CN108916888A - 一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置 - Google Patents

一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,包括PLC控制板,PLC控制板分别连接两个工控机,两个工控机分别单热焦炉外循环系统和复热焦炉外循环系统,单热焦炉外循环系统连接单热焦炉,复热焦炉外循环系统连接复热焦炉;通过第一废气混入单元和第二废气混入单元分别为单热焦炉和复热焦炉提供空气并与焦炉废气混合,并通过调节闸板开度来调节混合比,可以降低焦炉燃烧点火焰中心温度,以控制NOX的生成量,实现低氮燃烧。

Description

一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置
【技术领域】
本发明属于焦化行业尾气净化技术领域,尤其涉及一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置。
【背景技术】
焦炉煤气在焦炉燃烧室内燃烧时会产生氮氧化物(NOx),NOx通常是指NO和NO2的混合物,氮氧化物排入大气会破坏臭氧层,造成酸雨,污染环境。上世纪80代中期,发达国家就视其为有害气体,提出了控制排放标准。随着我国经济的快速发展,对焦炉排放氮氧化物的危害也日益重视,并制订了排放控制标准。目前,我国焦炉烟囱气NOx执行的排放标准是限值500mg/Nm3,“特别地区”焦炉烟囱气NOx排放标准是限值150mg/m3,但5.5米焦炉烟囱气NOx排放量(满负荷生产时)多在1000mg/Nm以上,超负荷生产时则会更高。
现有焦炉烟囱气NOx控制技术分为燃烧前控制技术和燃烧后控制技术。常见燃烧后控制技术基本可以分为三类,一是催化还原法,二是高级氧化法,三是活性炭吸附法,但都存在处理装置投资巨大,运行费用高昂等问题。燃烧前控制技术也称作源头治理技术,包括废气外循环、分段加热、贫化煤气或空气等,均已获得广泛应用,其特点是投资少、运行费用低。除了废气外循环技术,其它技术都需要在焦炉设计阶段做好安排,对于已投产焦炉,至今缺乏有效的方法或装置,随着环保要求的不断提高,己成为制约焦化企业生存和发展的重要因素。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,以解决烟道气中氮氧化物含量高的问题。
本发明采用以下技术方案:一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,包括PLC控制板,PLC控制板分别连接两个工控机,两个工控机分别单热焦炉外循环系统和复热焦炉外循环系统,单热焦炉外循环系统连接单热焦炉,复热焦炉外循环系统连接复热焦炉;
单热焦炉外循环系统包括与单热焦炉废气出口管道相连的废气引出单元,废气引出单元通过其出口管道连接废气输送单元,废气引出单元的出口管道上还连接有第一废气混入单元;第一废气混入单元用于引入外部空气并通过废气输送单元与焦炉废气共同输送至单热焦炉的焦侧入口和机侧入口,以降低单热焦炉内的燃烧温度,减少废气中的氮氧化物含量;
复热焦炉外循环系统包括与复热焦炉废气出口管道相连的废气引出单元,废气引出单元通过其出口管道连接废气输送单元,废气引出单元的出口管道上还连接有第二废气混入单元;第二废气混入单元用于引入外部空气并通过废气输送单元与焦炉废气共同输送至复热焦炉的焦侧入口和机侧入口,以降低复热焦炉内的燃烧温度,减少废气中的氮氧化物含量。
进一步地,废气引出单元包括与单热焦炉/复热焦炉的废气出口管道相连接的引风机进口管道,引风机进口管道的另一端连接引风机,引风机进口管道上还安装有闸阀,引风机通过引风机出口管道连接至废气输送单元,引风机出口管道还连接至第一废气混入单元/第二废气混入单元。
进一步地,废气输送单元包括与引风机出口管道相连的两个自动切换阀,两个自动切换阀分别通过废气盘连接至单热焦炉/复热焦炉的焦侧入口和机侧入口。
进一步地,第一废气混入单元包括与引风机出口管道相连的第一混风输入管道,第一混风输入管道上还安装有自动控制阀,第一混风输入管道另一端连接手动调节阀,手动调节阀通过软管连接混风喷嘴,混风喷嘴通过管道连接废气开闭器。
进一步地,第二废气混入单元包括与引风机出口管道相连的第二混风输入管道,第二混风输入管道上还安装有自动控制阀,第二混风输入管道另一端连接手动调节阀,手动调节阀通过管道连接至柱塞阀,柱塞阀通过软管分别连接两个混风喷嘴,每个混风喷嘴均通过管道连接至同一废气开闭器。
进一步地,每个自动切换阀、引风机、自动控制阀分别与对应的工控机连接。
本发明的有益效果是:通过第一废气混入单元和第二废气混入单元分别为单热焦炉和复热焦炉提供空气并与焦炉废气混合,并通过调节闸板开度来调节混合比,可以降低焦炉燃烧点火焰中心温度,以控制NOX的生成量,实现低氮燃烧。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图。
