CN109695887A - 一种煤焦油加工废气处理系统及其处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤焦油加工废气处理系统，包括用以对煤焦油加工废气进行升压调节的废气升压调节机构、用以对煤焦油加工废气输送时阻火泄爆的废气安全机构和用以对煤焦油加工废气进行焚烧处理的废气焚烧机构；所述废气升压调节机构包括压力变送器、引风机和调节阀；所述废气安全机构包括阻火器、安全水封、捕雾器和废气切断阀；所述废气焚烧机构包括蓄热式氧化炉和烟囱；所述煤焦油加工废气依次经过由废气管道相连的阻火器、调节阀、安全水封、捕雾器、引风机、废气切断阀、蓄热式氧化炉和烟囱，压力变送器控制调节阀。本发明还公开了一种煤焦油加工废气处理工艺。本发明能够达到安全可靠、处理效率高、运行成本低、操作弹性大、环境友好的效果。

Description

一种煤焦油加工废气处理系统及其处理工艺

技术领域

本发明涉及煤焦油加工技术，更具体地说，涉及一种煤焦油加工废气处理系统及其处理工艺。

背景技术

煤焦油是煤炭炼焦过程中产生的副产品，是由多种高芳香度碳氢化合物组成的复杂混合物，主要含有苯、甲苯、二甲苯、萘、甲基萘、酚、蒽等芳烃。煤焦油加工生产主要是先通过蒸馏分离出轻油、萘油、洗油、蒽油馏分和沥青等中间产品，再进一步深加工获得纯苯、工业萘、苯酚、炭黑油、改质沥青等高附加值化工产品。在煤焦油加工过程中，不可避免地产生大量的VOCs(挥发性有机化合物)，这些VOCs主要由苯类、萘类、甲基萘类、酚类、沥青烟气、苯并芘(BaP)等组成，排放至大气中直接危害人体的健康，同时还会在一定条件下形成光化学烟雾，成为形成雾霾的污染源之一。

现有的煤焦油加工废气处理工艺主要为传统的洗油洗涤吸收法，如图1所示，其工艺流程为：储存在洗油循环槽1内的洗油通过洗油循环泵2抽出，经过冷却器3冷却后，一路送至文氏管4进行喷射，产生一定的负压，将煤焦油加工过程中产生的废气抽吸过来，另一路送至排气洗净塔5，与被抽吸过来的废气进行逆流接触。含有VOCs的废气在排气洗净塔5内与循环洗油充分混合，其中的VOCs被循环洗油吸收后，通过烟囱6排放至大气，吸收了VOCs的洗油进入洗油循环槽1循环使用。

上述的现有废气处理工艺存在的缺陷为：

1.洗油吸收效率低，洗油洗涤吸收法的吸收效率仅50％左右，对焦油萘蒸馏排气洗净塔进行测定后发现，在保证每周更换一次洗油的情况下，其萘吸收效率为70％，酚吸收效率为56％，如更换频度减小，烟气吸收后废气含酚、含萘、非甲烷总烃含量反而比处理前高，这主要是洗油中萘类有机物含量升高，达到饱和浓度后随废气排放至大气，造成废气不达标；

2.文氏管吸力小，现有文氏管通过洗油喷射产生的负压仅为1kPa左右，不能保证废气全部进入排气洗净塔，在废气管线的末端处没有吸力，造成储槽废气无组织放散。

另外，如专利号201610908242X公开了一种工业废气处理工艺，该工艺通过吸收剂喷射产生负压，将废气抽入排气洗净塔，经吸收剂洗涤后，再通过引风机送入废气焚烧炉处理，该工艺在现有煤焦油加工废气处理工艺的基础上进行了改进，将废气先经过洗涤吸收，再经过燃烧处理。但仍然存在如下缺陷：

其一，废气送焚烧炉的管路中无防回火设施，存在安全隐患；

其二，经洗涤吸收后的废气仍会夹带少量有机溶剂，而工艺中无除油、除雾设施，带入焚烧炉后容易造成焚烧炉烟囱冒黑烟或者堵塞焚烧炉烧嘴，影响设备的稳定运行；

其三，因煤焦油加工废气的流量波动大、VOCs浓度低、含焦油重组分多，采用直接燃烧的方式存在起燃温度高、运行成本高、控制难度大等缺陷。

又如专利号2016101296721公开了一种煤焦油加工废气的催化燃烧处理工艺，该工艺包括预处理系统、缓冲系统和催化燃烧系统，将废气在吸收塔内进行洗涤吸收，经活性炭过滤后，送入气柜储存，最后送催化燃烧系统处理。但该工艺仍然存在如下缺陷：

