CN106334424A - 焦炉烟气脱硫系统及其工艺流程 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焦炉烟气脱硫系统,焦炉烟气的总烟道上设置通往焦炉大烟囱的旁路烟道;脱硫烟道上设置大烟囱热备空预器,脱硫烟道与大烟囱热备空预器的管程连通,环境空气与大烟囱热备空预器的壳程连通,并通往焦炉大烟囱排放;通过环境空气与烟气的换热,降低烟气脱硫前的温度同时确保焦炉大烟囱处于热备用状态;大烟囱热备空预器之后的脱硫烟道上设置脱硫吸收塔,脱硫吸收塔的顶部设置将烟气排放至大气的湿烟囱。本发明采用大烟囱热备空预器,保证了焦炉大烟囱随时备用的状态;空气对预热器壳程不会产生腐蚀的作用,预热器寿命更长;脱硫系统烟塔合一,脱硫效果好,结构简化,降低成本;热能回收,节约能源,降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种焦炉烟气脱硫系统及其工艺流程,属于焦炉烟气脱硫技术领域。
背景技术
随着环保要求的逐步提高,烟气排放的含硫量的标准也逐步提高,新建的烟气排放系统一般都配备脱硫环节,这就需要对脱硫系统进行设计,现有的烟气脱硫系统,当脱硫系统发生故障时,往往不能及时将烟气排出,影响了焦炉的生产进度;现有的焦炉烟气脱硫系统,一般会设置大烟囱热备空预器,采用含硫烟气走大烟囱热备空预器管程,净烟气走大烟囱热备空预器壳程,使净烟气与原烟气之间进行换热,从而达到节能的目的,但大烟囱热备空预器的壳程会因此而受到高湿度的净烟气的腐蚀,降低了大烟囱热备空预器的使用寿命。
发明内容
本发明旨在提供一种焦炉烟气脱硫系统,在确保焦炉不间断生产、脱硫系统安全可靠、以及烟气保证脱硫效果的前提下,最大化烟气热源利用,从而节约能源,降低成本。
本发明采用以下技术方案:
一种焦炉烟气脱硫系统,焦炉烟气的总烟道上设置通往焦炉大烟囱的旁路烟道,所述旁路烟道上设置由电液执行机构控制开闭的旁路挡板门,所述总烟道与脱硫烟道连通;所述脱硫烟道上设置大烟囱热备空预器,脱硫烟道与大烟囱热备空预器的管程连通,环境空气与大烟囱热备空预器的壳程连通,并通往所述焦炉大烟囱排放;通过环境空气与烟气的换热,降低烟气脱硫前的温度同时确保焦炉大烟囱处于热备用状态;所述大烟囱热备空预器之后的脱硫烟道上设置脱硫吸收塔,所述脱硫吸收塔的顶部设置将烟气排放至大气的湿烟囱。
进一步的,所述脱硫吸收塔内部自下而上设有脱硫增效器、4级喷淋层、3级除雾器。
进一步的,所述大烟囱热备空预器之前的脱硫烟道上设置余热回收装置,工艺水通过余热回收装置吸热后化为蒸汽回收。
更进一步的,所述余热回收装置与大烟囱热备空预器之间设置增压风机。
进一步的,两路烟气总烟道通过各自的旁路烟道门与焦炉大烟囱连通,两路烟气总烟道上各自设有烟气挡板门,并进行汇合。
一种上述的焦炉烟气脱硫系统的工艺流程,其特征在于,包括以下步骤:
脱硫系统正常工作时:S1、所述旁路烟道门保持关闭,烟气经过余热回收装置与工艺水进行换热,通过产生蒸汽进行余热回收,并第一步降低烟气温度;S2、烟气继续经过大烟囱热备空预器的管程,与空预器壳程中的空气进行换热,吸热后的空气通往焦炉大烟囱,为焦炉大烟囱处于热备用状态提供热量,同时第二步降低烟气的温度;S3、烟气继续进入脱硫吸收塔,因此经过脱硫吸收塔内部的脱硫增效器、4级喷淋层、3级除雾器,最后脱硫后的烟气经顶部的湿烟囱排向大气;
脱硫系统发生故障时:所述旁路烟道门打开,烟气挡板门关闭,烟气直接从经过备热的焦炉大烟囱排向大气。
本发明的有益效果在于:
1)采用大烟囱热备空预器,环境空气直接通过大烟囱热备空预器吸热后为焦炉大烟囱备热,保证了焦炉大烟囱随时备用的状态,确保脱硫系统发生故障时,不影响焦炉的生产;
2)环境空气对预热器壳程不会产生腐蚀的作用,预热器寿命更长;
3)脱硫系统烟塔合一,脱硫效果好,结构简化,降低成本;
4)热能回收,节约能源,降低成本。
附图说明
图1是本发明焦炉烟气脱硫系统的工艺流程图。
图2是图1中,脱硫吸收塔内部结构及其上部的湿烟囱的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