其中:1.PLC控制板;2.工控机;3.复热焦炉;4.单热焦炉;5.引风机进口管道;6.闸阀;7.引风机;8.引风机出口管道;9.自动切换阀;10.废气盘;11.手动调节阀;12.混风喷嘴;13.开闭器;14.自动控制阀;31.第二混风输入管道;32.柱塞阀;41.第一混风输入管道。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,如图1所示,包括PLC控制板1,PLC控制板1分别连接两个工控机2,两个工控机2分别单热焦炉外循环系统和复热焦炉外循环系统,单热焦炉外循环系统连接单热焦炉4,复热焦炉外循环系统连接复热焦炉3。可以通过对应的工控机2来控制单热焦炉4或复热焦炉3的各个操作,实现自动控制,操作简单方便。PLC控制板1和两台工控机2组成自控系统,自控系统的主控单元采用西门子PLC(S7-300)系统,1/0点缩量不少于15%,具有高度的可靠性。正常工况下,由lC系统全自动控制运行,工控机主要用于人机对话,数据记录相分析,工控机具有热备功能,一台工控机出现故障时,另一台工控机自动进入工作状态。
单热焦炉外循环系统包括与单热焦炉4废气出口管道相连的废气引出单元。废气引出单元主要用于将焦炉中的废气引入到单热焦炉外循环系统中,其包括与单热焦炉4/复热焦炉3的废气出口管道相连接的引风机进口管道5,引风机进口管道5的另一端连接引风机7,通过引风机7为管道加压,将废气管道中的一部分废气引入焦炉外循环系统,引风机进口管道5上还安装有闸阀6,引风机7通过引风机出口管道8连接至废气输送单元,引风机出口管道8还连接至第一废气混入单元/第二废气混入单元。
本实施例中采用的是65孔5.5米焦炉-15,装置允许混入约4.5万谊/h、300℃高温废气。引风机7选用水冷式耐高温风机,132KW变频防爆电机,额定风量5万m3/h,全压6KPa,过流件(包括外壳、叶轮等)304不锈钢,配SKF轴承,风机过流部分均为保温设计。引风机进口管道5采用螺旋焊管制作,并直接与焦护总烟道连接。引风机出口管道8采用螺旋焊管制作,从引风机7出口延伸至机焦两侧的自动切换阀9之前。为预防故障状态造成不利影响,引风机7前后连接管道设循环管道和循环阀门。
废气引出单元通过其出口管道连接废气输送单元,废气输送单元包括与引风机出口管道8相连的两个自动切换阀9,两个自动切换阀9分别通过废气盘10连接至单热焦炉4/复热焦炉3的焦侧燃烧气入口和机侧燃烧气入口。
废气引出单元的出口管道上还连接有第一废气混入单元;第一废气混入单元用于引入外部空气并通过废气输送单元与焦炉废气共同输送至单热焦炉4的焦侧入口和机侧入口,以降低单热焦炉4内的燃烧温度,减少废气中的氮氧化物含量。
第一废气混入单元包括与引风机出口管道8相连的第一混风输入管道41,第一混风输入管道上还安装有自动控制阀14,第一混风输入管道41另一端连接手动调节阀11,手动调节阀11通过软管连接混风喷嘴12,混风喷嘴12通过管道连接废气开闭器13。自动控制阀14采川间高温硬密封规间,并与焦护换向机取侧,实现废气混入与空气风门的同步切换,自动调整支管压力平衡。整于炉底温度较高,根据经验,此处所有执行机构均配风冷降温装置。
复热焦炉外循环系统包括与复热焦炉3废气出口管道相连的废气引出单元,废气引出单元通过其出口管道连接废气输送单元,废气引出单元的出口管道上还连接有第二废气混入单元;第二废气混入单元用于引入外部空气并通过废气输送单元与焦炉废气共同输送至复热焦炉3的焦侧入口和机侧入口,以降低复热焦炉3内的燃烧温度,减少废气中的氮氧化物含量。
第二废气混入单元包括与引风机出口管道8相连的第二混风输入管道31,第二混风输入管道31上还安装有自动控制阀14,第二混风输入管道31另一端连接手动调节阀11,手动调节阀11通过管道连接至柱塞阀32,柱塞阀32通过软管分别连接两个混风喷嘴12,每个混风喷嘴12均通过管道连接至同一废气开闭器13。手动调节阀11用于调整混入废气量、金属软管可抵消管道热胀冷缩造成的位置偏移。柱塞阀32阀芯上部连接高炉煤气废气地拉杆,实现与焦炉煤气废气交换装置的同步交换。
上述的每个自动切换阀9、引风机7、自动控制阀14分别与对应的工控机2连接,以实现自动操控,工业自动化。
作为焦炉NOx燃烧前控制技术的WX系列装置已经成熟,本发明是在现有技术上经过不断改进,目的是在满足当前环保要求(焦炉烟囱气NOx排量达到500mg/Nm3环保限值以下)的同时,为企业带来可观的经济效益。
焦炉烟囱气中的氮氧化物形成机理基本可归结为2大类型:一是温度热力型NOx,即来源于空气中的N2和O2在高温下反应生成NOx;二是含N组分燃料型NOx,即煤气中的含N组份燃烧形成的NOx大量基础研究证明,对于绝大多数焦炉,温度热力型NOx对烟囱气中NOx的贡献率达95%以上,因此只要将第一类型NOx控制在适当水平,就可以有效地控制烟囱气中NOx的含量。
经过对集焦护烟囱气中的氮氧化物形成机理进行大量实验研究,使用焦炉煤气加热,燃烧点温度高于1750℃时,烟囱废气中的NOx含量将呈几何级数倍增,反之亦然,通过本发明的装置可以将烟囱废气直接吹入风门内,贫化助燃空气,减缓局部燃烧强度,降低燃烧点温度,消除NOx的生成条件,从而达到控制烟囱气NOx排放量的目的。
本发明具体涉及将烟道气废气循环使用,通过与燃烧气体混合燃烧来降低烟道气中的NOx,通过使用本发明的装置,焦炉高向加热明显改善(立火道标温可降低20-50℃),碎焦、生焦现象大幅改善,焦炭质量明显提高;推焦摘加门及推焦过程圳尘明显减小,环保效果明显改善;回炉煤气消耗量可降低2.5~4%;推焦电流明显降低,碳化室下部擦痕明显减少,提高炉体寿命;烟囱废气总量有所降低,温度有所上升。

