CN107477603A - 一种化工低压尾气回收利用的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化工低压尾气回收利用的系统及方法，该系统包括尾气缓冲分离罐、尾气燃烧罐和余热回收系统，其中，尾气缓冲分离罐包括低压尾气进口、尾气出口和超压自动排放装置，低压尾气进口和尾气出口分别设置于尾气缓冲分离罐的下端和上端，超压自动排放装置包括压力传感器、控制器和排气阀，压力传感器设置于尾气缓冲分离罐的内部，排气阀通过管道与尾气缓冲分离罐连通，压力传感器和排气阀均与控制器连接，控制器中输入压力上限；尾气燃烧罐的上端设置有至少一个燃烧器，所述尾气出口通过管道与燃烧器连通，管道上设置有阀门；所述尾气燃烧罐通过管道与余热回收系统连接，余热回收系统对低压尾气燃烧得到的烟气进行热量回收。

Description

一种化工低压尾气回收利用的系统及方法

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种化工低压尾气回收利用的系统及方法。

背景技术

化工生产过程中会产生一部分连续排放的尾气，尾气中含有一定的有效组分，对于一些高压尾气，可以采用吸收、膜分离或者变压吸附等技术进行分离、提纯后回收利用，但是对于一些低压尾气，以及经过回收处理后的一些高压尾气，因为有效组分含量低、压力低、成分复杂等原因，造成低压尾气中的有效组分的回收难度大。有化工低压尾气中含有可燃气体成分，为了降低低压尾气的处理成本，通常采用火炬高空燃放的办法排放。但是采用该种方法处理低压尾气时，一方面容易造成能量的浪费，另一方面低压尾气的排放往往不是连续、恒定流量的，脉冲式排放的低压尾气容易导致火炬燃烧的不稳定，如果在火炬处燃烧不充分时，则会产生一氧化碳和碳黑，一氧化碳进入空气中，影响空气质量，碳黑容易降落在火炬下方的地面上，对环境和人们的生产、生活造成严重的影响。

综上所述，现有技术中低压尾气处理成本高、容易造成能源浪费和环境污染的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种化工低压尾气回收利用的系统及方法。通过对低压尾气进行回收利用，实现节能创效。

为了解决以上问题，本发明的技术方案为：

一种化工低压尾气回收利用的系统，包括尾气缓冲分离罐、尾气燃烧罐和余热回收系统，其中，尾气缓冲分离罐包括低压尾气进口、尾气出口和超压自动排放装置，低压尾气进口和尾气出口分别设置于尾气缓冲分离罐的下端和上端，超压自动排放装置包括压力传感器、控制器和排气阀，压力传感器设置于尾气缓冲分离罐的内部，排气阀通过管道与尾气缓冲分离罐连通，压力传感器和排气阀均与控制器连接，控制器中输入压力上限，压力传感器测得的压力达到该压力上限时，控制器控制排气阀打开；

尾气燃烧罐的上端设置有至少一个燃烧器，所述尾气出口通过管道与燃烧器连通，管道上设置有阀门；尾气燃烧罐的底部为倒锥形结构，倒锥形结构的下端设置液封装置；所述尾气燃烧罐通过管道与余热回收系统连接，余热回收系统对低压尾气燃烧得到的烟气进行热量回收。

在对低压尾气进行回收燃烧试验中发现，由于低压尾气的压力小，其中的可燃废气的浓度低，而且低压尾气流量不稳定，极易造成尾气燃烧罐中的燃烧器燃烧不稳定甚至熄火，当燃烧不稳定时，容易导致尾气中的可燃气体燃烧不充分，产生大量的一氧化碳，一方面造成能源的浪费，另一方面会污染环境。此外还容易造成尾气燃烧罐中的压力不稳定，压力不稳定，会严重影响尾气燃烧罐的使用寿命，并且存在安全隐患。

