CN108704435A - 一种焦化企业废气/污染物节能减排方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种焦化企业废气/污染物节能减排方法及装置，涉及大气污染控制技术和焦化行业的技术领域。本发明通过焦炉装煤、出焦及化产工艺废气梯度利用于焦炉燃烧室作为助燃空气，减少了多环芳烃及环境异味气体排放；同时采用焦炉净烟气干法熄焦结合焦炭密闭输送技术，解决传统工艺焦炭输送过程中无组织排放污染问题。本发明提供一种系统深度控制方法，削减了焦化企业废气量和常规/非常规污染物排放，同时经济、合理、高效的利用废气潜热及助燃气体成分，起到与企业削减产能异曲同工的环境效益。

Description

一种焦化企业废气/污染物节能减排方法及装置
技术领域
本发明涉及大气污染控制技术和焦化行业的技术领域，尤其涉及一种焦化企业废气/污染物节能减排方法及装置。
背景技术
焦化行业是典型重污染行业之一，排污环节多、强度高、种类杂、毒性大。与其它行业相比，烟气中不仅常规污染物(如烟尘、SO2、NOx)的排放限值较高，而且排放的非常规污染物中含有大量多环芳烃、苯并芘等致癌物质，对人体健康和城市环境空气质量造成重要影响。
目前，焦化行业存在如下共性大气污染防治问题：一是注重烟尘、SO2、NOx等常规污染物的控制，未对装煤、出焦等过程的其它气态污染物(如多环芳烃、CO等)采取控制措施；二是化产工艺及熄焦运输过程无组织排放(含多环芳烃、苯并芘类强致癌物、氰化氢、H2S及氨等环境异味气体、烟尘等)污染严重，未采取有效控制措施；三是部分焦化企业生产工艺落后，如采用湿法熄焦技术，大气污染严重。如何深度净化焦化企业产生的复合大气污染，对改善城市大气环境空气质量意义重大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种焦化企业废气/污染物节能减排方法及装置。本发明提供的方法能够深度净化焦化企业化产工艺产生的气态污染物，并强化部分工艺无组织排放污染的有效控制，削减企业废气排放量及大气污染物排放总量，改善城市大气环境空气质量。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种焦化企业废气/污染物节能减排方法，包括：
将焦炉装煤、出焦过程产生的废气引入焦炉燃烧室作为助燃气体；
将化产工艺废气经集气后，引入焦炉燃烧室作为助燃气体；
焦炉炭化室产生的高温焦炭经焦炭密闭输送装置输送至晒焦台；
焦炉燃烧室产生的烟气经净化后，部分净化烟气进入焦炭密闭输送装置对高温焦炭进行一级冷却，得到一级冷却焦炭；换热后的净化烟气回流至焦炭密闭输送装置循环冷却高温焦炭。
优选地，还包括采用空气对一级冷却焦炭进行二级冷却，得到二级冷却焦炭。
优选地，换热后的空气进入焦炉燃烧室作为助燃气体。
优选地，所述净化烟气的温度为150～250℃。
优选地，所述一级冷却焦炭的温度为100～200℃。
优选地，所述二级冷却焦炭的温度为40～60℃。
优选地，所述化产工艺废气包括冷鼓、脱硫、硫氨、脱苯工段涉及的储槽、储罐的放散废气。
本发明还提供了一种焦化企业废气/污染物节能减排装置，包括依次连通的焦炉、脱硝装置、余热锅炉、脱硫装置、第一除尘装置、第一引风机和烟囱；所述第一除尘装置和所述第一引风机之间的管路上设置分流管道；所述分流管道上设置空气补入口，所述分流管道出口与焦炭密闭输送装置连通；
所述焦炉包括间隔设置的炭化室和燃烧室；
所述燃烧室包括煤气入口、助燃气体入口和烟气出口；
所述炭化室包括进煤口和出焦口；
所述燃烧室的烟气出口与所述脱硝装置的入口连接；
