CN114891520A - 利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统 - Google Patents

利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于焦炉烟气、干熄焦放散气处理技术领域，具体涉及一种利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，在夏季利用净化后的焦炉烟气、干熄焦放散气进入制冷机生产出1570t/h的16～18℃制冷水，供企业使用，在冬季利用净化后的焦炉烟气、干熄焦放散气进入换热站，生产出1516t/h的60～85℃采暖水供居民冬季取暖使用；是行业的一次革命性技术变革、颠覆性创新，具有节能环保、利用余热的优势，属于清洁环保生产、低碳生活技术领域，开辟出一个更节能、更环保、更安全的生产工艺装置，对环保的各项指标、碳达峰、碳中和工作都有很好的优化促进工作。

Description

利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统
技术领域
本发明属于焦炉烟气、干熄焦放散气处理技术领域，具体涉及一种利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统。
背景技术
目前焦化行业焦炉烟气、干熄焦放散气温度在250～300℃，带出的热量约占焦炉输出总热量的17％，约18.4kg标准煤/t焦，经过净化达标后温度降至140～200℃，都是通过烟囱放散至大气中，余热被白白浪费。
如图1所示，现有的焦炉烟气(焦炉a产生)、干熄焦放散气(干熄炉b 产生)经过脱硫脱硝(氨水处理供应系统c、SCR脱硝反应器d、余热锅炉 i、SDS反应器f、碳酸氢钠供应系统e)、除尘净化(布袋除尘器g)后全部排放大气(通过引风机h排至烟囱j，图中轮廓线内为从烟囱排放的140- 200℃焦炉烟气、干熄焦放散气)，缺点如下：1、按每小时80万m3/h焦炉烟气、干熄焦放散气计算，每小时白白浪费了119×106KJ热量；2、高温气体通过烟囱排放，增加烟囱每年的维护保养成本。
因此，如何有效利用上述焦炉烟气、干熄焦放散气热量是本行业难题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，充分利用好排放的焦炉烟气、干熄焦放散气余热，按80万Nm3/h计算，可制冷1100万Kcal/h，按降温100℃左右温差计算能使制冷机生产出1570t/h的16℃～18℃制冷水供企业生产使用；能使换热站生产出1516t/h的60～85℃采暖水供居民冬季取暖使用。净化排放的焦炉烟气、干熄焦放散气余热生产制冷水、采暖水是行业的一次革命性技术变革、颠覆性创新，具有节能环保、利用余热的优势，属于清洁环保生产、低碳生活技术领域，开辟出一个更节能、更环保、更安全的生产工艺装置，对环保的各项指标、碳达峰、碳中和工作都有很好的优化促进工作。
本发明具体是通过如下技术方案来实现的。
本发明的第一个目的是提供一种利用焦炉烟气和干熄焦放散气制冷水/采暖水的系统，包括沿焦炉烟气和干熄焦放散气流动方向依次设置的SCR脱硝反应器、余热锅炉、SDS反应器、布袋除尘器、引风机和烟囱(即背景技术中涉及的现有技术处理流程)，还包括：
制冷站系统，所述引风机将经过所述布袋除尘器处理后的烟气输送至制冷站系统的进气口，烟气进入所述制冷站系统中进行热交换，经过热交换的烟气进入烟囱排出；所述制冷站系统吸收烟气热量后生产出制冷水，所述制冷水通过第一加压泵加压后输送至制冷水需求端，所述制冷水在所述制冷水需求端吸收热量后进入所述制冷站系统进行制冷处理；所述引风机和所述制冷站系统之间设置有制冷站系统烟气进口阀；
换热站系统，所述引风机将经过所述布袋除尘器处理后的烟气输送至所述换热站系统的进气口，烟气进入所述换热站系统进行热交换，经过热交换的烟气进入烟囱排出；所述换热站系统吸收烟气热量后生产出采暖水，所述采暖水通过第二加压泵加压后输送至采暖水需求端，所述采暖水在所述采暖水需求端释放热量后进入所述换热站系统进行加热处理；所述引风机和所述换热站系统之间设置有换热站系统烟气进口阀。
