CN209155537U - 焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置，属于烟气需要净化装置技术领域。本实用新型包括通过烟道依次相连的焦炉、半干法脱硫塔、布袋除尘器、SCR反应器、引风机和烟囱，旋转雾化器安装于半干法脱硫塔顶部，半干法脱硫塔锥形斗处安装有塔底卸灰阀，布袋除尘器底部安装有螺旋输送机，通过刮板输送机和斗式提升机与灰库连接，灰库下部灰斗设置有卸灰阀。本实用新型采用旋转喷雾半干法脱硫技术，无废水排放，脱硫渣具有稳定的市场渠道，彻底解决环保问题；排放无白雾拖尾现象；提高了低温催化剂的寿命。本实用新型可广泛运用于烟气需要净化装置场合，尤其适用于焦炉、垃圾焚烧炉、工业窑炉等低温脱硝、脱硫除尘领域。

Description

焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置

技术领域

本实用新型涉及一种焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置，属于烟气需要净化装置技术领域。

背景技术

目前国内焦化行业炼焦炉生产中用于焦炉加热的焦炉废烟气通过总烟道汇总会通过烟囱直接向大气排放。焦炉烟囱排放的大气污染物为焦炉煤气燃烧后产生的废气，主要有SO₂、NO_x及烟尘等，污染物呈有组织高架点源连续性排放，是污染最为严重的行业之一。

2012年6月，环境保护部及国家质量监督检验检疫局联合发布了《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，明确规定了焦化工业的大气污染物排放标准。2020年山东省区域性大气污染物排放综合标准(DB37/2376-2013)第四时段重点区域排放要求更高。要求规定SO₂排放浓度≤50mg/Nm³、NO_x排放浓度≤100mg/Nm³、颗粒物排放浓度≤10mg/Nm³。

焦炉结构比较特殊，与传统燃煤锅炉不同，且焦炉烟气与燃煤发电锅炉烟气相比具有显著的不同特点，比如焦炉烟气二氧化硫浓度相对较低，氮氧化物浓度相对较高，烟气中粉尘含量低，但是水分含量高等。且焦炉出口烟气温度与燃煤锅炉不同，焦炉出口烟气温度在230～300℃之间，燃煤锅炉省煤器处烟气温度在300～400℃之间，炉膛温度在850～1100℃之间。传统SNCR脱硝技术反应温度窗口在850～1000℃之间，传统SCR脱硝技术反应温度窗口在320～410℃之间，目前燃煤锅炉广泛采用传统SNCR+SCR脱硝技术，脱硝效率高达95％，但是由于焦炉烟气温度比较低，且焦炉炉型结构比较特殊，传统的SNCR、SCR脱硝技术无法用于焦炉烟气脱硝治理。现在已经研发出了一些低温脱硝技术，如氧化法(氧化剂：臭氧、双氧水和次氯酸钠等)脱硝技术和低温SCR脱硝技术，氧化法脱硝技术运行成本高，而焦炉烟气中氮氧化物浓度较高，氧化法脱硝技术不适于u焦炉烟气脱硝处理，已经研究出SCR低温催化剂，可以在160～300℃之间进行脱硝，但是由于低温催化剂抗硫性非常差，低温催化剂要求二氧化硫浓度≤50mg/Nm³，如果二氧化硫浓度过高，采用SCR脱硝技术时，催化剂可以使烟气中SO₂氧化成SO₃，SO³与喷入的氨气反应，生成硫酸氨或硫酸氢氨，硫酸氨和硫酸氢氨会黏附到催化剂表明，造成催化剂失去活性。硫酸氨和硫酸氢氨的形成是可逆的，烟气温度高于280℃，可以使的硫酸氨升华。烟气温度高于316℃，可以使的硫酸氢氨升华。这也是燃煤锅炉传统SCR脱硝要求温度窗口为320-400℃的原因。

焦炉燃烧室温度1300℃左右，焦炉煤气中的焦油在高温情况能够完全燃烧，正常情况下，焦油在烟气中应该没有或者含量很低。现在焦化企业由于长期运行，可能会造成碳化室与燃烧室串漏，从而会造成烟气中焦油含量过高，焦油对催化剂的失效是不可逆的，如果碳化室与燃烧室串漏将回对企业产生很大的经济损失。

目前已经有一些企业采用低温SCR脱硝技术+湿法脱硫技术，皆由于催化剂中毒而以失败告终，湿法脱硫虽然比干法和半干法脱硫效率高，但是投资和运行费用非常高，同时会产生大量的废水，而焦炉烟气中二氧化硫浓度比较低，烟气二氧化硫浓度200～250mg/Nm³,不宜采用湿法脱硫。因此，研究一种适用于焦炉烟气的脱硫、除尘及脱硝工艺装置，具有非常广阔的社会效益和经济效益。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置。

