CN207980861U - 一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，包括脱硫及脱硝系统，脱硫系统包括烟气调质子系统、脱硫塔、洗涤子系统和干燥子系统，烟气调质子系统将焦炉烟气的温度和湿度调至设定值后送入脱硫塔脱硫；洗涤子系统将液体送入脱硫塔冲洗吸附H₂SO₄的催化剂；干燥子系统将尾气送入脱硫塔干燥洗脱后的催化剂；脱硝系统包括与脱硫塔相连的NO催化氧化塔、气体混合子系统和脱硝除氮塔；脱硫后的焦炉烟气进入NO催化氧化塔中，部分NO被氧化成NO₂；气体混合子系统先将氨蒸气和空气混合，再与催化氧化后的焦炉烟气混合；进入脱硝除氮塔中进行脱硝和除氮处理，处理完毕后排出。该系统具有结构简单、能耗低、维护成本低等优点。

Description

一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统

技术领域

本实用新型属于烟气净化技术领域，尤其涉及一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统。

背景技术

近年来，雾霾现象频繁出现在我国大部分地区，国家对环保治理(大气污染)越来越重视，排放标准越来越严格，部分地区焦炉的排放标准已要求到：SO₂小于30mg/Nm³；NOx小于150mg/Nm³；粉尘小于15mg/Nm³。目前焦炉的SO₂、NOx含量均不能达到排放需求，因此增加焦炉烟气脱硝脱硝装置是焦化单位必须考虑的问题。

目前脱硫脱硝一体化主要用于电厂，主流工艺路线为：SCR+湿法脱硫。但焦炉烟气性质与电厂烟气性质相差较远，SCR+湿法脱硫工艺并不适用于焦炉烟气。且这套工艺本身也存在一些问题：

湿法脱硫存在的问题：

a)流程复杂，对操作要求较高；

b)需持续投入脱硫剂，产物石膏经济价值低，运行成本较高；

c)补水量大，废水排放量大；

d)用电设备多，能耗高；

SCR脱硝存在的问题：

a)目前应用最广泛的脱硝催化剂为矾基催化剂，这种催化剂最适用的温度区间为300～400℃，一般布置在空预器前，粉尘和SO₂浓度高，粉尘会对催化剂造成冲刷，破坏催化剂，而催化剂对SO₂转化成SO₃有催化作用，SO₃易与逃逸的NH₃反应生成NH₄HSO₄，NH₄HSO₄在150～230℃为液态，具有粘性，易堵塞空预器；

b)若SCR布置在脱硫后，粉尘和SO₂浓度均较低，但烟气温度低，达不到矾基催化剂温度要求，需要升温，配套上加热炉，能耗高；即使是低温型矾基催化剂，也需要达到260℃以上的温度。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、能耗低、维护成本低的焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，包括脱硫系统和脱硝系统，所述脱硫系统包括烟气调质子系统、脱硫塔、洗涤子系统和干燥子系统，烟气调质子系统、洗涤子系统和干燥子系统均通过管道与所述脱硫塔相连，所述烟气调质子系统将焦炉烟气的温度和湿度调至设定值后送入脱硫塔中，经脱硫塔中的脱硫催化剂脱硫后排出；所述洗涤子系统将水溶液送入脱硫塔中冲洗吸附H2SO4的脱硫催化剂；所述干燥子系统将洁净焦炉尾气送入脱硫塔中干燥脱硫酸后的脱硫催化剂，至脱硫催化剂恢复催化活性；所述脱硝系统包括NO催化氧化塔、气体混合子系统和脱硝除氮塔，所述NO催化氧化塔、气体混合系统和脱硝除氮塔通过管道依次相连，所述NO催化氧化塔还与脱硫塔通过管道相连；脱硫后的焦炉烟气进入NO催化氧化塔中，部分NO被氧化成NO2；所述气体混合子系统先将氨蒸气和空气混合形成混合气体，再将混合气体与NO催化氧化塔排出的催化氧化后的焦炉烟气混合；所得混合焦炉烟气送入脱硝除氮塔中进行脱硝和除氮处理，处理完毕后排出。

进一步地，所述脱硫塔中设有脱硫催化剂层，所述脱硫催化剂层通过脱硫塔塔底的防腐立柱支撑于脱硫塔中；所述脱硫塔的下部设有焦炉烟气入口、干燥气体出口和硫酸出水口，所述脱硫塔的上部设有焦炉烟气出口、喷淋进水口和干燥气体入口。

