器，被加压的第二温度焦炉烟气从烟气风机进入烟气再热器，并且与脱硫脱硝焦炉烟气进行换热。第二温度焦炉烟气温度降低至120℃-130℃，成为第三温度焦炉烟气。

根据本发明的实施例，在除尘步骤中，第三温度焦炉烟气从烟气再热器进入除尘降温塔，在除尘降温塔中，蒸氨废水对第三温度焦炉烟气进行喷洒降温，除尘降温塔塔底的一部分喷洒液由除尘降温循环泵抽取到除尘降温换热器，在除尘降温换热器中降温，然后降温后的喷洒液被输送回除尘降温塔进行循环喷洒。第三温度焦炉烟气中的粉尘被除去，烟气中的粉尘浓度低于15mg/m³，同时第三温度焦炉烟气的温度降低至60℃-80℃，成为第四温度焦炉烟气。

根据本发明的实施例，在氧化步骤中，第四温度焦炉烟气从除尘降温塔进入臭氧混合器，从臭氧发生器产生的臭氧进入臭氧混合器，在臭氧混合器中臭氧与第四温度焦炉烟气混合并且发生氧化反应。

根据本发明的实施例，在脱硫脱硝步骤中，被氧化的第四温度焦炉烟气从氧化装置进入脱硫脱硝装置，经过脱硫脱硝、捕氨和捕雾处理后，成为脱硫脱硝焦炉烟气。

根据本发明的实施例，在换热步骤中，脱硫脱硝装置还与烟气再热装置中的烟气再热器连接，脱硫脱硝焦炉烟气返回烟气再热器，与第二温度焦炉烟气进行热量交换，脱硫脱硝焦炉烟气温度升高至120℃以上。其中，升高温度的脱硫脱硝焦炉烟气通过烟气管道进入焦炉烟囱，并由焦炉烟囱排放。

根据本发明的实施例，脱硫脱硝步骤可以包括一段脱硫脱硝、二段脱硫脱硝、三段脱硫脱硝和捕雾段。

根据本发明的实施例，在一段脱硫脱硝中，被氧化的第四温度焦炉烟气与浓氨水生成混合溶液I和一段脱硫脱硝焦炉烟气，一段脱硫脱硝焦炉烟气进入二段脱硫脱硝塔。混合溶液I由一段洗涤液泵抽取至一段冷却器，在一段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液再返回一段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。

根据本发明的实施例，在二段脱硫脱硝中，一段脱硫脱硝焦炉烟气被循环氨水喷洒洗涤，生成混合溶液II和二段脱硫脱硝焦炉烟气，二段脱硫脱硝焦炉烟气进入三段脱离脱硝塔。混合溶液II由二段洗涤液泵抽取至二段冷却器，在二段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液再返回二段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。

根据本发明的实施例，在三段脱硫脱硝中，二段脱硫脱硝焦炉烟气进入三段脱硫脱硝塔，被含酸母液喷洒洗涤，以降低烟气含氨量，生成混合溶液III和三段脱硫脱硝焦炉烟气。混合溶液III由三段洗涤液泵抽取至三段冷却器，在三段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液再返回三段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。

根据本发明的实施例，在捕雾段中，三段脱硫脱硝焦炉烟气经过捕雾器进一步脱除焦炉烟气中所含的夹带液滴，最后形成脱硫脱硝焦炉烟气。

根据本发明的实施例，除尘步骤还可以包括粉尘脱除，塔底的一部分喷洒液通过除尘降温循环泵送至粉尘压滤机进行粉尘脱除，脱除后的固体粉尘颗粒物通过压滤机压滤，分离后送至炼焦配煤系统进行资源化利用。

根据本发明的实施例，所述工艺还可以包括再氧化步骤，混合溶液I中的小部分溶液由一段洗涤液泵抽取至再氧化器，在再氧化器中与通入的纯氧或含氧空气发生氧化反应，部分氧化后的含混盐溶液返回一段脱硫脱硝塔，部分氧化后的含混盐溶液通过再氧化循环泵进入再氧化换热器，在再氧化换热器中冷却，然后冷却后的溶液被引入再氧化器。其中，在再氧化器中产生的部分废气通过与再氧化器连接的再氧化尾气风机引入一段脱硫脱硝，继续脱除有害物质，然后随焦炉烟气外排。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的焦炉烟气余热回收及净化的系统和工艺的示意图。