所述炭化室的出焦口与焦炭密闭输送装置连接；
所述燃烧室的助燃气体入口与第一增压风机连通；
所述燃烧室的助燃气体入口还依次与第一循环风机和第二除尘装置连通；
所述焦炭密闭输送装置包括第一冷却装置和第二冷却装置；
所述分流管道依次与所述第一冷却装置、第三除尘装置、余热回收装置、第二循环风机连通形成循环通路；
第二增压风机依次与所述第二冷却装置、第二引风机和燃烧室的助燃气体入口连通。
优选地，所述第二除尘装置、第一循环风机和燃烧室形成的气路上、所述燃烧室和第一增压风机形成的气路上、所述分流管道、第一冷却装置、第三除尘装置、余热回收装置和第二循环风机形成的气路上、所述第二增压风机、第二冷却装置、第二引风机和燃烧室形成的气路上独立地设置自动调节阀与流量采集传感器。
本发明提供了一种焦化企业废气/污染物节能减排方法，包括：将焦炉装煤、出焦过程产生的废气引入焦炉燃烧室作为助燃气体；将化产工艺废气经集气后，引入焦炉燃烧室作为助燃气体；焦炉炭化室产生的高温焦炭经焦炭密闭输送装置输送至晒焦台；焦炉燃烧室产生的烟气经净化后，部分净化烟气进入焦炭密闭输送装置对高温焦炭进行一级冷却，得到一级冷却焦炭；换热后的净化烟气回流至焦炭密闭输送装置循环冷却高温焦炭。本发明的方法能够将焦化企业装煤、出焦、熄焦、化产等工序产生的废气梯度或循环利用于焦化生产工艺内，总体上可进一步降低焦化企业总废气排放量，取得大气污染物总量减排的效果，起到与削减焦化行业产能异曲同工的效果。与现有焦化企业装煤、出焦烟气净化工艺(仅考虑除尘)相比，本发明将装煤、出焦烟气经除尘后梯度利用于焦炉燃烧室作为助燃空气，可提供一种高效低成本方法，解决焦化企业装煤、出焦工序长期存在多环芳烃(包括苯并芘)及CO等气态污染被忽视治理的问题，减小了一些致癌物(如苯并芘等)对人体健康的累积影响。现有焦化企业的化产工艺部分废气经简易处理后直接排空，没有深度净化，该类废气嗅觉阈值极低，人体直观感受比较明显；此外，以上废气中还有部分是无组织排放(如部分氨水、焦油及焦油渣储槽无组织排放废气等)，没有采取任何收集及净化措施。本发明将以上废气梯度利用于焦炉燃烧室助燃空气，可强化以上工序无组织环境异味废气的控制，减少苯并芘等强致癌物的排放，减少对人体直观感受的影响。传统高温(红)焦炭采用敞口焦罐运输至(干、湿)(干熄焦一般采用的是N2，湿熄焦采用的是水，不同于本发明的焦炉净化烟气熄焦。)熄焦塔过程中，由于焦罐敞口燃烧，产生大量无组织废气，废气中含有大量烟尘、CO、苯并芘等污染物，对厂区大气环境质量影响较大，同时热量浪费严重。
本发明通过采用密闭输送装置输送焦炭，并结合焦炉低氧净化烟气在焦炭输送过程中冷却熄灭高温(红)焦炭，有以下优点：一是彻底解决传统工艺焦炭输送过程中无组织排放污染问题；二是焦炭密闭输送装置兼具运焦及熄焦双重功能，减小了(干、湿)熄焦塔设备投资及运行费用、熄焦所用氮气制备费用，避免了湿法熄焦所引起的大气与水污染问题；三是通过循环部分焦炉烟气至焦炭密闭输送装置，可减少部分焦炉烟气量及污染物排放；四是焦炉(燃烧室)低氧(氧含量3～8％)烟气氛围下大大减缓了高温焦炭输送过程中暴露空气中的自燃(氧化)损失，可提高1％～1.5％的焦炭产量。本发明回收了装煤、出焦、化产等工序排放的废气中VOCs、CO等可燃气体成分的热值，焦炉烟气余热及高温焦炭输送过程中释放的热量，实现了能量的综合回收利用，节能减排的高度统一。
附图说明
