CN109974463A - 车底式焙烧炉节能减排系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车底式焙烧炉节能减排系统。包括焙烧炉尾气处理系统，尾气处理系统由烟气回用系统、烟风处理系统和旁通紧急放散系统构成；车底式焙烧炉尾气经出口电动翻板阀与焚烧脱硝一体化装置联通，焚烧脱硝一体化装置出口并联烟气回用系统、烟风处理系统和旁通紧急放散系统。本发明大幅度降低生产中烟气外排总量，助燃风稀释剂的CO2和N2有效减少氮氧化物生成；烟气废热回收利用，满足部分用电、降低天然气和空气的消耗；本发明实现氧含量监测和控制，优化天然气燃烧速度和炉内温度、降低炉内火焰峰值温度，增长了火焰的长度，炉内温差梯度小，避免局部温度异常的现象发生，优化炉内温度场，产品的理化性能指标进一步提高。
Description
技术领域
本发明属于炭素生产设备设计与应用技术领域，涉及一种利用车底式焙烧炉进行炭素生产技术领域，特别涉及一种车底式焙烧炉节能减排系统的助燃风和烟风系统装置与应用方法。
背景技术
在现有技术中，车底式焙烧炉生产炭素以天然气为燃料，空气为助燃风，在炉内和挥发分一起燃烧，烟气中含苯并芘、二噁英等强致癌物质，需经850℃～1000℃高温焚烧处理，同时配置余热回收和除尘等尾气处理设备，一次投资和运行成本较高，且只能达到目前基本的“污染物排放浓度”的减排指标。为保持产品焙烧过程中的温度曲线，需根据炉内反馈信号燃烧天然气，燃烧过程中空气升温至燃烧温度需消耗大量化学能，耗能情况严重。车底式焙烧炉生产工艺产品合格率最高可达100％，但以炉内维持较高的空气过剩系数为代价，极易超标引发防爆阀门动作，延长焙烧周期。为适应日趋严厉的环保要求和企业生产降本减耗的迫切需要，实现车底式焙烧炉生产中污染物排放总量和燃料单耗指标的多目标优化，需要一种车底式焙烧炉助燃风和烟风系统技术解决上述存在的不足。
发明内容
本发明的主要目的是解决炭素生产行业车底式焙烧炉燃料、空气消耗指标偏高，吨产品烟气外排量大、尾气处理运行成本高的缺点，利用焚烧处理后850℃以上的高温烟气提高天然气燃烧时助燃风初始温度，同时，烟气中CO2和N2作为稀释剂抑制氮氧化物形成的功能，将焚烧脱硝处理过程中的高温烟气引入助燃风配风系统回收利用，实现天然气和空气吨产品消耗量的降低和末端污染物排放量的减排，同时提高系统安全性能，具有较高的经济效益、环境效益和社会效益。
本发明通过以下技术方案实现：
车底式焙烧炉节能减排系统，所述车底式焙烧炉配备有焙烧炉尾气处理系统，其特征在于：所述尾气处理系统由烟气回用系统、烟风处理系统和旁通紧急放散系统构成；车底式焙烧炉尾气经出口电动翻板阀与焚烧脱硝一体化装置联通，焚烧脱硝一体化装置出口并联烟气回用系统、烟风处理系统和旁通紧急放散系统；
烟气回用系统用于将不低于50vt％的尾气进行烟气温度和氧含量调整后回送车底式焙烧炉助燃，烟气回用系统包括顺序联通的回用烟气进口调节门、一级配风装置、二级配风装置、助燃风高压风机、紊流生成器、助燃风分配器和助燃风点火系统；
烟风处理系统用于将焚烧脱硝一体化装置脱硝后的尾气进行二级脱硝并经换热、除尘后排放，烟风处理系统包括顺序联通的耐腐蚀低温换热装置、除尘器和排放烟囱。
本发明所述旁通紧急放散系统用于紧急排放尾气，由焚烧脱硝一体化装置出口的管道、系统紧急放散阀与排放烟囱联通构成。
进一步所述一级配风装置包括：空气进口调节阀门、星型卸灰阀、并与监测装置监控连接；所述二级配风装置包括：烟气进口调节阀门、空气进口调节阀、星型卸灰阀、并与监测装置监控连接；所述紊流生成器包括：氧气专用高温截止阀、紊流板、并与监测装置监控连接；所述助燃风分配器包括：助燃风母管、助燃风支管、调节阀门、并与监测装置监控连接。
进一步所述监测装置通过对回用烟气进口调节阀门、一级配风装置空气进口调节阀门、二级配风装置空气进口调节阀门、紊流生成器氧气专用高温截止阀控制调整回用气氧含量。
