CN206198975U - 一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，包括余热回收装置、循环风机、内燃机、预氧化混合装置、脱硫脱硝反应塔；余热回收装置的烟气入口通过管道连接炼焦炉烟气排出管道，余热回收装置的烟气出口通过管道连接循环风机，循环风机的输出端通过管道连接预氧化混合装置，预氧化混合装置的烟气出口通过管道连接脱硫脱硝反应塔，脱硫脱硝反应塔通过管道连接烟囱；循环风机由电机提供动力，同时循环风机通过超速离合器同轴连接内燃机。本实用新型在达到同样烟气净化指标的同时，提供更多的余热回收效益，无需提高烟气温度进行催化还原，无需烟囱热备系统，节省大量燃料，同时避免紧急停机和临时停电造成的系统安全事故。

Description

一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统

技术领域

本实用新型涉及冶金工业领域，尤其涉及一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统。

背景技术

冶金行业的生产离不开炼焦炉生产的焦炭。但焦炉使用的燃料一般采用厂内自制的焦炉煤气、高炉煤气或其他气体燃料。其成分差别很大，燃烧产物的成分也有很大区别。

焦炉排放的烟道气主要有害成分以氮氧化物和硫化物为主。其硫化物来自于燃气中的含硫成分，氮氧化物来自于助燃空气中的氮气高温氧化。

随着环保排放的指标提高。常规焦炉的烟气排放受到广泛的关注，并且焦炉烟道气含有较高的显热，其温度达到220-300℃。采用余热锅炉将这部分烟气显热进行回收，成为了广泛的技术趋势。

我国在烟气的脱硫处理技术比较成熟，采用干法、半干法脱硫的方法很多，实现起来也比较容易，在焦炉烟道气的处理一般使用焦化厂自产的氨水，采用氨法脱硫。但在脱硝领域，方法较少。一般采用的是SCR技术脱硝。利用焦化厂自产的氨气与烟气混合，在脱硝塔中与催化剂进行反应，生产硝酸氨，脱除氮氧化物。

使用SCR脱硝方法，其脱硝塔内的催化剂阻力较大，消耗大量的动力电，并且其催化剂寿命有限，更换周期短，在催化剂没有实现大规模生产的条件下，运行成本较高。

在整个脱硫脱硝余热系统中，采用低温SCR脱硝方法，但催化剂成本较高，也有硫中毒问题；采用高温SCR脱硝方法，因需要重复加热，系统不可避免的造成管道复杂的问题，同时也会增加更多的换热设备，增加系统布置难度。

另外在生产实践中，由于焦炉不能够随时停止生产，在地下烟道必须保持-500Pa的负压，在烟气净化处理系统风机跳停时，也必须保证烟囱保持必要的抽力，因此，必须为烟囱进行热备。烟囱温度必须保持135℃以上的温度，而脱硫净化的烟气温度不高于80℃，无法实现烟囱热备，因此不论采取哪种方法，都必须有外供燃料加入，实现烟气温度的提高。由此增加了能源的消耗。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，是一种焦化厂对焦炉地下烟道排放的有毒有害热废气进行净化并回收低温热量的一体净化系统，该净化系统工艺流程简单，运行效率高。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，包括余热回收装置、循环风机、内燃机、预氧化混合装置、脱硫脱硝反应塔；余热回收装置的烟气入口通过管道连接炼焦炉烟气排出管道，余热回收装置的烟气出口通过管道连接循环风机，循环风机的输出端通过管道连接预氧化混合装置，预氧化混合装置的烟气出口通过管道连接脱硫脱硝反应塔，脱硫脱硝反应塔通过管道连接烟囱；循环风机由电机提供动力，同时循环风机通过超速离合器同轴连接内燃机。

所述余热回收装置可以是余热回收换热器也可以是余热锅炉。

所述余热回收换热器是由过热器、蒸发器、预热器及设置在过热器、蒸发器和预热器上端的汽包构成。

在所述循环风机的输出端与预氧化混合装置连接的管道上还设有直接连接烟囱的支路烟道。

还包括从炼焦炉直通烟囱的地下烟道，该烟道与余热回收换热器的入口烟道及脱硫脱硝反应塔的出口烟道相连通。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统其工艺流程简单，烟气阻力小，不需烟囱热备；

2)本实用新型一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统采用SNCR脱硝方法，对氮氧化物进行氧化处理，设备简单，无需更换催化剂，无需提高烟气温度就可以实现烟气的净化；

3)本实用新型一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，可以在一个净化塔内同时实现脱硫脱硝两个目标，净化效率高；

