CN116286034A - 非分段焦炉双循环加热系统 - Google Patents

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杨娜娜
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王起
鲁向钧
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Abstract

本发明公开了非分段焦炉双循环加热系统，该非分段焦炉双循环加热系统包括焦炉地下室废气循环系统和化工VOCs尾气引入废气循环系统。本发明实现了化学产品回收系统VOCs尾气零排放，同时通过焦炉燃烧系统的废气循环、空气贫化来实现低氮燃烧，降低焦炉烟气氮氧化物含量，并提高焦炉炭化室温度的高向均匀性，为焦炉炼焦的稳产高产创造条件，达到提质降本增效和绿色化的目的。采用废气循环+VOCs入炉燃烧相结合的工艺路线，把废气循环技术与VOCs入炉燃烧技术完美的结合在一起，既解决了焦炉烟气NOx含量高、高向加热不均匀的问题，起到焦炉增产的作用，又解决了VOCs无害化的处理问题。

Description

非分段焦炉双循环加热系统
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及非分段焦炉双循环加热系统。
背景技术
为使焦炉生产达到稳定、高产、优质、低耗、长寿的目的，要求各炭化室的焦饼在规定的结焦时间内沿长向和高向均匀成熟，为保证焦炭的均匀成熟，同时最大限度的提高焦炭和化学产品的收率，提高焦炉的热效率，拉长火焰，改善焦炉的高向加热是至关重要的技术革新方向。随着焦炭行情越来越好，结合我公司实际生产情况，提高焦炉产能，降低焦炉生产能耗，实现焦炉增产增效，研究非分段焦炉双循环高效加热技术迫在眉睫。
除此之外，化工企业在生产过程中回收会用到大量的易挥发的有机溶剂，导致大量的VOCs逸散。且由于化工行业生产工序多、使用原材料的种类多、使用量大，导致VOCs排放点较为分散、排放物成分复杂。那么对于化工行业的VOCs的收集处理工作也是刻不容缓、迫在眉睫。
结合我公司实际情况，从安全环保、质量效益角度出发，通过进一步的技术改造；在环保方面，达到国家、省、市环保要求，彻底实现化产VOCs零排放；在质量效益、节能降耗方面降低焦炉生产能耗，间接实现焦炉增产增效。我公司现有2×60孔WKD6050型捣固焦炉，配套化学产品回收系统及焦炉煤气联产醇氨系统。前期VOCs治理已经完成的阶段任务包括：鼓冷槽区、粗苯区、油库区产生的贫氧挥发物“密封改造、集中收集、负压回收”和煤气脱硫及硫铵等工段富氧挥发物的“密封改造、集中收集、洗涤净化与烟气脱硫”。
发明内容
基于为了进一步实现化学产品回收系统VOCs尾气零排放；同时通过焦炉燃烧系统的废气循环、空气贫化来实现低氮燃烧，降低焦炉烟气氮氧化物含量，并提高焦炉炭化室温度的高向均匀性，为焦炉炼焦的稳产高产创造条件，达到提质降本增效和绿色化的目的，本发明采用废气循环+VOCs入炉燃烧相结合的工艺路线，把废气循环技术与VOCs入炉燃烧技术完美的结合在一起，既解决了焦炉烟气NOx含量高、高向加热不均匀的问题，起到焦炉增产的作用，又解决了VOCs无害化的处理问题。
本发明提出的非分段焦炉双循环加热系统，该非分段焦炉双循环加热系统包括焦炉地下室废气循环系统和化工VOCs尾气引入废气循环系统；
所述化工VOCs尾气引入废气循环系统包括水洗塔，对冷鼓工段、脱硫工段、硫铵工段、粗苯工段的VOCs气体进行收集，收集后的气体在水洗塔除盐水；水洗塔设置有循环碱洗泵和冷却换热器，循环碱洗泵与机械化澄清槽连接；除盐水后的气体经循环碱洗泵和冷却换热器后去除大部分H2S、NH3、苯、萘、焦油等物质；水洗塔上设置有气水分离器，气水分离器通过输送母管与引风机连接，脱水后的气体通过引风机输送至焦炉低氮燃烧风机，与焦炉分烟道内的废气输送至机侧、焦侧的开闭器后进入焦炉燃烧室；
