CN206730850U - 一种焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，其中该装置包括依次经由管路连接的烟气子系统、脱硫除尘子系统、脱硝子系统、余热回收子系统、脱硫剂储存及研磨子系统和脱硫产物处理子系统。根据本新型中的焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，与现有技术相比，针对焦炉烟气的特点来合理布置各个子系统以实现合理的工艺流程。同时，通过精确控制降低脱硫剂的使用量，以保证该系统能够适应焦炉烟气污染物处理，而且安全、达标运行、经济运行。

Description

一种焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置

技术领域

本实用新型涉及环保工程领域，具体地，涉及一种焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置。

背景技术

我国SO2和NOx排放量高居世界各国前列，SO2和NOx是形成酸雨的主要物质之一，对环境和人体健康带来严重影响，其与碳氢化合物作用可形成光化学烟雾。

焦炉烟气排放的污染物主要是SO2、NOx和颗粒物，根据相关资料数据统计，现有焦炉烟气中SO2含量一般在100-600mg/Nm，NOx含量一般在800-1200mg/Nm，颗粒物含量一般在60-100mg/Nm。自2015年1月1日起，现有焦化企业执行(炼焦化学工业污染物排放标准)GB16171-2012“表5”规定的大气污染物排放限值(即：颗粒物≤30mg/Nm，SO2≤50mg/Nm，NOx≤500mg/Nm)，并且在需要采取特别保护措施的地区需按规定执行(炼焦化学工业污染物排放标准)GB 16171-2012“表6”规定的大气污染物排放限值(即：颗粒物≤15mg/Nm，SO2≤30mg/Nm，NOx≤150mg/Nm)。自新标准执行后，现有及新建焦炉若不新建脱硫、除尘及脱硝系统，烟气均无法达标排放。

焦炉烟气脱硫、除尘及脱硝系统的主要特点有：(1)温度低，一般在220-300℃，(2)SO2含量低，一般在100-600mg/Nm³，(3)NOx含量高，一般在800-1200mg/Nm³，(4)焦炉碳化室不可避免的有漏烟现象，导致烟气中含焦油及煤尘，(5)焦炉烟囱必须始终处于热备状态(热备温度一般不低于130℃)，以防止脱硫、除尘及脱硝系统因故障停车，焦炉烟气能快速通过原烟囱排放，避免影响焦炉正常运行。

目前，现有的焦炉烟气脱硫、除尘及脱硝系统主要是移植于现行其他行业成熟的脱硫、除尘及脱硝技术并进行简单的组合而成，没有根据其烟气特点而进行设计。其主要有：

(1)先SCR脱硝后脱硫除尘：因其烟温低，如果直接用电厂SCR脱硝的高温催化剂会导致脱硝效率低，很难满足排放要求，所有必须采用低温催化剂，然而低温催化剂的耐SO2性能差，一般要求进口SO2＜50mg/Nm³，如果进口SO2高，会引起中低温催化剂中毒而导致低温催化剂失效。并且如果采用湿法或半干法脱硫，会使烟温产生大的温降，热损耗大，从而导致热回收系统收益降低。

(2)先半干法脱硫除尘后脱硝：220-300℃的烟温不适宜半干法脱硫，脱硫效率没有保证，并且半干法脱硫会使烟温产生大的温降，会因烟气温度不能满足中低SCR脱硝催化剂要求，导致脱硝效率低，很难满足排放要求。如果为满足中低SCR脱硝催化剂要求，采用在脱硝前对烟气进行加热，此方法浪费能源，并且运行费用高。

(3)先干法脱硫除尘后脱硝：此方法比较适用于焦炉烟气，但运行中会发生脱硫剂使用量远超设计计算量，导致运行费用高。其主要原因有：a因烟气中焦油包裹脱硫剂颗粒现象，导致脱硫剂失效。b因为干法脱硫的反应是气固反应，反应效率不高，所有脱硫剂的过投量比其他脱硫工艺高，因此外排脱硫产物中有大量的未反应的脱硫剂。c对脱硫剂的投加量没有精确的控制，经常出现脱硫剂的投加量多导致而运行费用高，或少导致不满足排放要求。并且焦油会粘附在除尘器的布袋，使布袋清灰困难，导致系统风阻大，从而影响焦炉运行或增加电耗。