本发明所述焚烧脱硝一体化装置包括：回用烟气出口、脱硝烟气出口、高能电子点火装置、助燃风机、稀释风机、点火孔、观火孔、氨水站及喷氨系统、氨逃逸在线监测装置。
所述氨水站及喷氨系统包括：液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲罐、氨/空气混合器、稀释风机、补充水装置、防爆电动阀门、供给泵、雾化器、氮气吹扫、废水泵、废水池。
所述助燃风点火系统包括：助燃风点火风机、高温电磁阀、点火变压器和点火电极。
所述二级脱硝装置包括：挡板门、氨注入格栅、烟气混合装置、SCR反应器、均流器、吹灰器。
所述耐腐蚀低温换热装置包括：烟气进口调节门、耐腐蚀低温换热器、弱爆式吹灰装置、除盐水汽包、除盐水箱、除盐水泵、除氧器、减温减压装置、分气缸。
本发明的有益效果：
本发明提供一种车底式焙烧炉节能减排系统的助燃风和烟风系统装置及其应用方法，可大幅度降低生产中烟气外排总量，同时，作为助燃风稀释剂的CO2和N2可有效减少氮氧化物的生成，该方法减少烟气外排总量50％以上，环保效果明显。
本发明将车底式焙烧炉生产中烟风系统内的烟气废热回收利用，每小时能发2千度-3千度电，能满足全厂的用电需求。降低天然气和空气的消耗，实现节约49％以上的天然气用量，有效提高系统的热利用效率，节能降耗效果显著。
本发明实现车底式焙烧炉炉膛内氧含量可监测、可控制的措施，避免了炉膛内空气过剩系数超标导致爆炸事故的发生，同时优化了燃烧反应的炉内环境温度，生产安全性得到保障。
本发明优化了车底式焙烧炉天然气燃烧速度和炉内温度、降低了炉内火焰峰值温度，增长了火焰的长度，在其长度分布的范围内，温度趋于稳定，炉内温差梯度减小，有效避免了局部温度异常的现象发生，优化了车底式焙烧炉的炉内温度场，产品的理化性能指标得到保证。
本发明提供的车底式焙烧炉节能减排系统助燃风和烟风系统装置与方法可有效降低烟气处理设备的运行负荷，减少烟气处理设备一次投资和整个生产工艺运行成本，市场前景广泛。
附图说明
图1是本发明工艺流程示意图；
图2是本发明一、二级配风装置结构示意图；
图3是本发明紊流生成器结构示意图。
图中，1.车底式焙烧炉；2.焚烧脱硝一体化装置；3.烟气回用系统；4.二级脱硝装置；5.耐腐蚀低温换热装置；6.除尘器；7.引风机；8.旁通紧急放散系统；9.烟囱；10.回用烟气进口调节阀门；11.一级配风装置；12.二级配风装置；13.助燃风高压风机；14.紊流生成器；15.助燃风分配器；16.监测装置；17.助燃风点火风机；18.天然气供给系统；19.出口电动翻板阀；20.出口电动调节阀门；21.系统紧急放散阀；22.星型卸灰阀；23.一级空气进口阀；24.二级空气进口阀；G是空气，Y是烟气，H是混合气体，O是氧气。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
本发明提供了一种车底式焙烧炉节能减排系统的助燃风和烟风系统装置，包括：车底式焙烧炉1、焚烧脱硝一体化装置2、烟气回用系统3、二级脱硝装置4、耐腐蚀低温换热装置5、除尘器6、引风机7、旁通紧急放散系统8、烟囱9；还包括：回用烟气进口调节门10，一级配风装置11、二级配风装置12、助燃风高压风机13、紊流生成器14、助燃风分配器15、助燃风点火系统、保温隔热层、系统参数测控装置；
焚烧脱硝一体化装置2包括：回用烟气出口、脱硝烟气出口、高能电子点火装置、助燃风机、稀释风机、点火孔、观火孔、氨水站及喷氨系统、氨逃逸在线监测装置；氨水站及喷氨系统还包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲罐、氨/空气混合器、稀释风机、补充水装置、防爆电动阀门、供给泵、雾化器、氮气吹扫、废水泵、废水池；