图1中的附图标记分别是：焦炉1、焦炉烟囱2、余热回收装置3、烟气风机4、除尘降温塔5、脱硫脱硝塔6、烟气再热器7、安全连锁阀8、粉尘压滤机9、除尘降温循环泵10、除尘降温换热器11、臭氧混合器12、臭氧发生器13、一段洗涤液泵14、一段冷却器15、再氧化器16、再氧化循环泵17、再氧化换热器18、再氧化尾气风机19、二段洗涤液泵20、二段冷却器21、三段洗涤液泵22、三段冷却器23和捕雾器24。

具体实施方式

将在下文中参照附图更充分地描述各种示例实施例，在附图中示出了示例实施例。然而，示例实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的示例实施例。因此，本发明可以包括所有包括在涉及本发明的构思和技术范围内的修改、等同物或者替代物。在描述本发明的实施例的过程中，当现有技术的某些详细说明被认为会不必要地模糊本发明的本质时，会省略其详细描述。

本发明提供了一种本质安全型焦炉烟气余热回收及净化的系统和工艺。为实现这一目的，本发明以增加配重的连锁阀来实现对焦炉烟道系统的快速切换，以快速适应连续生产的焦炉系统，不影响焦炉正常运行；通过烟气余热回收系统，回收焦炉烟气余热，同时降低焦炉烟气温度；通过烟气管道输送至烟气再热器，与脱硫脱硝后烟气继续换热，进一步降低高温烟气温度，同时升高脱硫脱硝后烟气温度，具备脱硫脱硝后烟气升温直接进入焦炉烟囱的条件；通过除尘降温塔，以蒸氨废水进行喷洒降温粉尘；通过加入臭氧并在混合器中混合均匀，使焦炉烟气中的SO₂转化为SO₃，NO转化为NO₃和N₂O₅等；通过脱硫脱硝塔喷洒洗涤，一段由浓度为15％以上的浓氨水进行喷洒，脱除焦炉烟气的硫化物和氮氧化物，二段用循环氨水进行喷洒，稀释汽相氨浓度避免氨逃逸，三段用硫酸铵工段含酸母液进行喷洒，进一步控制氨逃逸；通过进一步的捕雾，将出塔焦炉烟气经再热器加热后升高至120℃以上，进入原焦炉烟囱排放。

本发明在焦炉和烟囱之间将焦炉烟气抽出，使焦炉烟气经过余热回收、烟气换热、除尘降温、氧化和脱硫脱硝等处理后返回焦炉烟囱并排出，改变了原来焦炉烟气直接从焦炉至焦炉烟囱的排出路径，实现了焦炉烟气余热回收及净化。

下面将参照附图详细地描述根据本发明的焦炉烟气余热回收及净化的系统。

根据本发明的焦炉烟气余热回收及净化的系统包括：焦炉烟囱、余热回收装置、烟气再热装置，除尘降温装置，氧化装置、脱硫脱硝装置和烟气管道等设备。

参照图1，焦炉烟囱2与焦炉1连接，从焦炉1中产生的230℃-300℃的高温焦炉烟气(以下被称为第一温度焦炉烟气)可以通过烟气管道进入焦炉烟囱2。

烟气管道设置在焦炉烟囱、余热回收装置、烟气再热装置，除尘降温装置，氧化装置和脱硫脱硝装置中的任意两个装置之间，用于焦炉烟气的传输。如图1，安全连锁阀8设置在烟气管道上，安全连锁阀8是增加配重的闸板连锁阀。烟气风机正常运转时，安全连锁阀8的闸板增加配重后关闭，配重为提起状态，焦炉烟气从焦炉进入余热回收装置；烟气风机突然停机时，烟气风机给予安全连锁阀8信号，安全连锁阀8的闸板配重落下，闸板被提起，闸板由原切断进入焦炉烟囱的焦炉烟气通道状态变为提起状态，焦炉烟气不再由烟气风机4抽出，依靠原烟囱自然吸力进入原焦炉烟囱通道。实现了发生突发状况(例如停电、风机停运等)时对焦炉烟道系统的快速切换，从而不影响焦炉正常运行，为焦炉连续生产提供了本质安全保障。

余热回收装置3设置在焦炉与焦炉烟囱之间的原烟气管道的旁路烟气管道上(即，设置在由烟气风机4产生的吸力抽出的烟气管道上)，原烟气管道上设置有安全连锁阀8，烟气抽出位置在安全连锁阀8和焦炉1之间，第一温度焦炉烟气通过烟气管道进入余热回收装置3。余热回收装置3将第一温度焦炉烟气中的余热回收，同时使第一温度焦炉烟气的温度降低至大约160℃-180℃，成为第二温度焦炉烟气，为后序低温反应提供条件。