因此，需要一种针对焦炉烟气特点而设计的干法脱硫、除尘及SCR脱硝装置，并通过精确控制降低脱硫剂的使用量，以保证该装置成为一种适应焦炉烟气污染物处理，而且安全、达标运行、经济运行的装置。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述现有技术中的诸多不足中的至少一者，本实用新型公开了一种焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，所述装置包括依次经由管路连接的烟气子系统、脱硫除尘子系统、脱硝子系统、余热回收子系统、脱硫剂储存及研磨子系统和脱硫产物处理子系统，其中：所述烟气子系统包括设置在烟气管道入口与烟囱间的管路上的快开挡板门、设置在烟气管道入口与所述脱硫除尘子系统间的管路上的脱硫挡板门以及设置在所述快开挡板门和所述烟囱间的增压风机；所述脱硫除尘子系统包括与所述脱硫挡板门管路连接的焦油捕集器，依次经管路连接设置在所述焦油捕集器下游的进口二氧化硫监测仪、干法脱硫反应吸收塔和布袋除尘器，其中所述干法脱硫反应吸收塔上设置有与所述脱硫剂储存及研磨子系统相连接的管路，所述布袋除尘器上分别设置有与所述脱硝子系统连接的第一管路和与所述脱硫产物处理子系统连接的第二管路；所述脱硝子系统包括设置在第一管路上的出口二氧化硫监测仪，与所述第一管路连接的选择性催化还原反应器和热解析组件，其中所述热解析组件连接到所述选择性催化还原反应器，所述选择性催化还原反应器的出口连接到所述余热回收子系统；所述余热回收子系统包括与所述选择性催化还原反应器的出口连接的余热锅炉以及连接到所述余热锅炉出口的所述增压风机，所述增压风机的出口连接到所述烟囱；所述脱硫剂储存及研磨子系统包括用于储存碳酸氢钠的储仓，连接到所述储仓的下料口的第一计量秤，连接到所述第一计量秤的研磨机以及用于将研磨后的细料吹入所述干法脱硫反应吸收塔的送粉风机，所述送粉风机设置在连接到所述干法脱硫反应吸收塔的管路的一个端部处；所述脱硫产物处理子系统包括连接到所述布袋除尘器的下料口的产物储仓，所述产物储仓具有两条出口管路，其中一条出口管路设置为与外部环境相连通以将产物外运，其中另一条管路上设置有第二计量秤且其出口连接到设置有所述送粉风机的管路上。

根据本实用新型中的焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，与现有技术相比，针对焦炉烟气的特点来合理布置各个子系统以实现合理的工艺流程。同时，通过精确控制降低脱硫剂的使用量，以保证该系统能够适应焦炉烟气污染物处理，而且安全、达标运行、经济运行。

优选地，所述快开挡板门带有气动执行器。

优选地，所述焦油捕集器内部安装有多层金属滤布，所述金属滤布的规格为20-100目。

优选地，所述干法脱硫反应吸收塔内部安装有用于使烟气与脱硫剂充分混合的混流装置。

优选地，所述选择性催化还原反应器内部安装有中低温催化剂和用于使烟气与所述中低温催化剂充分混合的均气装置。

优选地，所述热解析组件为燃烧煤气产生高温烟气的燃烧嘴。

附图说明

本实用新型实施例的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为根据本实用新型的焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置的示意图。

附图标记说明：

1、快开挡板门 2、脱硫挡板门 3、焦油捕集器

4、进口二氧化硫监测仪 5、干法脱硫反应吸收塔 6、碳酸氢钠储仓

7、第一计量秤 8、研磨机 9、送粉风机 10、布袋除尘器

11、出口二氧化硫监测仪 12、余热锅炉 13、增压风机

14、产物储仓 15、第二计量秤 16、选择性催化还原反应器

17、热解析组件

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施例可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施例发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

根据本实用新型的一个方面，提供一种焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置。如图1所示，其中该装置包括依次经由管路连接的烟气子系统、脱硫除尘子系统、脱硝子系统、余热回收子系统、脱硫剂储存及研磨子系统和脱硫产物处理子系统。

具体来说，如图1所示，该烟气子系统包括设置在烟气管道入口与烟囱间的管路上的快开挡板门1和设置在烟气管道入口与所述脱硫除尘子系统间的管路上的脱硫挡板门2，以及设置在所述快开挡板门和所述烟囱间的增压风机13。优选地，该快开挡板门1采用气动执行器进行驱动，使得由关闭转换为全开状态的打开时间为4秒以内。通过这样设置，可以在脱硫、除尘及脱硝系统因故障停车时，作为旁路的快开挡板门能够快速地自动打开，使烟气能够直接经由烟囱排放，避免影响焦炉正常运行。

