CN117168171A - 一种焦炉烟气处理系统和处理焦炉烟气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气处理技术领域，公开了一种焦炉烟气处理系统和处理焦炉烟气的方法。所述系统包括第一换热器、石灰石‑石膏湿法脱硫塔、第二换热器和脱硝装置；焦炉烟气进入第一换热器中与循环水换热，然后输送至石灰石‑石膏湿法脱硫塔进行处理；换热后的循环水输送至第二换热器中；来自湿法脱硫塔的烟气在第二换热器中与循环水换热，然后输送至脱硝装置中进行处理；换热后的循环水输送至第一换热器中。该焦炉烟气处理系统将石灰石‑石膏湿法脱硫塔设置于脱硝装置之前，并依靠其协同除尘作用，在整个处理系统不设置除尘器的情况下，仍然可以使得烟气烟尘等污染物浓度达到超低排放标准要求，并且可有效避免脱硝装置的堵塞和腐蚀问题。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理技术领域，具体涉及一种焦炉烟气处理系统和处理焦炉烟气的方法。
背景技术
《炼焦化学工业大气污染物排放标准》对煤化工行业焦炉烟气污染物颗粒物、SO2和NOX浓度提出了超低排放要求(颗粒物浓度≤10mg/m3、SO2浓度≤30mg/m3和NOX浓度≤150mg/m3)，因此焦炉烟气污染物超低排放系统的设计与燃煤电厂烟气污染物超低排放系统有很大的区别。
煤化工行业焦炉产生的原烟气中污染物颗粒物浓度约40-50mg/m3、二氧化硫(SO2)浓度约500-800mg/m3、NOX浓度约500-1000mg/m3，如要达到超低排放的需求，常规的烟气处理方案有两种：(1)烟气首先进入选择性还原法(SCR)脱硝装置去除氮氧化物(NOX)，然后进入石灰石-石膏湿法脱硫装置去除二氧化硫(SO2)，这种系统能使焦炉烟气污染物达到排放标准的要求。但这种系统有一个缺点：由于烟气脱硝之前没有脱去二氧化硫(SO2)及三氧化硫(SO3)，烟气进入选择性还原法(SCR)脱硝装置时，其中的三氧化硫会与NH3反应生成硫酸氢铵(NH4HSO4)，造成脱硝装置(200℃左右)堵塞与腐蚀；(2)为了解决硫酸氢铵(NH4HSO4)的堵塞与腐蚀问题，目前焦炉烟气处理系统一般首先设置干(半)法脱硫装置脱去二氧化硫及三氧化硫，再进入布袋除尘器脱除颗粒物，最后进入选择性还原法(SCR)脱硝装置脱除氮氧化物(NOX)，然后达到超低排放要求后从烟囱排出。但这种烟气处理方案有一个明显的缺点：干(半)法脱硫装置需要喷入大量的熟石灰Ca(OH)2(或生石灰CaO)与烟气中二氧化硫混合，不断循环发生反应，但喷入熟石灰(或生石灰)后烟气中颗粒物浓度高达800-1000g/m3，浓度是原来的20000倍左右，严重超过脱硝装置入口允许的颗粒物浓度和10mg/m3的排放要求，为此通常在干(半)法脱硫装置后设置布袋除尘器脱除大量的颗粒物，这样会增加布袋除尘器的投资和运行维护工作量及费用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有焦炉烟气处理技术存在的脱硝装置易堵塞、设置除尘设备造成系统投资和运行维护成本高等问题，提供一种焦炉烟气处理系统和处理焦炉烟气的方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种焦炉烟气处理系统，所述系统包括第一换热器、石灰石-石膏湿法脱硫塔、第二换热器和脱硝装置；
焦炉烟气进入所述第一换热器中与循环水换热，然后输送至所述石灰石-石膏湿法脱硫塔中进行处理；换热后的循环水输送至所述第二换热器中；
来自所述石灰石-石膏湿法脱硫塔的烟气在所述第二换热器中与循环水换热，然后输送至所述脱硝装置中进行处理；换热后的循环水输送至所述第一换热器中。
