CN106925108A - 一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，包括余热回收子系统、干法脱硫子系统、除尘子系统、氨水处理系统、SCR脱硝子系统以及烟囱，余热回收子系统的烟气入口端连通焦炉主烟道，余热回收子系统的烟气出口端连接干法脱硫子系统的烟气入口端，干法脱硫子系统的烟气出口端连通除尘子系统的烟气入口端；SCR脱硝子系统的烟气入口端连通除尘子系统的烟气出口端，SCR脱硝子系统的输入端连通氨水处理子系统的输出端，SCR脱硝子系统的烟气出口端连通烟囱。本发明用于对焦炉烟气进行余热回收、脱硫、除尘以及脱硝处理，可使焦炉烟气达到排放标准要求，具有经济性能佳、环保效果好的特点。

Description

一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统
技术领域
本发明涉及冶金行业的节能环保技术领域，特别是一种焦炉烟气处理系统。
背景技术
我国是焦炭生产大国，在炼焦过程中，生产焦炭的过程中，需要燃烧混合煤气或焦炉煤气来对煤料进行间接加热，在燃烧混合煤气或者焦炉煤气必然会产生焦炉烟气，焦炉烟气是一种污染气体，其中含有大量的二氧化硫、氮氧化物和烟尘。随着国家环保标准的日益严格，以及对国内重点地区污染排放的特殊要求，焦炉的烟气治理变得十分迫切。
焦炉烟气具有以下特点。1）烟气温度：焦炉烟气温度一般在240℃左右，有余热利用潜力。但是，在焦炉烟气处理的过程中，如采用高温脱硝工艺对焦炉烟气进行脱硝处理，则需要再次加热烟气；而布袋除尘工艺以及湿法脱硫工艺则需要对烟气进行降温处理。因此烟气温度限制了脱硫除尘脱硝的工艺选择。2）烟气成分：焦炉烟气中SO2浓度约在300mg/Nm3左右，NOx浓度约在800mg/Nm3左右，粉尘浓度约在50mg/Nm3左右。 其中，SO2浓度不高，不适合再生法脱硫工艺， NOx浓度较高，必须要求采用高效率的SCR工艺进行脱硝处理，另外，焦炉烟气中还含焦油等物质，成分较为复杂。
针对以上焦炉烟气的特点，目前在其它行业最广泛使用的高温脱硝和湿法脱硫组合已经无法满足焦炉煤气处理的技术经济性要求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种用于对焦炉烟气进行处理的系统，既能够使焦炉烟气的余热得到回收利用，又能够满足对焦炉烟气进行脱硫、脱硝以及除尘的处理要求，保证处理后的焦炉烟气能够到达排放标准，减少对环境的污染。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，包括余热回收子系统、干法脱硫子系统、除尘子系统、氨水处理子系统、SCR脱硝子系统以及烟囱，所述余热回收子系统的烟气入口端通过烟气管道连通焦炉主烟道，余热回收子系统输出蒸汽，余热回收子系统的烟气出口端通过烟气管道连接干法脱硫子系统的烟气入口端，干法脱硫子系统的烟气出口端连通除尘子系统的烟气入口端，除尘子系统底部输出灰粉；所述SCR脱硝子系统的烟气入口端通过烟气管道连通除尘子系统的烟气出口端，SCR脱硝子系统的输入端连通氨水处理子系统的输出端，SCR脱硝子系统的烟气出口端通过烟气管道连通烟囱。
上述一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，所述余热回收子系统包括余热锅炉以及通过管道依次连通的软化水箱、给水泵和除氧器，所述余热锅炉的烟气入口端通过管道连通焦炉主烟道，余热锅炉的烟气出口端通过管道连接干法脱硫子系统的烟气入口端，余热锅炉的加热出口端输出蒸汽。
上述一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，所述干法脱硫子系统包括通过管道依次连通的贮粉仓、输灰机、输送风机、磨机以及脱硫反应器，其中贮粉仓、输灰机、输送风机、磨机用于将碳酸氢钠输送给脱硫反应器；所述脱硫反应器的烟气入口端通过管道连通余热锅炉的烟气出口端，脱硫反应器的烟气出口端连通布袋除尘子系统的烟气入口端。
上述一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，所述除尘子系统的主要设备为布袋除尘器。
上述一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，所述氨水处理子系统包括通过管道依次连通的氨水罐、氨水泵、过滤器以及氨蒸发器，氨蒸发器的底部输入加热蒸汽，氨蒸发器的氨气输出端通过管道连通SCR脱硝子系统的输入端。
