CN110594762A - 节能型低温甲醇洗尾气处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了节能型低温甲醇洗尾气处理装置，属于煤化工废气处理技术领域；以实现低温甲醇洗尾气处理运行能耗小、投资成本少、占地面积小的目的；包括弥散氧化炉、稀释空气加热器、余热锅炉、脱硫塔，弥散氧化炉的前端设置有燃烧器，弥散氧化炉的高温烟气出口依次与稀释空气加热器的壳程、余热锅炉以及脱硫塔的进气口相连通，脱硫塔的废气出口与烟囱相连接；燃烧器分别连接有低温甲醇洗尾气管路、助燃空气管路、燃料气管路，稀释空气加热器的管程出气口与燃烧器相连接；本发明充分利用尾气处理过程中的燃烧热能，在降低耗能的基础上能对低温甲醇洗尾气进行有效的处理，达到预期的排放要求。
Description
技术领域
本发明属于煤化工废气处理技术领域，具体涉及节能型低温甲醇洗尾气处理装置。
背景技术
煤制焦和煤制气过程中排放的废气主要特性如下：
1、废气气量大；
2、不含氧；
3、含少量VOCs物质，如甲醇、甲烷、乙烷、硫化氢、氢气、一氧化碳等；
4、含大量二氧化碳、氮气等；
5、带压排放，压力≥10Kpa。
其中，在煤化工行业的低温甲醇洗煤气净化工艺中，在尾气洗涤塔塔顶排出的尾气含有低硫挥发性有机化合物（VOCs），非甲烷总烃、甲醇等物质均超国家规范，不能直接对空排放。这部分低温甲醇洗尾气一般通过蓄热式热氧化RTO工艺与直燃式热氧化TO工艺进行处理。与直燃式热氧化TO工艺相比，蓄热式热氧化RTO工艺运行成本低，但是又存在设备体积庞大、初期投资成本很高、可靠性低、故障率高等问题。而对于现有的直燃式热氧化TO工艺存在处理设备能源利用率不高，耗能大，成本高的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供节能型低温甲醇洗尾气处理装置，以实现低温甲醇洗尾气处理运行能耗小、投资成本少、占地面积小的目的。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
节能型低温甲醇洗尾气处理装置，包括燃烧器、弥散氧化炉、稀释空气加热器、余热锅炉、脱硫塔和烟囱，所述的弥散氧化炉的前端设置有所述的燃烧器，所述的弥散氧化炉的高温烟气出口通过管道依次与稀释空气加热器的壳程、余热锅炉以及脱硫塔的进气口相连通，所述脱硫塔的废气出口与所述的烟囱相连接；所述的燃烧器分别连接有低温甲醇洗尾气管路、助燃空气管路、燃料气管路，所述的稀释空气加热器的管程进气口连接有稀释空气管路；所述稀释空气加热器的管程出气口与所述燃烧器相连接。
进一步的，所述的助燃空气管路上依次设置有助燃空气过滤器和助燃空气风机，可以去除因大风天气造成空气中含有粉尘等颗粒物。
进一步的，所述的稀释空气管路上依次设置有稀释空气过滤器和稀释空气风机，可以去除因大风天气造成空气中含有粉尘等颗粒物。
进一步的，所述低温甲醇洗尾气管路上设置有尾气助力风机。
进一步的，所述余热锅炉换热废气出口通过第一排气管路与所述脱硫塔相连接，通过第二排气管路与所述的烟囱相连接，所述第二排气管路上设置有控制阀，所述的烟囱设置有硫含量检测仪表。
进一步的，所述的弥散氧化炉的高温烟气出口通过第三排气管路与所述的余热锅炉相连接，所述的第三排气管路上设置有高温烟气旁通阀。第三排气管路为稀释空气加热器的高温旁通烟道，根据弥散氧化炉炉内温度、预加热后稀释空气温度联锁调节高温烟气旁通阀的开度。
进一步的，所述的弥散氧化炉内设置有多个温度检测仪表。
进一步的，所述的低温甲醇洗尾气管路和燃料气管路分别连接有氮气吹扫管路。低温甲醇洗尾气管路、燃料气管路上分别设有氮气吹扫装置，在启炉之前，先进行氮气吹扫，确保装置安全运行。
进一步的，所述的弥散氧化炉为直燃式弥散氧化炉。
本装置中，弥散氧化炉前端设置有燃烧器。燃烧器主要用于弥散氧化炉的启炉阶段，而在处理废气阶段时，燃烧器会根据弥散氧化炉炉内温度进行联锁调节。
利用助燃空气风机将助燃空气送入燃烧器内，提供燃料气高温反应时需要的氧气。
利用稀释空气风机将稀释空气送入燃烧器内，提供废气中VOCs高温氧化时需要的氧气。