本实用新型所述的焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置，包括通过烟道依次相连的焦炉、半干法脱硫塔、布袋除尘器、SCR反应器、引风机和烟囱，旋转雾化器安装于半干法脱硫塔顶部，半干法脱硫塔锥形斗处安装有塔底卸灰阀，布袋除尘器底部安装有螺旋输送机，通过刮板输送机和斗式提升机与灰库连接，灰库下部灰斗设置有卸灰阀；还包括吸收剂制备系统和氨气供给系统，吸收剂制备系统包括依次相连的吸收剂粉仓、螺旋计量秤、工艺水箱、工艺水泵、制浆罐、储浆罐和浆液输送泵，旋转雾化器与浆液输送泵通过管道连接；氨气供给系统包括氨水罐、氨水泵和氨水蒸发混合器，氨水罐经过氨水泵和氨水蒸发混合器与SCR反应器入口烟道连接。

优选地，SCR反应器内置低温催化剂，低温催化剂由若干催化剂模块组成，若干催化剂模块通过钢支架设置在SCR反应器内。

优选地，所述低温催化剂采用蜂窝式结构。

优选地，所述低温催化剂处理含氮氧化物的烟气温度为120℃～230℃。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的装置，实现了在160-230℃的温度区间对焦炉烟气低温脱硝；投资费用低、运行费用低，脱硫产物有温度市场渠道、烟气排放污染物浓度远远低于国家标准，享受国家排污水优惠政策，具有显著的社会效益和经济效益显著；应用领域广：可用焦炉、垃圾焚烧炉、工业窑炉等低温脱硝、脱硫除尘领域。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、焦炉；2、烟道；3、半干法脱硫塔；4、旋转雾化器；5、吸收剂粉仓；6、螺旋计量秤；7、工艺水箱；8、工艺水泵；9、制浆罐；10、储浆罐；11、浆液输送泵；12、塔底卸灰阀；13、刮板输送机；14、布袋除尘器；15、SCR反应器；16、氨水罐；17、氨水泵；18、氨水蒸发混合器；19、低温催化剂；20、引风机；21、烟囱；22、螺旋输送机；23、斗式提升机；24、灰库；25、卸灰阀。

具体实施方式

为了使本实用新型目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，本实用新型所述的焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置,该装置包括：焦炉1、烟道2、半干法脱硫塔3、旋转雾化器4、吸收剂粉仓5、螺旋计量秤6、工艺水箱7、工艺水泵8、制浆罐9、储浆罐10、浆液输送泵11、塔底卸灰阀12、刮板输送机13、布袋除尘器14、SCR反应器15、氨水罐16、氨水泵17、氨水蒸发混合器18、低温催化剂19、引风机20、烟囱21、螺旋输送机22、斗式提升机23、灰库24、卸灰阀25。

上述装置中，焦炉6、半干法脱硫塔3、布袋除尘器14、SCR反应器15、引风机20和烟囱通过烟道依次连接。旋转雾化器4安装于半干法脱硫塔3顶部，半干法脱硫塔3锥形斗处安装有塔底卸灰阀12，布袋除尘器14底部安装有螺旋输送机22，通过刮板输送机13和斗式提升机23与灰库24连接，灰库24下部灰斗设置有卸灰阀25。

上述装置中，吸收剂制备系统包括：吸收剂粉仓5、螺旋计量秤6、工艺水箱7、工艺水泵8、制浆罐9、储浆罐10和浆液输送泵11。旋转雾化器与浆液输送泵通过管道连接，满足脱硫塔所需的吸收剂浆液。

上述装置中，氨气供给系统包括：氨水罐16、氨水泵17和氨水蒸发混合器18，氨水罐16经过氨水泵和氨水蒸发混合器与SCR反应器15入口烟道连接。

上述装置中，低温催化剂19由若干催化剂模块组成，若干催化剂模块通过钢支架设置在SCR反应器15内，本脱硝装置可处理含氮氧化物的烟气温度为120℃～230℃。低温催化剂采用蜂窝式结构。

本实用新型所述的装置，实现了在160-230℃的温度区间对焦炉烟气低温脱硝；投资费用低、运行费用低，脱硫产物有温度市场渠道、烟气排放污染物浓度远远低于国家标准，享受国家排污水优惠政策，具有显著的社会效益和经济效益显著；应用领域广：可用焦炉、垃圾焚烧炉、工业窑炉等低温脱硝、脱硫除尘领域；

实施例2：

本实用新型所述的焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置的工艺方法，包括如下步骤：

步骤一：从焦炉1尾部出来的焦炉烟气通过烟道2送入脱硫塔内部，吸收剂浆液由泵打入位于吸收塔顶部的旋转雾化器4；

步骤二：在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO₂发生化学反应生成硫酸盐，烟气中的SO₂被脱除，与此同时，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低；

步骤三：脱硫反应产物及少量未被利用的脱硫吸收剂一部分从脱硫塔底部锥体出口排出，一部分以干燥的颗粒物形态随烟气带出吸收塔，进入高效布袋除尘器14被收集下来；

步骤四：脱硫除尘后的烟气进入低温SCR脱硝反应器，烟气在低温SCR脱硝反应器内脱除氮氧化物，SCR脱硝采用氨水作为还原剂，氨水在蒸发混合器内用热烟气加热蒸发为氨气，氨气随后进入烟道2与烟气充分混合均匀，再通过SCR反应器15时，通过低温催化剂19的作用发生脱硝反应，脱硝反应后得净烟气经过引风机20和烟囱21排入大气。

