CN204973507U - 一种炼焦生产过程烟气节能环保处理一体化系统 - Google Patents

一种炼焦生产过程烟气节能环保处理一体化系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种炼焦生产过程烟气节能环保处理一体化系统及其方法，所述炼焦烟气管道的后端通过引风机与余热锅炉相连，余热锅炉后方的管道通过增压风机与位于脱硫塔中部的浓缩段的烟气入口相连，臭氧管道分别与脱硫烟气入口和脱硝塔烟气入口管道相连；氨水补充管道与储液槽底部相连；储液槽与硫酸铵循环槽管路连接，硫酸铵循环槽后方的其中一条管路与浓缩段的顶部连通，另一条管路与固液分离器连接，固液分离器分离后的母液通过管路与储液槽相连。焦化企业在炼焦生产高温干馏过程中会产生氨，后续的化产生产过程中新增氨水，本实用新型利用焦化企业的剩余氨水进行脱硫，降低运行成本，并产出硫酸铵作为副产品，具有更好的经济性。

Description

一种炼焦生产过程烟气节能环保处理一体化系统
技术领域
本实用新型涉及一种炼焦生产过程中的烟气处理系统，属于化工节能环保中的烟气处理系统技术领域。
背景技术
炼焦是重要的工业生产过程之一，通过将煤在焦炉内高温干馏生产焦炭和煤气，是钢铁、能源和化工的基础工业。炼焦生产涉及高达1300℃以上的高温燃烧过程，会产生大量的氮氧化物，并且由于焦炉炉体串漏导致高含硫荒煤气进入燃烧室参与燃烧，形成烟气。炼焦生产已经成为中国重要的大气污染物排放源之一。随着中国新环保法在2015年1月1日起正式实施，炼焦生产必须严格满足炼焦生产的烟气排放国家标准限值：，，部分重点地区：，。同时，炼焦生产烟气温度约300℃，且烟气量巨大，因此炼焦生产烟气具有数量较为客观的显热。传统的炼焦生产过程直接将烟气通过烟囱排放至大气，造成巨大的能源浪费。因此，针对炼焦生产烟气的余热回收及脱硫脱硝处理技术具有巨大经济价值和社会效益。
目前的脱硫脱硝技术主要针对传统的燃煤、燃气锅炉，其中脱硝技术多为针对烟气温度在300℃以上的高温脱硝工艺，例如作为主流的选择性催化还原SCR法（300℃～500℃）、非选择性催化还原NSCR法（550℃～800℃）等，脱硫则采用石灰石/石灰洗涤的传统湿法。由于炼焦生产烟气的温度较低，无法经济、可靠地应用催化脱硝工艺，急需改进。
发明内容
本实用新型的目的在于：提供一种针对炼焦生产过程烟气处理的系统，将烟气余热回收、湿式氨法超强湍流传质脱硫、强制氧化尿素脱硝工艺进行合并，基于节能环保要求，实现炼焦生产烟气余热利用和烟气和氮氧化物达标排放，利用焦化企业炼焦过程中的自产氨水用作脱硫剂，降低装置运行成本，并通过烟气余热回收增加装置收益，让烟气温度满足脱硫脱硝工艺条件要求；构成一套适用于炼焦生产烟气节能环保处理的一体化系统，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。
本实用新型目的通过下述技术方案来实现：本实用新型提出一种针对炼焦生产过程烟气处理的余热回收、湿式氨法超强湍流传质脱硫、强制氧化尿素脱硝一体化系统，其包括除氧水管道、臭氧管道、空气管道、氨水补充管道、工艺水管道、炼焦烟气管道、脱硫塔和脱硝塔，脱硫塔包括位于顶段的吸收段、位于中段的浓缩段和位于底段的储液槽，脱硫塔的顶部为脱硫烟气出口，脱硝塔的底部为脱硝塔烟气入口管道，脱硝塔的顶部为脱硝烟气出口，另外，还包括引风机、余热锅炉、硫酸铵循环槽、固液分离器、脱水干燥器和尿素溶液储槽，所述炼焦烟气管道的后端通过引风机与余热锅炉相连，余热锅炉后方的管道通过增压风机与位于脱硫塔中部的浓缩段的烟气入口相连，臭氧管道分别与脱硫烟气入口和脱硝塔烟气入口管道相连；氨水补充管道与储液槽底部相连；储液槽与硫酸铵循环槽管路连接，硫酸铵循环槽与浓缩段的顶部和底部连通，另一条管路与固液分离器连接，固液分离器分离后的母液通过管路与储液槽相连，固液分离器的后端与脱水干燥器相连；脱硝塔底部分别与脱硫塔的顶部吸收段的喷淋口和脱硝塔顶部的喷淋口管路连接。除氧水管道的出口端与余热锅炉相连，余热锅炉的后方接入低压蒸汽管网。