如图1所示，该脱硫除尘子系统包括与该脱硫挡板门2管路连接的焦油捕集器3，依次经管路连接设置在该焦油捕集器3下游的进口二氧化硫监测仪4、干法脱硫反应吸收塔5和布袋除尘器10。对于进口二氧化硫监测仪4、干法脱硫反应吸收塔5和布袋除尘器10，上述部件在本领域均是已知的结构，在此不再赘述，优选地，干法脱硫反应吸收塔内部安装有用于使烟气与脱硫剂充分混合的混流装置，该混流装置例如但不限于是混流格栅。优选地，该焦油捕集器3内部安装有多层金属滤布，所述金属滤布的规格为20-100目，从而使得该捕集器3能有效的捕集烟气中的焦油及大颗粒烟尘，以便防止出现焦油包裹脱硫剂颗粒现象，从而提高脱硫剂利用率。并且可以防止焦油会粘附在布袋除尘器10的布袋中，使布袋清灰效果好，减小系统风阻，从而保证焦炉稳定运行并减少电耗。通过在反应吸收塔5内设置有混流装置，为烟气及脱硫剂提供合理的反应流场和时间，保证烟气在塔内和脱硫剂进行充分的反应，大部分的SO2在塔内被脱硫剂吸收，含有少量的SO2烟气、脱硫产物及部分未反应的脱硫剂一同由塔出口排出。

进一步，如图1所示，该干法脱硫反应吸收塔5上设置有与脱硫剂储存及研磨子系统相连接的管路，布袋除尘器10上分别设置有与所述脱硝子系统连接的第一管路和与脱硫产物处理子系统连接的第二管路。根据这种结构，含有脱硫产物、部分未反应的脱硫剂及少量SO2烟气一同由烟道进入布袋除尘器10内，脱硫产物及及部分未反应的脱硫剂被除尘器内部滤袋捕集，并附着在滤袋表面形成滤粉层，在除尘的同时，含有少量的SO2烟气在通过滤粉层时SO2进一步同脱硫剂进行反应，SO2及烟尘达标后的含NOX烟气由布袋除尘。

进一步，如图1所示，该脱硝子系统包括设置在第一管路上的出口二氧化硫监测仪11，与第一管路连接的选择性催化还原反应器16和热解析组件17。对于出口二氧化硫监测仪11，选择性催化还原反应器16和热解析组件17，上述部件在本领域均是已知的结构，在此不再赘述。优选地，选择性催化还原反应器16内部安装有中低温催化剂和用于使烟气与中低温催化剂充分混合的均气装置，该均气装置例如但不限于是整流格栅。进一步，该热解析组件17为燃烧煤气产生高温烟气的燃烧嘴。如图1所示，该热解析组件17连接到选择性催化还原反应器16，所述选择性催化还原反应器16的出口连接到所述余热回收子系统。根据这种构造，由于在选择性催化还原(SCR)反应器内安装有均气装置及多层中低温催化剂，为烟气提供合理的反应流场和时间，保证烟气在塔内进行充分的反应，在SCR反应器内NOX被催化还原为N2，净化合格后的高温烟气由反应器出口排出。脱硝用还原剂为氨气。

进一步，为防止中低温SCR反应器内(NH4)2SO4或(NH4)2SO3附着在催化剂表面造成催化剂中毒，脱硝系统设置有催化剂热解析组件7，该组件构造为定期使用，一般4-6个月运行8-12小时，该组件的工作原理为将烟气温度提升至280-320℃左右，将粘结在中低温催化剂表面(NH4)2SO4或(NH4)2SO3分解，使催化剂再生。如上所述，可以采用煤气在燃烧嘴中燃烧产出的高温烟气作为加热烟气的热源。

如图1所示，该余热回收子系统包括与选择性催化还原反应器16的出口连接的余热锅炉12以及连接到余热锅炉12出口的增压风机13，该增压风机13的出口连接到烟囱。由此，经过脱硫和脱硝净化合格后的高温烟气由烟道进入余热锅炉进行热源二次回收，在余热锅炉内高温烟气被降至160℃左右排出，然后进入烟囱达标排放。经余热锅炉产生的蒸汽被送入厂区现有电厂进行余热发电。