优选地，所述石灰石-石膏湿法脱硫塔包括脱硫塔本体，所述脱硫塔本体内由下至上依次设置有喷淋层和除雾器。
优选地，所述喷淋层采用多层喷淋结构。
优选地，所述除雾器为多级除雾器。
优选地，所述系统还包括与所述脱硝装置连通的烟囱，所述烟囱用于将脱硫脱硝和除尘后的烟气排出。
优选地，所述脱硝装置和所述烟囱之间设有引风机。
优选地，所述第一换热器和所述第二换热器均为管壳式换热器。
本发明第二方面提供一种处理焦炉烟气的方法，所述方法在前文所述的焦炉烟气处理系统中实施，所述方法包括如下步骤：
S1：将焦炉烟气输送至第一换热器中与循环水进行换热，换热后的烟气输送至石灰石-石膏湿法脱硫塔中进行处理，换热后的循环水输送至第二换热器中；
S2：将步骤S1中处理后的烟气输送至第二换热器中与循环水进行换热，换热后的烟气输送至脱硝装置中进行处理，换热后的循环水输送至第一换热器中。
优选地，所述焦炉烟气的温度为250-300℃，污染颗粒物浓度为40-50mg/m3。
优选地，所述焦炉烟气中二氧化硫的浓度为500-800mg/m3，氮氧化物的浓度为500-1000mg/m3。
本发明所述的焦炉烟气处理系统将石灰石-石膏湿法脱硫塔设置于脱硝装置之前，并依靠其协同除尘作用，在整个处理系统不设置除尘器的情况下，仍然可以使得烟气烟尘等污染物浓度达到超低排放标准要求，并且可有效避免脱硝装置的堵塞和腐蚀问题。
附图说明
图1是本发明所述的焦炉烟气处理系统的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的石灰石-石膏湿法脱硫塔的示意图。
附图标记说明
1第一换热器 2湿法脱硫塔
3第二换热器 4脱硝装置
5引风机 6烟囱
21脱硫塔本体 22喷淋层
23除雾器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
此外，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明第一方面提供了一种焦炉烟气处理系统，结合参阅图1，所述系统包括第一换热器1、石灰石-石膏湿法脱硫塔2、第二换热器3和脱硝装置4；
焦炉烟气进入所述第一换热器1中与循环水换热，然后输送至所述石灰石-石膏湿法脱硫塔2中进行处理；换热后的循环水输送至所述第二换热器3中；
来自所述石灰石-石膏湿法脱硫塔2的烟气在所述第二换热器3中与循环水换热，然后输送至所述脱硝装置4中进行处理；换热后的循环水输送至所述第一换热器1中。
在本发明中，焦炉烟气(250-300℃)进入系统后，首先在第一换热器1中与闭式循环水进行换热降温，然后进入石灰石-石膏湿法脱硫塔2中进行脱硫与协同除尘处理以脱除烟气中含有的烟尘和硫化物(二氧化硫和三氧化硫)，接着脱除烟尘和硫化物后的烟气在第二换热器3中与闭式循环水换热升温，然后进入脱硝装置4中进行脱硝处理，最后达标排放。通过将脱硫装置设计在脱硝装置之前，可以减少由于硫化物与氨气反应产生的硫酸氢铵对于脱硝装置的堵塞和腐蚀；通过使用湿法脱硫设备，不仅能够有效脱除烟气中的硫化物，还能具有一定的除尘效果；由于湿法脱硫过程中液体与烟气接触会使烟气降温，而脱硝过程则需要在较高温度下进行，通过设置两个换热器，闭式循环水在两个换热器之间不断吸热与放热，实现脱硫前烟气降温和脱硫后烟气升温的过程，可以充分利用焦炉烟气的热量，无需额外供能满足脱硝对烟气温度的要求同时不会造成烟气热量的浪费。
在优选的实施方式中，所述第一换热器1具有烟气入口、烟气出口、循环水入口和循环水出口。焦炉烟气从烟气入口进入第一换热器1中与从第一换热器1的循环水入口输入的循环水换热，使得焦炉烟气的温度降低，降温的烟气从第一换热器1的烟气出口排出，升温的循环水从第一换热器1的循环水出口排出。
