CN205019939U - 焦炉烟气处理系统 - Google Patents

Abstract

焦炉烟气处理系统<b>。</b>提供了一种最大程度降本、增效的焦炉烟气处理系统。包括焦炉烟气进口、吸收塔、洁净烟气排出口，所述焦炉烟气进口设在所述吸收塔中部，所述洁净烟气排出口设在吸收塔顶部，在所述吸收塔内还设有：处于所述焦炉烟气进口上部的吸收喷淋段、处于吸收喷淋段上部且位于洁净烟气排出口下部的水洗除雾段、处于所述焦炉烟气进口下部容置吸收液的浆液槽；所述浆液槽内设有吸收喷淋回路、亚铁溶液补充回路和氨水补充回路；所述吸收喷淋回路连通浆液槽和吸收喷淋段。本实用新型投资少、能耗低、运行成本低、工艺系统成熟可靠，脱硫效率高达95%以上，满足环保要求。

Description

焦炉烟气处理系统

技术领域

本实用新型属环保领域，涉及含硫、硝烟气的净化处理系统及其处理方法，尤其涉及一种对焦化厂炼焦炉所排放的含硫、硝烟气的脱硫方法，具体指氨法低温焦炉烟气一步脱硫脱硝系统及其工艺。

背景技术

二氧化硫是衡量大气是否遭到污染的重要标志，是空气污染的重要因素，尤其是导致酸雨污染的“罪魁祸首”。二氧化硫主要来源有燃烧含硫燃料、熔炼硫化矿石、烧制硫磺、制造硫酸和亚硫酸、硫化橡胶、制冷、漂白、消毒、熏蒸杀虫、镁冶炼、石油精炼、某些有机合成等工况。随着我国经济规模的快速发展，二氧化硫污染治理是我国大气环保的首要任务。

国外烟气脱硫研究始于1850年，经过多年的发展，至今为止，世界上已有2500多套FGD(Fluegasdesulfurization)装置，总能力已达200000MW(以电厂的发电能力计)，处理烟气量700Mm³/h，一年可脱二氧化硫近10MT，这些装置的90％在美国、日本和德国。尽管各国开发的FGD方法很多，但真正进行工业应用的方法仅是有限的十几种。

目前国内焦化厂应用较多的商业FGD工艺是双碱法，但这种脱硫工艺存在着难以克服的结晶堵塔问题，无法长期高效运行，以及难以处理的硫酸钙副产物等问题，产生新的污染。

为了解决上述双碱法烟气脱硫的问题，专利CN101549250B提出了一种抑制双碱法烟气脱硫浆液中有效脱硫组分催化氧化的方法，但并未从根本上解决上述问题，只是延缓上述问题爆发的时间，并且增加了操作运行难度和成本。

氨法烟气脱硫目前已在发电厂燃煤锅炉有所应用，但目前尚无在焦化厂的成功运用。

对于烟气脱硝技术，目前商业化成功运行的范例主要为SCR和SNCR两种。对于前者，主要缺点是催化剂易中毒、氨泄漏以及投资费用和操作费用过高，将有用的氨转化为无用的N₂，过程不经济；对于后者，并不适合高氧气含量氛围下的烟气脱硝。

为解决烟气脱硝难题，国内外提出了多种解决方案，其中专利CN101053747A提出了一种利用强氧化剂先行氧化NO，再利用氨水进行吸收的方案，此方案需消耗大量的臭氧、过氧化氢等氧化剂，过程很不经济。

因此，开发一种可靠、高效、没有二次污染的焦化厂烟气脱硫脱硝治理工艺对当前的大气污染治理有着重要的意义。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种最大程度降本、增效的焦炉烟气处理系统。