烟气再热装置包括烟气风机4和烟气再热器7。烟气风机4与余热回收装置3连接，使得第二温度焦炉烟气从余热回收装置3进入烟气风机4，并由烟气风机4加压后进入与烟气风机4连接的烟气再热器7。

烟气再热器7与烟气风机4连接。被加压的第二温度焦炉烟气从烟气风机4进入烟气再热器7，并且与脱硫脱硝后的焦炉烟气(即，下文中的脱硫脱硝焦炉烟气)进行换热。第二温度焦炉烟气温度降低至大约120℃-130℃，成为第三温度焦炉烟气，为后序反应做准备。被加热的脱硫脱硝焦炉烟气温度升高至120℃以上，具备了直接进入焦炉烟囱2的条件。

除尘装置包括除尘降温塔5、除尘降温循环泵10和除尘降温换热器11。

除尘降温塔5与烟气再热器7连接，第三温度焦炉烟气从烟气再热器7进入除尘降温塔5。除尘降温塔5是湿法洗涤预除尘降温塔，通过循环喷洒液的喷洒洗涤，对焦炉烟气进行预净化冷却，除去烟气中的粉尘同时降低烟气温度。除尘降温塔可以根据占地和投资预算单独设置或与脱硫脱硝塔(将稍后描述)一体化设计，对除尘降温效果无明显影响。在除尘降温塔5中，使用焦化自有的蒸氨废水对第三温度焦炉烟气进行喷洒以除尘和降温，使烟气中的粉尘浓度低于15mg/m³，同时将第三温度焦炉烟气的温度降低至60℃-80℃，成为第四温度焦炉烟气。

除尘降温塔5还与除尘降温循环泵10和除尘降温换热器11连接，除尘降温循环泵10连接在除尘降温塔5与除尘降温换热器11之间，除尘降温塔5、除尘降温循环泵10和除尘降温换热器11形成一个循环系统。除尘降温塔5的锥形塔底的喷洒液由除尘降温循环泵10抽取到除尘降温换热器11，在除尘降温换热器11中降温，然后降温后的喷洒液被输送回除尘降温塔5进行循环喷洒。

根据本发明的实施例，除尘装置还包括粉尘压滤机9，粉尘压滤机9与除尘降温循环泵10连接，除尘降温塔5的塔底的一部分喷洒液可以由除尘降温循环泵10送至粉尘压滤机9进行粉尘脱除，脱除后的固体粉尘颗粒送至炼焦配煤系统进行资源化利用。尽管图1中示出了粉尘压滤机9，但是本发明不限于此，根据本发明的实施例可以将其省略。

氧化装置包括臭氧混合器12和臭氧发生器13。臭氧混合器12是一种管道反应器，设置在烟气管道上，并与除尘降温塔5连接。第四温度焦炉烟气从除尘降温塔5进入臭氧混合器12。臭氧发生器13与臭氧混合器12连接，设置在烟气管道上。从臭氧发生器13产生的臭氧进入臭氧混合器12，在臭氧混合器12中与第四温度焦炉烟气混合并且发生氧化反应。氧化装置可以根据第四温度焦炉烟气的量以及其所含硫化物和氮氧化物的含量而自动调节臭氧量，同时将臭氧均匀加入第四温度焦炉烟气进行预混，提高反应效果。

脱硫脱硝装置包括脱硫脱硝塔6以及各段的洗涤液泵和冷却器(将在下面进行详细地描述)。脱硫脱硝塔6与臭氧混合器12连接，被臭氧氧化的第四温度焦炉烟气从臭氧混合器12进入脱硫脱硝塔6。脱硫脱硝塔6是一体化脱硫脱硝塔，可以实现脱硫脱硝和捕氨捕雾功能，占地面积小，节省投资。脱硫脱硝塔6可以从低到高包括一段脱硫脱硝塔、二段脱硫脱硝塔、三段脱硫脱硝塔和捕雾器。

脱硫脱硝装置包括一段脱硫脱硝装置、二段脱硫脱硝装置、三段脱硫脱硝装置和捕雾装置。

一段脱硫脱硝装置包括一段脱硫脱硝塔、一段洗涤液泵14和一段冷却器15。一段脱硫脱硝塔与一段洗涤液泵14和一段冷却器15连接，一段洗涤液泵14连接在一段脱硫脱硝塔与一段冷却器15之间。在一段脱硫脱硝塔中，被臭氧氧化的第四温度焦炉烟气与加入的浓度大于15％的浓氨水(焦化自有浓氨水)生成含有亚硫酸铵、硫酸铵、亚硝酸铵和硝酸铵的混合溶液I和一段脱硫脱硝焦炉烟气。混合溶液I中的部分溶液由一段洗涤液泵14抽取至一段冷却器15，在一段冷却器15中进行冷却，冷却后的溶液再返回脱硫脱硝塔6的一段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。由于气相中的氨浓度高，洗涤吸收效果提高，可以达到“极限”排放要求，不用单独配置洗涤液。

