CN204438823U - 一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置 - Google Patents

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李宝东
方会斌
杨懿
李鹏元
杜蒙
王辉
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Abstract

本实用新型涉及一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，包括从焦炉地下烟道引出的废气管道及依次设置在管道上的烟道气温度调节单元、烟道气脱硝单元、余热利用单元、烟道气增压风机和烟道气脱硫单元。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1)可实现焦炉烟道气脱硝脱硫后达标排放，有效控制污染源，符合国家环保标准新要求；2)对脱硝工艺产生的余热进行回收用于生产，可降低能耗，实现资源合理利用；3)采用焦化厂富裕煤气作为调温单元热源，采用蒸氨塔顶氨水作为脱硝反应还原剂，实现厂区资源综合利用；4)装置结构紧凑，占地面积小，运行稳定安全，企业投入少，见效快；5)通过安全风机实现系统在线切换，保证焦炉排烟安全。

Description

一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置
技术领域
本实用新型涉及焦化废气净化处理技术领域，尤其涉及一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置。
背景技术
在我国二氧化硫是大气中主要污染物之一，二氧化硫含量是衡量大气是否遭到污染的重要标志之一。二氧化硫进入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道，在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐，使刺激作用增强。进入血液的二氧化硫仍可通过血液循环抵达肺部产生刺激用。
二氧化硫还是酸雨的重要来源，酸雨给地球生态环境和人类社会经济都带来严重的影响和破坏。研究表明，酸雨对土壤、水体、森林、建筑、名胜古迹等人文景观均带来严重危害，不仅造成重大经济损失，更危及人类生存和发展。
氮氧化物(NOx)主要包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等几种，这些氮氧化物的危害主要包括:①NOX对人体及动物的致毒作用；②对植物的损害作用；③NOX是形成酸雨、酸雾的主要原因之一；④NOX与碳氢化合物形成光化学烟雾；⑤NOX亦参与臭氧层的破坏。
2012年6月环境保护部及国家质量监督检验检疫局联合发布了GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》，新标准大大收严了SO2、NOx的排放限值。具体要求如下：
2015年1月1日起所有焦化企业焦炉烟囱燃烧尾气中SO2浓度小于50mg/m3，NOx浓度小于500mg/m3，粉尘浓度小于30mg/m3。特别地区要求SO2浓度小于30mg/m3，NOx浓度小于150mg/m3，粉尘浓度小于15mg/m3。
这就要求现有焦化企业对其烟道气排放进行综合治理。
发明内容
本实用新型提供了一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，在实现烟道气脱硝脱硫达标排放的同时，实现余热回收和焦化厂资源综合利用，装置结构紧凑，占地面积小，企业投入低、见效快。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，包括从焦炉地下烟道引出的废气管道及依次设置在管道上的烟道气温度调节单元、烟道气脱硝单元、余热利用单元、烟道气增压风机和烟道气脱硫单元。
所述废气管道在烟道气温度调节单元前设旁路管道连接通往烟囱的地下烟道，旁路管道上设烟道气安全风机。
所述烟道气温度调节单元、烟道气脱硝单元、余热利用单元、烟道气增压风机、烟道气脱硫单元和烟道气安全风机分别与控制系统连接，各单元和风机入口前的管道上设电磁阀并分别与控制系统相连。
所述烟道气温度调节单元由烧嘴和温控元件组成，烧嘴通过煤气管道另外连接焦化厂煤气系统。
所述烟道气脱硝单元由脱硝反应器、混合器和NOX传感器组成，混合器设置在脱硝反应器之前的烟气管道上，混合器内设喷氨格栅，喷氨格栅通过管道另外连接蒸氨塔顶氨水出口；脱硝反应器进、出口分别设置NOX传感器。
所述余热利用单元为径向热管余热锅炉。
所述烟道气脱硫单元为直排式脱硫塔。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)可实现焦炉烟道气脱硝脱硫后达标排放，有效控制污染源，符合国家环保标准新要求；
2)对脱硝工序产生的余热进行回收用于生产，可降低能耗，实现资源合理利用；
3)采用焦化厂富裕煤气作为调温单元热源，采用蒸氨塔顶氨水作为脱硝反应还原剂，实现厂区资源综合利用；
4)装置结构紧凑，占地面积小，运行稳定安全，企业投入少，见效快；
5)通过安全风机实现系统在线切换，保证焦炉排烟安全。