本实用新型的技术方案是：包括焦炉烟气进口、吸收塔、洁净烟气排出口，所述焦炉烟气进口设在所述吸收塔中部，所述洁净烟气排出口设在吸收塔顶部，在所述吸收塔内还设有：

处于所述焦炉烟气进口上部的吸收喷淋段、

处于吸收喷淋段上部且位于洁净烟气排出口下部的水洗除雾段、

处于所述焦炉烟气进口下部容置吸收液的浆液槽；

所述浆液槽内设有吸收喷淋回路、亚铁溶液补充回路和氨水补充回路；所述吸收喷淋回路连通浆液槽和吸收喷淋段，所述亚铁补充回路的进液口设于浆液槽的上部，所述氨水补充回路的进液口设于浆液槽的底部。

焦炉烟气进口的前部设有余热回收锅炉和引风机，用于余热收集和降低烟气温度。

在所述浆液槽下部设有浆液搅拌装置，所述浆液搅拌装置为液流式搅拌装置或机械式搅拌装置。

所述吸收喷淋段内设至少两层喷淋层，其中，最下喷淋层喷出雾状浆液，最上喷淋层喷出水帘状浆液。

在所述亚铁溶液补充回路上设有浆液再生回路，所述浆液再生回路包括再生泵、微孔过滤器和再生塔，所述再生塔的出口并接在所述亚铁溶液补充回路上。

与目前应用的其他烟气治理工艺相比，本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型一步吸收硫硝，投资省；2)脱硫脱硝剂可再生循环使用，运营成本低；3)本实用新型完全不存在结晶堵塔问题，可长时间连续高效运行；4)副产品为硫酸铵，实现了脱硫产物的资源化运行，彻底解决了二次污染问题。综上，本工艺投资少、能耗低、运行成本低、工艺系统成熟可靠，脱硫效率高达95％以上。满足环保要求。

附图说明

图1是本实用新型处理系统的结构示意图，

图2是本实用新型的工艺流程图，

图3是本实用新型中硫铵加工系统的结构示意图；

图中1是吸收塔，2是吸收液循环泵一，3是吸收液循环泵二，4是吸收液循环泵三，5是吸收喷淋段，6是水洗除雾段，7是浆液槽，8是浆液搅拌装置，9是浆液再生回路，10是再生泵，11是微孔过滤器，12是再生塔，13是亚铁溶液补充回路。

具体实施方式

本实用新型的焦炉烟气处理系统，如图1所示，包括焦炉烟气进口、吸收塔1、洁净烟气排出口(即图1中烟囱)，所述焦炉烟气进口设在所述吸收塔1中部，所述洁净烟气排出口设在吸收塔1的顶部，在所述吸收塔1内还设有：

处于所述焦炉烟气进口上部的吸收喷淋段5、

处于吸收喷淋段5上部且位于洁净烟气排出口下部的水洗除雾段6、

处于所述焦炉烟气进口下部容置吸收液的浆液槽7；

所述浆液槽7内设有吸收喷淋回路(即包含吸收液循环泵一2，吸收液循环泵二3，吸收液循环泵三4的三支循环回路)、亚铁溶液补充回路13和氨水补充回路；所述吸收喷淋回路连通浆液槽7和吸收喷淋段5，所述亚铁补充回路的进液口设于浆液槽7的上部，所述氨水补充回路的进液口设于浆液槽7的底部。

焦炉烟气进口的前部设有余热回收锅炉和引风机，用于余热收集和降低烟气温度。

在所述浆液槽7下部设有浆液搅拌装置8，所述浆液搅拌装置8为液流式搅拌装置或机械式搅拌装置。

所述吸收喷淋段5内设至少两层喷淋层，其中，最下喷淋层喷出雾状浆液，最上喷淋层喷出水帘状浆液。最下喷淋层与水平方向呈0～10°夹角，向下，与烟气充分混合；最上喷淋层与水平方向呈0～10°夹角，向上，进一步处理烟气的同时，避免液雾上行。

在所述亚铁溶液补充回路13上设有浆液再生回路9，所述浆液再生回路9包括再生泵10、微孔过滤器11和再生塔12，所述再生塔12的出口并接在所述亚铁溶液补充回路13上。再生泵10将浆液抽出，送至再生系统；过滤器采用微孔过滤器11，可以脱除烟气中的灰尘，保证硫铵产品质量和吸收液再生的效果；再生塔12是为了将吸收液中的没有脱硝能力三价铁盐在催化剂的作用下被亚硫酸根还原为有脱硝能力的二价铁盐，同时得到硫酸根。如图3所示。

