CN115044398A - 一种焦化烟气焦油脱除系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明尤其涉及一种焦化烟气焦油脱除系统与方法。系统包括：回转装置，包括交错布设的烟气流道与蓄热仓；当回转装置转动至烟气流道串接至焦化炉排烟口与烟气净化装置之间的管道上时，焦化烟气中的气态焦油冷凝凝结粘附至烟气流道内；当回转装置转动至烟气流道连通至解析装置的高温解析气出口时，凝结在烟气流道中的焦油蒸发气化进行脱附，生成高温再生气；当回转装置转动至烟气流道连通外部空气时，将回转装置内蓄热仓的热量回收形成换热空气；高温再生气与换热空气汇合后形成用于焦化炉内助燃的预热空气。本专利能够同步实现焦化炉排烟焦油脱除与余热回收的目标，确保焦化系统连续生产稳定性的同时兼具节能减排功能，实用性及经济性。

Description

一种焦化烟气焦油脱除系统与方法

技术领域

本发明属于焦化行业烟气净化技术领域，尤其涉及一种焦化烟气焦油脱除系统与方法。

背景技术

捣固焦炉生产焦化时不可避免的会发生窜漏现象，导致焦化烟气中窜入气态焦油，其主要成分包括轻油馏分、酚油馏分、萘油馏分、洗油馏分、蒽油馏分等，在烟温低于200℃时，焦油会逐步凝结成液体颗粒。焦化炉排烟一般200～260℃左右，烟温过高，将烟温降至140℃以下后方可送入后续净化装置。当设置余热回收装置(余热锅炉或换热器，下同)时，因烟气温度逐步降低至140℃以下时，烟气中的焦油会凝结粘附于余热回收换热管上，导致换热器堵塞、换热失效。为保生产，需经常采用高压水冲洗换热管，而这将影响焦化系统连续生产的稳定性，且产生大量难处理的酸性废水。

有厂家增设一路旁路换热器在余热回收装置故障时备用，考虑到酸腐蚀、壁温腐蚀问题，换热器材质选用双相钢以减缓腐蚀，这在一定程度上保证了焦化生产的连续性，但整体造价过高，不能完全解决腐蚀、堵塞问题，人工清理依旧费时费力，且仍未能解决清理黏附的焦油时产生大量废水的问题。

有的厂家采用丝网过滤烟气后再换热降温，但过滤并不能脱除气态焦油，且丝网清洗困难，影响运行稳定性，清洗废水难处理。

发明内容

在一方面，本发明提供一种焦化烟气焦油脱除系统，同步实现焦化炉排烟焦油脱除与余热回收，确保焦化系统连续生产稳定性的同时兼具经济性。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种焦化烟气焦油脱除系统，包括：

回转装置，包括交错布设的烟气流道与蓄热仓；

当回转装置转动至所述烟气流道串接至焦化炉排烟出口与烟气净化装置之间的管道上时，焦化烟气中的气态焦油冷凝凝结粘附至烟气流道内；

当回转装置转动至所述烟气流道连通至解析装置的高温解析气出口时，凝结在所述烟气流道中的焦油蒸发气化进行脱附，生成高温再生气；

当回转装置转动至所述烟气流道连通外部空气时，将回转装置内蓄热仓的热量回收形成换热空气；

所述高温再生气与所述换热空气汇合后形成用于焦化炉内助燃的预热空气。

一些技术方案中，所述回转装置包括驱动设备及由驱动设备驱动的转子，

所述转子上间隔设置蓄热片，相邻所述蓄热片之间设有蓄热体，所述蓄热体的内部形成用于储热的空腔，且外部形成用于高温烟气流通的所述烟气流道。

一些技术方案中，所述转子的主体材料为喷涂搪、陶瓷、磷酸盐铅粉及耐高温有机涂料中的至少一种；和/或，

所述蓄热体内填充有蓄热材料，所述蓄热材料为金属颗粒与硅酸盐颗粒中的至少一种。

一些技术方案中，所述转子每间隔10～30°分割成多个模块组件，任意所述模块组件包含多个由所述蓄热片与蓄热体组成的可拆卸式换热单元。

一些技术方案中，所述回转装置沿其转动方向依次划设为三个不等的区域：冷凝吸附区、吹脱再生区与余热回收区，所述冷凝吸附区占比≥40％，所述吹脱再生区占比≤30％；

所述冷凝吸附区内布设的烟气流道连通焦化炉排烟出口与净化装置；所述吹脱再生区内布设的烟气流道连通解析装置的高温解析气出口与焦化炉；所述余热回收区内布设的烟气流道连通外部空气与焦化炉。

