CN208398098U - 烟气催化再循环装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及烟气催化再循环装置，包括锅炉，与锅炉相连通的燃烧器，为燃烧器输送燃气的风箱，以及位于锅炉上部的烟气净化排放系统，所述烟气净化排放系统包括烟气进口管道、催化塔、在线监测仪、烟气出口管道和循环风管，催化塔下部通过烟气进口管道与锅炉相连通，上部与烟气出口管道相连，在线监测仪设置在催化塔的上方，循环风管一头与烟气出口管道的一侧连通，另一头与风箱连通，在循环风管上设置回风电动阀，风箱上设置风箱电动阀。本实用新型通过循环风管将烟气和风箱连通，通过实时监测烟气中氮氧化物含量，自动按比例调整氮氧化物排放量达到设定值，并同时满足锅炉正常燃烧。有效提高了烟气净化效率，减少有害气体排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟气净化技术领域，尤其涉及烟气催化再循环装置。
背景技术
焦炉烟囱排放的污染物主要为SO2、NOx及烟尘等，污染物呈有组织高架点源连续性排放，是污染大气的主要污染源之一。燃气在焦炉立火道燃烧时，会生成氮氧化物NOx，按其生成的机理分有温度热力型、碳氢燃料快速型和含氧组分燃料型三种。当空气过剩系数α＝1.1，空气预热到1100℃时，焦炉煤气理论燃烧温度2350℃，高炉煤气理论燃烧温度为2150℃。一般认为实际燃烧温度要低于此值，实际燃烧温度介于理论燃烧温度和测定的火道砌体温度之间。燃烧温度对温度热力型NOx生成有决定性的作用。当燃烧温度低于1500℃时，NOx量很少，但当温度高于1500℃时，NOx量按指数规律迅速增加，而焦炉煤气实际燃烧温度在1800℃左右，氮氧化物产生量将超过3000ppm。氮氧化物(NOx)包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4等。NOx是光化学烟雾的引发剂之一，经过复杂的化学变化形成光化学烟雾和酸雨，危害人类健康和破坏生态环境。2012年10月1日实施的《炼焦化学工业污染物排放标准》对焦炉NOx排放有严格要求，炼焦炉烟囱排放废气中NOX含量为新建企业执行500mg/m3；现有企业执行800mg/m3(执行时间为2012年10月1日至2014年度12月31日止，2015年1月1日起执行500mg/m3)，深入地研究焦炉低NOx燃烧技术尤显重要。焦炉主要用来生产高质量的焦炭，其燃料主要为高炉煤气或焦炉煤气，近年来焦炉烟气NOx排放指标持续不达标已经引起企业高度重视，各种治理措施相继诞生，但是治理效果并不明显。
主流烟气废气脱硝技术主要分为源头治理和末端治理。现在工业上广泛应用的脱硝技术SCR(选择性催化还原法)和SNCR(选择性非催化还原法)即为末端治理技术。但是SNCR脱硝效率低，一般不超过70％，所用还原剂消耗量较大，同时SNCR法是在炉膛内部喷射还原剂，会对生产工艺造成影响。焦炉生产工艺的特点不允许在炼焦炉的内部进行喷氨脱硝，因此SNCR法不适用焦炉烟气(废气)的脱硝。SCR自20世纪80年代初开始逐渐应用于燃煤锅炉烟气脱硝，至今已被公认为烟气脱硝的主流技术。选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduction,SCR)技术是一种成熟的商业性NOx控制处理技术。脱硝原理是在280-400℃下，将含氨的还原剂喷入烟气中，在催化剂的作用下，还原剂有选择性地把烟气中的NOX还原为无毒无污染的N2和H2O，还原剂可以是液氨、氨水、尿素、碳氢化合物(如甲烷、丙烯等)等，但是SCR投资额高、所使用的催化剂生产和后处理成本也比较高，焦炉烟气温度较低，其中的硫化物和水分对催化剂影响较大，SCR方法应用于焦炉脱硝时，存在改造空间小等问题。源头治理主要采用分段燃烧技术和烟气内循环技术，但是对于已经投产的焦炉，焦炉结构无法改变，优化改造的难度较大，因此难以使用分段燃烧技术和烟气内循环技术解决焦炉氮氧化物排放问题。
现有技术中采用烟气循环技术解决焦炉氮氧化物排放问题的技术方案也有公开，例如专利CN 105295962 A公开了一种降低焦炉烟道废气中氮氧化物排放的方法，包括如下步骤：(1)将氧气和焦炉的循环烟气通入混气设备中混合，成为混合助燃气体，混合助燃气体中O2的含量0-100％；(2)将焦炉煤气和混合助燃气体通入到焦炉燃烧室中燃烧后产生焦炉烟道废气；(3)步骤(2)中产生的焦炉烟道废气经过换热器冷却后，一部分焦炉烟道废气经烟气循环风机进入混气设备与纯氧混合后生成混合助燃气体参与燃烧，另一部分焦炉烟道废气经排烟风机后进入排烟烟囱直接排放。该申请案从源头控制焦炉烟道废气的氮氧化物产生，通过采用纯氧和循环烟气混合避免了N2的引入，使焦炉烟道废气中氮氧化物排放满足国家标准，但仍旧存在以下缺陷：(1)采用的氧气制造成本较高，运输和储存比较麻烦，焦炉生产环境恶劣，氧气输送危险性较高；(2)氧气与烟气中的可燃气体混合后，然后送入焦炉燃烧，此过程相当于预混燃烧，燃烧火焰变短，炭化室温度均匀性降低，影响焦炭质量；(3)外循环烟气温度较高，含有少量可燃气体，氧气与外循环烟气混合过程中存在爆燃的可能。