本实用新型焦炉烟气处理系统的处理方法，如图1、2所示，

首先，配制吸收塔浆液，向吸收塔浆液槽中加入清水，再加入12％～18％氨水、加入20％络合亚铁盐，使得浆液PH值维持在5.0～6.9，同时使得亚铁离子浓度为0.028％～0.5％；

然后按以下步骤处理，

1)、烟气降温；将(300℃)焦炉烟气通过引风机引入余热锅炉系统进行热量回收，降温至160～190℃，得到包含二氧化硫和NOx的入口烟气；

2)、脱硫脱硝；将入口烟气通入吸收塔，通过设置在焦炉烟气进口的工艺喷淋水将入口烟气降温至60～90℃；随即入口烟气上行，吸收喷淋段5喷出的浆液吸收入口烟气中二氧化硫、NOx，水洗除雾段的水吸收入口烟气中烟尘，流入浆液槽，入口烟气经吸收后得洁净烟气，经洁净烟气排出口排出；

随着脱硫脱硝的进行，浆液槽里的主要成分及其含量为：硫酸亚铁0.08％～1.35％、亚硫酸铵1％～5％、硫酸铵10％～30％；

当吸收液比重达到1.1～1.2时，抽取部分(每日连续或间断抽取4％～10％)浆液排至硫铵加工系统，分离出硫铵后的吸收液重新送至吸收塔浆液槽。

空塔气速为2.5～3.5m/s，吸收液总和体积与烟气量体积之比为1.5～5L/m³，吸收液总喷淋密度为20～35m³/(m²·h)，尾气排放达到国家标准，SO₂可达50mg/N.m³以下，NOx可达150mg/N.m³以下。

浆液槽中浆液密度达到1.1～1.2时，排出至浆液再生回路。

所述工艺喷淋水将入口烟气降温至50～60℃，且浆液槽内浆液温度小于60℃，保证吸收液中的亚硫酸铵不会分解。

所述浆液中还包含作为催化剂的活性炭，活性炭可以采用果壳活性炭，添加量根据尾气处理规模选定，一般为5m³～15m³。

所述的硫铵加工系统包含结晶槽、离心机、流化床振动干燥机、硫铵贮斗、旋风分离器、热风器以及风机。

本实用新型的具体工艺流程及工作原理为：

烟气从焦炉烟道出来，通过引风机进入余热回收系统，降温后进入脱硫系统的吸收塔中部的烟气进口，被工艺水喷淋降温后向上运行，依次与三层吸收液喷淋层逆流接触，发生脱硫脱硝反应，之后净烟气继续向上运行，通过吸收塔捕雾层后排出；而三层脱硫液在重力作用下掉落至吸收塔底部的浆液槽，与通入其中的脱硫脱硝剂充分混合后，再通过塔外循环管道将吸收液送至三层吸收液喷淋口处；吸收液连续定量通过微孔过滤器过滤，比重符合要求时定量外排至硫铵加工系统，其余吸收液进入脱硫脱硝剂再生塔，再生为有吸收活性的吸收液，之后返回吸收塔浆液槽；随着系统运行，吸收塔底部浆液池的密度会逐渐上升，待其上升到一定程度，排出至硫铵加工系统，得到硫铵成品，溶液送回吸收塔。