上述一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，所述SCR脱硝子系统的主要设备为SCR低温催化反应器，SCR低温催化反应器的烟气入口端通过烟气管道连通布袋除尘器的烟气出口端，SCR低温催化反应器的输入端通过管道连通氨蒸发器的氨气输出端，SCR低温催化反应器的烟气出口端通过烟气管道连通烟囱。
上述一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，所述SCR低温催化反应器的上升烟道中自下而上依次设置有用于改善喷氨之前烟气均匀性的均流装置、用于喷氨的喷氨格栅以及用于改善喷氨之后氨与烟气混合充分性的扰流装置；所述均流装置包括若干设立在上升烟道中的均流板，均流板顺应烟气行走方向设置；所述均流板的前后两个端面上分别设置一侧翼，侧翼的另一端与上升烟道内壁固定连接；所述扰流装置包括若干倒立的扰流锥体，扰流锥体通过固定设置在上升烟道内壁上的支撑装置固定；所述扰流锥体包括固定在支撑装置上锥顶板和锥角朝向上升烟道底部设置的锥角板。
上述一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，所述侧翼与均流板的端面之间设置有45°夹角，且两侧翼相对于烟气行走方向倾斜设置，两侧翼之间相互垂直。
上述一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，所述锥顶板和锥角板之间的夹角为30°~45°；所述支撑机构包括相互垂直的第一支撑件和第二支撑件，所述锥顶板的圆心与第一支撑件和第二支撑件的交点重合。
上述一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，所述SCR低温催化剂反应器与烟囱之间的烟气管道中设置有引风机。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明有效解决了焦炉烟气自身特点对传统脱硫、除尘、脱硝工艺的限制，将其自身特点变为脱硫、脱硝、除尘的有利条件来完成上述工艺，既能够使焦炉烟气的余热得到回收利用，又能够实现对焦炉烟气进行脱硫、除尘以及脱硝的处理，进一步保证了处理后的焦炉烟气能够达到排放标准，减少对环境的污染。
本发明中，采用碳酸氢钠干法脱硫，无需对焦炉烟气进行降温或升温处理，解决了以往湿法脱硫出口温度低、有白烟、需要升温满足烟囱热备要求等问题；在合理温度区间使用低温SCR脱硝，将其置于脱硫除尘之后，解决了以往催化剂受粉尘影响易发生高尘堵塞、中毒、硫铵沉积等难题；对焦炉烟气余热以及对焦化厂废弃氨水的充分利用，使得整体工艺系统的日常运行费用大致收支平衡，接近于只需要一次性设备投资的节能环保系统，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的工艺原理图；
图3为本发明所述SCR低温催化反应器上升烟道的结构示意图；
图4为本发明所述均流装置的结构示意图；
图5为本发明所述扰流装置的结构示意图。
其中：1、废氨水，2、加热蒸汽，3、蒸汽，4、焦炉烟气，5、脱硫除尘灰，6、小苏打粉，11、余热锅炉，12、软化水箱，13、给水泵，14、除氧器，21、贮粉仓，22、输灰机，23、输送风机，24、磨机，25、脱硫反应器，26、布袋除尘器，27、引风机，31、氨水罐，32、氨水泵，33、过滤器，34、氨蒸发器，35、SCR低温催化反应器，351.上升烟道，352.均流装置，3521.均流板，3522.第一侧翼，3523.第二侧翼，353.扰流装置，3531.锥顶板，3532.锥角板，3533.第一支撑件，3534.第二支撑件，354.喷氨格栅，41、烟囱。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其结构如图1所示，包括余热回收子系统、干法脱硫子系统、除尘子系统、氨水处理子系统、SCR脱硝子系统以及烟囱；其中，余热回收子系统的烟气入口端通过烟气管道连通焦炉主烟道，余热回收子系统输出蒸汽，余热回收子系统的烟气出口端通过烟气管道连接干法脱硫子系统的烟气入口端，干法脱硫子系统的烟气出口端连通除尘子系统的烟气入口端，除尘子系统底部输出灰粉；SCR脱硝子系统的烟气入口端通过烟气管道连通除尘子系统的烟气出口端，SCR脱硝子系统输入端连通氨水处理子系统的输出端，SCR脱硝子系统的烟气出口端通过烟气管道连通烟囱。