进一步地，所述烟气调质子系统包括余热回收装置、调制管段和第一鼓风机，所述余热回收装置、调制管段和第一鼓风机沿焦炉烟气进气方向依次设置，所述焦炉烟气经余热回收装置回收烟气余热，降温后的焦炉烟气经调制管段调节温度和湿度至设定值，后经第一鼓风机从焦炉烟气入口鼓入脱硫塔中，脱硫后的焦炉烟气从所述焦炉烟气出口送入NO催化氧化塔中或直接排出。

进一步地，所述洗涤子系统包括再生池和再生泵，所述再生池内的水溶液通过再生泵从喷淋进水口泵入脱硫塔中，携带H2SO4的水溶液从硫酸出水口留回再生池。

进一步地，所述干燥子系统包括反吹风机，所述反吹风机将洁净焦炉尾气从干燥气体入口鼓入脱硫塔中，干燥脱硫催化剂后的洁净焦炉尾气从干燥气体出口排出。

进一步地，所述气体混合子系统包括加压泵、蒸发器、第二鼓风机、加热器、混合器和氨喷射格栅器，所述加压泵、蒸发器和混合器通过管道依次相连，所述第二鼓风机、加热器和混合器通过管道依次相连，所述混合器和氨喷射格栅器通过管道相连，所述氨喷射格栅器还与NO催化氧化塔和脱硝除氮塔分别相连；所述加压泵将液氮或氨水泵入蒸发器中进行蒸发，得到氨蒸气；所述第二鼓风机将空气鼓入加热器中进行加热，得到加热空气；所述氨蒸气和加热空气在混合器中进行混合，所得混合气体经氨喷射格栅器与催化氧化后的焦炉烟气均匀混合。

进一步地，所述脱硝除氮塔的塔体内从下至上设有两层脱硝除氨催化剂层，所述两层脱硝除氨催化剂层中均铺设有低温NH3-SCR脱硝催化剂和除氨催化剂，所述脱硝除氮塔的下部设有第一烟气入口和第二烟气出口，所述脱硝除氮塔的上部设有第一烟气出口和第二烟气入口。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，设置催化脱硫系统和催化脱硝系统，催化脱硫系统中，利用烟气中的水分、氧气、SO₂和热量，生产一定浓度的硫酸，达到脱硫目的；并且设计脱硫剂再生结构，再生流程简单，无需加热，通过水洗干燥后即可实现再生，且再生过程产生稀释后的硫酸，具有经济价值，不产生其他废水；而且脱硫过程无需再加其他任何脱硫剂，运行成本低。催化脱硝系统中再利用NH₃-SCR脱硝原理，辅以除氨催化剂，脱硝除氨一体化。脱硝催化剂和除氨催化剂共存，除氨的同时进一步脱硝，低温脱硝效率不低于85％，除氨效率高于97％，脱硝催化反应温度要求低(80～140℃)，无需加热炉与烟气换热器，大大的降低了投资和运行费用。另外，催化剂化学寿命长，可达24000h。脱硝除氮后的洁净烟气主要成分为对环境无污染的N₂和H₂O，NOx、NH₃均满足国家排放标准要求。

2、本实用新型的焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，设备少且结构简单，占地面积较小，建设费用较低；用电设备少且能耗低。