二段脱硫脱硝装置包括二段脱硫脱硝塔、二段洗涤液泵20和二段冷却器21。二段脱硫脱硝塔与二段洗涤液泵20和二段冷却器21连接，二段洗涤液泵20连接在二段脱硫脱硝塔与二段冷却器21之间。在二段脱硫脱硝塔中，一段脱硫脱硝焦炉烟气被二段喷洒液喷洒洗涤，生成混合溶液II和二段脱硫脱硝焦炉烟气。混合溶液II由二段洗涤液泵20抽取至二段冷却器21，在二段冷却器21中进行冷却，冷却后的溶液再返回二段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。二段喷洒液是焦化自有的循环氨水。二段冷却器21可以将二段喷洒液保持在较低温度，稀释汽相氨浓度以避免氨逃逸。

三段脱硫脱硝装置包括三段脱硫脱硝塔、三段洗涤液泵22和三段冷却器23。三段脱硫脱硝塔与三段洗涤液泵22和三段冷却器23连接，三段洗涤液泵22连接在三段脱硫脱硝塔与三段冷却器23之间。在三段脱硫脱硝塔中，二段脱硫脱硝焦炉烟气被三段喷洒液喷洒洗涤，生成混合溶液III和三段脱硫脱硝焦炉烟气。混合溶液III由三段洗涤液泵22抽取至三段冷却器23，在三段冷却器23中进行冷却，冷却后的溶液再返回三段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。为了吸收二段脱硫脱硝焦炉烟气中夹带的氨，降低烟气含氨，进一步控制氨逃逸，三段喷洒液可以是含酸母液。吸收后循环母液部分返回硫酸铵工段，至硫铵工段提出硫酸铵晶体后再回收含低浓度硫铵含酸母液，实现含酸母液的循环利用。另外，由三段脱硫脱硝塔、三段洗涤液泵22和三段冷却器23实现的循环喷淋可以防止在非正常工况下氨逃逸。

捕雾装置可以是脱硫脱硝塔6顶部的捕雾器24，进一步脱除焦炉烟气中所含的夹带液滴。三段脱硫脱硝焦炉烟气进入捕雾器24，最终形成脱硫脱硝后的焦炉烟气，又称为脱硫脱硝焦炉烟气。捕雾器24还与烟气再热器7连接，脱硫脱硝焦炉烟气进入烟气再热器7，在烟气再热器7中被加热，温度升高至120℃以上。烟气再热器7还可以与焦炉烟囱2连接，升高温度的脱硫脱硝焦炉烟气从烟气再热器7进入焦炉烟囱2，从而实现了焦炉烟气的回收及净化。

根据本发明的实施例，一段脱硫脱硝装置可以与再氧化装置连接。再氧化装置包括再氧化器16、再氧化循环泵17、再氧化换热器18和再氧化尾气风机19。再氧化器16连接到一段洗涤液泵14和一段脱硫脱硝塔，混合溶液I中的小部分溶液可以由一段洗涤液泵14抽取至再氧化器16，在再氧化器16中与通入其中的纯氧或含氧空气发生氧化反应，生成硫酸铵(含硝酸铵)，实现了混盐的再氧化，提高混盐的品质，氧化后的混盐被送入硫酸铵工段进行处理以生产复合肥，部分氧化后的含混盐溶液返回一段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。再氧化循环泵17连接在再氧化器16与再氧化换热器18之间，再氧化器16、再氧化循环泵17和再氧化换热器18形成循环系统。部分氧化后的含混盐溶液还可以通过再氧化循环泵17进入再氧化换热器18，在再氧化换热器18中冷却，然后冷却后的溶液被引入再氧化器16。在再氧化器16中产生的部分废气可以通过与再氧化器16连接的再氧化尾气风机19引入脱硫脱硝塔6，继续脱除有害物质，然后随焦炉烟气外排。从而回收尾气，实现废气无外排，不产生新的废气。尽管在图1中示出了再氧化装置，但是本发明不限于此，根据本发明的实施例可以将其省略。

下面将参照附图详细地描述根据本发明的焦炉烟气余热回收及净化的工艺。

参照图1，本发明的焦炉烟气余热回收及净化的工艺可以包括以下几个步骤。

第一余热回收步骤

由焦炉1产生的高温焦炉烟气(以下被称为第一温度焦炉烟气)由于设置在烟气管道中的安全连锁阀8的闸板关闭由烟气风机4产生的吸力进入余热回收装置3。第一温度焦炉烟气在余热回收装置3中被余热回收，同时温度降低至大约160℃-180℃，成为第二温度焦炉烟气。