一级配风装置11包括：空气进口调节阀门、星型卸灰阀、监测装置；
二级配风装置12包括：烟气进口调节阀门、空气进口调节阀、星型卸灰阀、监测装置；
紊流生成器14包括：氧气专用高温截止阀、紊流板、监测装置；
助燃风分配器15包括：助燃风母管、助燃风支管(车底式焙烧炉每台对应一根支管)、调节阀门、监测装置；
助燃风点火系统包括：助燃风点火风机17、高温电磁阀、点火变压器、点火电极；
二级脱硝装置4包括：挡板门、氨注入格栅、烟气混合装置、SCR反应器、均流器、吹灰器；
耐腐蚀低温换热装置5包括：烟气进口调节门、耐腐蚀低温换热器、弱爆式吹灰装置、除盐水汽包、除盐水箱、除盐水泵、除氧器、减温减压装置、分气缸；
引风机7含进口调节门、出口调节门、金属补偿器；
旁通紧急放散系统8包括：系统紧急放散阀、烟风管道。
车底式焙烧炉1通过出口电动翻板阀19与焚烧脱硝一体化装置2连通、焚烧脱硝一体化装置2回用烟气出口通过回用烟气进口调节阀门10与一级配风装置11连通，一级配风装置11通过二级配风装置进口调节阀门与二级配风装置12连通，二级配风装置12与助燃风高压风机13连通，助燃风高压风机13与紊流生成器14连通、紊流生成器14与助燃风分配器15连通、助燃风分配器15通过高温电磁阀与车底式焙烧炉炉膛连通；
焚烧脱硝一体化装置2脱硝烟气出口通过出口电动调节阀门20与二级脱硝装置4连通，二级脱硝装置4与耐腐蚀低温换热装置5连通，耐腐蚀低温换热装置5经除尘器6后联通引风机7与烟囱9；
焚烧脱硝一体化装置2回用烟气出口还通过电动翻板阀21和烟囱9连通构成旁通紧急放散系统8。
本发明车底式焙烧炉焙烧应用包括：
a.车底式焙烧炉1烟气经排烟母管出口电动翻板阀19进入焚烧脱硝一体化装置2进行焚烧脱硝处理，焚烧处理后的高温烟气通过回用烟气进口调节阀门10进入一级配风装置11，在一级配风装置11内与进入的空气混合，再进入二级配风装置12进行氧含量的精确控制；
b.混合气体经助燃风高压风机13增压，风机出口配有监测装置，有现场和远程信号传送反馈功能，可实现对烟气进口调节阀门10、一级配风装置11空气调节阀门、二级配风装置4空气调节阀门、助燃风高压风机13、氧气专用高温截止阀的连锁控制；
c.根据混合气体成分指标情况，在氧含量低于设定值时，紊流生成器14内配入适量工业氧气，以使助燃风氧含量在指标范围内，之后送入助燃风分配器15作天然气燃烧用助燃风；
d.焚烧脱硝一体化装置2脱硝烟气出口中烟气氮氧化物浓度降为初始值的50％以下，之后进入二级脱硝装置4进行二次脱硝处理，烟气二级脱硝的效率可达85％以上；
e.烟气经二次脱硝处理后，温度降至410℃以下，利用耐腐蚀低温换热装置5对其进行余热回收，生产低压蒸汽送入蒸汽管网，换热后烟气温度高于露点温度，两套换热器互为备用，并列布置在烟气管道中，当一套故障或需要检修时，可切断快切门解列，不影响系统运行；
f.余热回收后的烟气由除尘器6除尘，除尘器6积灰经星型卸灰阀排出，外排烟气经变频控制的引风机引入烟囱排放。
结合附图。
如图1所示，某碳素厂设计现有13台车底式焙烧炉，配有焚烧生产线进行焙烧尾气处理。天然气由助燃风点火风机17鼓入空气实现天然气点火动作，车底式焙烧炉1内温度按产品焙烧温度曲线逐步升温，天然气燃烧生成的烟气经出口电动翻板阀19进入焚烧脱硝一体化装置2，焚烧处理后的高温烟气分为两路输出，占总烟气量50.5％以上的烟气从焚烧脱硝一体化装置2进入烟气回用系统3，回用烟气进口调节门10进入一级配风装置11进行烟气和空气的混合，实现气体的初级降温，再进入二级配风装置12，混入空气后实现烟气温度和氧含量的微量调整，混合气体经助燃风高压风机13增压后通过紊流生成器14进入助燃风分配器15，紊流生成器14根据监测装置16的反馈信号选择性地补充工业氧气，以使氧含量和混合气体温度达到设定值，最后进入车底式焙烧炉1成为天然气燃烧用助燃风，实现高温助燃风功能，节约天然气用量15％以上；经焚烧处理后的另一路烟气为外排烟，在焚烧脱硝一体化装置2内焚烧和初脱硝处理后，烟气经电动调节门20进入二级脱硝装置4完成烟气的两级脱硝，脱硝后的烟气温度410℃以下，进入耐腐蚀低温换热装置5进行余热回收，产生低压蒸汽(1.27MPa，280℃)送入厂区蒸汽管网，换热后烟气温度降为160℃，之后进入除尘器6，经除尘处理后的烟气经变频控制的引风机7引入烟囱9排放，在系统出现紧急故障时，开启系统紧急放散阀21，烟气可从旁通紧急放散系统8直接由烟囱9排空。