附图说明

图1为本实用新型的焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统的结构示意图。

图2为本实用新型中脱硫塔的结构示意图。

图3为本实用新型中脱硝除氨塔的结构示意图。

1、脱硫塔；11、脱硫催化剂层；12、防腐立柱；13、焦炉烟气入口；14、干燥气体出口；15、硫酸出水口；16、焦炉烟气出口；17、喷淋进水口；18、干燥气体入口；2、NO催化氧化塔；3、脱硝除氮塔；31、脱硝除氨催化剂层；32、第一烟气入口；33、第二烟气出口；34、第一烟气出口；35、第二烟气入口；41、余热回收装置；42、调质管段；43、第一鼓风机；51、再生池；52、再生泵；6、反吹风机；71、加压泵；72、蒸发器；73、第二鼓风机；74、加热器；75、混合器；76、氨喷射格栅器。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1～3所示，本实施例的焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，包括脱硫系统和脱硝系统，脱硫系统包括烟气调质子系统、脱硫塔1、洗涤子系统和干燥子系统，烟气调质子系统、洗涤子系统和干燥子系统均通过管道与脱硫塔1相连，烟气调质子系统将焦炉烟气的温度和湿度调至设定值后送入脱硫塔1中，经脱硫塔1中的脱硫催化剂脱硫后排出；洗涤子系统将水溶液送入脱硫塔1中冲洗吸附H2SO4的脱硫催化剂；干燥子系统将洁净焦炉尾气送入脱硫塔1中干燥脱硫酸后的脱硫催化剂，至脱硫催化剂恢复催化活性；脱硝系统包括NO催化氧化塔2、气体混合子系统和脱硝除氮塔3，NO催化氧化塔2、气体混合系统和脱硝除氮塔3通过管道依次相连，NO催化氧化塔2还与脱硫塔1通过管道相连；焦炉烟气进入NO催化氧化塔2中，部分NO被氧化成NO2；气体混合子系统先将氨蒸气和空气混合形成混合气体，再将混合气体与NO催化氧化塔2排出的催化氧化后的焦炉烟气混合；所得混合焦炉烟气送入脱硝除氮塔3中进行脱硝和除氮处理，处理完毕后排出。

进一步地，脱硫塔1中设有脱硫催化剂层11，脱硫催化剂层11通过脱硫塔1塔底的防腐立柱12支撑于脱硫塔1中；脱硫塔1的下部设有焦炉烟气入口13、干燥气体出口14和硫酸出水口15，脱硫塔1的上部设有焦炉烟气出口16、喷淋进水口17和干燥气体入口18。

进一步地，烟气调质子系统包括余热回收装置41、调制管段42和第一鼓风机43，余热回收装置41、调质管段42和第一鼓风机43沿焦炉烟气进气方向依次设置，焦炉烟气经余热回收装置41回收烟气余热，降温后的焦炉烟气经调制管段42调节温度和湿度至设定值，后经第一鼓风机43从焦炉烟气入口13鼓入脱硫塔1中，脱硫后的焦炉烟气从焦炉烟气出口16送入NO催化氧化塔2中或直接排出。

进一步地，洗涤子系统包括再生池51和再生泵52，再生池51内的水溶液通过再生泵52从喷淋进水口17泵入脱硫塔1中，携带H2SO4的水溶液从硫酸出水口15留回再生池51。

进一步地，干燥子系统包括反吹风机6，反吹风机6将洁净焦炉尾气从干燥气体入口18鼓入脱硫塔1中，干燥脱硫催化剂后的洁净焦炉尾气从干燥气体出口14排出。

进一步地，气体混合子系统包括加压泵71、蒸发器72、第二鼓风机73、加热器74、混合器75和氨喷射格栅器76，加压泵71、蒸发器72和混合器75通过管道依次相连，第二鼓风机73、加热器74和混合器75通过管道依次相连，混合器75和氨喷射格栅器76通过管道相连，氨喷射格栅器76还与NO催化氧化塔2和脱硝除氮塔3分别相连；加压泵71将液氮或氨水泵入蒸发器72中进行蒸发，得到氨蒸气；第二鼓风机73将空气鼓入加热器74中进行加热，得到加热空气；氨蒸气和加热空气在混合器75中进行混合，所得混合气体经氨喷射格栅器76与催化氧化后的焦炉烟气均匀混合。

进一步地，脱硝除氮塔3的塔体内从下至上设有两层脱硝除氨催化剂层31，两层脱硝除氨催化剂层31中均铺设有低温NH3-SCR脱硝催化剂和除氨催化剂，脱硝除氮塔3的下部设有第一烟气入口32和第二烟气出口33，脱硝除氮塔3的上部设有第一烟气出口34和第二烟气入口35。

利用本实施例的焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统对焦炉烟气进行脱硫脱硝处理，包括以下步骤：

(1)脱硫：

(1.1)焦炉烟气脱硫：焦炉烟气经过余热回收装置41，回收利用烟气余热，降低温度后再经调质管段42，调节烟气温度至80～160℃、湿度至5％～25％。调质后的焦炉烟气经第一鼓风机43从焦炉烟气入口13鼓入脱硫塔1中，经脱硫催化剂层11中的脱硫催化剂吸附烟气中的H₂O、SO₂和O₂，脱硫后的焦炉烟气从焦炉烟气出口16送入NO催化氧化塔2中。