专利CN 105670650 A公开一种减少焦炉氮氧化物产生的装置，包括双向轴流式风机、电气控制系统、测量装置，双向轴流式风机设置于焦炉的分烟道走廊，一个风口通过管道与焦炉的废气通道连通，另一个风口通过管道与焦炉的空气通道连通；电气控制系统控制双向轴流式风机的转速、转向；测量装置检测管道中废气的氮氧化物的浓度。该申请案不用改变焦炉的内部结构，能显著降低废气的氮氧化物浓度和氮氧化物绝对排放量，改善企业周边大气环境。但是，该申请案在两组闭开调节阀中间采用一台双向循环风机，每一个炭化室需要两个循环风机，施工过程中需要一百多台风机，投资成本和运行成本都比较高，而且风机运行噪声较大，影响人工操作。
综上所述，如何结合已投产焦炉的结构，低成本、低施工难度地对现有焦炉进行优化改造，解决焦炉氮氧化物排放问题，是现有技术中亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种烟气催化再循环装置，以克服现有技术存在的上述缺陷。
为解决上述技术问题，本实用新型是通过如下的技术方案实现的：
烟气催化再循环装置，包括锅炉，与所述锅炉相连通的燃烧器，为所述燃烧器输送燃气的风箱，以及位于所述锅炉上部的烟气净化排放系统，所述烟气净化排放系统包括烟气进口管道、催化塔、在线监测仪、烟气出口管道和循环风管，所述催化塔下部通过所述烟气进口管道与锅炉相连通，上部与所述烟气出口管道相连，所述在线监测仪设置在所述催化塔的上方，所述循环风管一头与所述烟气出口管道的一侧连通，另一头与所述风箱连通，在所述循环风管上设置回风电动阀，所述风箱上设置风箱电动阀。
作为优选的技术方案，还包括一自动控制系统，所述自动控制系统至少包含一控制单元，所述控制单元的输入端与所述在线监测仪的输出端连接，所述控制单元的输出端分别与所述回风电动阀和风箱电动阀连接。
作为优选的技术方案，在所述烟气进口管道上设置烟气压力传感器。
作为优选的技术方案，在所述烟气进口管道上还设置有温度计。
作为优选的技术方案，所述催化塔通过管道与补药箱连通，并在管道上设置加药泵。
作为优选的技术方案，所述风箱底部还设置了消声过滤罩。
作为优选的技术方案，所述在线监测仪的水平高度不高于所述循环风管与所述烟气出口管道的连接口。
本实用新型在原有催化还原烟气工艺的基础上，通过循环风管将烟气和风箱连通，通过实时监测烟气中氮氧化物含量，当氮氧化物高于设定值时，控制循环风管开闭的回风电动阀按比例打开，控制风箱风量的风箱电动阀按比例关闭，自动按比例调整氮氧化物排放量达到设定值，并同时满足锅炉正常燃烧。有效提高了烟气净化效率，减少有害气体排放，并且易于对原有过滤系统进行优化，改造成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例的结构示意图；
图2是本实用新型一个优选实施例中自动控制系统的结构示意图。
图中：1-锅炉；2-燃烧器；3-风箱；31-风箱电动阀；4-烟气净化排放系统；41-烟气进口管道；42-催化塔；43-在线监测仪；44-烟气出口管道；45-循环风管；451-回风电动阀；46-连接口；47-自动控制系统；471-显示屏；472-控制单元；473-操作平台；5-烟气压力传感器；6-温度计；7-环保测试孔；8-补药箱；81-加药泵；9-消声过滤罩。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型烟气催化再循环装置，包括锅炉1，与所述锅炉1相连通的燃烧器2，为所述燃烧器输送燃气的风箱3，风箱3上设置风箱电动阀31，用以调节风箱风量；位于所述锅炉1上部的烟气净化排放系统4，所述烟气净化排放系统4包括烟气进口管道41、催化塔42、在线监测仪43、烟气出口管道44和循环风管45，所述催化塔42内注入催化剂，通过管道与补药箱8连通，并在管道上设置加药泵81；其下部通过所述烟气进口管道41与锅炉1相连通，上部与所述烟气出口管道44相连，所述在线监测仪43设置在所述催化塔42的上方，其水平高度不高于所述循环风管45与所述烟气出口管道44的连接口46，用来实时监测烟气中氧气和氮氧化物等气体的含量；所述循环风管45一头与所述烟气出口管道44的一侧连通，另一头与所述风箱3连通，在所述循环风管45上设置回风电动阀451，所述回风电动阀451可控制循环风管中烟气流向风箱的流速；在所述烟气进口管道41上还设置有温度计6，以实时监控进入烟气净化排放系统4的烟气温度。