4)本实用新型中所采用的与电机共轴的内燃机动力系统，可以在停电故障时，继续为循环风机提供动力，保障焦炉安全生产，同时实现取消烟囱长期热备，节省了锅炉热备所需的外部供给燃料，同时简化焦炉烟道气净化系统的复杂性。

附图说明

图1是本实用新型一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统流程图；

图中：10.过热器；11.余热回收换热器；12.蒸发器；13.预热器；14.汽包；15.循环风机；16超速离合器；17.内燃机；18.电机；19.预氧化混合装置；20.脱硫脱硝反应塔；21.中控室；22.水处理车间；23.臭氧制备车间；24.化产车间；25.低压蒸汽管网；26.炼焦炉；27.地下烟道；28.烟囱；M1.地下烟道闸门；M2-M5.烟气挡板阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进一步说明：

见图1，一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，包括余热回收装置、循环风机15、内燃机17、预氧化混合装置19、脱硫脱硝反应塔20；余热回收装置的烟气入口通过管道连接炼焦炉26烟气排出管道，余热回收装置的烟气出口通过管道连接循环风机15，循环风机15的输出端通过管道连接预氧化混合装置19，预氧化混合装置19的烟气出口通过管道连接脱硫脱硝反应塔20，脱硫脱硝反应塔20通过管道连接烟囱28；循环风机15由电机18提供动力，同时循环风机15通过超速离合器16同轴连接内燃机17。

所述余热回收装置可以是余热回收换热器11也可以是余热锅炉。

所述余热回收换热器11是由过热器10、蒸发器12、预热器13及设置在过热器10、蒸发器12和预热器13上端的汽包14构成。

在所述循环风机15的输出端与预氧化混合装置19连接的管道上还设有直接连接烟囱28的支路烟道。在该支路烟道上设置有烟气挡板阀M5。

还包括从炼焦炉26直通烟囱28的地下烟道27，该地下烟道27与余热回收换热器11的入口烟道及脱硫脱硝反应塔20的出口烟道相连通。余热回收换热器11的入口烟道与地下烟道27的连接点设置在地下烟道闸门M1之前。

另外在余热回收换热器11的入口烟道上设置有烟气挡板阀M2，在脱硫脱硝反应塔20的出口烟道上设置有烟气挡板阀M3，在预氧化混合装置19的入口管道处也设有烟气挡板阀M4。

将内燃机17与厂用电和事故紧急检测装置连锁，形成回路，当循环风机15断电时对内燃机17进行紧急启动，保障循环风机15的动力。

一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统的控制方法，余热回收换热器11将焦炉烟道气的热量进行回收，制备蒸汽；烟气脱硝采用SNCR方法，先用氧化法预处理，再通过脱硫脱硝反应塔20进行同时脱除；系统安全保障采用共轴内燃机17在循环风机15断电时提供动力，保证系统正常运转；具体如下：

1)炼焦炉烟气首先进入余热回收换热器11进行换热，生产蒸汽。

常规的炼焦炉26生产排放的燃烧气体，经过机侧和焦侧两条副烟道在地下交汇，经地下烟道27至焦炉烟囱28对大气进行排放。

本实用新型的焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，采用旁通的方式，将炼焦炉26的燃烧气体在地下烟道27的地下烟道闸门M1前抽取出来，通过旁通烟道，首先进入余热回收换热器11进行换热，回收烟气中的显热，将220-300℃的烟气中的热量吸收，输出蒸汽供业主使用，并且将烟气温度降低至135-165℃。

余热回收换热器11，主要设备由过热器10、蒸发器12、预热器13、汽包14组成，根据业主对蒸汽品质的要求可以取消过热器10，只生产饱和蒸汽。余热系统用水在水处理车间22进行制备，达到除盐或软化的水质要求，再进入余热回收换热器11，余热回收换热器11生产的蒸汽经蒸汽管网25送至用户使用。

2)由循环风机15提供动力，将降温后的烟气鼓入预氧化混合装置19，由臭氧制备车间23向预氧化混合装置19提供臭氧，烟气在预氧化混合装置19中进行氮氧化物的混合氧化。

烟气经过余热回收换热器11后降温，经循环风机15加压，鼓入预氧化混合装置19。臭氧制备车间23制造臭氧O₃，通过管道输送到预氧化混合装置19中，与经过降温后的烟气进行预混合，将烟气中所含氮氧化物NOx进行初步氧化生成NO₂、N₂O₅等。