作为一种优选方式，空气管道和氨水补充管道分别接入储液槽的底部，储液槽通过管路与吸收段相连。
作为一种优选方式，工艺水管道的出口端接入吸收段的顶部。
作为一种优选方式，在储液槽和硫酸铵循环槽之间设置有液槽底液连接管，在浓缩段和硫酸铵循环槽之间设置有液流段底液连接管，在脱硝塔的底部和脱硫塔顶部的吸收段之间舍友脱硝塔底部连接管。中脱硝塔底部和顶部喷淋部之间设有脱硝吸收液连接管，且在该脱硝吸收液连接管上设置尿素溶液储槽。
综上，炼焦烟气处理方法必须将能量回收、脱硫、脱硝过程合并，围绕节能环保要求，实现节能环保一体化，这是应该遵循的总体技术目标。针对炼焦生产烟气排放的特点，将烟气余热回收的工艺、脱硫和脱硝的工艺进行科学选择和综合集成，满足各个工艺之间的条件要求，实现炼焦生产烟气处理系统作为一个整体的长期、可靠、稳定和经济运行。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型所述炼焦生产过程烟气节能环保处理系统，具备如下优点：
1.焦化企业在炼焦生产高温干馏过程中会产生氨，后续的硫化生产过程中新增氨水，本方法利用焦化企业的剩余氨水进行脱硫，降低运行成本，并产出硫酸铵作为副产品，具有更好的经济性；
2.可回收炼焦烟气余热，生产低压蒸汽，并使得烟气的温度降低到湿法脱硫和脱硝工艺的允许范围内；
3.脱硫塔内利用硫酸铵溶液的蒸发进一步降低烟气温度，并提高硫酸铵浆液浓度，提高固液分离效率并降低硫酸铵分离能耗成本；
4.氨法脱硫和强制氧化尿素脱硝结合，并通过脱硝塔底液送至脱硫塔的强制氧化预脱硝，实现装置水平衡，消除氨逃逸；
5.提供本系统可实现无废水、废液和废渣产生和排放，利于环保要求。
附图说明
图1是本实用新型炼焦生产过程烟气节能环保处理系统的结构示意图。
图1中：1-引风机，2-余热锅炉，3-增压风机，4-脱硫塔，5-脱硝塔，6-硫酸铵循环槽，7-固液分离器，8-脱水干燥器，9-尿素溶液储槽，11-低压蒸汽管网，12-硫铵固体物，13-除氧水管道，14-臭氧管道，15-空气管道，16-氨水补充管道，17-工艺水管道，41-储液槽，42-浓缩段，43-吸收段，44-液槽底液连接管，45-液流段底液连接管，46-脱硫塔底液连接管，47-脱硫烟气出口，51-脱硝吸收液连接管，52-脱硝塔烟气入口管道，53-脱硝烟气出口。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。
如图1所示，一种炼焦生产过程烟气节能环保处理系统，其包括除氧水管道13、臭氧管道14、空气管道15、氨水补充管道16、工艺水管道17、炼焦烟气管道18、脱硫塔4、脱硝塔5、素溶液储槽9、引风机1、余热锅炉2、硫酸铵循环槽6、固液分离器7和脱水干燥器8。脱硫塔4包括位于顶段的吸收段43、位于中段的浓缩段42和位于底段的储液槽41，脱硫塔4的顶部为脱硫烟气出口47，脱硝塔5的底部为脱硝塔烟气入口管道52，脱硝塔5的顶部为脱硝烟气出口53。所述炼焦烟气管道18的后端通过引风机1与余热锅炉2相连，余热锅炉2后方的管道通过增压风机3与位于脱硫塔4中部的浓缩段42的烟气入口相连，臭氧管道14分别与脱硫烟气出口47和脱硝塔烟气入口管道52相连；氨水补充管道16与储液槽41底部相连；储液槽41与硫酸铵循环槽6管路连接，硫酸铵循环槽6后方的其中一条管路与浓缩段42的顶部连通，另一条管路与固液分离器7连接，固液分离器7分离后的母液71通过管路与储液槽41相连，固液分离器7的后端与脱水干燥器8相连；脱硝塔5底部分别与脱硫塔4的顶部吸收段43的喷淋口和脱硝塔5顶部的喷淋口管路连接。除氧水管道13的出口端与余热锅炉2相连，余热锅炉2的后方接入低压蒸汽管网11。