一些技术方案中，所述解析装置包括稳燃炉、助燃风机、掺风风机和附属管件，

所述稳燃炉的进口端设置两路并联流股，一路用于输入焦炉煤气，另一路布设用于输送外部空气的所述助燃风机；

所述稳燃炉的出口端输出高温解析气，位于所述稳燃炉的输出管路上设有调控支路，所述调控支路上布设用于输送外部空气的所述掺风风机。

另一方面，本发明提供一种焦化烟气焦油脱除方法，通过依次冷凝吸附与气化脱附脱除焦化烟气中窜入的焦油，解决设备腐蚀堵塞的问题，维持系统长久稳定运行。

一种焦化烟气焦油脱除方法，

采用上述的一种焦化烟气焦油脱除系统；

包括步骤：

对原高温烟气进行蓄热冷却，凝结出焦油并生成一级降温烟气；

采用高温解析气将凝结的焦油蒸发气化进行脱附，生成高温再生气；

将蓄热热量回收形成换热空气，与高温再生气汇合后用作焦化炉内助燃的预热空气。

一些技术方案中，所述一级降温烟气的烟温控制在100～180℃；和/或，

所述高温解析气的烟温经掺风风机调控在280～380℃；和/或，

所述换热空气与高温再生气汇合后的汇合空气烟气温度控制在110～150℃；和/或，

所述回装装置的转速控制为2～15r/h。

一些技术方案中，还包括步骤：

对所述一级降温烟气进行二次降温以形成温度阈值为140℃以下的二次降温烟气并输送至净化装置进行净化。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

本发明采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：

1.本申请主装置采用回转装置，在原烟气穿过回转装置设置的烟气流道时进行换热冷却，使其内部的气化焦油冷凝并黏附在气道表面予以脱除，热量储存于回转装置蓄热体内；而后利用高温解析气将气道表面的冷凝焦油再次气化形成高温再生气；最后利用空气置换出蓄热体内储存的热量与前述高温再生气共同用于焦化炉内助燃，实现焦化烟气携带焦油的彻底脱除与资源化利用，保证了焦化系统连续生产的稳定性，经本申请焦化烟气焦油脱除系统的烟气热量回收率在7％以上，经济效应显著；

2.本申请冷凝吸附、气化脱附及余热回收各流路之间通过回转装置有序联接，系统紧凑，自动程度高，节省了人力物力。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所述的一种焦化烟气焦油脱除系统的结构流程图；

图2为本发明实施例所述的回转装置的分区示意图；

图3为本发明实施例所述的蓄热片与蓄热体分布的剖面示意图。

图中标注符号的含义如下：

102-回转装置，104-换热器，107-净化装置；

202-助燃风机，204-稳燃炉，205-掺风风机；

301-换热风机，304-焦化炉；

1021-冷凝吸附区，1022-吹脱再生区，1023-余热回收区；

1024-蓄热片，1025-蓄热体。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在本申请的描述中，“多级、多层”的含义是至少两级/层，例如两级/层、三级/层等；以及术语“及/或”为包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，示出了一种焦化烟气焦油脱除系统，包括基于回转装置循环连通的吸附单元、脱附单元及换热单元，结合参考图2，该回转装置沿其转动方向依次划设为冷凝吸附区1021、吹脱再生区1022与余热回收区1023，冷凝吸附区1021占比≥40％，吹脱再生区1022占比≤30％，且各区均包括交错布设的烟气流道与蓄热仓。

当回转装置转动至冷凝吸附区1021，且其间的烟气流道串接至吸附单元的焦化炉排烟出口与净化装置之间的管道上时，焦化烟气中窜入的气态焦油冷凝凝结黏附至烟气流道内；当回转装置转动至吹脱再生区1022，且其间的烟气流道连通至脱附单元的稳燃炉的高温解析气出口时，凝结在烟气流道中的焦油再次蒸发气化进行脱附，生成高温再生气；当回转装置转动至余热回收区1023，且其间的烟气流道连通外部换热风机301鼓入的空气时，回转装置内蓄热仓的热量被回收形成换热空气；该换热空气与高温再生气汇合后用作预热空气经焦化炉蓄热室二次加热，然后进入焦化炉燃烧室助燃。