优选的，所述引风机将通过所述布袋除尘器处理的烟气输直接送至所述烟囱排出，所述引风机和所述烟囱之间设置有第五阀门。
优选的，所述制冷站系统和所述烟囱之间设置有制冷站系统烟气出口阀，所述换热站系统和所述烟囱之间设置有换热站系统烟气出口阀，所述第一加压泵两侧分别设置有第一阀门和第二阀门，所述第二加压泵)两侧分别设置有第三阀门和第四阀门。
优选的，经过所述布袋除尘器处理后的烟气温度为140～200℃。
优选的，进入所述烟囱的烟气温度为50～80℃。
优选的，进入所述制冷水需求端的制冷水温度为16～18℃。
优选的，进入所述采暖水需求端的采暖水温度为50～85℃。
优选的，所述制冷水需求端为厂区冷却设备和降温器；所述采暖水需求端为居民楼冬季取暖。
优选的，焦炉和干熄炉总产能为280万吨焦炭/年，每小时共排放焦炉烟气和干熄焦放散气合计900000Nm3/h。
本发明的第二个目的是提供利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的方法，上述系统，按照以下步骤进行：
在夏季，打开制冷站系统烟气进口阀，将经过布袋除尘器净化的焦炉烟气和干熄焦放散气混合烟气经过引风机输送至制冷站系统，所述制冷站系统吸收烟气热量后生产出制冷水，所述制冷水通过第一加压泵加压后输送至制冷水需求端，所述制冷水在所述制冷水需求端吸收热量后进入所述制冷站系统进行制冷处理；降温后的烟气进入烟囱排出；
在冬季，打开换热站系统烟气进口阀，将经过布袋除尘器净化的焦炉烟气和干熄焦放散气混合气体经过引风机输送至换热站系统，烟气进入所述换热站系统进行热交换，经过热交换的烟气进入烟囱排出；所述换热站系统吸收所述烟气热量后生产出采暖水，所述采暖水通过第二加压泵加压后输送至采暖水需求端，所述采暖水在所述采暖水需求端释放热量后进入所述换热站系统进行加热处理。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明将焦炉烟气、干熄焦放散气经过传统方法处理后，在排放至烟囱之前，有效地利用了烟气所携带的高热量，分为两种利用方式，一种是在夏季，将处理后的烟气通入制冷站系统，为制冷站系统生产制冷水提供热量，生产出的制冷水供厂区冷却设备和降温器使用，第二种是在冬季，将处理后的烟气通入换热站系统，为换热站系统生产采暖水提供热量，生产出的采暖水供居民楼冬季取暖使用；
(2)本发明属于将净化后的焦炉烟气、干熄焦放散气余热能源化、资源化利用，具有节能环保、省煤、省电的优势，属于清洁环保生产、循环经济技术领域，开辟出一个更节能、更环保、更简单、更安全的清洁节能工艺装置；
(3)投资成本低；企业用的制冷水利用净化后的焦炉烟气、干熄焦放散气余热即可产生，不需要投入巨资建设电驱动制冷机，运行成本低；居民楼取暖用的采暖水利用净化后的焦炉烟气、干熄焦放散气余热即可产生，不需要投资建设大型热力公司，用余热替代燃煤、耗电取暖。
(4)操作简单，安全系数高，利润空间大。
附图说明
图1为现有的焦炉烟气和干熄焦放散气净化后全部排放大气流程图；
图2为本发明利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统流程图；
附图标记说明：
a、焦炉，b、干熄炉产生，c、氨水处理供应系统，d、SCR脱硝反应器， i、余热锅炉，f、SDS反应器，e、碳酸氢钠供应系统，g、布袋除尘器，h、引风机，j、烟囱；
1、图1所示的流程，2、制冷站系统，21、第一管道，22、制冷站系统烟气进口阀，3、制冷水需求端，31、第二管道，32、第一加压泵，33、第一阀门，34、第二阀门，35、第八管道，41、第三管道，42、制冷站系统烟气出口阀，43、第七管道，44、第五阀门，5、换热站系统，51、第四管道， 52、换热站系统烟气进口阀，53、第五管道，54、换热站系统烟气出口阀， 6、采暖水需求端，61、第六管道，62、第二加压泵，63、第三阀门，64、第四阀门，65、第九管道。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