低温甲醇洗尾气、燃料气、稀释空气、助燃空气分别通过各自的管路直接通过燃烧器送至弥散氧化炉炉膛内，不提前预混，不存在爆炸的风险。
利用弥散氧化炉炉内产生的高温烟气将稀释空气预热后再送至弥散氧化炉炉内，能大幅降低燃料气的耗量，运行费用大大降低。
烟气经稀释空气加热器后温度仍很高，利用余热锅炉将烟气的排烟温度降低，并同时副产饱和或者过热蒸汽，经济效益显著。
低温甲醇洗煤气净化工艺中，因使用煤种不同，尾气洗涤塔后尾气中硫含量区别很大，本发明中在余热锅炉后端设有脱硫塔及其旁路。当烟囱上设置的在线监测仪表显示烟气中硫含量超标时，脱硫塔旁路阀门联锁关闭，烟气经脱硫塔脱除二氧化硫后达标排放；当烟气中硫含量不超标时，余热锅炉出口的烟气经脱硫塔旁路直接通过烟囱排放。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
本发明能实现投资成本少、占地面积小的目的，通过本装置充分利用尾气处理过程中的燃烧热能，一方面循环用于弥散氧化炉使用，另一方面通过余热锅炉充分吸收利用，同时在降低耗能的基础上能对低温甲醇洗尾气进行有效的处理，达到预期的排放要求，本装置能降低投资成本、减少运行能耗、缩小占地面积，具有良好的推广和应用价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为尾气助力风机，2为燃烧器，3为助燃空气过滤器，4为助燃空气风机，5为稀释空气过滤器，6为稀释空气风机，7为弥散氧化炉，8为稀释空气加热器，9为余热锅炉，10为脱硫塔，11为烟囱，12为低温甲醇洗尾气管路，13为助燃空气管路，14为燃料气管路，15为稀释空气管路，16为第一排气管路，17为第二排气管路，18为控制阀，19为第三排气管路，20为高温烟气旁通阀，21为氮气吹扫管路，22为蒸汽管网，23为洗涤水管路，24为锅炉进水管路，25为碱液管路，26为废水管网。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
如图1所示，是节能型低温甲醇洗尾气处理装置，包括燃烧器2、直燃式的弥散氧化炉7、稀释空气加热器8、余热锅炉9、脱硫塔10和烟囱11，弥散氧化炉7的前端设置有燃烧器2，弥散氧化炉7的高温烟气出口通过管道依次与稀释空气加热器8的壳程、余热锅炉9以及脱硫塔10的进气口相连通，脱硫塔10的废气出口与烟囱11相连接；燃烧器2分别连接有低温甲醇洗尾气管路12、助燃空气管路13、燃料气管路14，稀释空气加热器8的管程进气口连接有稀释空气管路15；稀释空气加热器8的管程出气口与燃烧器2相连接；利用弥散氧化炉7炉内高温烟气将稀释空气在稀释空气加热器8内预热后再送至燃烧器2内，能大幅降低燃料气的耗量，运行费用大大降低。
其中，直燃式的弥散氧化炉7是卧式圆筒碳钢结构，内衬有耐火、隔热材料，耐温≥1200℃，弥散氧化炉7炉内设置多处温度检测仪表。弥散氧化炉7前端设置有燃烧器2。燃烧器2主要用于弥散氧化炉7的启炉阶段，而在处理废气阶段时，燃烧器2会根据弥散氧化炉7炉内温度进行联锁调节。
助燃空气管路13上依次设置有助燃空气过滤器3和助燃空气风机4。助燃空气风机4将助燃空气送入燃烧器2内，提供燃料气高温反应时需要的氧气。助燃空气过滤器3可以去除因大风天气造成空气中含有粉尘等颗粒物，提高助燃空气的纯净度。
稀释空气管路15上依次设置有稀释空气过滤器5和稀释空气风机6。稀释空气风机6将稀释空气送入燃烧器2内，提供废气中VOCs高温氧化时需要的氧气。稀释空气过滤器5可以去除因大风天气造成空气中含有粉尘等颗粒物，提高稀释空气的纯净度。
在燃烧器2中低温甲醇洗尾气、燃料气、稀释空气、助燃空气分别通过各自的管路直接送至炉膛内，不提前预混，不存在爆炸的风险。
低温甲醇洗尾气管路12上设置有尾气助力风机1，会根据低温甲醇洗尾气管路的压力联锁开启。低温甲醇洗尾气管路12和燃料气管路14分别连接有氮气吹扫管路21。在启炉之前，先进行氮气吹扫，确保装置安全运行。