图1为本发明的焦化企业废气/污染物节能减排装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种焦化企业废气/污染物节能减排方法，包括：将焦炉装煤、出焦过程产生的废气引入焦炉燃烧室作为助燃气体；将化产工艺废气经集气，引入焦炉燃烧室作为助燃气体；焦炉炭化室产生的高温焦炭经焦炭密闭输送装置输送至晒焦台；焦炉燃烧室产生的烟气经净化后，部分净化烟气进入焦炭密闭输送装置对高温焦炭进行一级冷却，得到一级冷却焦炭；换热后的净化烟气回流至焦炭密闭输送装置循环冷却高温焦炭。
本发明将焦炉装煤、出焦过程产生的废气进入焦炉燃烧室作为助燃气体在本发明中，所述焦炉装煤和出焦过程产生的废气进入焦炉燃烧室之前优选进行净化。在本发明中，所述净化优选包括除尘。
本发明将化产工艺废气经集气后，进入焦炉燃烧室作为助燃气体。在本发明中，所述化产工艺废气优选包括冷鼓、脱硫、硫氨、脱苯工段涉及的储槽、储罐的放散废气。在本发明中，所述化产工艺废气优选包括以下浓度的组分：多环芳烃0～200mg/m3、氨气30～40mg/m3、硫化氢0～30mg/m3、氰化氢0～5mg/m3、苯并芘0.5～1μg/m3和氧气18～21％。
本发明将焦炉燃烧室产生的烟气经净化后，部分净化烟气引入焦炭密闭输送装置对高温焦炭进行一级冷却，得到一级冷却焦炭。在本发明中，所述净化优选包括除尘、脱硫、脱硝和余热回收。在本发明中，所述净化烟气的温度优选为150～250℃，更优选为175～225℃，最优选为190～210℃。在本发明中，所述一级冷却焦炭的温度优选为100～200℃，更优选为120～180℃，最优选为150～160℃。本发明还优选包括采用空气对一级冷却焦炭进行二级冷却，得到二级冷却焦炭。在本发明中，所述二级冷却焦炭的温度优选为40～50℃。在本发明中，还优选包括将换热后的空气经除尘引入焦炉燃烧室作为助燃气体。
在本发明中，当焦炉装煤和出焦过程产生的废气、换热后的净化烟气及换热后的空气作为助燃气体仍不足以使燃烧室内的煤气进行充分燃烧时，优选包括引入空气作为燃烧室助燃气体。
本发明将换热后的净化烟气回流至焦炭密闭输送装置循环冷却高温焦炭。在本发明中，所述换热后的净化烟气在回流至焦炉密闭输送装置之前，优选进行净化。在本发明中，所述净化优选包括余热回收和除尘。
本发明的方法能够回收装煤和出焦过程产生的废气、化产工艺废气、焦燃烧室净化烟气和高温焦炭的热量，实现了能量的综合回收利用；而且深度净化回收装煤和出焦过程产生的废气、化产工艺废气和焦燃烧室净化烟气，实现节能减排的高度统一。
本发明还提供了一种焦化企业废气/污染物节能减排装置，如图1所示。本发明的装置包括依次连通的焦炉、脱硝装置、余热锅炉、脱硫装置、第一除尘装置、第一引风机和烟囱；所述第一除尘装置和所述第一引风机之间的管路上设置分流管道；所述分流管道上设置空气补入口，所述分流管道出口与焦炭密闭输送装置连通；
所述焦炉包括间隔设置的炭化室和燃烧室；
所述燃烧室包括煤气入口、助燃气体入口和烟气出口；
所述炭化室包括进煤口和出焦口；
所述燃烧室的烟气出口与所述脱硝装置的入口连接；
所述炭化室的出焦口与焦炭密闭输送装置连接；
所述燃烧室的助燃气体入口与第一增压风机连通；
所述燃烧室的助燃气体入口还依次与第一循环风机和第二除尘装置连通；
所述焦炭密闭输送装置包括第一冷却装置和第二冷却装置；
所述分流管道依次与所述第一冷却装置、第三除尘装置、余热回收装置、第二循环风机连通形成循环通路；
第二增压风机依次与所述第二冷却装置、第二引风机和燃烧室的助燃气体入口连通。
在本发明中，所述第二除尘装置、第一循环风机和燃烧室形成的气路上、所述燃烧室和第一增压风机形成的气路上、所述分流管道、第一冷却装置、第三除尘装置、余热回收装置和第二循环风机形成的气路上、所述第二增压风机、第二冷却装置、第二引风机和燃烧室形成的气路上独立地设置自动调节阀与流量采集传感器。在本发明中，通过自动调节阀、流量采集传感器分别在线控制、监控各路气体流量，满足各路气体流量小于或等于焦炉燃烧室所需空气量。以上各气体流量不足时，空气作为助燃气体补充。