本发明中，余热回收子系统包括余热锅炉11以及给水支路，给水支路包括通过管道依次连通的软化水箱12、给水泵13和除氧器14；余热锅炉的烟气入口端通过管道连通焦炉主烟道，用于向余热锅炉中输入焦炉烟气4，余热锅炉的烟气出口端通过管道连接干法脱硫子系统的烟气入口端，输出余热回收后的焦炉烟气；余热锅炉回收烟气中余热输出蒸汽。余热锅炉通过给水支路输送的水来回收焦炉烟气的部分热量，并能够产生一定温度的蒸汽，起到余热回收再利用的作用。
干法脱硫子系统包括通过管道依次连通的贮粉仓21、输灰机22、输送风机23、磨机24以及脱硫反应器25，其主要设备为脱硫反应器，其中贮粉仓、输灰机、输送风机、磨机用于将碳酸氢钠输送给脱硫反应器25。脱硫反应器的烟气入口端通过管道连通余热锅炉的烟气出口端，脱硫反应器的烟气出口端连通布袋除尘子系统的烟气入口端。脱硫反应器采用碳酸氢钠对焦炉烟气进行干法脱硫处理。
除尘子系统的主要设备为布袋除尘器26，用于对焦炉烟气进行除尘，生成的脱硫除尘灰5可输送至灰仓。
氨水处理子系统用于对焦化厂输出的浓度约5%-10%的氨水1经过滤除油后再利用，以节约运行费用。废氨水处理子系统包括通过管道依次连通的氨水罐31、氨水泵32、过滤器33以及氨蒸发器34，氨蒸发器的底部输入加热蒸汽，氨蒸发器的氨气输出端通过氨气管道连通SCR脱硝子系统的输入端。
SCR脱硝子系统用于对焦炉烟气进行脱硝处理，其主要设备为SCR低温催化反应器35，SCR低温催化反应器的烟气入口端通过烟气管道连通布袋除尘器26的烟气出口端，SCR低温催化反应器的输入端通过氨气管道连通氨蒸发器34的氨气输出端，SCR低温催化反应器的烟气出口端通过烟气管道连通烟囱41。本发明中，为提高焦炉烟气的输送能力，在SCR低温催化剂反应器35与烟囱41之间的烟气管道中设置了引风机27。
本发明的SCR低温催化反应器中设置有上升烟道351，上升烟道351中自下而上依次设置有均流装置352、喷氨格栅354以及扰流装置353，如图3所示。
均流装置352用于改善喷氨之前烟气均匀性，其结构如图4所示。均流装置352包括若干设立在上升烟道中的均流板3521，均流板3521顺应烟气行走方向设置；均流板3521的前后两个端面上分别设置一侧翼，侧翼的另一端与上升烟道内壁固定连接。侧翼与均流板的端面之间设置有夹角，该夹角优选45°；且两侧翼相对于烟气行走方向倾斜设置，第一侧翼3522和第二侧翼3523之间相互垂直。
喷氨格栅354与氨蒸发器34的氨气输出端连通，用于向烟气中喷氨。
扰流装置353用于改善喷氨之后氨与烟气混合充分性，其结构如图5所示。扰流装置353包括若干倒立的扰流锥体，扰流锥体通过固定设置在上升烟道内壁上的支撑装置固定；扰流锥体包括固定在支撑装置上锥顶板3531和锥角朝向上升烟道底部设置的锥角板3532，锥顶板3531和锥角板3532之间的夹角为30°~45°，锥顶板3531的直径为400~800mm。支撑机构包括相互垂直的第一支撑件3533和第二支撑件3534，锥顶板3531的圆心与第一支撑件和第二支撑件的交点重合，以保证连接的牢固性。
本发明的SCR低温催化反应器上升烟道采用此种结构，当烟气通过上升烟道时，首先经过均流装置对烟气进行均流处理，而后通过喷氨格栅，再在扰流装置的作用下，使喷氨格栅喷出的氨气与烟气形成紊流，从而使两者充分混合，达到改善烟气流场状况的作用，提高脱硝效果。
本发明的工艺原理如图2所示，具体为：自焦炉输出的240℃以上热焦炉烟气从地下主烟道引出，经余热回收子系统回收余热后，将焦炉烟气降至约175℃，然后降温的焦炉烟气进入干法脱硫子系统进行脱硫，脱硫后进入布袋除尘器除尘，除尘后的焦炉烟气温度为170℃，然后经引风机进入SCR低温催化反应器脱硝，脱硝后的焦炉烟气温度为165℃，最后洁净烟气的温度为160℃由烟囱排放。
采用本发明对焦炉烟气进行余热回收、脱硫、除尘以及脱硝处理，可使焦炉烟气处理得满足排放标准要求，且排烟温度较高，因此烟囱可利旧，满足热备需求，具有经济性能佳、环保效果好的特点。

Claims (10)