从排放限值来说,本发明新工艺核心设计保证:
针对SO2排放浓度<40mg/Nm3,dry,6%O2,折算至<26.7mg/Nm3,dry,实际氧量11%O2的二氧化硫排放浓度,脱硫效率要求达到98%,这是非常严格的,必须采用新工艺才能达到要求:
不设置GGH(烟气-烟气再热器)。GGH长期运行后,或多或少,将有部分泄漏(原烟气侧泄漏至净烟气侧),那怕是0.1%的泄漏,也将导致二氧化硫排放浓度不能达标排放。
不设置净烟气返回至大烟囱排放的净烟道。如果净烟气返回至大烟囱,必然与原烟气引接处部分或局部的接触,不可能做到100%的密封,如果有泄漏,那怕是0.1%的泄漏,也将导致二氧化硫排放浓度不能达标排放,因此采用烟塔合一的吸收塔顶部湿烟囱排放。
从焦炉安全运行的角度来说,本发明新工艺核心设计保证:
脱硫装置正常运行时,焦炉烟气经过脱硫增效器、喷淋层后,达到SO2排放限制,以湿烟气状态通过吸收塔顶部的烟塔合一的湿烟囱排放。
脱硫装置故障时,焦炉烟气(高温热烟气)必须快速切换至旁路和原大烟囱排放,由于焦炉工艺的特点,焦炉烟气完全是通过大烟囱自拔力排放至大气,必须要求大烟囱一直处于热备用状态,因此新工艺设置大烟囱热备空预器,采用高温原烟气加热空气,使加热空气从大烟囱排放,确保大烟囱一直处于热备用状态。
本发明焦炉烟气脱硫系统核心设备包括以下几种:
1)快开旁路挡板门;
原地下混凝土总烟道为旁路烟道,在原总烟道翻板阀位置安装百叶窗式双百叶挡板门作为旁路挡板门,要求旁路挡板门能快速打开(快开时间小于60s),采用电液执行机构,接UPS电源,确保在脱硫装置失电状态下,能打开旁路,焦炉烟气从热备大烟囱排放。
快开旁路挡板门的核心在于自带密封风机和密封系统,确保旁路挡板门关闭(脱硫装置正常运行)时,无原烟气泄漏至大烟囱,以及脱硫装置失电状态下UPS供电和快开功能。
2)大烟囱热备空预器;
脱硫增压风机和吸收塔之间设置大烟囱热备空预器,采用高温原烟气加热空气,使加热空气从大烟囱排放,确保大烟囱一直处于热备用状态。脱硫增压风机出口烟气温度约175-180℃,此时,烟气温度仍处于酸露点温度上,高温烟气进入列管式大烟囱热备空预器(管程),加热空气,温度进一步降低至120℃,再行进入吸收塔。在进入吸收塔前,原烟气温度降低,能进一步降低水耗,能降低吸收塔内反应温度,促进SO2的吸收,延长吸收塔内设备的使用寿命。
环境空气通过大烟囱热备空预器加热后,进入大烟囱,确保大烟囱一直处于热备用状态。
大烟囱热备空预器的核心在于防腐、空气加热后温度、空气流量和空气侧的阻力。
3)烟塔合一吸收塔;
图2烟塔合一吸收塔,包括如下核心设备:脱硫增效器+4级喷淋层+3级除雾器+湿烟囱。
吸收塔内核心设备确保SO2、粉尘等达标排放,确保无石膏雨。湿烟囱确保满足国家和行业对烟囱高度和烟气排放的要求。
4)焦炉大烟囱;
焦炉大烟囱由于热空气流通,一直处于热备状态,脱硫装置故障时,能快速切换至热备大烟囱,焦炉烟气能顺利通过热备大烟囱排放至大气,确保焦炉的安全运行。热备大烟囱不需额外的防腐或其他处理。
以下从成本解决的角度,进一步分析本发明焦炉烟气脱硫系统降低的成本。
1、造价节省
150万吨/年焦炉烟气脱硫工程采用余热回收+大烟囱热备+烟塔合一排放的新工艺,大幅降低了工程造价,主要体现在:
-节省了大烟囱的防腐处理。此一项,大约节省造价约1000万元。
-节省了大型的GGH,采用小容量的大烟囱热备空预器替换,同样起到节省水耗的目的。
-节省了大量的净烟气烟道,以及相应的防腐、保温等造价,采用较小成本的烟塔合一的湿烟囱。
-由于大幅降低系统阻力,节省了增压风机和配套电机、变频器的造价。
综合来看,新工艺相对现有技术,工程造价节省三分之一到二分之一。
2、节能和节省运行费用
新工艺优化了系统流程降低了运行电耗和水耗,相对传统工艺,总计节省电耗约1100kW,节省水耗每小时10吨级,年运行费用节省约600多万元。
新工艺采用的余热回收系统,摒弃了GGH以及相应的净烟气系统,降低了系统阻力约1000Pa,节省工艺电耗约400kW。
新工艺采用的脱硫增压风机,布置位置与烟气酸露点结合,起到了保护增压风机又节省电耗的作用:增压风机有两种安装位置,即(余热锅炉出口)低温侧(175℃)布置和(余热锅炉进口)高温侧(280℃)布置。