该实施方式中顺着回转装置转动方向，首先设置吹脱再生区1022，然后设置余热回收区1023，可以充分利用冷凝吸附区1021的热量进行高温解析脱附；换热空气与高温烟气分别在回转装置的两端进入并与蓄热仓接触，相当于两股气体经回转蓄热仓逆流接触，提高换热效果。

本专利同步实现焦化炉排烟余热回收与焦油脱除，确保焦化系统连续生产稳定性的同时兼具经济性。

一些具体实施方式中，请参阅图3，回转装置包括驱动设备及由驱动设备驱动的转子，转子上间隔设置波浪形蓄热片，蓄热片1024上附有矩形蓄热体，蓄热片1024剖面平行布置或交错布置，矩形蓄热体的内部形成用于储热的空腔，且外部形成用于高温烟气流通的烟气流道。在一具体示例中，相邻蓄热片1024间距≤100mm，当蓄热片1024剖面平行布置时，该矩形蓄热体同时用于支撑相邻的蓄热片1024；另一具体示例中，上下蓄热片错位布置，错位角≤45℃，避免烟气直向流动，以便冷凝后的焦油液态颗粒碰撞、黏附。

在一具体示例中，转子的主体材料为喷涂搪、陶瓷、磷酸盐铅粉及耐高温有机涂料中的至少一种。

在一优选示例中，蓄热体1025内填充有蓄热材料，蓄热材料为金属颗粒与硅酸盐颗粒中的至少一种。

需要说明的是，上述实施例给出了转子主体材料及蓄热材料，其仅用作示意其具有蓄热能力，而实际中的任何能起到与高温烟气换热并蓄积热量的材料选择均应在本申请的保护范围之内，不应理解为对本申请具体保护范围的限制。

该实施方式中，通过选用具有良好热传导性能的材料用于转子的制作，使得矩形蓄热体内空气与焦化炉高温烟气充分换热凝结出焦油；在蓄热体1025中填充蓄热材料，进一步满足充分换热冷凝的需要。

一些较佳实施方式中，转子每间隔10～30°分割成多个模块组件，任意模块组件包含多个由蓄热片1024与蓄热体1025组成的可拆卸式换热单元，在某个换热单元损坏时，可以进行抽取更换，确保回转装置运行连续性，延长回转装置使用寿命。

一些实施方式中，回转装置可以采用中心轴驱动或周边驱动，采用周边驱动时可以采用一台或多台电机，采用多台电机驱动时，电机在回转装置外侧均布。根据场地情况对该回转装置采用水平安装或垂直安装。在一具体示例中，回转装置直径超过8m时，采用水平安装方式，并在周边设置两台驱动电机，对称布置。

一些具体示例中，解析装置包括稳燃炉、助燃风机、掺风风机和附属管件，稳燃炉的进口端设置两路并联流股，一路用于输入焦炉煤气，另一路布设用于输送外部空气的助燃风机；燃炉的出口端输出高温解析气，位于稳燃炉的输出管路上设有调控支路，调控支路上布设用于输送外部空气的掺风风机。

本申请还提出一种焦化烟气焦油脱除方法，包括步骤：

S1、对原高温烟气进行冷凝蓄热，在烟气流道内凝结出焦油并生成一级降温烟气；

其中，一级降温烟气的烟温控制在100～180℃，更优的，烟气被降至170℃左右，这是因为考虑到气气换热的传热系数低于气水换热，并不适宜在回转装置处降温更多。

在一些实施例中，经过回转装置后的一级降温烟气，烟温仍然较高而不适合后续净化工作时，设置换热器进行二次降温，形成140℃以下的二次降温烟气，随后进入净化装置，净化后的烟气直接排放或经再次净化脱除其他成分后排放。

该实施方式中，高温烟气被转子蓄热体换热降温至不大于180℃，被水冷管式换热器进行二次换热降温至不大于140℃，这是考虑绝大部分气态焦油在经过蓄热体1025时已被脱除，而水的比热容更大，继续降至更低温度时，采用换热能力更强的水冷管式换热器更为经济且不会发生焦油粘附堵塞现象。