其一，采用过滤器来过滤废气中的颗粒物过程中，废气中含有的萘和水蒸气极易堵塞过滤介质的微孔结构，影响过滤效果，同时过滤介质的再生又造成二次污染，过滤介质更换也存在费用高的问题，更换的过滤介质属于危险废物，存在处理难度大的问题；

其二，采用气柜作为废气的缓冲设备，存在占地面积大、投资费用高的缺点；

其三，因煤焦油加工废气组分复杂，容易引起催化剂中毒，造成废气处理效果不理想，废气浓度过高时，也会造成催化剂超标而失活，催化剂的活性降低后，存在排放超标的风险。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种煤焦油加工废气处理系统及其处理工艺，能够达到安全可靠、处理效率高、运行成本低、操作弹性大、环境友好的效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种煤焦油加工废气处理系统，包括用以对煤焦油加工废气进行升压和调节的废气升压调节机构、用以对煤焦油加工废气输送时阻火泄爆的废气安全机构和用以对煤焦油加工废气进行焚烧处理的废气焚烧机构；

所述废气升压调节机构包括压力变送器、引风机和调节阀；

所述废气安全机构包括阻火器、安全水封、捕雾器和废气切断阀；

所述废气焚烧机构包括蓄热式氧化炉和烟囱；

所述煤焦油加工废气依次经过由废气管道相连的阻火器、调节阀、安全水封、捕雾器、引风机、废气切断阀、蓄热式氧化炉和烟囱，压力变送器用以控制调节阀。

所述的引风机与捕雾器之间还设有空气补充阀，引风机上还设有风机前压力变送器。

所述的蓄热式氧化炉与烟囱之间还设有一条旁路，旁路上设有废气旁通阀。

所述的引风机与废气切断阀之间还设有炉前阻火器。

还设有LEL监控，用以控制空气补充阀、废气旁通阀和废气切断阀。

所述的阻火器与炉前阻火器均还设有差压表和排污阀。

所述的安全水封上还设有泄爆膜、补水阀、液位计和排水阀。

所述的蓄热式氧化炉包括燃烧器和蓄热陶瓷床。

所述的蓄热式氧化炉为三床式或旋转式。

另一方面，一种煤焦油加工废气处理工艺，包括以下步骤：

S1.煤焦油加工废气经过压力变送器测量压力后，进入阻火器，再通过调节阀控制废气压力为-1.5～0kPa，进入安全水封，再进入捕雾器，之后通过引风机升压至3kPa以上；

S2.风机前压力变送器通过引风机的变频量进行控制，调节引风机前压力为-5～-3kPa；

S3.当LEL监控检测到废气浓度达到20％时，打开空气补充阀，当LEL监控检测到废气浓度达到25％时，关闭废气切断阀，同时打开废气旁通阀；

S4.升压后的废气通过炉前阻火器后，进入蓄热式氧化炉；

S5.在800～1200℃的高温下停留1～3s后，废气中的VOCs完全分解成CO₂和H₂0，最终通过烟囱排放。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种煤焦油加工废气处理系统及其处理工艺，还具有以下的有益效果：

1.本发明采用变频引风机对煤焦油加工废气进行升压，确保了废气稳定送到蓄热式氧化炉处理；

2.本发明通过在废气管线上设置压力变送器和调节阀，保证各装置废气预处理后的压力稳定，既确保了废气的稳定输送，又避免因负压控制过低，造成VOCs被吸入废气管网过多，影响蓄热式氧化炉的稳定运行，通过在引风机前设置压力变送器，并对引风机的频率进行控制，确保了整个废气管线的压力稳定；