本发明实施以后，年节约天然气可达145万Nm3/a，生产低压饱和蒸汽7.3万t/a，外排氮氧化物可由原来的28.2t/a降至13.96t/a以下，颗粒物由3.13t/a降至1.55t/a以下，二氧化硫由7.15t/a降至3.54t/a以下，产生良好的经济效益、环境效益和社会效益。
Claims (9)
1.车底式焙烧炉节能减排系统，车底式焙烧炉配备有焙烧炉尾气处理系统，其特征在于：所述尾气处理系统由烟气回用系统、烟风处理系统和旁通紧急放散系统构成；车底式焙烧炉尾气经出口电动翻板阀与焚烧脱硝一体化装置联通，焚烧脱硝一体化装置出口并联烟气回用系统、烟风处理系统和旁通紧急放散系统；
烟气回用系统用于将不低于50vt％的尾气进行烟气温度和氧含量调整后回送车底式焙烧炉助燃，烟气回用系统包括顺序联通的回用烟气进口调节门、一级配风装置、二级配风装置、助燃风高压风机、紊流生成器、助燃风分配器和助燃风点火系统；
烟风处理系统用于将焚烧脱硝一体化装置脱硝后的尾气进行二级脱硝并经换热、除尘后排放，烟风处理系统包括顺序联通的耐腐蚀低温换热装置、除尘器和排放烟囱。
2.根据权利要求1所述的车底式焙烧炉节能减排系统，其特征在于；所述旁通紧急放散系统用于紧急排放尾气，由焚烧脱硝一体化装置出口的管道、系统紧急放散阀与排放烟囱联通构成。
3.根据权利要求2所述的车底式焙烧炉节能减排系统，其特征在于：
所述一级配风装置包括：空气进口调节阀门、星型卸灰阀、并与监测装置监控连接；所述二级配风装置包括：烟气进口调节阀门、空气进口调节阀、星型卸灰阀、并与监测装置监控连接；所述紊流生成器包括：氧气专用高温截止阀、紊流板、并与监测装置监控连接；所述助燃风分配器包括：助燃风母管、助燃风支管、调节阀门、并与监测装置监控连接。
4.根据权利要求3所述的车底式焙烧炉节能减排系统，其特征在于：所述监测装置通过对回用烟气进口调节阀门、一级配风装置空气进口调节阀门、二级配风装置空气进口调节阀门、紊流生成器氧气专用高温截止阀控制调整回用气氧含量。
5.根据权利要求1至4任一项所述的车底式焙烧炉节能减排系统，其特征在于：所述焚烧脱硝一体化装置包括：回用烟气出口、脱硝烟气出口、高能电子点火装置、助燃风机、稀释风机、点火孔、观火孔、氨水站及喷氨系统、氨逃逸在线监测装置。
6.根据权利要求5所述的车底式焙烧炉节能减排系统，其特征在于：所述氨水站及喷氨系统包括：液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲罐、氨/空气混合器、稀释风机、补充水装置、防爆电动阀门、供给泵、雾化器、氮气吹扫、废水泵、废水池。
7.根据权利要求5所述的车底式焙烧炉节能减排系统，其特征在于：所述助燃风点火系统包括：助燃风点火风机、高温电磁阀、点火变压器和点火电极。
8.根据权利要求5所述的车底式焙烧炉节能减排系统，其特征在于：所述二级脱硝装置包括：挡板门、氨注入格栅、烟气混合装置、SCR反应器、均流器、吹灰器。
9.根据权利要求5所述的车底式焙烧炉节能减排系统，其特征在于：所述耐腐蚀低温换热装置包括：烟气进口调节门、耐腐蚀低温换热器、弱爆式吹灰装置、除盐水汽包、除盐水箱、除盐水泵、除氧器、减温减压装置、分气缸。
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