空气管道15和氨水补充管道16分别接入储液槽41的底部，储液槽41通过管路与吸收段43相连；工艺水管道17的出口端接入吸收段43的顶部。在储液槽41和硫酸铵循环槽6之间设置有液槽底液连接管44，在浓缩段42和硫酸铵循环槽6之间设置有液流段底液连接管45，在脱硝塔5的底部和脱硫塔4顶部的吸收段43之间舍友脱硝塔底部连接管46。中脱硝塔5底部和顶部喷淋部之间设有脱硝吸收液连接管51，且在该脱硝吸收液连接管51上设置有尿素溶液储槽9。
实施例1：一种炼焦生产过程烟气节能环保处理系统，其包括如下实施过程：在余热回收工艺中，来自焦炉烟道的炼焦生产烟气经引风机送入余热回收锅炉，将烟气温度从300℃降至160℃左右，回收烟气余热产出低压蒸汽，进入蒸汽管网；余热回收后的烟气经过增压风机3，经烟气输入管道，在入脱硫塔4之前与臭氧输入管道汇合，烟气中的部分与臭氧快速反应，生成，烟气与臭氧混合后送入脱硫塔浓缩段42。
在脱硫工艺中，在浓缩段内，从硫酸铵循环槽6经循环泵送来的含硫酸铵的溶液从浓缩段42顶部喷淋，与160℃左右的热烟气逆流接触来蒸发喷淋液中的水分，实现硫酸铵的浓缩，浓缩段底部液送至硫酸铵循环槽6。经过反复的喷淋-蒸发-浓缩，将硫酸铵储槽6中的硫酸铵固含量提高到5%以上，出料至固液分离设备，并经过干燥脱水，产出硫酸铵固体，包装外运。固液分离后得到的母液，返回至脱硫塔储液槽41。每次完成出料后，从脱硫塔4储液槽将储液送至硫酸铵循环槽6。经过浓缩段的烟气温度从160℃降至65℃左右，经气帽进入到脱硫塔4的吸收段，与顶部喷淋的脱硫吸收液（有效成分是）逆流接触，在增压风机形成的强烈湍流状态下完成传质脱硫，同时烟气中的和与脱硫塔顶部喷淋的来自脱硝塔塔底的含尿素残液逆流接触，实现预脱硝。吸收段底部的液体通过管道回流到脱硫塔底部的储液槽。为了恢复吸收液的吸收能力，加入含量10%左右的补充氨水，使吸收液的PH值控制在5.5左右。脱硫塔顶部可喷淋工艺水，保持储液槽的液位在合理范围内。储液槽底部鼓入空气，将储液槽中的部分氧化为。储液槽与浓缩段之间通过空气管道将空气导入的浓缩段，调节空气量和空气压力，改变氧化的程度。
在脱硝工艺中，脱硫塔顶脱硫后的烟气管道与臭氧输入管道连接，向脱硫后的60℃左右的烟气中混入臭氧，烟气中的部分与臭氧快速反应，生成，控制和的比例为1:1。烟气进入脱硝塔下部，与脱硝塔顶部喷淋的含尿素溶液逆流接触，完成脱硝。脱硝塔底部残液通过循环泵反复泵送至顶部，适当补充入新的尿素溶液以保持脱硝吸收液的尿素浓度大于10%。脱硝塔底部的部分残液送至脱硫塔顶部喷淋，实现预脱硝并将脱硝产生的多余水分补充至脱硫塔。达到环保排放标准的烟气在脱硝塔顶部排入大气。
本方法涉及的外部输入介质包括：1.来自焦炉烟道的炼焦生产烟气；2.氨水；3.臭氧；4.除氧水；5.工艺水；6.亚硫酸铵氧化用压缩空气。
本方法涉及的输出介质包括：1.符合环保要求的达标排放烟气；2.硫酸铵固体；3.低压蒸汽。
来自焦炉烟道的炼焦生产烟气经引风机送入余热回收锅炉，将烟气温度从300℃降至160℃左右，回收烟气余热产出低压蒸汽，进入蒸汽管网；余热回收后的烟气经过增压风机，经烟气输入管道，在入脱硫塔之前与臭氧输入管道汇合，烟气中的部分与臭氧快速反应，生成，烟气与臭氧混合后送入脱硫塔浓缩段。