脱硫增压风机布置方案取决于烟气的酸露点。
表1不同工况下SO3生成量
合并上表,形成表2不同SO3含量下烟气酸露点
表2不同SO3含量下烟气酸露点
酸露点值在126℃至139℃之间。理想的设备运行温度应高于酸露点值10-15℃,防止发生酸腐蚀。因此,增压风机布置在余热锅炉下游(烟气温度约175℃),仅此一项就节省电耗约400kW。
新工艺采用的脱硫增效器,确保了SO2超低排放,同时能大幅降低循环浆液量和运行电耗。根据物料平衡理论计算,节省电耗约300kW。
新工艺采用的热备空预器,布置在增压风机和吸收塔之间,不仅解决了大烟囱保持热备用状态的热源问题,还进一步节约了系统水耗。
表4不同吸收塔入口烟气温度下的耗水量
从上表可以得出,采用大烟囱热备空预器后,吸收塔入口烟气温度由175℃左右降低至120℃,可以节约水耗约18t/h,减少年运行费用约40多万元。
3、新工艺总的运行费用分析
新工艺总的运行费用分析见表3。
表3:150万吨/年焦炉烟气余热回收和脱硫工程运行费用分析
从上表可以得出,采用余热回收+大烟囱热备+烟塔合一排放的新工艺,余热回收和脱硫节能环保装置不仅不需企业付出高额的运行费用,每年(按年运行8000小时计)还能获得近1000万人民币的收益。
综上,本发明采用余热回收+大烟囱热备+烟塔合一排放的新工艺,大幅降低工程造价、大幅减少运行费用、实现节能减排、循环发展、企业盈利的目标。
本发明核心在于大烟囱热备空预器加热空气,确保大烟囱的热备和焦炉的安全运行,在此基础上,采用不设置GGH,采用烟塔合一技术,大幅降低工程造价,大幅减少运行费用;以及吸收塔的设计,包括脱硫增效器+4级喷淋层+3级除雾器。吸收塔内核心设备确保SO2、粉尘等达标排放,确保无石膏雨。
以上是本发明的优选实施例,本领域普通技术人员还可以对其进行各种变换,在不脱离本发明总的构思下的这些变换都应当属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种焦炉烟气脱硫系统,其特征在于:
焦炉烟气的总烟道上设置通往焦炉大烟囱的旁路烟道,所述旁路烟道上设置由电液执行机构控制开闭的旁路挡板门,所述总烟道与脱硫烟道连通;
所述脱硫烟道上设置大烟囱热备空预器,脱硫烟道与大烟囱热备空预器的管程连通,环境空气与大烟囱热备空预器的壳程连通,并通往所述焦炉大烟囱排放;通过环境空气与烟气的换热,降低烟气脱硫前的温度同时确保焦炉大烟囱处于热备用状态;
所述大烟囱热备空预器之后的脱硫烟道上设置脱硫吸收塔,所述脱硫吸收塔的顶部设置将烟气排放至大气的湿烟囱。
2.如权利要求1所述的焦炉烟气脱硫系统,其特征在于:所述脱硫吸收塔内部自下而上设有脱硫增效器、4级喷淋层、3级除雾器。
3.如权利要求1所述的焦炉烟气脱硫系统,其特征在于:所述大烟囱热备空预器之前的脱硫烟道上设置余热回收装置,工艺水通过余热回收装置吸热后化为蒸汽回收。
4.如权利要求3所述的焦炉烟气脱硫系统,其特征在于:所述余热回收装置与大烟囱热备空预器之间设置增压风机。
5.如权利要求1所述的焦炉烟气脱硫系统,其特征在于:两路烟气总烟道通过各自的旁路烟道门与焦炉大烟囱连通,两路烟气总烟道上各自设有烟气挡板门,并进行汇合。
6.一种权利要求3所述的焦炉烟气脱硫系统的工艺流程,其特征在于,包括以下步骤:
脱硫系统正常工作时:
S1、所述旁路烟道门保持关闭,烟气经过余热回收装置与工艺水进行换热,通过蒸汽回收进行余热回收,并第一步降低烟气温度;
S2、烟气继续经过大烟囱热备空预器的管程,与大烟囱热备空预器壳程中的空气进行换热,吸热后的空气通往焦炉大烟囱,为焦炉大烟囱处于热备用状态提供热量,同时第二步降低烟气的温度;
S3、烟气继续进入脱硫吸收塔,因此经过脱硫吸收塔内部的脱硫增效器、4级喷淋层、3级除雾器,最后脱硫后的烟气经顶部的湿烟囱排向大气;
脱硫系统发生故障时:
所述旁路烟道门打开,烟气挡板门关闭,烟气直接从经过备热的焦炉大烟囱排向大气。
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