3×65+55孔炭化室高7米型顶装焦炉及与之配套的干熄焦项目同时建设烟气脱硫、脱硝、除尘净化装置。分为两组，1#组为2×65孔，配套1个烟囱， 2#组为65+55孔，配套1个烟囱。两组总产能为280万吨焦炭/年，每小时共排放焦炉烟气、干熄焦放散气合计900000Nm3/h，经过图1所示的流程净化处理后，净化后排放温度在140～200℃。图1经过脱硫脱硝(氨水处理供应系统 c、SCR脱硝反应器d、余热锅炉i、SDS反应器f、碳酸氢钠供应系统e)、除尘净化(布袋除尘器g)，现有方法是将处理后的烟气全部排放大气(通过引风机h排至烟囱j，图中轮廓线内为从烟囱排放的140-200℃焦炉烟气、干熄焦放散气)，造成热量的浪费，且高温气体经过烟囱，容易造成烟囱损坏，增加维护成本，本发明为了解决上述问题，且利用好该热量，特提供以下系统，如图2所示，还包括：
制冷站系统2，布袋除尘器g出口通过第一管道21与制冷站系统进气口连通，所述第一管道21上设置有制冷站系统烟气进口阀22；布袋除尘器出口气体温度为140～200℃，即通过图1所示的流程净化处理后的焦炉烟气、干熄焦放散气，制冷站系统2采用荏原冷热系统(中国)有限公司的制冷机。
制冷水需求端3，制冷水需求端3可为厂区冷却设备和降温器，其通过第二管道31与制冷站统出水口连通，所述第二管道31上设置有第一加压泵 32，所述第二管道31在所述第一加压泵32两侧分别设置有第一阀门33和第二阀门34；进入所述制冷水需求端3的制冷水温度为16～18℃；制冷水需求端出水口通过第八管道35与所述制站机系统进水口连通；
烟囱j，其通过第三管道41与制冷站系统出气口连通，所述第三管道41 上设置有制冷站系统烟气出口阀42；进入所述烟囱j的气体温度为50～80℃；
换热站系统5，布袋除尘器出口通过第四管道51与换热站系统进气口连通，所述第四管道51上设置有换热站系统烟气进口阀52；所述烟囱j通过第五管道53与换热站系统出气口连通，所述第五管道53上设置有换热站系统烟气出口阀54；热站系统5采用辽宁远大换热装备(集团)有限公司的换热机组。
采暖水需求端6，采暖水需求端6为居民楼冬季取暖，其通过第六管道61 与换热站系统出水口连通，所述第六管道61上设置有第二加压泵62，所述第六管道61在所述第二加压泵62两侧分别设置有第三阀门63和第四阀门64；进入所述采暖水需求端6的采暖水温度为50～85℃；采暖水需求端出水口通过第九管道65与换热站系统进水口连通。
布袋除尘器出口通过第七管道43与所述烟囱4连通，所述第七管道43上设置有第五阀门44，正常情况下，第五阀门44，当系统突然停电，紧急情况时打开。
在夏季，打开制冷站系统烟气进口阀22，将经过陈灰仓和布袋除尘器g 净化的焦炉烟气和干熄焦放散气混合气体经过第一管道21通入制冷站系统 2，打开第一阀门33和第二阀门34，利用第一加压泵32将制冷站系统2制出的制冷水通入制冷水需求端3；打开制冷站系统烟气出口阀42，将降温后的混合气体经过第三管道41进入烟囱j排出；制冷水需求端3使用后的制冷水再通过第八管道35进入制冷站系统2再次进行制冷降温，循环使用；
在冬季，打开换热站系统烟气进口阀52，将经过陈灰仓和布袋除尘器g 净化的焦炉烟气和干熄焦放散气混合气体经过第四管道51通入换热站系统 5，打开第三阀门63和第四阀门64，利用第二加压泵62，将经过换热站系统 5加热的采暖水通入采暖水需求端6，采暖水需求端6使用后的采暖水再经过第九管道65进入换热站系统5进行再次加热，循环使用；打开换热站系统烟气出口阀54，将降温后的混合气体经过第五管道53进入烟囱j排出。
从焦炉和干熄炉抽送来的焦炉烟气、干熄焦放散气混合后温度在250～ 300℃，经过脱硫脱硝装置净化后，温度降至140～200℃，利用本发明方法，烟气排至烟囱的温度降至50～80℃，按80万Nm3/h计算，在夏季进入吸收式制冷机，可制冷1100万Kcal/h，按降温100℃左右温差计算能使制冷机生产出1570t/h的16～18℃制冷水供企业生产使用；在冬季进入换热站，生产出 1516t/h的60～85℃采暖水供居民冬季取暖使用。按每小时80万m3/h焦炉烟气、干熄焦放散气计算，每小时回收了119×106KJ热量，每小时节约了33065 KW.h电(每小时节约了33065度电)。