下面结合实施例对本发明提供的焦化企业废气/污染物节能减排方法及装置进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
在本发明的实施例中，优选以图1中给出的设备进行烟气净化处理，但是本发明的焦化企业废气/污染物节能减排方法不限于图1中的设备。
实施例1
一种焦化企业废气/污染物节能减排方法，包括：
焦炉装煤和出焦过程产生的废气进入第二除尘装置、第一循环风机经由助燃气体入口进入焦炉燃烧室；
焦炉炭化室产生的高温焦炭通过出焦口经焦炭密闭输送装置内的第一冷却装置和第二冷却装置分别进行一级冷却和二级冷却，得到一级冷却焦炭和二级冷却焦炭，冷却后的焦炭输送至晒焦台；所述一级冷却焦炭的温度为200℃，二级冷却焦炭的温度为50℃；
所述第一冷却装置的气体为燃烧室产生的烟气通过烟气出口依次经脱硝、余热锅炉、脱硫和除尘后分流得到部分净化烟气；所述换热后的净化烟气经第三除尘装置、余热回收装置和第二循环风机回流至分流管道；
所述第二冷却装置的气体为经第二增压风机引入的空气；空气换热后经第二引风机经由助燃气体入口进入燃烧室；
通过燃烧室的助燃气体入口引入空气作为焦炉燃烧室助燃气体；
化产工艺废气经第一增压风机由助燃气体入口进入燃烧室；所述化产工艺废气来自冷鼓、脱硫、脱氨和脱苯的放散废气，主要成分是：多环芳烃200mg/m3、氨气30mg/m3、硫化氢30mg/m3、氰化氢5mg/m3、苯并芘0.5μg/m3和氧气18％。
实施例2
一种焦化企业废气/污染物节能减排方法，包括：
焦炉装煤和出焦过程产生的废气进入第二除尘装置、第一循环风机经由助燃气体入口进入焦炉燃烧室；
焦炉炭化室产生的高温焦炭通过出焦口经焦炭密闭输送装置包含的第一冷却装置和第二冷却装置分别进行一级冷却和二级冷却，得到一级冷却焦炭和二级冷却焦炭；冷却后的焦炭输送至晒焦台；所述一级冷却焦炭的温度为220℃，二级冷却焦炭的温度为80℃；
所述第一冷却装置的气体为燃烧室产生的烟气通过烟气出口依次经脱硝、余热锅炉、脱硫和除尘后分流得到部分净化烟气；所述换热后的净化烟气经第三除尘装置、余热回收装置和第二循环风机回流至分流管道；
所述第二冷却装置的气体为经第二增压风机引入的空气；空气换热后经第二引风机经由助燃气体入口进入燃烧室；
通过燃烧室的助燃气体入口引入空气作为焦炉燃烧室助燃气体；
化产工艺废气经第一增压风机由助燃气体入口进入燃烧室；所述化产工艺的废气为脱硫、脱氨、脱苯工艺中的放散废气，包括以下浓度的组分：多环芳烃100mg/m3、氨气20mg/m3、硫化氢10mg/m3、氰化氢3mg/m3、苯并芘0.4μg/m3和氧气20％。
实施例3
一种焦化企业废气/污染物节能减排方法，包括：
焦炉装煤和出焦过程产生的废气进入第二除尘装置、第一循环风机经由助燃气体入口进入焦炉燃烧室；
焦炉炭化室产生的高温焦炭通过出焦口经焦炭密闭输送装置包含的第一冷却装置和第二冷却装置分别进行一级冷却和二级冷却，得到一级冷却焦炭和二级冷却焦炭，冷却后的焦炭输送至晒焦台；所述一级冷却焦炭的温度为190℃，二级冷却焦炭的温度为50℃；
所述第一冷却装置的气体为燃烧室产生的烟气通过烟气出口依次经脱硝、余热锅炉、脱硫和除尘后分流得到部分净化烟气；所述换热后的净化烟气经第三除尘装置、余热回收装置和第二循环风机回流至分流管道；
所述第二冷却装置的气体为经第二增压风机引入的空气；空气换热后经第二引风机经由助燃气体入口进入燃烧室；