进一步，该脱硫剂储存及研磨子系统包括用于储存碳酸氢钠的储仓14，连接到该储仓14的下料口的第一计量秤7，连接到第一计量秤7的研磨机8以及用于将研磨后的细料吹入干法脱硫反应吸收塔5的送粉风机9。该送粉风机9设置在连接到干法脱硫反应吸收塔5的管路的一个端部处。由此，该系统通过进口二氧化硫监测仪4监测实时烟气中的SO2含量，并根据排放要求和过投量比(过投量比一般在1.01-1.05之间)，通过PLC计算出实时的脱硫剂用量，然后通过计量称将所需的脱硫剂送入精细研磨机8，经精细研磨机8将脱硫剂研磨成微细颗粒后同部分脱硫产物一同由送粉风机9送入干法脱硫反应吸收塔5内。

如图1所示，该脱硫产物处理子系统包括连接到布袋除尘器10的下料口的产物储仓14，该产物储仓14具有两条出口管路，其中一条出口管路设置为与外部环境相连通以将产物外运，其中另一条管路上设置有第二计量秤15且其出口连接到设置有送粉风机9的管路上。由此，被除尘器10捕集的脱硫产物及部分未反应的脱硫剂在脉冲清灰的作用下落入除尘灰斗内，大部分通过底部的卸灰阀排出系统外，少部分的由脱硫产物回用系统送入干法脱硫反应吸收塔5内回收利用。

根据本新型的焦炉烟气的脱硫脱硝装置的操作过程如下述：

步骤1.先开启增压风机，再开启脱硫挡板门，使脱硫烟气引入本套干法脱硫、除尘及SCR脱硝系统，然后关闭快开挡板门(旁路挡板)。

步骤2.含SO2、NOX及粉尘的待处理焦炉尾气经进烟口进入焦油捕集器内，该捕集器内部安装有多层金属滤布，滤布规格为20-100目，该捕集器能有效的捕集烟气中的焦油及大颗粒烟尘，被捕集的焦油及大颗粒烟尘在声波清灰的作用下落入捕集器灰斗内，并通过底部的卸灰阀排出系统外，被焦油捕集器初步净化后的烟气由出烟口排出。

步骤3.被焦油捕集器初步净化后的烟气由进口烟道进入干法脱硫反应吸收塔内，塔内设置有混流装置，为烟气及脱硫剂提供合理的反应流场和时间，保证烟气在塔内和脱硫剂进行充分的反应，大部分的SO2在塔内被脱硫剂吸收，含有少量的SO2烟气、脱硫产物及部分未反应的脱硫剂一同由塔出口排出。

步骤4.干法脱硫反应吸收塔内的脱硫剂由脱硫剂储存及研磨子系统提供，该系统通过进口SO2监测仪监测实时烟气中的SO2含量，并根据排放要求和过投量比，通过PLC计算出实时的脱硫剂用量，然后通过计量称将所需的脱硫剂送入精细研磨机8，经精细研磨机8将脱硫剂研磨成微细颗粒后同部分脱硫产物一同由送粉风机送入干法脱硫反应吸收塔内。

步骤5.含有脱硫产物、部分未反应的脱硫剂及少量SO2烟气一同由烟道进入布袋除尘器内，脱硫产物及及部分未反应的脱硫剂被除尘器内部滤袋捕集，并附着在滤袋表面形成滤粉层，在除尘的同时，含有少量的SO2烟气在通过滤粉层时SO2进一步同脱硫剂进行反应，SO2及烟尘达标后的含NOX烟气由布袋除尘。被除尘器捕集的脱硫产物及部分未反应的脱硫剂在脉冲清灰的作用下落入除尘灰斗内，大部分通过底部的卸灰阀排出系统外，少部分的由脱硫产物回用系统送入干法脱硫反应吸收塔内回用。

步骤6.脱硫产物回用系统能尽可能的将脱硫产物中未反应的脱硫剂重新使用，该系统通过出口SO2监测仪监测实时烟气中的SO2含量，并根据排放要求(通过PID计算，实时保证出口SO2含量达标)，实时调整脱硫产物计量称的输送量，此部分脱硫产物同经研磨成微细颗粒后的脱硫剂一同由送粉风机送入干法脱硫反应吸收塔内。

步骤7.含NOX烟气由烟道进入中低温SCR反应器内，SCR反应器内安装有均气装置及多层中低温催化剂，为烟气提供合理的反应流场和时间，保证烟气在塔内进行充分的反应，在SCR反应器内NOX被催化还原为N2，净化合格后的高温烟气由反应器出口排出。脱硝用还原剂为氨气。