1.一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：包括余热回收子系统、干法脱硫子系统、除尘子系统、氨水处理系统、SCR脱硝子系统以及烟囱，所述余热回收子系统的烟气入口端通过烟气管道连通焦炉主烟道，余热回收子系统输出蒸汽，余热回收子系统的烟气出口端通过烟气管道连接干法脱硫子系统的烟气入口端，干法脱硫子系统的烟气出口端连通除尘子系统的烟气入口端，除尘子系统底部输出灰粉；所述SCR脱硝子系统的烟气入口端通过烟气管道连通除尘子系统的烟气出口端，SCR脱硝子系统的输入端连通氨水处理子系统的输出端，SCR脱硝子系统的烟气出口端通过烟气管道连通烟囱。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：所述余热回收子系统包括余热锅炉（11）以及通过管道依次连通的软化水箱（12）、给水泵（13）和除氧器（14），所述余热锅炉的烟气入口端通过管道连通焦炉主烟道，余热锅炉的烟气出口端通过管道连接干法脱硫子系统的烟气入口端，余热锅炉的加热出口端输出蒸汽。
3.根据权利要求2所述的一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：所述干法脱硫子系统包括通过管道依次连通的贮粉仓（21）、输灰机（22）、输送风机（23）、磨机（24）以及脱硫反应器（25），其中贮粉仓、输灰机、输送风机、磨机用于将碳酸氢钠输送给脱硫反应器（25）；所述脱硫反应器的烟气入口端通过管道连通余热锅炉的烟气出口端，脱硫反应器的烟气出口端连通布袋除尘子系统的烟气入口端。
4.根据权利要求3所述的一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：所述除尘子系统的主要设备为布袋除尘器（26）。
5.根据权利要求4所述的一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：所述氨水处理子系统包括通过管道依次连通的氨水罐（31）、氨水泵（32）、过滤器（33）以及氨蒸发器（34），氨蒸发器的底部输入加热蒸汽，氨蒸发器的氨气输出端通过管道连通SCR脱硝子系统的输入端。
6.根据权利要求5所述的一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：所述SCR脱硝子系统的主要设备为SCR低温催化反应器（35），SCR低温催化反应器的烟气入口端通过烟气管道连通布袋除尘器（26）的烟气出口端，SCR低温催化反应器的输入端通过管道连通氨蒸发器（34）的氨气输出端，SCR低温催化反应器的烟气出口端通过烟气管道连通烟囱（41）。
7.根据权利要求6所述的一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：所述SCR低温催化反应器的上升烟道（351）中自下而上依次设置有用于改善喷氨之前烟气均匀性的均流装置（352）、用于喷氨的喷氨格栅（354）以及用于改善喷氨之后氨与烟气混合充分性的扰流装置（353）；
所述均流装置（352）包括若干设立在上升烟道中的均流板（3521），均流板（3521）顺应烟气行走方向设置；所述均流板（3521）的前后两个端面上分别设置一侧翼，侧翼的另一端与上升烟道内壁固定连接；
所述扰流装置（353）包括若干倒立的扰流锥体，扰流锥体通过固定设置在上升烟道内壁上的支撑装置固定；所述扰流锥体包括固定在支撑装置上锥顶板（3531）和锥角朝向上升烟道底部设置的锥角板（3532）。
8.根据权利要求7所述的一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：所述侧翼与均流板的端面之间设置有45°夹角，且两侧翼相对于烟气行走方向倾斜设置，两侧翼之间相互垂直。
9.根据权利要求7所述的一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：所述锥顶板（3531）和锥角板（3532）之间的夹角为30°~45°；所述支撑机构包括相互垂直的第一支撑件（3533）和第二支撑件（3534），所述锥顶板（3531）的圆心与第一支撑件和第二支撑件的交点重合。
10.根据权利要求6所述的一种焦炉烟气余热及脱硫脱硝除尘系统，其特征在于：所述SCR低温催化剂反应器（35）与烟囱（41）之间的烟气管道中设置有引风机（27）。
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