化产工艺废气经第一增压风机由助燃气体入口进入燃烧室；所述化产工艺废气包括脱苯、脱硫、脱氨工艺中的放散废气，包括以下浓度的组分：多环芳烃150mg/m3、氨气15mg/m3、硫化氢12mg/m3、氰化氢4mg/m3、苯并芘0.3μg/m3和氧气20.5％。
通过实施例可以看出，本发明的方法能够回收装煤和出焦过程产生的废气、化产工艺废气、焦燃烧室净化烟气和高温焦炭的热量，实现了能量的综合回收利用；而且深度净化回收装煤和出焦过程产生的废气、化产工艺废气和焦燃烧室净化烟气，实现节能减排的高度统一。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种焦化企业废气/污染物节能减排方法，包括：
将焦炉装煤、出焦过程产生的废气引入焦炉燃烧室作为助燃气体；
将化产工艺废气经集气后，引入焦炉燃烧室作为助燃气体；
焦炉炭化室产生的高温焦炭经焦炭密闭输送装置输送至晒焦台；
焦炉燃烧室产生的烟气经净化后，部分净化烟气进入焦炭密闭输送装置对高温焦炭进行一级冷却，得到一级冷却焦炭；换热后的净化烟气回流至焦炭密闭输送装置循环冷却高温焦炭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括采用空气对一级冷却焦炭进行二级冷却，得到二级冷却焦炭。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，换热后的空气进入焦炉燃烧室作为助燃气体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述净化烟气的温度为150～250℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一级冷却焦炭的温度为100～200℃。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述二级冷却焦炭的温度为40～60℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化产工艺废气包括冷鼓、脱硫、硫氨、脱苯工段涉及的储槽、储罐的放散废气。
8.一种焦化企业废气/污染物节能减排装置，包括依次连通的焦炉、脱硝装置、余热锅炉、脱硫装置、第一除尘装置、第一引风机和烟囱；所述第一除尘装置和所述第一引风机之间的管路上设置分流管道；所述分流管道上设置空气补入口，所述分流管道出口与焦炭密闭输送装置连通；
所述焦炉包括间隔设置的炭化室和燃烧室；
所述燃烧室包括煤气入口、助燃气体入口和烟气出口；
所述炭化室包括进煤口和出焦口；
所述燃烧室的烟气出口与所述脱硝装置的入口连接；
所述炭化室的出焦口与焦炭密闭输送装置连接；
所述燃烧室的助燃气体入口与第一增压风机连通；
所述燃烧室的助燃气体入口还依次与第一循环风机和第二除尘装置连通；
所述焦炭密闭输送装置包括第一冷却装置和第二冷却装置；
所述分流管道依次与所述第一冷却装置、第三除尘装置、余热回收装置、第二循环风机连通形成循环通路；
第二增压风机依次与所述第二冷却装置、第二引风机和燃烧室的助燃气体入口连通。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二除尘装置、第一循环风机和燃烧室形成的气路上、所述燃烧室和第一增压风机形成的气路上、所述分流管道、第一冷却装置、第三除尘装置、余热回收装置和第二循环风机形成的气路上、所述第二增压风机、第二冷却装置、第二引风机和燃烧室形成的气路上独立地设置自动调节阀与流量采集传感器。
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