本发明将焦炉烟气、干熄焦放散气经过传统方法处理后，在排放至烟囱之前，有效地利用了烟气所携带的高热量，分为两种利用方式，一种是在夏季，将处理后的烟气通入制冷站系统，为制冷站系统生产制冷水提供热量，生产出的制冷水供厂区冷却设备和降温器使用，第二种是在冬季，将处理后的烟气通入换热站系统，为换热站系统生产采暖水提供热量，生产出的采暖水供居民楼冬季取暖使用；本发明属于将净化后的焦炉烟气、干熄焦放散气余热能源化、资源化利用，具有节能环保、省煤、省电的优势，属于清洁环保生产、循环经济技术领域，开辟出一个更节能、更环保、更简单、更安全的清洁节能工艺装置；投资成本低；企业用的制冷水利用净化后的焦炉烟气、干熄焦放散气余热即可产生，不需要投入巨资建设电驱动制冷机，运行成本低；居民楼取暖用的采暖水利用净化后的焦炉烟气、干熄焦放散气余热即可产生，不需要投资建设大型热力公司，用余热替代燃煤、耗电取暖。操作简单，安全系数高，利润空间大。
本发明制冷站系统2采用荏原冷热系统(中国)有限公司的制冷机，设备技术条件：(1)安装场所：室内；(2)机房环境标准：环境温度5～ 40℃；(3)相对湿度＜85％(25℃)；(4)海拔高度＜800m；(5)工作电源：交流三相380V±10％50HZ。机组构成：机组由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、变频器、高效全自动抽气系统和先进的智能控制系统组成。
工作原理：机组先利用～200℃热废气热量和换热器换热产生73～85℃的热水，然后以热水为驱动热源，加热溴化锂溶液产生水蒸汽，水蒸汽被冷凝后变为冷剂水，利用水在真空状态下低沸点的特性，在蒸发器里吸热蒸发，制取冷水。
供货范围：型号：RFH1100GT；数量：3台；单台制冷量Q＝ 500×104Kcal/h，5820KW；热水进口温度73～85℃，出口温度～63℃。①单台冷水进口温度23℃，出口温度16℃；冷水设计流量714m3/h，水压损失 7.8mH2O，接管尺寸300mm,水室承压0.8MPaG。②单台冷却水进口温度32℃，出口温度40℃；冷却水设计流量1350m3/h，水压损失10mH2O，接管尺寸450mm,水室承压0.8MPaG。③单台温水进口温度73～85℃，出口温度 63℃；设计流量558m3/h，水压损失11mH2O，接管尺寸300mm,水室承压 0.8MPaG。④电压×频率(V×HZ×ψ)380×50×3；电源容量39.1KVA；电功率 18KW；外形尺寸9040×3680×5310；总搬入重量(Ton)62.3；运转重量(Ton)92.6。
备注：(1)冷水最低出口温度5℃冷却水入口温度最低15℃。(2)标准情况下的制冷量调节范围为20～100％。(3)冷水、冷却水及热水水质执行 GB/T18431-2014水质基准。(4)用户务必在冷温水冷却水系配管的溴化锂机组入口侧2米内，加装约10目以上的过滤网。(5)换热管全部采用 SUS316L不锈钢换热管。
本发明热站系统5采用辽宁远大换热装备(集团)有限公司的换热机组，系统最高承压1.6MPa，进换热机组烟气温度140～200℃，烟气总流量80万m3/h，换热产生的采暖水60～85℃，1516t/h。换热机组采暖水阻力损失≤0.05MPa。采用节能型列管余热锅炉构造。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，包括沿焦炉烟气和干熄焦放散气流动方向依次设置的SCR脱硝反应器(d)、余热锅炉(i)、SDS反应器(f)、布袋除尘器(g)、引风机(h)和烟囱(j)，其特征在于，还包括：
制冷站系统(2)，所述引风机(h)将经过所述布袋除尘器(g)处理后的烟气输送至制冷站系统(2)的进气口，烟气进入所述制冷站系统(2)中进行热交换，经过热交换的烟气进入烟囱(j)排出；所述制冷站系统(2)吸收烟气热量后生产出制冷水，所述制冷水通过第一加压泵(32)加压后输送至制冷水需求端(3)，所述制冷水在所述制冷水需求端(3)吸收热量后进入所述制冷站系统(2)进行制冷处理；所述引风机(h)和所述制冷站系统(2)之间设置有制冷站系统烟气进口阀(22)；