其中，浆液池内脱硫液的PH值为5.0～6.5，脱硫液喷淋层总的喷淋体积与烟气体积之比为1.5～5L/m³，吸收液总喷淋密度为20～35m³/(m²·h)。

脱硫脱硝剂采用由铁化合物(Fe(II)-L)和亚硫铵等多种组分复合而成，其中亚硫铵为氨水吸收SO₂后生成。再生塔催化剂为活性炭。

为了保证吸收液中的亚硫酸铵不会分解，进一步优化了本烟气治理工艺的反应温度为50～60℃。

浆液池比重达到1.1～1.2时，排出至硫铵加工系统，硫铵加工系统的连接顺序为结晶槽、离心机、螺旋输送机和流化床振动干燥器，得到成品硫铵。

本实用新型所述氨法焦炉烟气脱硫工艺的脱硫系统主要包括四个步骤：硫硝吸收、浆液再生、浆液搅拌和水洗除雾。各步骤的具体原理如下：

1)、硫硝吸收

Fe(II)-L具有吸收NO能力，将NO由气相转入液相：

用氨水作吸收剂吸收废气中的SO₂，由于氨易挥发，实际上此法是用氨水与SO₂反应后生成的亚硫铵水溶液作为吸收SO₂的吸收剂，主要反应如下：

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O→2NH₄HSO₃(2)

通入氨后的再生反应：

NH₄HSO₃+NH₃→(NH₄)₂SO₃(3)

SO₂吸收产生的亚硫酸根可作还原剂，与Fe(II)-L(NO)络合的NO在液相中发生催化还原反应，NO被还原为无害N₂，从而达到治理NO的目的：

2)、浆液再生

由于废气中存在大量的氧，Fe(II)-L很容易被氧化为三价铁盐，而三价铁盐不能结合NO，会使吸收剂脱除NO的能力下降。因此必须对Fe(III)-L进行再生，采用的方法是用亚硫酸根作还原剂，在催化剂的作用下，Fe(III)-L还原成Fe(II)-L：

Fe(II)+L→Fe(II)-L(9)

由于烟气中含有未完全燃烧的氧，在喷淋过程中会有“副”反应发生，

整个同时脱硫脱硝过程的总反应式如下:

由上可见，在本同时脱硫脱硝方法中，是通过NO和SO₂相互之间的氧化还原反应耦合来实现脱硫脱硝，NO还原变为N₂，SO₂氧化成硫酸根，并与氨结合，副产硫酸铵作农用化肥，变废为宝。吸收剂循环使用，治理成本大大降低，无废水产生。

3)、浆液搅拌

通过悬浮脉冲装置对浆液进行搅拌，保证脱硫脱硝剂和浆液混合均匀，避免浆液池死区的存在，防止硫酸铵结晶沉积。

4)、水洗除雾

对经过降温喷洒和脱硫吸收后的烟气进行洗涤除雾，脱除烟气中夹带的氨和液滴，避免气溶胶的产生，保证烟气的达标排放。

Claims (5)

1.焦炉烟气处理系统，包括焦炉烟气进口、吸收塔、洁净烟气排出口，所述焦炉烟气进口设在所述吸收塔中部，所述洁净烟气排出口设在吸收塔顶部，其特征在于，在所述吸收塔内还设有：

处于所述焦炉烟气进口上部的吸收喷淋段、

处于吸收喷淋段上部且位于洁净烟气排出口下部的水洗除雾段、

处于所述焦炉烟气进口下部容置吸收液的浆液槽；

所述浆液槽内设有吸收喷淋回路、亚铁溶液补充回路和氨水补充回路；所述吸收喷淋回路连通浆液槽和吸收喷淋段，所述亚铁补充回路的进液口设于浆液槽的上部，所述氨水补充回路的进液口设于浆液槽的底部。

2.根据权利要求1所述的焦炉烟气处理系统，其特征在于，焦炉烟气进口的前部设有余热回收锅炉和引风机，用于余热收集和降低烟气温度。

3.根据权利要求1所述的焦炉烟气处理系统，其特征在于，在所述浆液槽下部设有浆液搅拌装置，所述浆液搅拌装置为液流式搅拌装置或机械式搅拌装置。

4.根据权利要求1所述的焦炉烟气处理系统，其特征在于，所述吸收喷淋段内设至少两层喷淋层，其中，最下喷淋层喷出雾状浆液，最上喷淋层喷出水帘状浆液。

5.根据权利要求1所述的焦炉烟气处理系统，其特征在于，在所述亚铁溶液补充回路上设有浆液再生回路，所述浆液再生回路包括再生泵、微孔过滤器和再生塔，所述再生塔的出口并接在所述亚铁溶液补充回路上。