第二余热回收步骤

第二温度焦炉烟气从余热回收装置3进入烟气风机4，并由烟气风机4加压后进入烟气再热器7，在烟气再热器7中与脱硫脱硝焦炉烟气进行换热。第二温度焦炉烟气温度降低至大约120℃-130℃，成为第三温度焦炉烟气。被加热的脱硫脱硝焦炉烟气温度升高至120℃以上。

除尘步骤

第三温度焦炉烟气从烟气再热器7进入除尘降温塔5。在除尘降温塔5中，蒸氨来的蒸氨废水对第三温度焦炉烟气进行喷洒降温。除尘降温塔5的锥形塔底的一部分喷洒液由除尘降温循环泵10抽取到除尘降温换热器11，在除尘降温换热器11中降温，然后降温后的喷洒液被输送回除尘降温塔5进行循环喷洒。第三温度焦炉烟气中的粉尘被除去，烟气中的粉尘浓度低于15mg/m³，同时第三温度焦炉烟气的温度降低至60℃-80℃，成为第四温度焦炉烟气。

根据本发明的实施例，除尘步骤还可以包括粉尘脱除。可以将的塔底的一部分喷洒液通过除尘降温循环泵10送至粉尘压滤机9进行粉尘脱除。脱除后的固体粉尘颗粒物通过压滤机压滤，分离后送至炼焦配煤系统进行资源化利用。但是本发明不限于此，根据本发明的另一实施例可以将粉尘脱除省略。

氧化步骤

第四温度焦炉烟气从除尘降温塔5进入臭氧混合器12。从臭氧发生器13产生的臭氧进入臭氧混合器12，在臭氧混合器12中与第四温度焦炉烟气混合并且发生氧化反应。

脱硫脱硝步骤

来自臭氧混合器12的被氧化的第四温度焦炉烟气在脱硫脱硝塔6中进行脱硫脱硝步骤。脱硫脱硝步骤可以分为一段脱硫脱硝、二段脱硫脱硝、三段脱硫脱硝(又可以称为捕氨段)和捕雾段。

在一段脱硫脱硝中，被氧化的第四温度焦炉烟气与加入的浓度大于15％的浓氨水生成含有亚硫酸铵、硫酸铵、亚硝酸铵和硝酸铵的混合溶液I和一段脱硫脱硝焦炉烟气。一段脱硫脱硝焦炉烟气进入二段脱硫脱硝塔，混合溶液I由一段洗涤液泵14抽取至一段冷却器15，在一段冷却器15中进行冷却，冷却后的溶液再返回脱硫脱硝塔6的一段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。

在二段脱硫脱硝中，一段脱硫脱硝焦炉烟气被二段喷洒液喷洒洗涤，生成混合溶液II和二段脱硫脱硝焦炉烟气。二段脱硫脱硝焦炉烟气进入三段脱离脱硝塔。混合溶液II由二段洗涤液泵20抽取至二段冷却器21，在二段冷却器21中进行冷却，冷却后的溶液再返回二段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。二段喷洒液来自焦炉循环氨水。

在三段脱硫脱硝中，二段脱硫脱硝焦炉烟气首先进入三段脱硫脱硝塔，被含酸母液喷洒洗涤，以降低烟气含氨量，生成混合溶液III和三段脱硫脱硝焦炉烟气。混合溶液III由三段洗涤液泵22抽取至三段冷却器23，在三段冷却器23中进行冷却，冷却后的溶液再返回三段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。吸收后循环母液部分返回硫酸铵工段，实现含酸母液的循环利用。

在捕雾段中，三段脱硫脱硝焦炉烟气经过捕雾器24进一步脱除焦炉烟气中所含的夹带液滴，最后形成脱硫脱硝后的焦炉烟气，即，脱硫脱硝焦炉烟气。

根据本发明的实施例，脱硫脱硝步骤还可以包括再氧化，对生成的亚硫酸铵和亚硝酸铵及硫酸铵和硝酸铵等再处理，提高混盐品质。混合溶液I中的小部分溶液可以由一段洗涤液泵14抽取至再氧化器16，在再氧化器16中与通入其中的纯氧或含氧空气发生氧化反应，生成硫酸铵(含硝酸铵)，实现了混盐的再氧化，氧化后的含混盐溶液返回一段脱硫脱硝塔进行循环喷洒。再氧化器16中的部分氧化后的含混盐溶液通过再氧化循环泵17进入再氧化换热器18，在再氧化换热器18中冷却，然后冷却后的溶液被引入再氧化器16。在再氧化器16中产生的部分废气可以通过与再氧化器16连接的再氧化尾气风机19引入脱硫脱硝塔6，继续脱除有害物质，然后随焦炉烟气外排。从而回收尾气，实现废气无外排，不产生新的废气。但是本发明不限于此，可以将再氧化步骤省略。