所述焦炉地下室废气循环系统包括捣固焦炉，捣固焦炉的碳燃烧室下部为焦炉燃烧室，焦炉燃烧室底部为蓄热室；捣固焦炉的机侧、焦侧设置有开闭器，开闭器通过焦炉分烟道与焦炉低氮燃烧风机连接；利用焦炉低氮燃烧风机将焦炉分烟道的废气抽出并输送至机侧、焦侧的开闭器内，与焦炉低氮燃烧风机中洗涤后的VOCs气体混合后进入焦炉燃烧室参与燃烧。
作为本发明的一种优选实施方式，输送母管上设置有紧急放散阀、可燃性气体检测仪和阻火器，可燃气体浓度达到爆炸极限的下限的15%LEL时报警，达到爆炸极限的下限的30%LEL时紧急放散阀自动打开。
作为本发明的一种优选实施方式，将焦炉分烟道的烟道废气抽出并输送至机侧、焦侧的开闭器时，当开闭器为气体上升工段时，通过控制阀门使气体进入开闭器，再与空气均匀混合后进入蓄热室，从而实现燃烧处理；当焦炉开闭器为气体下降工段时，控制阀门或机械机构关闭，停止高温气体供给。
作为本发明的一种优选实施方式，当捣固焦炉交换机换向时，控制阀门或机械机构同步动作，使气体始终和上升空气均匀混合后进入焦炉燃烧室参与焦炉煤气燃烧。
作为本发明的一种优选实施方式，空气均匀混合后的空气含氧量为16%-18%。
本发明中的有益效果为：
本发明中，实现了化学产品回收系统VOCs尾气零排放，同时通过焦炉燃烧系统的废气循环、空气贫化来实现低氮燃烧，降低焦炉烟气氮氧化物含量，并提高焦炉炭化室温度的高向均匀性，为焦炉炼焦的稳产高产创造条件，达到提质降本增效和绿色化的目的。采用废气循环+VOCs入炉燃烧相结合的工艺路线，把废气循环技术与VOCs入炉燃烧技术完美的结合在一起，既解决了焦炉烟气NOx含量高、高向加热不均匀的问题，起到焦炉增产的作用，又解决了VOCs无害化的处理问题。
附图说明
图1为本发明提出的非分段焦炉双循环加热系统中化工VOCs尾气引入废气循环系统的工艺流程示意图；
图2为本发明提出的非分段焦炉双循环加热系统中焦炉地下室废气循环系统的工艺流程示意图。
图中：1、冷鼓工段；2、脱硫工段；3硫铵工段；4、粗苯工段；5、水洗塔；6、循环碱洗泵；7、冷却换热器；8、机械化澄清槽；9、气水分离器；10、输送母管；11、引风机；12、焦炉低氮燃烧风机；13、捣固焦炉；14、碳燃烧室；15、焦炉燃烧室；16、蓄热室；17、紧急放散阀；18、开闭器；19、焦炉分烟道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，该非分段焦炉双循环加热系统包括焦炉地下室废气循环系统和化工VOCs尾气引入废气循环系统；
所述化工VOCs尾气引入废气循环系统包括水洗塔，对冷鼓工段1、脱硫工段2、硫铵工段3、粗苯工段4的VOCs气体进行收集，收集后的气体在水洗塔5除盐水；水洗塔5设置有循环碱洗泵6和冷却换热器7，除盐水后的气体经循环碱洗泵6和冷却换热器7后去除大部分H2S、NH3、苯、萘、焦油等物质，循环碱洗泵6将水洗塔5中含氨脱盐水从底部抽出并送至冷却换热器7，再送到水洗塔5上部用于喷淋收集的废气，达到循环使用的效果；冷却换热器7用于冷却水洗塔5中的含氨脱盐水；循环碱洗泵6与机械化澄清槽8连接，在本项目中，水洗塔5洗涤VOCs废气中的氨，在2-3天脱盐水中含氨会达到饱和，吸收效果不好，就会把已经饱和的水排到机械化澄清槽8中，用于后续公司回收利用；水洗塔5上设置有气水分离器9，气水分离器9通过输送母管10与引风机11连接，脱水后的气体通过引风机11输送至焦炉低氮燃烧风机12，与焦炉分烟道内的废气输送至机侧、焦侧的开闭器18后进入焦炉燃烧室15；
所述焦炉地下室废气循环系统包括捣固焦炉13，捣固焦炉13的碳燃烧室14下部为焦炉燃烧室15，焦炉燃烧室15底部为蓄热室16；捣固焦炉13的机侧、焦侧设置有开闭器18，开闭器18通过焦炉分烟道19与焦炉低氮燃烧风机12连接；利用焦炉低氮燃烧风机12将焦炉分烟道19的废气抽出并输送至机侧、焦侧的开闭器18内，与焦炉低氮燃烧风机12中洗涤后的VOCs气体混合后进入焦炉燃烧室15参与燃烧，有效的改善焦炉高向加热，增加焦炭产量，降低煤气消耗，另外NOx的排放量显著降低，末端脱硫脱硝的运行效果得到更好保证。
废气循环系统有单管方案与双管方案，比较如下：
双管方案：结构简单，占地面积大，散热面积大，地下室温度高。
单管方案：结构较复杂，但占地面积小，散热面积减小近一半，地下室温度相对降低。