在尾气燃烧罐之前设置尾气缓冲分离罐，缓冲分离罐可以对低压尾气起到收集缓冲的作用，可以有效提高低压尾气中可燃气体的浓度和压力，更容易燃烧。此外，在尾气缓冲分离罐上设置超压自动排放装置，当压力传感器测得的压力值达到控制器中的压力上限值时，排气阀开启，对缓冲分离罐自动卸压。这样设置的目的是使缓冲分离罐中尾气压力保持在较大值，进而可以为燃烧器提供恒定的流量，保证燃烧器燃烧的稳定性。如果低压尾气排放量较大超过该系统的负荷时，可以及时排放，避免产生安全隐患。

在尾气燃烧罐中燃烧时，燃烧器燃烧稳定性的波动会影响尾气燃烧罐中的压力，在尾气燃烧罐的底部设置液封装置，可弹性调节尾气燃烧罐中的压力，有效缓解燃烧稳定性的波动对尾气燃烧罐造成的影响。

尾气燃烧过程中，不可避免产生碳黑等固体杂质，将尾气燃烧罐的底部设置为倒锥形，且采用液封，烟气中的固体颗粒沉积到底部，并通过倒锥形底部导送至液封装置内，解决了碳黑等固体杂质随烟气排放容易对环境造成污染的问题。

进一步的，所述排气阀通过管道与高空燃烧火炬连通。通过排气阀排放的尾气如果直接排放到空气中时，容易对空气造成污染，将该部分尾气通往高空燃烧火炬，可以将该部分尾气燃烧处理，避免对空气产生污染。

进一步的，所述尾气缓冲分离罐的底部设置有用于排放液体的排放口。由于尾气缓冲分离罐中具有较高的压力，低压尾气中的部分气体可能会在降温增压的作用下凝结为液体，及时将该部分液体排出，可以保证尾气缓冲分离罐的正常稳定运行，并且容易保证尾气燃烧器燃烧的稳定性。

进一步的，所述燃烧器的数量为偶数，对称安装在尾气燃烧罐的内壁上。这样设置更容易使尾气燃烧罐受力对称，容易保证尾气燃烧器的稳定性。

进一步的，所述尾气燃烧器的顶部为锥形结构。尾气燃烧过程中容易产生碳黑等固体颗粒，碳黑容易粘附在尾气燃烧器的顶部，将其设置为锥形结构，更利于碳黑等物质的滑脱，使尾气燃烧器内部保持清洁。

进一步的，所述尾气燃烧器中设置有火焰监测装置，火焰监测装置包括第二控制器、温度传感器和火焰监测器，所述温度传感器、火焰监测器和尾气缓冲分离罐上端的排气阀均与所述第二控制器连接。当尾气燃烧罐内部的温度高于1300℃，或火焰监测器监测不到火焰时，第二控制器控制所述排气阀关闭，自动切断尾气进气，保证系统的安全智能运行。

进一步的，所述余热回收系统包括依次与尾气燃烧罐连通的过热器、蒸发器和省煤器，省煤器与汽包连通，汽包与过热器连通。汽包中的蒸汽在过热器的加热作用下，可以得到较高温度较高压力的水蒸汽，可以用于工业生产。

进一步的，所述省煤器的下游还设置有预热器，烟气与空气在预热器中换热，对空气进行加热，预热器的空气出口与所述燃烧器连接。利用较低温度的烟气对空气进行预热，提高了空气的温度，更有利于尾气的充分燃烧。

进一步的，由引风机提供烟气流动的动力。

利用上述系统对化工低压尾气回收利用的方法，包括如下步骤：

1)将低压尾气通入尾气缓冲分离罐中收集，当尾气缓冲分离罐中的气体压力达到10KPa时，开启阀门，将尾气缓冲分离罐中的尾气输送至尾气燃烧罐中的燃烧器燃烧，通入燃烧器中的尾气流量与空气流量比例为1:2-3；