换热步骤

从脱硫脱硝塔6出来的脱硫脱硝焦炉烟气进入烟气再热器7，与被加压的第二温度焦炉烟气进行换热。换热后，脱硫脱硝焦炉烟气温度(大约60℃至80℃)升高至120℃以上。然后，升温后的脱硫脱硝焦炉烟气通过烟气管道进入焦炉烟囱2，并由焦炉烟囱2排放，避免了新建烟囱直排的烟气拖尾现象。

整个工艺中除尘阶段产生的固体物质经过滤后喷洒液可循环使用，脱硫脱硝塔一段使用焦化自产15％以上浓度氨水喷洒，二段使用焦化焦炉产生的循环氨水喷洒，三段使用焦化硫铵工段酸性母液喷洒，所用洗涤原料均为焦化现有工艺中存在的介质，不用单独调配，降低运行成本。

整个工艺中除尘步骤产生的固体物质过滤后返回炼焦配煤，一段脱硫脱硝后生成的亚硫酸铵和亚硝酸铵及硫酸铵和硝酸铵等混盐经再氧化处理后送硫酸铵工段处理，二段脱硫脱硝的喷洒液喷洒完毕后返回焦炉循环氨水系统以循环使用，三段脱硫脱硝的含酸母液喷洒完毕后送至再生氧化装置统一处理后送硫酸铵工段，再氧化工段的尾气返回脱硫脱硝塔再次处理。整个系统中无多余气态、液态、固态废弃物产生，实现了焦化配套焦炉烟气除尘脱硫脱硝系统的内部总体自平衡，真正实现了循环绿色发展。

Claims (10)

1.一种焦炉烟气余热回收及净化的系统，所述系统包括：

余热回收装置，连接在从焦炉与焦炉烟囱之间的烟气管道分支出的旁路烟气管道上，第一温度焦炉烟气从焦炉进入余热回收装置，并在余热回收装置中降温至160℃-180℃，成为第二温度焦炉烟气；

烟气再热装置，与余热回收装置连接并且包括烟气风机和烟气再热器，第二温度焦炉烟气从余热回收装置进入烟气风机，由烟气风机加压后进入烟气再热器进行换热，第二温度焦炉烟气的温度降低至120℃-130℃，成为第三温度焦炉烟气；

除尘降温装置，与烟气再热装置中的烟气再热器连接，第三温度焦炉烟气从烟气再热器进入除尘降温装置，在除尘降温装置中，喷洒液对第三温度焦炉烟气进行喷洒，使第三温度焦炉烟气温度降低至60℃-80℃，成为第四温度焦炉烟气，第四温度焦炉烟气的粉尘浓度低于15mg/m³；

氧化装置，与除尘降温装置连接，第四温度焦炉烟气从除尘降温装置进入氧化装置，在氧化装置中与臭氧混合并发生氧化反应；

脱硫脱硝装置，与氧化装置连接，被氧化的第四温度焦炉烟气从氧化装置进入脱硫脱硝装置，经过脱硫脱硝、捕氨和捕雾处理后，成为脱硫脱硝焦炉烟气，脱硫脱硝装置还与烟气再热装置中的烟气再热器连接，脱硫脱硝焦炉烟气返回烟气再热器，与第二温度焦炉烟气进行热量交换，脱硫脱硝焦炉烟气温度升高至120℃以上，

其中，安全连锁阀设置在焦炉与焦炉烟囱之间的烟气管道上，当烟气风机处于异常状态时，通过安全连锁阀切换使第一温度焦炉烟气不经过余热回收装置而经焦炉与焦炉烟囱之间的烟气管道直接从焦炉烟囱排出，

其中，温度升高的脱硫脱硝焦炉烟气通过烟气管道进入焦炉烟囱，从焦炉烟囱排出。

2.根据权利要求1所述的焦炉烟气余热回收及净化的系统，其中，除尘降温装置包括除尘降温塔、除尘降温循环泵和除尘降温换热器，除尘降温塔分别与除尘降温循环泵和除尘降温换热器连接并且除尘降温循环泵连接在除尘降温塔与除尘降温换热器之间，除尘降温塔塔底的一部分喷洒液由除尘降温循环泵抽取到除尘降温换热器，并且在除尘降温换热器中降温，然后降温后的喷洒液被输送回除尘降温塔进行循环喷洒，其中，喷洒液是蒸氨废水。