Claims (6)

1.一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,其特征在于,包括PLC控制板(1),所述PLC控制板(1)分别连接两个工控机(2),两个所述工控机(2)分别单热焦炉外循环系统和复热焦炉外循环系统,所述单热焦炉外循环系统连接单热焦炉(4),所述复热焦炉外循环系统连接复热焦炉(3);
所述单热焦炉外循环系统包括与单热焦炉(4)废气出口管道相连的废气引出单元,所述废气引出单元通过其出口管道连接废气输送单元,所述废气引出单元的出口管道上还连接有第一废气混入单元;所述第一废气混入单元用于引入外部空气并通过废气输送单元与焦炉废气共同输送至单热焦炉(4)的焦侧入口和机侧入口,以降低单热焦炉(4)内的燃烧温度,减少废气中的氮氧化物含量;
所述复热焦炉外循环系统包括与复热焦炉(3)废气出口管道相连的废气引出单元,所述废气引出单元通过其出口管道连接废气输送单元,所述废气引出单元的出口管道上还连接有第二废气混入单元;所述第二废气混入单元用于引入外部空气并通过废气输送单元与焦炉废气共同输送至复热焦炉(3)的焦侧入口和机侧入口,以降低复热焦炉(3)内的燃烧温度,减少废气中的氮氧化物含量。
2.如权利要求1所述的一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,其特征在于,所述废气引出单元包括与单热焦炉(4)/复热焦炉(3)的废气出口管道相连接的引风机进口管道(5),所述引风机进口管道(5)的另一端连接引风机(7),所述引风机进口管道(5)上还安装有闸阀(6),所述引风机(7)通过引风机出口管道(8)连接至废气输送单元,所述引风机出口管道(8)还连接至第一废气混入单元/第二废气混入单元。
3.如权利要求2所述的一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,其特征在于,所述废气输送单元包括与引风机出口管道(8)相连的两个自动切换阀(9),两个所述自动切换阀(9)分别通过废气盘(10)连接至单热焦炉(4)/复热焦炉(3)的焦侧入口和机侧入口。
4.如权利要求3所述的一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,其特征在于,所述第一废气混入单元包括与引风机出口管道(8)相连的第一混风输入管道(41),所述第一混风输入管道上还安装有自动控制阀(14),所述第一混风输入管道(41)另一端连接手动调节阀(11),所述手动调节阀(11)通过软管连接混风喷嘴(12),所述混风喷嘴(12)通过管道连接废气开闭器(13)。
5.如权利要求3所述的一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,其特征在于,所述第二废气混入单元包括与引风机出口管道(8)相连的第二混风输入管道(31),所述第二混风输入管道(31)上还安装有自动控制阀(14),所述第二混风输入管道(31)另一端连接手动调节阀(11),所述手动调节阀(11)通过管道连接至柱塞阀(32),所述柱塞阀(32)通过软管分别连接两个混风喷嘴(12),每个所述混风喷嘴(12)均通过管道连接至同一废气开闭器(13)。
6.如权利要求4或5所述的一种通过废气循环降低焦炉烟道气中的氮氧化物的装置,其特征在于,每个所述自动切换阀(9)、引风机(7)、自动控制阀(14)分别与对应的工控机(2)连接。
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