3.本发明通过在废气管线上和进入蓄热式氧化炉前设置两道阻火器，防止因系统压力变化导致蓄热式氧化炉回火到生产系统的可能性，确保环保设施的安全运行；

4.本发明在阻火器上设置排污阀，进一步降低了废气中冷凝液夹带量，在阻火器上设置压差表，用于监视阻火器是否出现堵塞，提高了阻火器的运行效率；

5.本发明通过在蓄热式氧化炉前设置用于阻火泄爆的安全水封，进一步避免了蓄热式氧化炉回火造成生产系统燃烧爆炸的可能性；

6.本发明通过在废气管线的关键位置安装LEL监控，用于控制空气补充阀、废气切断阀和废气旁通阀，从本质上保证废气焚烧的安全性，避免了因废气浓度过高造成蓄热式氧化炉超温、爆鸣的可能性；

7.本发明在安全水封后设置捕雾器，降低了废气中的含水量，避免对蓄热式氧化炉产生的不利影响；

8.本发明将废气最终送入蓄热式氧化炉(RTO)，使煤焦油加工废气中沥青烟气和苯并芘(BaP)在800～1200℃的高温下完全分解成CO₂和H₂0，VOCs脱出率达到99％以上，不产生二次污染；

9.本发明采用蓄热式氧化炉(RTO)，利用高温烟气的余热来预热蓄热陶瓷，再将高温蓄热陶瓷的热量来预热入炉废气，蓄热式氧化炉的热效率可到96％以上，降低了焚烧炉的运行成本；

10.本发明采用三层设计的蓄热陶瓷床，中间采用规整蜂窝陶瓷填料，上部和下部采用马鞍形陶瓷填料，能够减小焚烧炉底部床层因结焦造成床层升差升高，影响系统正常运行的可能性。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图2所示，本发明所提供的一种煤焦油加工废气处理系统，包括：

用以对煤焦油加工废气进行升压和调节的废气升压调节机构，包括压力变送器10、引风机11和调节阀12，升压是指利用能变频的引风机11将废气收集并克服系统阻力后送入焚烧机，调节是指在废气管线上设置压力变送器10和调节阀12，控制废气压力-1.5kPa～0kPa，调节阀12对废气压力进行控制，在引风机11前设置风机前压力变送器21，风机前压力变送器21用于控制引风机11的变频量，控制引风机11前废气压力-5kPa～-3kPa，压力变送器10和风机前压力变送器21均优先膜片式压力变送器。

用以对煤焦油加工废气输送时阻火泄爆的废气安全机构，包括阻火器13、安全水封14、捕雾器15和废气切断阀16，安全水封14是指在废气输送管线上设置一套水封阻火泄爆装置，水封阻火泄爆装置的废气进口管线位于水封液面以下5～10cm，废气出口管线位于水封液面以上，安全水封14上配备有泄爆膜141，泄爆压力为30kPa～50kPa，安全水封14上还配备有补水阀142、液位计143和排水阀144，并且液位与补水阀142、排水阀144自动控制，捕雾器15内部配备有丝网除雾器，对经过安全水封14后的废气进行气液分离，进一步降低废气中冷凝液含量。

用以对煤焦油加工废气进行焚烧处理的废气焚烧机构，包括蓄热式氧化炉17和烟囱18，蓄热式氧化炉17的型式为三床式或旋转式，包含燃烧器和蓄热陶瓷床，蓄热式氧化炉17利用高温烟气的余热来预热蓄热陶瓷，再将高温蓄热陶瓷的热量来预热入炉废气，蓄热式氧化炉的热效率可到96％以上，而采用三床式设计，其中间采用规整蜂窝陶瓷填料，上部和下部采用马鞍形陶瓷填料，能够减小焚烧炉底部床层因结焦造成床层升差升高，影响系统正常运行的可能性。

较佳的，所述煤焦油加工废气依次经过由废气管道19相连的阻火器13、调节阀12、安全水封14、捕雾器15、引风机11、废气切断阀16后，进入蓄热式氧化炉17进行高温焚烧，将废气中的VOCs完全分解成CO₂和H₂0，最终通过烟囱18排放。

较佳的，所述的引风机11与捕雾器15之间还装配有空气补充阀20，引风机11上还装配有风机前压力变送器21，风机前压力变送器21用于控制引风机11的变频量。

较佳的，所述的蓄热式氧化炉17与烟囱18之间还设置了一条旁路22，旁路22上设有废气旁通阀23。

较佳的，所述的引风机11与废气切断阀16之间还装配有炉前阻火器24。

较佳的，还设有LEL监控25，优选FTA型，用以控制空气补充阀20、废气旁通阀23和废气切断阀16，当LEL监控25检测到废气浓度达到20％时，打开空气补充阀20，当LEL监控25检测到废气浓度达到25％时，关闭废气切断阀16，同时打开废气旁通阀23，LEL监控25的安装位置要满足其相应时间的要求。