3.根据权利要求2所述的焦炉烟气余热回收及净化的系统，其中，除尘降温装置还包括粉尘压滤机，除尘降温塔塔底的一部分喷洒液由除尘降温循环泵送至粉尘压滤机进行粉尘脱除，脱除后的固体粉尘颗粒送至炼焦配煤系统进行资源化利用。

4.根据权利要求1所述的焦炉烟气余热回收及净化的系统，其中，脱硫脱硝装置包括一段脱硫脱硝装置、二段脱硫脱硝装置、三段脱硫脱硝装置和捕雾装置，

其中，一段脱硫脱硝装置包括一段脱硫脱硝塔、一段洗涤液泵和一段冷却器，一段脱硫脱硝塔与一段洗涤液泵和一段冷却器连接并且一段洗涤液泵连接在一段脱硫脱硝塔与一段冷却器之间，在一段脱硫脱硝塔中，被氧化的第四温度焦炉烟气与加入的浓度大于15％的浓氨水生成混合溶液I和一段脱硫脱硝焦炉烟气，混合溶液I由一段洗涤液泵抽取至一段冷却器，在一段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液返回一段脱硫脱硝塔再进行循环喷洒；

其中，二段脱硫脱硝装置包括二段脱硫脱硝塔、二段洗涤液泵和二段冷却器，二段脱硫脱硝塔与二段洗涤液泵和二段冷却器连接并且二段洗涤液泵连接在二段脱硫脱硝塔与二段冷却器之间，在二段脱硫脱硝塔中，一段脱硫脱硝焦炉烟气与循环氨水生成混合溶液II和二段脱硫脱硝焦炉烟气，混合溶液II由二段洗涤液泵抽取至二段冷却器，在二段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液返回二段脱硫脱硝塔再进行循环喷洒；

其中，三段脱硫脱硝装置包括三段脱硫脱硝塔、三段洗涤液泵和三段冷却器，三段脱硫脱硝塔与三段洗涤液泵和三段冷却器连接并且三段洗涤液泵连接在三段脱硫脱硝塔与三段冷却器之间，在三段脱硫脱硝塔中，二段脱硫脱硝焦炉烟气与含酸母液生成混合溶液III和三段脱硫脱硝焦炉烟气，混合溶液III由三段洗涤液泵抽取至三段冷却器，在三段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液返回三段脱硫脱硝塔再进行循环喷洒；

其中，捕雾装置包括进一步脱除焦炉烟气中所含的夹带液滴的捕雾器，其中，三段脱硫脱硝焦炉烟气进入捕雾器，最终形成脱硫脱硝焦炉烟气。

5.根据权利要求4所述的焦炉烟气余热回收及净化的系统，其中，所述系统还包括再氧化装置，再氧化装置与一段脱硫脱硝装置连接，再氧化装置包括再氧化器、再氧化循环泵、再氧化换热器和再氧化尾气风机，

其中，再氧化器与一段洗涤液泵和一段脱硫脱硝塔连接，再氧化循环泵连接在再氧化器与再氧化换热器之间，再氧化器、再氧化循环泵和再氧化换热器形成循环系统，

其中，混合溶液I中的小部分溶液由一段洗涤液泵抽取至再氧化器，在再氧化器中与通入的纯氧或含氧空气发生氧化反应，实现了混盐的再氧化，部分氧化后的含混盐溶液返回一段脱硫脱硝塔，部分氧化后的含混盐溶液通过再氧化循环泵进入再氧化换热器，在再氧化换热器中冷却，然后冷却后的溶液被引入再氧化器，

其中，在再氧化器中产生的部分废气通过与再氧化器连接的再氧化尾气风机引入一段脱硫脱硝，继续脱除有害物质，然后随焦炉烟气外排。

6.根据权利要求1所述的焦炉烟气余热回收及净化的系统，其中，氧化装置包括臭氧发生器和臭氧混合器，臭氧发生器产生的臭氧进入臭氧混合器，与第四温度焦炉烟气混合并进行氧化反应。

7.一种焦炉烟气余热回收及净化的工艺，所述工艺包括：

第一余热回收步骤：由焦炉产生的第一温度焦炉烟气通过烟气管道进入余热回收装置，第一温度焦炉烟气在余热回收装置中被余热回收，同时温度降低至160℃-180℃，成为第二温度焦炉烟气，其中，焦炉与焦炉烟囱之间的烟气管道中设置有安全连锁阀；