其中，该脱硫催化剂以炭材料为载体，负载SO₂催化氧化活性成分为氧化铁、氧化锰、氧化铈中的一种或多种。

焦炉烟气的流速为10～100×10⁴M³/h。

(1.2)水洗产酸：吸附在脱硫催化剂表面的H₂O、SO₂和O₂，经催化反应生成H₂SO₄；再生池51内的水溶液通过再生泵52从喷淋进水口17泵入脱硫塔1中，对脱硫催化剂进行冲洗，将催化剂上的H₂SO₄带出，携带H₂SO₄的水溶液从硫酸出水口15留回再生池51，对脱硫催化剂进行多次循环冲洗，一般冲洗次数为2～6次。再生池51中酸浓度达到设计值，即可送往制酸或制硫酸盐。

(1.3)催化剂再生：催化剂经过多次冲洗后，产生的H₂SO₄被带出，恢复活性；反吹风机6将洁净焦炉尾气从干燥气体入口18鼓入脱硫塔1中，将催化剂表面的水分蒸发带出，干燥脱硫催化剂后的洁净焦炉尾气从干燥气体出口14经烟囱排出。洁净焦炉尾气的流速为10～100×10⁴M³/h，干燥时间为10～20min。催化剂干燥后，活性进一步得到提升，达到再生目标。

(2)脱硝：

(2.1)NOx氧化：焦炉烟气经管道进入NO催化氧化塔2中，并与塔中的NO催化氧化剂(氧化铜)接触，使焦炉烟气中的部分NO氧化成NO₂，焦炉烟气的流速为25×10⁴M³/h，温度为100℃，空速为5000h^-1，空塔系数为5，所述焦炉烟气中的氧体积含量为7％，至焦炉烟气中NO/NO₂比达到设定值(1∶1)，得到催化氧化后的焦炉烟气；

(2.2)气体混合：加压泵71将液氮或氨水泵入蒸发器72中蒸发成气态，得到氨蒸气；第二鼓风机73将空气鼓入加热器74中进行加热，得到加热空气；氨蒸气和加热空气在混合器75中进行混合，稀释至氨蒸气在所得混合气体中的体积分数在5％以下；所得混合气体经氨喷射格栅器76与步骤(2.1)所得的催化氧化后的焦炉烟气均匀混合，得到混合焦炉烟气，该混合焦炉烟气中，混合气体与催化氧化后的焦炉烟气的体积比为(1∶1.2)。

(2.3)NOx催化还原和除氨：将步骤(2.2)所得的混合焦炉烟气以100℃的温度通过管道经第一烟气入口32进入脱硝除氮塔3，经下层脱硝氨吸附剂层31，烟气中的NH₃、O₂和NOx在低温NH₃-SCR脱硝催化剂——纳米多金属催化剂(Pt、Pd纳米金属，以及Mn、Fe、V、Cr、Ni的纳米氧化物)的作用下，反应生成N₂和H₂O，脱硝后的烟气往上走，烟气中逃逸的NH₃被上层脱硝氨吸附剂层31中的氨吸附剂(活性炭)吸附，洁净烟气从第一烟气出口34排出；待上层脱硝氨吸附剂层31中的氨吸附剂吸附NH₃饱和后，切换烟气进口，烟气从第二烟气入口35进，经过上层脱硝氨吸附剂层31，烟气中的NOx在低温NH₃-SCR脱硝催化剂——纳米多金属催化剂的作用下与催化剂表面吸附的NH₃反应，生成N₂和H₂O，脱硝后的烟气往下走，逃逸的NH₃被下层脱硝氨吸附剂层31中的氨吸附剂吸附，洁净烟气从第二烟气出口33排出。

其中，混合焦炉烟气的流速为混合焦炉烟气的流速为25×10⁴M³/h，温度为100℃，空速为5000h^-1，空塔系数为5，混合焦炉烟气中水的体积含量为7％，氧的体积含量为7％；

脱硝后的焦炉烟气的流速为25×10⁴M³/h，温度为100℃，空速为5000h^-1，空塔系数为5，脱硝后的焦炉烟气中氧的体积含量7％。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (7)