2)尾气燃烧罐中燃烧得到的烟气依次经过过热器、省煤器，对省煤器中的水加热成蒸汽，该蒸汽进入过热器，经加热后得到较高温度、较高压力的水蒸气。

进一步的，步骤1)中，还包括在尾气缓冲罐中进行气液分离、将液体排出尾气缓冲分离罐的步骤。

进一步的，步骤2)中，尾气燃烧罐中的温度高于1300℃或没有火焰燃烧时，切断尾气进气。

进一步的，步骤2)中，得到的水蒸汽的温度为430-460℃，压力为3.6-4.2MPa。

本发明的有益效果为：

在尾气燃烧罐之前设置尾气缓冲分离罐，缓冲分离罐可以对低压尾气起到收集缓冲的作用，可以有效提高低压尾气中可燃气体的浓度和压力，更容易燃烧。此外，在尾气缓冲分离罐上设置超压自动排放装置，当压力传感器测得的压力值达到控制器中的压力上限值时，排气阀开启，对缓冲分离罐自动卸压。这样设置的目的是使缓冲分离罐中尾气压力保持在较大值，进而可以为燃烧器提供恒定的流量，保证燃烧器燃烧的稳定性。如果低压尾气排放量较大超过该系统的负荷时，可以及时排放，避免产生安全隐患。

在尾气燃烧罐中燃烧时，燃烧器燃烧稳定性的波动会影响尾气燃烧罐中的压力，在尾气燃烧罐的底部设置液封装置，可弹性调节尾气燃烧罐中的压力，有效缓解燃烧稳定性的波动对尾气燃烧罐造成的影响。

尾气燃烧过程中，不可避免产生碳黑等固体杂质，将尾气燃烧罐的底部设置为倒锥形，且采用液封，烟气中的固体颗粒沉积到底部，并通过倒锥形底部导送至液封装置内，解决了碳黑等固体杂质随烟气排放容易对环境造成污染的问题。

本发明工艺流程简单，解决了化工低压尾气因为有效组分含量低、压力低，成分复杂，无法回收利用的问题，实现了低效资源的回收利用，节约了能源，创造了价值。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的结构示意图。

其中，1、尾气缓冲分离罐，2、尾气燃烧罐，3、第一排气阀，4、第二排气阀，5、燃烧器，6、汽包，7、引风机，8、预热器，9、鼓风机，10、省煤器，11、过热器，12、烟道，13、液封装置，14、排放口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，一种化工低压尾气回收利用的工艺及装置，包括与各类化工低压尾气输送管路相连接的尾气缓冲分离罐1，尾气缓冲分离罐1的上端与尾气燃烧罐2中的燃烧器5相连，尾气燃烧罐2下端与余热回收系统相连，尾气燃烧罐2底部为液封装置13，余热回收系统产生的蒸汽输送至化工生产装置，直接用于工业生产，余热回收系统产生的烟气与高空排放装置(烟囱)相连；安全逻辑系统包括多相缓冲分离罐的超压自动排放装置和尾气燃烧罐中的火焰监测装置及熄火自动切断隔离装置。

尾气缓冲分离罐1的下端与各类化工尾气输送管路相连，上端设置混合尾气出口，通过管道与尾气燃烧罐2的燃烧器5相连，尾气缓冲分离罐1的底部设置有排放口14；多相缓冲分离系统顶部设置压力监测及安全泄放装置，安全泄放装置上设置第一排气阀3，第一排气阀3与高空燃放火炬系统相连，安全泄放装置上设置第二排气阀4，可以实现将尾气直接排放到大气中。尾气缓冲分离系统大于等于压力上限20KPa时，实现自动泄压排放。

尾气燃烧罐2分为三层结构，最上层为椎体结构，最下层为倒锥体结构，中间层为筒体结构，内衬耐火浇筑材料；筒体上端设置燃烧器5，燃烧器沿对称轴呈偶数(2，4，6，8，…)组均匀对称布置，尾气与空气在燃烧器出口处均匀混合燃烧；筒体下部为燃烧后的尾气出口，直接与余热回收系统相连；尾气燃烧系统底部为液封装置13，液封装置13包括一个液体容器，液体容器中注入一定液位的水，尾气燃烧罐的底部通过一定长度的接管浸入液面以下，实现液封。尾气燃烧系统筒体内部设置火焰监测装置，顶部设置爆破片安全装置。尾气燃烧罐2的温度高于1300℃，或尾气燃烧罐2中监测不到火焰时，自动切断尾气进气，同时自动执行隔离操作，实现尾气回收装置安全退出。