第二余热回收步骤：第二温度焦炉烟气从余热回收装置进入烟气风机并由烟气风机加压后进入烟气再热器，被加压的第二温度焦炉烟气从烟气风机进入烟气再热器，并且与脱硫脱硝焦炉烟气进行换热，其中，第二温度焦炉烟气温度降低至120℃-130℃，成为第三温度焦炉烟气；

除尘步骤：第三温度焦炉烟气从烟气再热器进入除尘降温塔，在除尘降温塔中，蒸氨废水对第三温度焦炉烟气进行喷洒降温，除尘降温塔塔底的一部分喷洒液由除尘降温循环泵抽取到除尘降温换热器，在除尘降温换热器中降温，然后降温后的喷洒液被输送回除尘降温塔进行循环喷洒，其中，第三温度焦炉烟气中的粉尘被除去，烟气中的粉尘浓度低于15mg/m³，同时第三温度焦炉烟气的温度降低至60℃-80℃，成为第四温度焦炉烟气；

氧化步骤：第四温度焦炉烟气从除尘降温塔进入臭氧混合器，从臭氧发生器产生的臭氧进入臭氧混合器，在臭氧混合器中臭氧与第四温度焦炉烟气混合并且发生氧化反应；

脱硫脱硝步骤：被氧化的第四温度焦炉烟气从氧化装置进入脱硫脱硝装置，经过脱硫脱硝、捕氨和捕雾处理后，成为脱硫脱硝焦炉烟气；

换热步骤：脱硫脱硝装置还与烟气再热装置中的烟气再热器连接，脱硫脱硝焦炉烟气返回烟气再热器，与第二温度焦炉烟气进行热量交换，脱硫脱硝焦炉烟气温度升高至120℃以上，

其中，在换热步骤中，升高温度的脱硫脱硝焦炉烟气通过烟气管道进入焦炉烟囱，并由焦炉烟囱排放。

8.根据权利要求7所述的焦炉烟气余热回收及净化的工艺，脱硫脱硝步骤包括一段脱硫脱硝、二段脱硫脱硝、三段脱硫脱硝和捕雾段，

在一段脱硫脱硝中，被氧化的第四温度焦炉烟气与浓氨水生成混合溶液I和一段脱硫脱硝焦炉烟气，一段脱硫脱硝焦炉烟气进入二段脱硫脱硝塔，混合溶液I由一段洗涤液泵抽取至一段冷却器，在一段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液再返回一段脱硫脱硝塔进行循环喷洒；

在二段脱硫脱硝中，一段脱硫脱硝焦炉烟气被循环氨水喷洒洗涤，生成混合溶液II和二段脱硫脱硝焦炉烟气，二段脱硫脱硝焦炉烟气进入三段脱硫脱硝塔，混合溶液II由二段洗涤液泵抽取至二段冷却器，在二段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液再返回二段脱硫脱硝塔进行循环喷洒；

在三段脱硫脱硝中，二段脱硫脱硝焦炉烟气进入三段脱硫脱硝塔，被含酸母液喷洒洗涤，以降低烟气含氨量，生成混合溶液III和三段脱硫脱硝焦炉烟气，混合溶液III由三段洗涤液泵抽取至三段冷却器，在三段冷却器中进行冷却，冷却后的溶液再返回三段脱硫脱硝塔进行循环喷洒；

在捕雾段中，三段脱硫脱硝焦炉烟气经过捕雾器进一步脱除焦炉烟气中所含的夹带液滴，最后形成脱硫脱硝焦炉烟气。

9.根据权利要求7所述的焦炉烟气余热回收及净化的工艺，其中，除尘步骤还包括粉尘脱除，塔底的一部分喷洒液通过除尘降温循环泵送至粉尘压滤机进行粉尘脱除，脱除后的固体粉尘颗粒物通过压滤机压滤，分离后送至炼焦配煤系统进行资源化利用。

10.根据权利要求8所述的焦炉烟气余热回收及净化的工艺，其中，所述工艺还包括再氧化步骤，混合溶液I中的小部分溶液由一段洗涤液泵抽取至再氧化器，在再氧化器中与通入的纯氧或含氧空气发生氧化反应，部分氧化后的含混盐溶液返回一段脱硫脱硝塔，部分氧化后的含混盐溶液通过再氧化循环泵进入再氧化换热器，在再氧化换热器中冷却，然后冷却后的溶液被引入再氧化器，

其中，在再氧化器中产生的部分废气通过与再氧化器连接的再氧化尾气风机引入一段脱硫脱硝，继续脱除有害物质，然后随焦炉烟气外排。