在浓缩段内，从硫酸铵循环槽经循环泵送来的含硫酸铵的溶液从浓缩段顶部喷淋，与160℃左右的热烟气逆流接触来蒸发喷淋液中的水分，实现硫酸铵的浓缩，浓缩段底部液送至硫酸铵循环槽。经过反复的喷淋-蒸发-浓缩，将硫酸铵储槽中的硫酸铵固含量提高到5%以上，出料至固液分离，并经过干燥脱水，产出硫酸铵固体，包装外运。固液分离后得到的母液，返回至脱硫塔储液槽。每次完成出料后，从脱硫塔储液槽将储液送至硫酸铵循环槽。经过浓缩段的烟气温度从160℃降至65℃左右，经气帽进入到脱硫塔的吸收段，与顶部喷淋的脱硫吸收液（有效成分是）逆流接触，在增压风机形成的强烈湍流状态下完成传质脱硫，脱硫的反应方程式：，同时烟气中的和与来自脱硝塔塔底的含尿素残液逆流接触，实现预脱硝，脱硝反应方程式：。吸收段底部的液体回流到脱硫塔底部的储液槽。为了恢复吸收液的吸收能力，加入含量10%左右的补充氨水，反应方程式：。吸收液的PH值控制在5.5左右。脱硫塔顶部可喷淋工艺水，保持储液槽的液位在合理范围内。储液槽底部鼓入空气，将储液槽中的部分氧化为，反应方程式：。储液槽与浓缩段之间通过空气管道将空气导入的浓缩段，调节空气量和空气压力，改变氧化的程度。
脱硫塔顶脱硫后的烟气管道与臭氧输入管道连接，向脱硫后的60℃左右的烟气中混入臭氧，烟气中的部分与臭氧快速反应，生成，控制和的比例为1:1。烟气进入脱硝塔下部，与脱硝塔顶部喷淋的尿素溶液逆流接触，完成脱硝。脱硝反应方程式：。脱硝塔底部残液通过循环泵反复泵送至顶部，适当补充入新的尿素溶液以保持脱硝吸收液的尿素浓度大于10%。脱硝塔底部的部分残液送至脱硫塔顶部喷淋，实现预脱硝并将脱硝产生的多余水分补充至脱硫塔。经过脱硫、脱硝，达到环保排放标准的烟气在脱硝塔顶部排入大气，完成烟气的全部处理过程。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种炼焦生产过程烟气节能环保处理一体化系统，包括除氧水管道（13）、臭氧管道（14）、空气管道（15）、氨水补充管道（16）、工艺水管道（17）、炼焦烟气管道（18）、脱硫塔（4）和脱硝塔（5），脱硫塔（4）包括位于顶段的吸收段（43）、位于中段的浓缩段（42）和位于底段的储液槽（41），脱硫塔（4）的顶部为脱硫烟气出口（47），脱硝塔（5）的底部为脱硝塔烟气入口管道（52），脱硝塔（5）的顶部为脱硝烟气出口（53），其特征在于：还包括引风机（1）、余热锅炉（2）、硫酸铵循环槽（6）、固液分离器(7)、脱水干燥器(8)和尿素溶液储槽(9)，所述炼焦烟气管道（18）的后端通过引风机（1）与余热锅炉(2)相连，余热锅炉(2)后方的管道通过增压风机(3)与位于脱硫塔（4）中部的浓缩段(42)的烟气入口相连，臭氧管道(14)分别与脱硫烟气出口(47)和脱硝塔烟气入口管道(52)相连；氨水补充管道（16）与储液槽（41）底部相连；储液槽(41)与硫酸铵循环槽(6)管路连接，硫酸铵循环槽（6）与浓缩段(42)的顶部和底部连通，另一条管路与固液分离器（7）连接，固液分离器（7）分离后的母液通过管路与储液槽(41)相连，固液分离器(7)的后端与脱水干燥器（8）相连；脱硝塔（5）底部分别与脱硫塔（4）的顶部吸收段（43）的喷淋口和脱硝塔（5）顶部的喷淋口管路连接；除氧水管道（13）的出口端与余热锅炉（2）相连，余热锅炉（2）的后方接入低压蒸汽管网（11）。
2.如权利要求1所述的炼焦生产过程烟气节能环保处理一体化系统，其特征在于：空气管道（15）和氨水补充管道（16）分别接入储液槽（41）的底部，储液槽（41）通过管路与吸收段（43）相连。
3.如权利要求1所述的炼焦生产过程烟气节能环保处理一体化系统，其特征在于：工艺水管道（17）的出口端接入吸收段（43）的顶部。
4.如权利要求1所述的炼焦生产过程烟气节能环保处理一体化系统，其特征在于：在储液槽（41）和硫酸铵循环槽（6）之间设置有液槽底液连接管（44），在浓缩段（42）和硫酸铵循环槽（6）之间设置有液流段底液连接管（45），在脱硝塔（5）的底部和脱硫塔（4）顶部的吸收段（43)之间设有脱硝塔底部连接管（46），脱硝塔（5）底部和顶部喷淋部之间设有脱硝吸收液连接管(51)，且该脱硝吸收液连接管（51）与尿素溶液储槽（9）连接。
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