综合现场情况考虑，选择单管较有优势。
在具体实施方式中，输送母管10上设置有紧急放散阀17、可燃性气体检测仪和阻火器，可燃气体浓度达到爆炸极限的下限的15%LEL时报警，达到爆炸极限的下限的30%LEL时紧急放散阀17自动打开。
在具体实施方式中，将焦炉分烟道19的烟道废气抽出并输送至机侧、焦侧的开闭器18时，当开闭器18为气体上升工段时，通过控制阀门使气体进入开闭器18，再与空气均匀混合后进入蓄热室16，最后进入焦炉燃烧室15参与焦炉煤气燃烧，减缓局部燃烧强度，降低燃烧点温度，消除NOx的生成条件，从而达到控制烟囱气NOx排放量的目的；当焦炉开闭器18为气体下降工段时，控制阀门或机械机构关闭，停止高温气体供给。
在具体实施方式中，当捣固焦炉13交换机换向时，控制阀门或机械机构同步动作，使气体始终和上升空气均匀混合后进入焦炉燃烧室15参与焦炉煤气燃烧。
在具体实施方式中，空气均匀混合后的空气含氧量为16%-18%。
为了进一步实现化学产品回收系统VOCs尾气零排放；同时通过焦炉燃烧系统的废气循环、空气贫化来实现低氮燃烧，降低焦炉烟气氮氧化物含量，并提高焦炉炭化室温度的高向均匀性，为焦炉炼焦的稳产高产创造条件，达到提质降本增效和绿色化的目的，需要完善上述富氧尾气排放点的密封，并通过焦炉燃烧的废气与空气系统的局部改造，将焦炉废气和富氧尾气输送、分配至1#、2#焦炉开闭器18，废气循环和空气贫化实现低氮燃烧和VOCs尾气零排放。降低煤气燃烧反应速度，拉长焦炉燃烧火焰，改善焦炉高向加热，增产焦炭产量，降低煤气消耗，效果明显。
本发明通过将化工VOCs洗涤之后引入废气循环系统，进而通过开闭器18进入焦炉燃烧系统，在高温条件下，彻底分解挥发性有机物，消除现场异味，改善现场环境，优化焦炉高向加热，降低废气中氮氧化物含量，减轻烟气净化系统的负荷，增产提效的同时实现零排放，减少了环境污染，更符合最新环保要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.非分段焦炉双循环加热系统，其特征在于，该非分段焦炉双循环加热系统包括焦炉地下室废气循环系统和化工VOCs尾气引入废气循环系统；
所述化工VOCs尾气引入废气循环系统包括水洗塔，对冷鼓工段、脱硫工段、硫铵工段、粗苯工段的VOCs气体进行收集，收集后的气体在水洗塔除盐水；水洗塔设置有循环碱洗泵和冷却换热器，循环碱洗泵与机械化澄清槽连接；除盐水后的气体经循环碱洗泵和冷却换热器后去除大部分H2S、NH3、苯、萘、焦油等物质；水洗塔上设置有气水分离器，气水分离器通过输送母管与引风机连接，脱水后的气体通过引风机输送至焦炉低氮燃烧风机，与焦炉分烟道内的废气输送至机侧、焦侧的开闭器后进入焦炉燃烧室；
所述焦炉地下室废气循环系统包括捣固焦炉，捣固焦炉的碳燃烧室下部为焦炉燃烧室，焦炉燃烧室底部为蓄热室；捣固焦炉的机侧、焦侧设置有开闭器，开闭器通过焦炉分烟道与焦炉低氮燃烧风机连接；利用焦炉低氮燃烧风机将焦炉分烟道的废气抽出并输送至机侧、焦侧的开闭器内，与焦炉低氮燃烧风机中洗涤后的VOCs气体混合后进入焦炉燃烧室参与燃烧。
2.根据权利要求1所述的非分段焦炉双循环加热系统，其特征在于，输送母管上设置有紧急放散阀、可燃性气体检测仪和阻火器，可燃气体浓度达到爆炸极限的下限的15%LEL时报警，达到爆炸极限的下限的30%LEL时紧急放散阀自动打开。
3.根据权利要求1所述的非分段焦炉双循环加热系统，其特征在于，将焦炉分烟道的烟道废气抽出并输送至机侧、焦侧的开闭器时，当开闭器为气体上升工段时，通过控制阀门使气体进入开闭器，再与空气均匀混合后进入蓄热室，从而实现燃烧处理；当焦炉开闭器为气体下降工段时，控制阀门或机械机构关闭，停止高温气体供给。
4.根据权利要求1所述的非分段焦炉双循环加热系统，其特征在于，当捣固焦炉交换机换向时，控制阀门或机械机构同步动作，使气体始终和上升空气均匀混合后进入焦炉燃烧室参与焦炉煤气燃烧。
5.根据权利要求3所述的非分段焦炉双循环加热系统，其特征在于，空气均匀混合后的空气含氧量为16%-18%。
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