附图说明
图1是本实用新型的设备连接示意图。
图中：1.焦炉  2.废气管道  3.烟道气调温单元  4.烟道气脱硝单元  5.余热利用单元  6.烟道气增压风机  7.烟道气脱硫单元  8.烟道气安全风机  9.旁路管道  10.地下烟道  11.烟囱  12.电磁阀
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本实用新型的设备连接示意图，本实用新型所述一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，包括从焦炉地下烟道10引出的废气管道2及依次设置在管道上的烟道气温度调节单元3、烟道气脱硝单元4、余热利用单元5、烟道气增压风机6和烟道气脱硫单元7。
所述废气管道2在烟道气温度调节单元3前设旁路管道9连接通往烟囱11的地下烟道10，旁路管道9上设烟道气安全风机8。
所述烟道气温度调节单元3、烟道气脱硝单元4、余热利用单元5、烟道气增压风机6、烟道气脱硫单元7和烟道气安全风机8分别与控制系统连接，各单元和风机入口前的管道上设电磁阀12并分别与控制系统相连。
所述烟道气温度调节单元3由烧嘴和温控元件组成，烧嘴通过煤气管道另外连接焦化厂煤气系统。
所述烟道气脱硝单元4由脱硝反应器、混合器和NOX传感器组成，混合器设置在脱硝反应器之前的烟气管道上，混合器内设喷氨格栅，喷氨格栅通过管道另外连接蒸氨塔顶氨水出口；脱硝反应器进、出口分别设置NOX传感器。
所述余热利用单元5为径向热管余热锅炉。
所述烟道气脱硫单元7为直排式脱硫塔。
本实用新型一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置的工作原理及工作过程如下:
焦炉烟道气从焦炉烟气出口处地下烟道10引出后，在烟道气调温单元3的作用下，温度控制在260～280℃；蒸氨塔顶出来的氨水用管道引入烟道气脱硝单元4，经调节阀控制流量后进入混合器中与烟气均匀混合；在脱硝反应器进、出口分别设置NOx传感器用以实时在线监测进出口的NOx浓度，并根据反馈信号控制氨的加入量；
脱硝后的烟道气通过管道进入余热利用单元5换热，软化水在余热锅炉汽包里进行水汽分离，形成0.5～0.6MPa的饱和蒸汽，送至现有厂区蒸汽管网供生产使用；
烟道气经余热利用单元5换热降温后，经烟道气增压风机6后进入烟道气脱硫单元7，脱硫塔内烟气流由下而上，吸收液由上而下逆流而行经过多层喷淋层；气液两相充分接触，进而完成各种反应与吸收过程，脱硫后的烟气经塔顶除雾层净化后排出。
经控制系统切换后，烟道气由旁路管道9经烟道气安全风机8直接接至焦炉烟道气排放烟囱11，利用烟道气260～280℃的温度加热烟囱11，使其满足生产要求。
烟气温度直接影响脱硝效果，烟道气调温单元3主要功能是调控温度，采用常规设备只要能够将烟道气温度控制在260～280℃范围内即可满足脱硝工序的要求，本实用新型中烟道气调温单元3优选方案是将焦化厂富裕煤气通过煤气管道引入烟道气调温单元3，通过烧嘴加热烟道气，并通过温控元件进行温度控制。
烟气脱硝的方法同样有多种，本实用新型中烟道气脱硝单元4可采用选择性催化还原法脱除NOx，其原理为：在尾气中加入一定量的氨气，以氨为还原剂，在烟道气脱硝单元4中设置的催化剂表面上，将NOx还原为N2。本实用新型优选方案是采用蒸氨塔顶出来的氨水作为脱硝反应的还原剂，用管道引入烟道气脱硝单元4，经调节阀控制流量后进入混合器中与烟气均匀混合，其反应方程式如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O    6NO2+8NH3→7N2+12H2O
在脱硝后的烟道上安装余热利用单元5，能够充分回收利用温度为260～280℃的烟气余热，达到降低能耗、提高综合利用效率，保护后续烟道气增压风机6及烟道气脱硫单元7的作用。本实用新型中余热利用单元5优选径向热管余热锅炉，余热锅炉进口通过管道连接烟道气脱硝单元4后的烟气管道。余热锅炉中，软化水经软化水泵进入软化水箱，然后由给水泵输入热管省煤器预热到后进入汽包，水通过下降管进入余热锅炉的中温热管，水吸收热量变成饱和水，饱和水再经上升管进入汽包，在汽包里进行水汽分离，形成0.5～0.6MPa的饱和蒸汽，送至现有厂区蒸汽管网供生产使用，实现余热利用。
在余热利用单元5后设置烟道气增压风机6，能够提供整个系统的烟气运行动力，帮助烟道气克服设备阻力，并为烟道气脱硫单元7提供足够压力。
本实用新型中烟道气脱硫单元7优选直排式脱硫塔，烟道气经余热利用单元5冷却降温后，经烟道气增压风机6后进入脱硫塔，塔内烟气流由下而上，吸收液由上而下逆流而行经过多层喷淋层。气液两相得到了极为充分的相互接触、包容，形成了极大的并且是不断更新的相际界面，从而更充分地完成各种反应与吸收过程，同时塔顶为除雾层，减少液滴夹带现象的发生，从而使废气得以达标净化后排出。
图1中两座焦炉1的地下烟道10分别连接烟囱11，在安装本实用新型后，废气管道2后的地下烟道10上设常闭电磁阀12。当系统出现故障或厂区断电情况下，可通过控制系统切换，将烟道气从旁路管道9引入地下烟道10并通过烟囱11排放，保证焦炉1安全。在系统正常运行状态下，也可通过调整旁路管道电磁阀12开度将部分烟道气引到烟囱11处，对烟囱11进行加热，保证烟囱11具有一定抽力，使系统稳定运行。