另外，弥散氧化炉7的高温烟气出口通过第三排气管路19与余热锅炉9相连接，第三排气管路19上设置有高温烟气旁通阀20。第三排气管路19为稀释空气加热器8的高温旁通烟道，根据弥散氧化炉7炉内温度、预加热后稀释空气温度联锁调节高温烟气旁通阀20的开度，当弥散氧化炉7内的温度过高时，高温烟气通过第三排气管路19直接进入余热锅炉9换热，稀释空气则不经过预热进入燃烧器2进行利用，从而降低弥散氧化炉7内的温度。其中，稀释空气加热器8采用两级浮管式换热器，高温烟气走壳程，稀释空气走管程。采用浮管式换热器能满足低温甲醇洗尾气操作弹性50~110%的要求，且换热效率高。从弥散氧化炉7排出的高温烟气经稀释空气加热器8后温度仍很高，利用余热锅炉9将烟气的排烟温度降低，并同时副产饱和或者过热蒸汽，经济效益显著。
余热锅炉9换热废气出口通过第一排气管路16与脱硫塔10相连接，通过第二排气管路17与烟囱11相连接，第二排气管路17上设置有控制阀18，烟囱11设置有硫含量检测仪表。低温甲醇洗煤气净化工艺中，因使用煤种不同，尾气洗涤塔后尾气中硫含量区别很大，本发明中在余热锅炉9后端设有脱硫塔10及其旁路。当烟囱11上设置的硫含量检测仪表显示烟气中硫含量超标时，脱硫塔10旁路阀门联锁关闭，烟气通过第一排气管路16经脱硫塔10脱除二氧化硫后达标排放；当烟气中硫含量不超标时，余热锅炉9出口的烟气经第二排气管路17直接通过烟囱11排放。
余热锅炉9还连接有锅炉进水管路24和蒸汽管网22，脱硫塔10连接有洗涤水管路23和碱液管路25，余热锅炉9的废水出口和脱硫塔10的废水出口连接有废水管网26。
本装置可应用于弥散氧化工艺，属于直燃式热氧化TO工艺，通过本装置充分利用尾气处理过程中的燃烧热能，一方面循环用于弥散氧化炉使用，另一方面通过余热锅炉充分吸收利用，同时在降低耗能的基础上能对低温甲醇洗尾气进行有效的处理，达到预期的排放要求，本装置能降低投资成本、减少运行能耗、缩小占地面积，具有良好的推广和应用价值。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (9)
1.节能型低温甲醇洗尾气处理装置，其特征在于，包括燃烧器（2）、弥散氧化炉（7）、稀释空气加热器（8）、余热锅炉（9）、脱硫塔（10）和烟囱（11），所述的弥散氧化炉（7）的前端设置有所述的燃烧器（2），所述的弥散氧化炉（7）的高温烟气出口通过管道依次与稀释空气加热器（8）的壳程、余热锅炉（9）以及脱硫塔（10）的进气口相连通，所述脱硫塔（10）的废气出口与所述的烟囱（11）相连接；所述的燃烧器（2）分别连接有低温甲醇洗尾气管路（12）、助燃空气管路（13）、燃料气管路（14），所述的稀释空气加热器（8）的管程进气口连接有稀释空气管路（15）；所述稀释空气加热器（8）的管程出气口与所述燃烧器（2）相连接。
2.根据权利要求1所述的节能型低温甲醇洗尾气处理装置，其特征在于，所述的助燃空气管路（13）上依次设置有助燃空气过滤器（3）和助燃空气风机（4）。
3.根据权利要求1所述的节能型低温甲醇洗尾气处理装置，其特征在于，所述的稀释空气管路（15）上依次设置有稀释空气过滤器（5）和稀释空气风机（6）。
4.根据权利要求1所述的节能型低温甲醇洗尾气处理装置，其特征在于，所述低温甲醇洗尾气管路（12）上设置有尾气助力风机（1）。
5.根据权利要求1所述的节能型低温甲醇洗尾气处理装置，其特征在于，所述余热锅炉（9）换热废气出口通过第一排气管路（16）与所述脱硫塔（10）相连接，通过第二排气管路（17）与所述的烟囱（11）相连接，所述第二排气管路（17）上设置有控制阀（18），所述的烟囱（11）设置有硫含量检测仪表。
6.根据权利要求1所述的节能型低温甲醇洗尾气处理装置，其特征在于，所述的弥散氧化炉（7）的高温烟气出口通过第三排气管路（19）与所述的余热锅炉（9）相连接，所述的第三排气管路（19）上设置有高温烟气旁通阀（20）。
7.根据权利要求1所述的节能型低温甲醇洗尾气处理装置，其特征在于，所述的弥散氧化炉（7）内设置有多个温度检测仪表。
8.根据权利要求1所述的节能型低温甲醇洗尾气处理装置，其特征在于，所述的低温甲醇洗尾气管路（12）和燃料气管路（14）分别连接有氮气吹扫管路（21）。
9.根据权利要求1所述的节能型低温甲醇洗尾气处理装置，其特征在于，所述的弥散氧化炉（7）为直燃式弥散氧化炉。
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