在优选的实施方式中，所述第一换热器1可以为管壳式换热器。
在优选的实施方式中，结合参阅图2，所述石灰石-石膏湿法脱硫塔2包括脱硫塔本体21，所述脱硫塔本体21内由下至上依次设置有喷淋层22和除雾器23。
在优选的实施方式中，所述脱硫塔本体21侧壁上设有烟气入口，该烟气入口与所述第一换热器1的烟气出口连通。
进一步优选地，脱硫塔本体21侧壁上设有的烟气入口位于所述喷淋层22的下方。
在本发明中，所述喷淋层22喷出的石灰石浆液可以有效脱除焦炉烟气中的硫化物，焦炉烟气中的粉尘和石灰石(或石膏)等颗粒物在重力或离心力作用下，在除雾过程中与液态水雾一同去除。
在优选的实施方式中，所述喷淋层22采用多层喷淋结构，通过设置多层喷淋结构，有利于充分脱除焦炉烟气中的硫化物，脱硫效率可达99％以上。
在具体的实施方式中，所述喷淋层22具有3-5层喷淋结构。
在优选的实施方式中，所述除雾器23为多级除雾器，更优选为2-3级。所述除雾器可以为本领域常规使用的各种高效除雾器，可同时实现除雾和脱除颗粒物的效果。
在优选的实施方式中，脱硫塔本体21的顶部设有烟气出口。经脱硫处理和除雾除尘处理的烟气从顶部的烟气出口排出。
在本发明中，所述石灰石-石膏湿法脱硫塔2用于对来自第一换热器1的烟气进行脱硫和除尘处理，具体的，来自所述第一换热器1的烟气从所述脱硫塔本体21侧壁的烟气入口进入，然后与所述喷淋层22喷出的石灰石浆液逆向接触以脱除硫化物，接着经过除雾器23进行处理以脱除颗粒物和液滴，然后从设置于脱硫塔本体21顶部的烟气出口排出。
在优选的实施方式中，所述第二换热器3具有烟气入口、烟气出口、循环水入口和循环水出口，第二换热器3的烟气入口与脱硫塔本体21的顶部的烟气出口连通，第二换热器3的循环水入口与所述第一换热器1的循环水出口连通，第二换热器3循环水出口与所述第一换热器1的循环水入口连通。来自所述石灰石-石膏湿法脱硫塔2的烟气从第二换热器3的烟气入口进入，然后与循环水换热，使烟气的温度升高(200℃左右)，升温的烟气从第二换热器3的烟气出口排出，降温的循环水从第二换热器3的循环水出口排出。
在具体的实施方式中，所述第二换热器3为管壳式换热器。
在本发明中，所述脱硝装置4可以为本领域常规使用的各种脱硝设备(如SCR脱硝装置)，能够脱除烟气中含有的氮氧化物即可。
在优选的实施方式中，所述脱硝装置4具有烟气入口和烟气出口，该烟气入口与所述第二换热器3的烟气出口连通。
在优选的实施方式中，所述系统还包括与所述脱硝装置4连通的烟囱6，所述烟囱6用于将脱硫脱硝后的烟气排出。
进一步优选地，所述脱硝装置4和所述烟囱6之间设有引风机5，所述引风机5用于将所述脱硝装置4的烟气出口的烟气抽吸然后输送至所述烟囱6中。
本发明第二方面提供一种处理焦炉烟气的方法，所述方法在前文所述的焦炉烟气处理系统中实施，所述方法包括如下步骤：
S1：将焦炉烟气输送至第一换热器1中与循环水进行换热，换热后的烟气输送至石灰石-石膏湿法脱硫塔2中进行处理，换热后的循环水输送至第二换热器3中；
S2：将步骤S1中经处理后的烟气输送至第二换热器3中与循环水进行换热，换热后的烟气输送至脱硝装置4中进行处理，换热后的循环水输送至第一换热器1中。
优选地，所述焦炉烟气的温度为250-300℃，污染颗粒物浓度为40-50mg/m3。
优选地，所述焦炉烟气中二氧化硫的浓度为500-800mg/m3，氮氧化物的浓度为500-1000mg/m3。
在优选的实施方式中，所述方法还包括步骤S3：将步骤S2中处理后的烟气输送至烟囱6中，然后经所述烟囱6的烟气出口排出。