Claims (7)

1.一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，其特征在于，包括从焦炉地下烟道引出的废气管道及依次设置在管道上的烟道气温度调节单元、烟道气脱硝单元、余热利用单元、烟道气增压风机和烟道气脱硫单元。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，其特征在于，所述废气管道在烟道气温度调节单元前设旁路管道连接通往烟囱的地下烟道，旁路管道上设烟道气安全风机。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，其特征在于，所述烟道气温度调节单元、烟道气脱硝单元、余热利用单元、烟道气增压风机、烟道气脱硫单元和烟道气安全风机分别与控制系统连接，各单元和风机入口前的管道上设电磁阀并分别与控制系统相连。
4.根据权利要求1所述的一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，其特征在于，所述烟道气温度调节单元由烧嘴和温控元件组成，烧嘴通过煤气管道另外连接焦化厂煤气系统。
5.根据权利要求1所述的一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，其特征在于，所述烟道气脱硝单元由脱硝反应器、混合器和NOX传感器组成，混合器设置在脱硝反应器之前的烟气管道上，混合器内设喷氨格栅，喷氨格栅通过管道另外连接蒸氨塔顶氨水出口；脱硝反应器进、出口分别设置NOX传感器。
6.根据权利要求1所述的一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，其特征在于，所述余热利用单元为径向热管余热锅炉。
7.根据权利要求1所述的一种焦炉烟道气脱硝脱硫余热利用一体化装置，其特征在于，所述烟道气脱硫单元为直排式脱硫塔。
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