本实用新型的工作原理如下：燃烧器2工作，燃气和助燃气体通过风箱3注入燃烧器2使锅炉1开始运行，通过温度计6检测烟气温度，当排烟温度大于120℃时，加药泵81开始工作，将补药箱8内的药剂泵入催化塔42内，烟气通过烟气进口管道41进入催化塔42内，其中的氮氧化物与药剂开始反应。通过在线监测仪43实时监测烟气中氮氧化物含量，当氮氧化物高于设定值时，控制循环风管45开闭的回风电动阀451按比例打开，控制风箱3风量的风箱电动阀31按比例关闭，按比例调整氮氧化物排放量达到设定值，并同时满足锅炉正常燃烧。经催化净化达标的烟气通过烟气出口管道44向外排放。
作为一个优选实施例，可以采用自动控制系统自动调节回风电动阀451和风箱电动阀31，具体如图2所示，还包括一自动控制系统47，所述自动控制系统47包括控制单元472，以及分别与所述控制单元472连接的显示屏471和操作平台473，所述控制单元472的输入端与所述在线监测仪43的输出端连接，所述控制单元472的输出端分别与所述回风电动阀451和风箱电动阀31连接。
工作时，在线监测仪43将检测到的氮氧化物含量值通过电信号传输到控制单元472，控制单元472将其转换为数字信号并传输到显示屏471上，现场操作人员可以通过操作平台473根据实际工况输入氮氧化物设定值，控制单元472根据预设的控制软件，实时监测氮氧化物含量，当氮氧化物高于设定值时，控制单元472分别向回风电动阀451和风箱电动阀31输出电信号指令，自动控制回风电动阀451按比例打开，并自动控制风箱电动阀31按比例关闭；当氮氧化物低于设定值时，控制单元472分别向回风电动阀451和风箱电动阀31输出电信号指令，自动控制回风电动阀451按比例关闭，并自动控制风箱电动阀31按比例打开；从而实现自动按比例调整氮氧化物排放量达到设定值。
作为一个优选实施例，在所述烟气进口管道41上设置烟气压力传感器5，通过该烟气压力传感器5可实时监测烟气在烟气净化排放系统4中的压力，从而控制风门开闭，使锅炉不因为添加催化剂而产生更大的阻力。此外可在所述烟气出口管道44上设置环保测试孔7，便于第三方检测气体排放是否达标。
作为一个优选实施例，所述风箱3底部还设置了消声过滤罩9，可减少风箱噪音。
本实用新型有效提高了烟气净化效率，减少有害气体排放，并且易于对原有过滤系统进行优化，改造成本低。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.烟气催化再循环装置，包括锅炉(1)，与所述锅炉(1)相连通的燃烧器(2)，为所述燃烧器输送燃气的风箱(3)，以及位于所述锅炉(1)上部的烟气净化排放系统(4)，其特征在于，所述烟气净化排放系统(4)包括烟气进口管道(41)、催化塔(42)、在线监测仪(43)、烟气出口管道(44)和循环风管(45)，所述催化塔(42)下部通过所述烟气进口管道(41)与锅炉(1)相连通，上部与所述烟气出口管道(44)相连，所述在线监测仪(43)设置在所述催化塔(42)的上方，所述循环风管(45)一头与所述烟气出口管道(44)的一侧连通，另一头与所述风箱(3)连通，在所述循环风管(45)上设置回风电动阀(451)，所述风箱(3)上设置风箱电动阀(31)。
2.如权利要求1所述的烟气催化再循环装置，其特征在于，还包括一自动控制系统(47)，所述自动控制系统(47)至少包含一控制单元(472)，所述控制单元(472)的输入端与所述在线监测仪(43)的输出端连接，所述控制单元(472)的输出端分别与所述回风电动阀(451)和风箱电动阀(31)连接。
3.如权利要求1所述的烟气催化再循环装置，其特征在于，在所述烟气进口管道(41)上设置烟气压力传感器(5)。
4.如权利要求1所述的烟气催化再循环装置，其特征在于，在所述烟气进口管道(41)上设置有温度计(6)。
5.如权利要求1所述的烟气催化再循环装置，其特征在于，所述催化塔(42)通过管道与补药箱(8)连通，并在管道上设置加药泵(81)。
6.如权利要求1所述的烟气催化再循环装置，其特征在于，所述风箱(3)底部设置消声过滤罩(9)。
7.如权利要求1所述的烟气催化再循环装置，其特征在于，所述在线监测仪(43)的水平高度不高于所述循环风管(45)与所述烟气出口管道(44)的连接口(46)。
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