在优选的实施方式中，所述步骤S1中，烟气在石灰石-石膏湿法脱硫塔2中进行处理的具体过程包括：烟气与所述喷淋层22喷出的脱硫液逆向接触脱除硫化物，接着经过除雾器23进行处理脱除颗粒物和液滴。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1-3在以下焦炉烟气处理系统中进行实施。
结合参阅图1和图2，焦炉烟气处理系统包括：第一换热器1、石灰石-石膏湿法脱硫塔2、第二换热器3、脱硝装置4、引风机5和烟囱6；
所述第一换热器1具有烟气入口和烟气出口，所述第一换热器1的烟气入口用于通入待处理的焦炉烟气；
所述石灰石-石膏湿法脱硫塔2包括脱硫塔本体21，所述脱硫塔本体21内由下至上依次设置有喷淋层22和除雾器23；所述脱硫塔本体21侧壁上设有烟气入口，该烟气入口与所述第一换热器1的烟气出口连通；所述脱硫塔本体21的顶部设有烟气出口；
所述喷淋层22采用3层喷淋结构，每层喷淋结构设有多个喷嘴，喷嘴的开口朝下设置；所述除雾器23为3级除雾器；
所述第二换热器3的烟气入口与脱硫塔本体21的顶部的烟气出口连通，第二换热器3的循环水入口与所述第一换热器1的循环水出口连通，第二换热器3循环水出口与所述第一换热器1的循环水入口连通；
所述脱硝装置4的烟气入口与所述第二换热器3的烟气出口连通；所述脱硝装置4的烟气出口与所述引风机5的入口连通，所述引风机5的出口与所述烟囱6的入口连通；所述烟囱6具有烟气出口；
所述第一换热器1和第二换热器3均为管壳式换热器；
所述脱硝装置4为SCR脱硝装置。
实施例1
S1：将焦炉烟气(温度为240℃，污染颗粒物浓度为40mg/m3，二氧化硫浓度为500mg/m3，氮氧化物的浓度为700mg/m3)输送至第一换热器1中与循环水进行换热，换热后的循环水输送至第二换热器3中；
换热后的烟气输送至石灰石-石膏湿法脱硫塔2中与所述喷淋层22喷出的脱硫液逆向接触脱除硫化物，接着经过除雾器23进行处理脱除颗粒物和液滴；
S2：将步骤S1中处理后的烟气(温度约50℃)输送至第二换热器3中与循环水进行换热，换热后的烟气(温度约200℃)输送至脱硝装置4中进行处理，换热后的循环水输送至第一换热器1中；
S3：通过引风机5将步骤S2中处理后的烟气输送至烟囱6中，然后经所述烟囱6的烟气出口排出。
排出的烟气污染物颗粒物浓度为8mg/m3，二氧化硫浓度为10mg/m3，氮氧化物的浓度为70mg/m3，满足超低排放标准要求。
实施例2
S1：将焦炉烟气(温度为250℃，污染颗粒物浓度为45mg/m3，二氧化硫浓度为600mg/m3，氮氧化物的浓度为800mg/m3)输送至第一换热器1中与循环水进行换热，换热后的循环水输送至第二换热器3中；
换热后的烟气输送至石灰石-石膏湿法脱硫塔2中与所述喷淋层22喷出的脱硫液逆向接触脱除硫化物，接着经过除雾器23进行处理脱除颗粒物和液滴；
S2：将步骤S1中处理后的烟气(温度约50℃)输送至第二换热器3中与循环水进行换热，换热后的烟气(温度约200℃)输送至脱硝装置4中进行处理，换热后的循环水输送至第一换热器1中；
S3：通过引风机5将步骤S2中处理后的烟气输送至烟囱6中，然后经所述烟囱6的烟气出口排出。
排出的烟气污染物颗粒物浓度为8.5mg/m3，二氧化硫浓度为12mg/m3，氮氧化物的浓度为80mg/m3，满足超低排放标准要求。
实施例3
S1：将焦炉烟气(温度为280℃，污染颗粒物浓度为50mg/m3，二氧化硫浓度为750mg/m3，氮氧化物的浓度为850mg/m3)输送至第一换热器1中与循环水进行换热，换热后的循环水输送至第二换热器3中；