较佳的，所述的阻火器13与炉前阻火器24上均还装配有差压表26和排污阀27，排污阀27进一步降低了废气中冷凝液夹带量，压差表26用于监视两个阻火器是否出现堵塞，提高了两个阻火器的运行效率。

本发明所提供的一种煤焦油加工废气处理工艺，包括以下步骤：

S1.煤焦油加工废气经过压力变送器测量压力后，进入阻火器，再通过调节阀控制废气压力为-1.5～0kPa，进入安全水封，再进入捕雾器，之后通过引风机升压至3kPa以上；

S2.风机前压力变送器通过引风机的变频量进行控制，调节引风机前压力为-5～-3kPa；

S3.当LEL监控检测到废气浓度达到20％时，打开空气补充阀，当LEL监控检测到废气浓度达到25％时，关闭废气切断阀，同时打开废气旁通阀；

S4.升压后的废气通过炉前阻火器后，进入蓄热式氧化炉；

S5.在800～1200℃的高温下停留1～3s后，废气中的VOCs完全分解成CO₂和H₂0，最终通过烟囱排放。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种煤焦油加工废气处理系统，其特征在于，包括用以对煤焦油加工废气进行升压和调节的废气升压调节机构、用以对煤焦油加工废气输送时阻火泄爆的废气安全机构和用以对煤焦油加工废气进行焚烧处理的废气焚烧机构；

所述废气升压调节机构包括压力变送器、引风机和调节阀；

所述废气安全机构包括阻火器、安全水封、捕雾器和废气切断阀；

所述废气焚烧机构包括蓄热式氧化炉和烟囱；

所述煤焦油加工废气依次经过由废气管道相连的阻火器、调节阀、安全水封、捕雾器、引风机、废气切断阀、蓄热式氧化炉和烟囱，压力变送器用以控制调节阀。

2.如权利要求1所述的一种煤焦油加工废气处理系统，其特征在于，所述的引风机与捕雾器之间还设有空气补充阀，引风机上还设有风机前压力变送器。

3.如权利要求1所述的一种煤焦油加工废气处理系统，其特征在于，所述的蓄热式氧化炉与烟囱之间还设有一条旁路，旁路上设有废气旁通阀。

4.如权利要求2所述的一种煤焦油加工废气处理系统，其特征在于，所述的引风机与废气切断阀之间还设有炉前阻火器。

5.如权利要求2-4所述的一种煤焦油加工废气处理系统，其特征在于，还设有LEL监控，用以控制空气补充阀、废气旁通阀和废气切断阀。

6.如权利要求4所述的一种煤焦油加工废气处理系统，其特征在于，所述的阻火器与炉前阻火器均还设有差压表和排污阀。

7.如权利要求1所述的一种煤焦油加工废气处理系统，其特征在于，所述的安全水封上还设有泄爆膜、补水阀、液位计和排水阀。

8.如权利要求1所述的一种煤焦油加工废气处理系统，其特征在于，所述的蓄热式氧化炉包括燃烧器和蓄热陶瓷床。

9.如权利要求8所述的一种煤焦油加工废气处理系统，其特征在于，所述的蓄热式氧化炉为三床式或旋转式。

10.一种如权利要求1-9所述的煤焦油加工废气处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1.煤焦油加工废气经过压力变送器测量压力后，进入阻火器，再通过调节阀控制废气压力为-1.5～0kPa，进入安全水封，再进入捕雾器，之后通过引风机升压至3kPa以上；

S2.风机前压力变送器通过引风机的变频量进行控制，调节引风机前压力为-5～-3kPa；

S3.当LEL监控检测到废气浓度达到20％时，打开空气补充阀，当LEL监控检测到废气浓度达到25％时，关闭废气切断阀，同时打开废气旁通阀；

S4.升压后的废气通过炉前阻火器后，进入蓄热式氧化炉；

S5.在800～1200℃的高温下停留1～3s后，废气中的VOCs完全分解成CO₂和H₂0，最终通过烟囱排放。