烟气中NOx的主要组成是NO，NO难溶于水，而高价态的NO₂、N₂O₅等可溶于水，生成HNO₂和HNO₃，溶解能力大大进步，从而可与后期的SO₂同时吸收，达到同时脱硫脱硝的目的。臭氧作为一种清洁的强氧化剂，可以快速有效地将NO氧化到高价态。作为氧化剂的O₃与NOx之间具体的化学反应机理比较复杂。氧化原理为：

NO+O₃→NO₂+O₂

NO₂+O₃→NO₃+O₂

NO₃+NO₂→N₂O₅

臭氧同时脱硫脱硝主要是利用臭氧的强氧化性将NO氧化为高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将高价态氮氧化物和二氧化硫同时吸收转化为溶于水的物质，达到脱除的目的。

3)氧化后的烟气进入脱硫脱硝反应塔，同时进行脱硫脱硝。

上述经过氧化预处理的烟气，通入脱硫脱硝反应塔20，该装置利用化产车间24制备的氨水对烟气进行处理，生成硝酸氨盐和硫酸铵盐，脱除高价态氮氧化物和硫化物，使烟气的成分比例达到排放标准，达到净化的目的。

4)处理后的洁净烟气进入烟囱进行排放。

5)系统的使用过程中遇到紧急停电或故障跳停时，电机15转速降低至警戒范围，瞬间启动共轴内燃机17接替电机18拖动循环风机15运行，避免故障，保障系统的稳定运行，直至恢复电力或切换到地下烟道27由炼焦炉26直通烟囱28排烟。

循环风机15采用电机18提供动力，并采用超速离合器16与内燃机17共轴串联，使用中遇到紧急停电或故障跳停时，电机18转速降低至警戒范围，可随时启动共轴内燃机17接替电机18拖动循环风机15，避免故障，并且内燃机17自带小型发电机可以向中央控制系统UPS提供380-420V电力。

本实用新型的控制方法是采用位于中控室21的中央控制系统DCS或PLC，对余热回收装置、预氧化混合装置19、一体化脱硫脱反应塔20以及配套的循环风机系统、给水系统和烟气管道系统等进行统一协调、综合数据采集和控制。系统启用时，关闭地下烟道闸门M1和烟气挡板阀M5。开启烟道挡板阀M2，M3和M4，使通道流畅，各系统正常工作。如果脱硫脱硝系统进行检修时，则开启烟道挡板阀M5，关闭M3和M4，切断脱硫脱硝系统，余热回收装置也可独立工作。

另外本实用新型的安全关键点是断电保护系统，即循环风机15配套的共轴内燃机17装置。本实用新型不需要烟囱热备系统，在紧急停机或者突然断电的情况下，内燃机17启动，利用超速离合器16与电机风机主轴连接，提供备用动力，这样就避免了停电造成的烟道压力下降。

如果将烟气通道切换到地下烟道27，利用烟囱28自身的抽力排烟，则在断电后，内燃机17启动，拖动循环风机15继续进行强制排烟，同时开启烟道挡板阀M5，关闭M3和M4，停止脱硫脱硝系统的工作。利用烟气余热对烟囱28进行预热，当烟囱28的温度达到150℃时，满足自然排烟的温度要求，再打开地下烟道闸门M1，关闭烟道挡板阀M2和M5，使烟气通过地下烟道27排出。烟气流通通道切换完毕，可根据系统要领，停止余热回收系统的运行。

Claims (5)

1.一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，其特征在于，包括余热回收装置、循环风机、内燃机、预氧化混合装置、脱硫脱硝反应塔；余热回收装置的烟气入口通过管道连接炼焦炉烟气排出管道，余热回收装置的烟气出口通过管道连接循环风机，循环风机的输出端通过管道连接预氧化混合装置，预氧化混合装置的烟气出口通过管道连接脱硫脱硝反应塔，脱硫脱硝反应塔通过管道连接烟囱；循环风机由电机提供动力，同时循环风机通过超速离合器同轴连接内燃机。

2.根据权利要求1所述的一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，其特征在于，所述余热回收装置可以是余热回收换热器也可以是余热锅炉。

3.根据权利要求2所述的一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，其特征在于，所述余热回收换热器是由过热器、蒸发器、预热器及设置在过热器、蒸发器和预热器上端的汽包构成。

4.根据权利要求1所述的一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，其特征在于，在所述循环风机的输出端与预氧化混合装置连接的管道上还设有直接连接烟囱的支路烟道。

5.根据权利要求1所述的一种焦炉烟道气的脱硫脱硝节能一体净化系统，其特征在于，还包括从炼焦炉直通烟囱的地下烟道，该烟道与余热回收换热器的入口烟道及脱硫脱硝反应塔的出口烟道相连通。