步骤8.为防止中低温SCR反应器内(NH4)2SO4或(NH4)2SO3附着在催化剂表面造成催化剂中毒，脱硝系统设置有催化剂热解析组件，该组件为定期使用，一般4-6个月运行8-12小时，该组件的原理为将烟气温度提升至280-320℃左右，将粘结在中低温催化剂表面(NH4)2SO4或(NH4)2SO3分解，使催化剂再生。采用煤气在燃烧嘴燃烧出高温烟气作为加热烟气的热源。

步骤9.净化合格后的高温烟气由烟道进入余热锅炉进行热源二次回收，在余热锅炉内高温烟气被降至160℃左右排出，然后进入烟囱达标排放。经余热锅炉产生的蒸汽被送入厂区现有电厂进行余热发电。

由此可见，本实用新型中的焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，采用先干法脱硫、后高温布袋除尘、后中低温脱硝、再余热回收。该设计即保证了系统热损失最少，提高了热回收收益；又保证了中低温脱硝催化剂的使用窗口温度和进口低SO2含量要求，尽量的避免了催化剂中毒而导致失效的问题；并且该系统不需添加工业用水和没有废水排放，避免半干法或湿法脱硫需消耗大量工业水和需废水排放问题；而且烟囱没有蒸汽排放，避免了半干法或湿法脱硫烟囱滚滚白烟(蒸汽)排放的视觉污染现象。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。

Claims (6)

1.一种焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，其特征在于所述装置包括依次经由管路连接的烟气子系统、脱硫除尘子系统、脱硝子系统、余热回收子系统、脱硫剂储存及研磨子系统和脱硫产物处理子系统，其中：

所述烟气子系统包括设置在烟气管道入口与烟囱间的管路上的快开挡板门、设置在烟气管道入口与所述脱硫除尘子系统间的管路上的脱硫挡板门以及设置在所述快开挡板门和所述烟囱间的增压风机；

所述脱硫除尘子系统包括与所述脱硫挡板门管路连接的焦油捕集器，依次经管路连接设置在所述焦油捕集器下游的进口二氧化硫监测仪、干法脱硫反应吸收塔和布袋除尘器，其中所述干法脱硫反应吸收塔上设置有与所述脱硫剂储存及研磨子系统相连接的管路，所述布袋除尘器上分别设置有与所述脱硝子系统连接的第一管路和与所述脱硫产物处理子系统连接的第二管路；

所述脱硝子系统包括设置在第一管路上的出口二氧化硫监测仪，与所述第一管路连接的选择性催化还原反应器和热解析组件，其中所述热解析组件连接到所述选择性催化还原反应器，所述选择性催化还原反应器的出口连接到所述余热回收子系统；

所述余热回收子系统包括与所述选择性催化还原反应器的出口连接的余热锅炉以及连接到所述余热锅炉出口的所述增压风机，所述增压风机的出口连接到所述烟囱；

所述脱硫剂储存及研磨子系统包括用于储存碳酸氢钠的储仓，连接到所述储仓的下料口的第一计量秤，连接到所述第一计量秤的研磨机以及用于将研磨后的细料吹入所述干法脱硫反应吸收塔的送粉风机，所述送粉风机设置在连接到所述干法脱硫反应吸收塔的管路的一个端部处；

所述脱硫产物处理子系统包括连接到所述布袋除尘器的下料口的产物储仓，所述产物储仓具有两条出口管路，其中一条出口管路设置为与外部环境相连通以将产物外运，其中另一条管路上设置有第二计量秤且其出口连接到设置有所述送粉风机的管路上。

2.如权利要求1中所述的焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，其特征在于所述快开挡板门带有气动执行器。

3.如权利要求1中所述的焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，其特征在于所述焦油捕集器内部安装有多层金属滤布，所述金属滤布的规格为20-100目。

4.如权利要求1中所述的焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，其特征在于所述干法脱硫反应吸收塔内部安装有用于使烟气与脱硫剂充分混合的混流装置。

5.如权利要求1中所述的焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，其特征在于所述选择性催化还原反应器内部安装有中低温催化剂和用于使烟气与所述中低温催化剂充分混合的均气装置。

6.如权利要求1中所述的焦炉烟气的脱硫脱硝除尘装置，其特征在于所述热解析组件为燃烧煤气产生高温烟气的燃烧嘴。