1.一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，其特征在于，包括脱硫系统和脱硝系统，所述脱硫系统包括烟气调质子系统、脱硫塔(1)、洗涤子系统和干燥子系统，烟气调质子系统、洗涤子系统和干燥子系统均通过管道与所述脱硫塔(1)相连，所述烟气调质子系统将焦炉烟气的温度和湿度调至设定值后送入脱硫塔(1)中，经脱硫塔(1)中的脱硫催化剂脱硫后排出；所述洗涤子系统将水溶液送入脱硫塔(1)中冲洗吸附H₂SO₄的脱硫催化剂；所述干燥子系统将洁净焦炉尾气送入脱硫塔(1)中干燥脱硫酸后的脱硫催化剂，至脱硫催化剂恢复催化活性；所述脱硝系统包括NO催化氧化塔(2)、气体混合子系统和脱硝除氮塔(3)，所述NO催化氧化塔(2)、气体混合系统和脱硝除氮塔(3)通过管道依次相连，所述NO催化氧化塔(2)还与脱硫塔(1)通过管道相连；脱硫后的焦炉烟气进入NO催化氧化塔(2)中，部分NO被氧化成NO₂；所述气体混合子系统先将氨蒸气和空气混合形成混合气体，再将混合气体与NO催化氧化塔(2)排出的催化氧化后的焦炉烟气混合；所得混合焦炉烟气送入脱硝除氮塔(3)中进行脱硝和除氮处理，处理完毕后排出。

2.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硫塔(1)中设有脱硫催化剂层(11)，所述脱硫催化剂层(11)通过脱硫塔(1)塔底的防腐立柱(12)支撑于脱硫塔(1)中；所述脱硫塔(1)的下部设有焦炉烟气入口(13)、干燥气体出口(14)和硫酸出水口(15)，所述脱硫塔(1)的上部设有焦炉烟气出口(16)、喷淋进水口(17)和干燥气体入口(18)。

3.根据权利要求2所述的一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，其特征在于，所述烟气调质子系统包括余热回收装置(41)、调制管段(42)和第一鼓风机(43)，所述余热回收装置(41)、调制管段(42)和第一鼓风机(43)沿焦炉烟气进气方向依次设置，所述焦炉烟气经余热回收装置(41)回收烟气余热，降温后的焦炉烟气经调制管段(42)调节温度和湿度至设定值，后经第一鼓风机(43)从焦炉烟气入口(13)鼓入脱硫塔(1)中，脱硫后的焦炉烟气从所述焦炉烟气出口(16)送入NO催化氧化塔(2)中或直接排出。

4.根据权利要求3所述的一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，其特征在于，所述洗涤子系统包括再生池(51)和再生泵(52)，所述再生池(51)内的水溶液通过再生泵(52)从喷淋进水口(17)泵入脱硫塔(1)中，携带H₂SO₄的水溶液从硫酸出水口(15)留回再生池(51)。

5.根据权利要求4所述的一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，其特征在于，所述干燥子系统包括反吹风机(6)，所述反吹风机(6)将洁净焦炉尾气从干燥气体入口(18)鼓入脱硫塔(1)中，干燥脱硫催化剂后的洁净焦炉尾气从干燥气体出口(14)排出。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，其特征在于，所述气体混合子系统包括加压泵(71)、蒸发器(72)、第二鼓风机(73)、加热器(74)、混合器(75)和氨喷射格栅器(76)，所述加压泵(71)、蒸发器(72)和混合器(75)通过管道依次相连，所述第二鼓风机(73)、加热器(74)和混合器(75)通过管道依次相连，所述混合器(75)和氨喷射格栅器(76)通过管道相连，所述氨喷射格栅器(76)还与NO催化氧化塔(2)和脱硝除氮塔(3)分别相连；所述加压泵(71)将液氮或氨水泵入蒸发器(72)中进行蒸发，得到氨蒸气；所述第二鼓风机(73)将空气鼓入加热器(74)中进行加热，得到加热空气；所述氨蒸气和加热空气在混合器(75)中进行混合，所得混合气体经氨喷射格栅器(76)与催化氧化后的焦炉烟气均匀混合。

7.根据权利要求6所述的一种焦炉烟气一体化脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硝除氮塔(3)的塔体内从下至上设有两层脱硝除氨催化剂层(31)，所述两层脱硝除氨催化剂层(31)中均铺设有低温NH₃-SCR脱硝催化剂和除氨催化剂，所述脱硝除氮塔(3)的下部设有第一烟气入口(32)和第二烟气出口(33)，所述脱硝除氮塔(3)的上部设有第一烟气出口(34)和第二烟气入口(35)。