S2、采用来自稳燃炉的高温解析气将凝结的焦油蒸发气化进行脱附，生成高温再生气；

其中，高温解析气的烟温经掺风风机调控在280～380℃。

需要说明的是，通过向稳燃炉内输送焦炉煤气，同时经助燃风机鼓入空气，从而输送用于脱附的高温解析气。

S3、采用换热风机301鼓入空气将蓄热仓内热量回收形成换热空气，与高温再生气汇合后用作预热空气经焦化炉蓄热室二次加热，然后再进入焦化炉燃烧室助燃。

其中，换热空气与高温再生气汇合后的汇合空气烟气温度控制在110～150℃。

需要说明的是，当净化装置是干法活性焦脱硫脱硝装置时，稳燃炉可与脱硫再生系统共用而节省设备投资。

该实施方式中将烟气中的窜漏焦油脱除的同时在燃烧室1200℃以上的高温条件下将其燃烧回收热量，解决了焦化烟气内焦油难处理的大难题。

一些较佳的实施方式中，回转装置的转速控制为2～15r/h，转速较低，各步骤执行时间充分，余热回收与焦油脱除效果佳。

经过本系统的余热回收，可回收利用烟气热量7％以上，节能效果显著。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种焦化烟气焦油脱除系统，其特征在于，包括：

回转装置，包括交错布设的烟气流道与蓄热仓；

当回转装置转动至所述烟气流道串接至焦化炉排烟出口与烟气净化装置之间的管道上时，焦化烟气中的气态焦油冷凝凝结粘附至烟气流道内；

当回转装置转动至所述烟气流道连通至解析装置的高温解析气出口时，凝结在所述烟气流道中的焦油蒸发气化进行脱附，生成高温再生气；

当回转装置转动至所述烟气流道连通外部空气时，将回转装置内蓄热仓的热量回收形成换热空气；

所述高温再生气与所述换热空气汇合后形成用于焦化炉内助燃的预热空气。

2.根据权利要求1所述的一种焦化烟气焦油脱除系统，其特征在于，

所述回转装置包括驱动设备及由驱动设备驱动的转子，

所述转子上间隔设置蓄热片，相邻所述蓄热片之间设有蓄热体，所述蓄热体的内部形成用于储热的空腔，且外部形成用于高温烟气流通的所述烟气流道。

3.根据权利要求2所述的一种焦化烟气焦油脱除系统，其特征在于，

所述转子的主体材料为喷涂搪、陶瓷、磷酸盐铅粉及耐高温有机涂料中的至少一种；和/或，

所述蓄热体内填充有蓄热材料，所述蓄热材料为金属颗粒与硅酸盐颗粒中的至少一种。

4.根据权利要求2或3所述的一种焦化烟气焦油脱除系统，其特征在于，

所述转子每间隔10～30°分割成多个可拆卸式模块组件，任意所述模块组件包含多个由所述蓄热片与蓄热体组成的换热单元。

5.根据权利要求1所述的一种焦化烟气焦油脱除系统，其特征在于，

所述回转装置沿其转动方向依次划设为三个不等的区域：冷凝吸附区、吹脱再生区与余热回收区，所述冷凝吸附区占比≥40％，所述吹脱再生区占比≤30％；

所述冷凝吸附区内布设的烟气流道连通焦化炉排烟出口与净化装置；所述吹脱再生区内布设的烟气流道连通解析装置的高温解析气出口与焦化炉；所述余热回收区内布设的烟气流道连通外部空气与焦化炉。

6.根据权利要求1所述的一种焦化烟气焦油脱除系统，其特征在于，

所述解析装置包括稳燃炉、助燃风机、掺风风机和附属管件，

所述稳燃炉的进口端设置两路并联流股，一路用于输入焦炉煤气，另一路布设用于输送外部空气的所述助燃风机；

所述稳燃炉的出口端输出高温解析气，位于所述稳燃炉的输出管路上设有调控支路，所述调控支路上布设用于输送外部空气的所述掺风风机。

7.一种焦化烟气焦油脱除方法，其特征在于，

采用权利要求1-6任一所述的一种焦化烟气焦油脱除系统；

包括步骤：

对原高温烟气进行蓄热冷却，凝结出焦油并生成一级降温烟气；

采用高温解析气将凝结的焦油蒸发气化进行脱附，生成高温再生气；

将蓄热热量回收形成换热空气，与高温再生气汇合后用作焦化炉内助燃的预热空气。

8.根据权利要求7所述的一种焦化烟气焦油脱除方法，其特征在于：

所述一级降温烟气的烟温控制在100～180℃；和/或，

所述高温解析气的烟温经掺风风机调控在280～380℃；和/或，

所述换热空气与高温再生气汇合后的汇合空气烟气温度控制在110～150℃；和/或，

所述回装装置的转速控制为2～15r/h。

9.根据权利要求8所述的一种焦化烟气焦油脱除方法，其特征在于：

还包括步骤：

对所述一级降温烟气进行二次降温以形成温度阈值为140℃以下的二次降温烟气并输送至净化装置进行净化。

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