换热后的烟气输送至石灰石-石膏湿法脱硫塔2中与所述喷淋层22喷出的脱硫液逆向接触脱除硫化物，接着经过除雾器23进行处理脱除颗粒物和液滴；
S2：将步骤S1中处理后的烟气(温度约50℃)输送至第二换热器3中与循环水进行换热，换热后的烟气(温度约200℃)输送至脱硝装置4中进行处理，换热后的循环水输送至第一换热器1中；
S3：通过引风机5将步骤S2中处理后的烟气输送至烟囱6中，然后经所述烟囱6的烟气出口排出。
排出的烟气污染物颗粒物浓度为9mg/m3，二氧化硫浓度为15mg/m3，氮氧化物的浓度为85mg/m3，满足超低排放标准要求。
由上述实施例可知，采用本发明所述的系统和方法对焦炉烟气进行处理，可以有效脱除焦炉烟气中含有的颗粒物、氮氧化物和硫化物，使之能够达到超低排放标准。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种焦炉烟气处理系统，其特征在于，所述系统包括第一换热器(1)、石灰石-石膏湿法脱硫塔(2)、第二换热器(3)和脱硝装置(4)；
焦炉烟气进入所述第一换热器(1)中与循环水换热，然后输送至所述石灰石-石膏湿法脱硫塔(2)中进行处理；换热后的循环水输送至所述第二换热器(3)中；
来自所述石灰石-石膏湿法脱硫塔(2)的烟气在所述第二换热器(3)中与循环水换热，然后输送至所述脱硝装置(4)中进行处理；换热后的循环水输送至所述第一换热器(1)中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述石灰石-石膏湿法脱硫塔(2)包括脱硫塔本体(21)，所述脱硫塔本体(21)内由下至上依次设置有喷淋层(22)和除雾器(23)。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述喷淋层(22)采用多层喷淋结构。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述除雾器(23)为多级除雾器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述脱硝装置(4)连通的烟囱(6)，所述烟囱(6)用于将脱硫脱硝和除尘后的烟气排出。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述脱硝装置(4)和所述烟囱(6)之间设有引风机(5)。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一换热器(1)和所述第二换热器(3)均为管壳式换热器。
8.一种处理焦炉烟气的方法，其特征在于，所述方法在权利要求1-7中任意一项所述的焦炉烟气处理系统中实施，所述方法包括如下步骤：
S1：将焦炉烟气输送至第一换热器(1)中与循环水进行换热，换热后的烟气输送至石灰石-石膏湿法脱硫塔(2)中进行处理，换热后的循环水输送至第二换热器(3)中；
S2：将步骤S1中处理后的烟气输送至第二换热器(3)中与循环水进行换热，换热后的烟气输送至脱硝装置(4)中进行处理，换热后的循环水输送至第一换热器(1)中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述焦炉烟气的温度为250-300℃，污染颗粒物浓度为40-50mg/m3。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述焦炉烟气中二氧化硫的浓度为500-800mg/m3，氮氧化物的浓度为500-1000mg/m3。
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