换热站系统(5)，所述引风机(h)将经过所述布袋除尘器(g)处理后的烟气输送至所述换热站系统(5)的进气口，烟气进入所述换热站系统(5)进行热交换，经过热交换的烟气进入烟囱(j)排出；所述换热站系统(5)吸收烟气热量后生产出采暖水，所述采暖水通过第二加压泵(62)加压后输送至采暖水需求端(6)，所述采暖水在所述采暖水需求端(6)释放热量后进入所述换热站系统(5)进行加热处理；所述引风机(h)和所述换热站系统(5)之间设置有换热站系统烟气进口阀(52)。
2.根据权利要求1所述的利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，其特征在于，所述引风机(h)将通过所述布袋除尘器(g)处理的烟气输直接送至所述烟囱(j)排出，所述引风机(h)和所述烟囱(j)之间设置有第五阀门(44)。
3.根据权利要求1所述的利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，其特征在于，所述制冷站系统(2)和所述烟囱(j)之间设置有制冷站系统烟气出口阀(42)，所述换热站系统(5)和所述烟囱(j)之间设置有换热站系统烟气出口阀(54)，所述第一加压泵(32)两侧分别设置有第一阀门(33)和第二阀门(34)，所述第二加压泵(62)两侧分别设置有第三阀门(63)和第四阀门(64)。
4.根据权利要求1所述的利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，其特征在于，经过所述布袋除尘器(g)处理后的烟气温度为140～200℃。
5.根据权利要求1所述的利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，其特征在于，进入所述烟囱(j)的烟气温度为50～80℃。
6.根据权利要求1所述的利利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，其特征在于，进入所述制冷水需求端(3)的制冷水温度为16～18℃。
7.根据权利要求1所述的利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，其特征在于，进入所述采暖水需求端(6)的采暖水温度为50～85℃。
8.根据权利要求1所述的利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，其特征在于，所述制冷水需求端(3)为厂区冷却设备和降温器；所述采暖水需求端(6)为居民楼冬季取暖。
9.根据权利要求1所述的利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的系统，其特征在于，焦炉和干熄炉总产能为280万吨焦炭/年，每小时共排放焦炉烟气和干熄焦放散气合计900000Nm3/h。
10.一种利用焦炉烟气和干熄焦放散气制备制冷水/采暖水的方法，其特征在于，利用权利要求1～9任一项所述的系统，按照以下步骤进行：
在夏季，打开制冷站系统烟气进口阀(22)，将经过布袋除尘器(g)净化的焦炉烟气和干熄焦放散气混合烟气经过引风机(h)输送至制冷站系统(2)，所述制冷站系统(2)吸收烟气热量后生产出制冷水，所述制冷水通过第一加压泵(32)加压后输送至制冷水需求端(3)，所述制冷水在所述制冷水需求端(3)吸收热量后进入所述制冷站系统(2)进行制冷处理；降温后的烟气进入烟囱(j)排出；
在冬季，打开换热站系统烟气进口阀(52)，将经过布袋除尘器(g)净化的焦炉烟气和干熄焦放散气混合气体经过引风机输送至换热站系统(5)，烟气进入所述换热站系统(5)进行热交换，经过热交换的烟气进入烟囱(j)排出；所述换热站系统(5)吸收所述烟气热量后生产出采暖水，所述采暖水通过第二加压泵(62)加压后输送至采暖水需求端(6)，所述采暖水在所述采暖水需求端(6)释放热量后进入所述换热站系统(5)进行加热处理。
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