1)将低压尾气通入尾气缓冲分离罐中收集，当尾气缓冲分离罐中的气体压力达到10KPa时，开启阀门，将尾气缓冲分离罐中的尾气输送至尾气燃烧罐中的燃烧器燃烧，通入燃烧器中的尾气流量与空气流量比例为1:2-3；尾气缓冲分离系统大于等于压力上限20KPa时，实现自动泄压排放。

2)尾气燃烧罐中燃烧得到的烟气依次经过过热器、省煤器，对省煤器中的水加热成蒸汽，该蒸汽进入过热器，经加热后得到较高温度、较高压力的水蒸气。

余热回收系统的作用是将尾气燃烧系统产生的热量转化为工业用蒸汽。余热回收系统由过热器11、蒸发器、省煤器10、预热器8以及汽包6组成，高温燃烧烟气依次经过过热器11、蒸发器、省煤器10、预热器8，温度逐步降低，然后经过引风机7抽至高空排放；空气经鼓风机9加压后进入预热器8，然后进入尾气燃烧罐2的燃烧器5作为助燃气参与燃烧反应；汽包6内产出的蒸汽进入过热器11，成为中温中压蒸汽，供工业生产使用，得到的蒸汽的温度为440-470℃，压力为3.8-4.2MPa(A)。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种化工低压尾气回收利用的系统，其特征在于：包括尾气缓冲分离罐、尾气燃烧罐和余热回收系统，其中，尾气缓冲分离罐包括低压尾气进口、尾气出口和超压自动排放装置，低压尾气进口和尾气出口分别设置于尾气缓冲分离罐的下端和上端，超压自动排放装置包括压力传感器、控制器和排气阀，压力传感器设置于尾气缓冲分离罐的内部，排气阀通过管道与尾气缓冲分离罐连通，压力传感器和排气阀均与控制器连接，控制器中输入压力上限，压力传感器测得的压力达到该压力上限时，控制器控制排气阀打开；

尾气燃烧罐的上端设置有至少一个燃烧器，所述尾气出口通过管道与燃烧器连通，管道上设置有阀门；尾气燃烧罐的底部为倒锥形结构，倒锥形结构的下端设置液封装置；所述尾气燃烧罐通过管道与余热回收系统连接，余热回收系统对低压尾气燃烧得到的烟气进行热量回收。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述排气阀通过管道与高空燃烧火炬连通。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述尾气缓冲分离罐的底部设置有用于排放液体的排放口。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述燃烧器的数量为偶数，对称安装在尾气燃烧罐的内壁上。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述尾气燃烧器的顶部为锥形结构。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述尾气燃烧器中设置有火焰监测装置，火焰监测装置包括第二控制器、温度传感器和火焰监测器，所述温度传感器、火焰监测器和尾气缓冲分离罐上端的排气阀均与所述第二控制器连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述余热回收系统包括依次与尾气燃烧罐连通的过热器、蒸发器和省煤器，省煤器与汽包连通，汽包与过热器连通。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述省煤器的下游还设置有预热器，烟气与空气在预热器中换热，对空气进行加热，预热器的空气出口与所述燃烧器连接。

9.利用权利要求1-8任一所述系统对化工低压尾气回收利用的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将低压尾气通入尾气缓冲分离罐中收集，当尾气缓冲分离罐中的气体压力达到10KPa时，开启阀门，将尾气缓冲分离罐中的尾气输送至尾气燃烧罐中的燃烧器燃烧，通入燃烧器中的尾气流量与空气流量比例为1:2-3；

2)尾气燃烧罐中燃烧得到的烟气依次经过过热器、省煤器，对省煤器中的水加热成蒸汽，该蒸汽进入过热器，经加热后得到较高温度、较高压力的水蒸气。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤2)中，尾气燃烧罐中的温度高于1300℃或没有火焰燃烧时，切断尾气进气。