所述步骤三中，脱硫吸收剂浆液为CaOH₂浆液或Na₂CO₃溶液，喷雾干燥法脱硫工艺以石灰或碳酸钠作为脱硫吸收剂，石灰或碳酸钠加水制成消石灰乳或碳酸钠溶液，消石灰乳或碳酸钠溶液由泵打入位于吸收塔内的雾化装置。

所述步骤三中，通过半干法脱硫塔3后，焦炉烟气中二氧化硫浓度≤20mg/Nm³，烟气温度小于230℃。

所述步骤三中，通过高效布袋除尘器14后，粉尘浓度≤10mg/Nm³，烟气温度≤220℃。

所述步骤四中，半干法脱硫出口温度小于230℃，低温脱硝属于低温脱硝，其温度为160-230℃，硫酸铵熔点是230-280℃，避免硫酸铵粘附到催化剂表面，造成催化剂失效。

所述步骤四中，脱硝还原剂为氨水，氨水由氨水泵17打入氨水蒸发器混合器内，经烟道2进入SCR反应器15，在低温催化剂19的作用下，NO被还原成N₂和H₂O。

本实用新型所述的工艺方法，脱硫、除尘及脱硝效率高；采用旋转喷雾半干法脱硫技术，无废水排放，脱硫渣具有稳定的市场渠道，彻底解决环保问题；排放烟气温度远远高于烟气露点温度，排放无白雾拖尾现象，无氨法脱硫存在的氨逃逸和钙法脱硫产生的石膏雨等问题；脱硝前采用半干法脱硫+除尘彻底解决了烟气中二氧化硫、烟气中焦油对催化剂活性影响，提高了低温催化剂19的寿命。

实施例3：

假设有一座5.5米焦炉，烟气流量为120000Nm³/h排放，烟气温度可达到270℃，烟气中二氧化硫浓度200mg/Nm³，氮氧化物浓度800mg/Nm³，粉尘浓度40mg/Nm³，含水率15％。脱硫吸收剂为消石灰，脱硝还原剂为25％氨水。

如图1所示，从焦炉1出来的270℃的烟气通过烟道2进入半干法脱硫塔3，储存于吸收剂粉仓5内的石灰经螺旋计量秤6送入制浆罐9，工艺水箱7中的工艺水通过工艺水泵8送入制浆罐9，制成消石灰乳，消石灰乳流入储浆罐10，消石灰乳由浆液输送泵11打入位于吸收塔内的旋转雾化器4。在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO₂发生化学反应生成CaSO₃，烟气中的SO₂被脱除。完成脱硫反应后的废渣一部分以干态形式从半干法脱硫塔3的锥体塔底卸灰阀12出口排出，一部分脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形态随烟气带出脱硫塔，进入布袋除尘器14被捕集下来，经过布袋除尘器14底部的螺旋输送机22排出，经过刮板输送机13和斗式提升机23送入灰库24，灰库底部锥斗处设置卸灰阀25。在湿态的吸收剂喷入吸收塔之后，一方面吸收剂与烟气中的二氧化硫发生化学反应；另一方面烟气又将热量传递给吸收剂使之不断干燥，与此同时烟气温度随之降低。通过半干法脱硫塔3后，焦炉烟气中二氧化硫浓度≤20mg/Nm³，烟气温度小于230℃。通过高效布袋除尘器14后，粉尘浓度≤10mg/Nm³，烟气温度≤220℃。经过布袋除尘器14过滤后的烟气经氨水蒸发混合器18进入SCR反应器15，SCR反应器15内内置蜂窝式低温催化剂19。氨水罐16通过氨水泵17将氨水送入氨水蒸发混和器18，氨水在氨水蒸发混合器18内产生氨气，并经SCR反应器15入口烟道内送入反应器内，在低温催化剂19的作用下，氮氧化物与氨气发生催化还原反应而被去除，净化后的烟气经过引风机20后经烟囱21排放。由于烟气温度高达220℃，所以氨水蒸发不需另设加热装置，且由于烟气经过半干法脱硫塔3和布袋除尘器14的过滤，烟气清洁度非常高，不会造成催化剂磨损、堵塞和中毒。所以本实施例也未设置蒸汽吹灰装置。

本实施例出口烟气排放二氧化硫浓度≤20mg/Nm³；粉尘浓度≤10mg/Nm³；NO_x浓度≤100mg/Nm³；远远低于《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中特别排放限值的规定，《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中“表6大气污染物特别排放限值”中规定：SO₂排放浓度≤30mg/Nm³、NO_x排放浓度≤150mg/Nm³、颗粒物排放浓度≤15mg/Nm³。

本实用新型可广泛运用于烟气需要净化装置场合，尤其适用于焦炉、垃圾焚烧炉、工业窑炉等低温脱硝、脱硫除尘领域。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而己，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的专利涵盖范围内。

Claims (4)

1.一种焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置，其特征在于，包括通过烟道(2)依次相连的焦炉(1)、半干法脱硫塔(3)、布袋除尘器(14)、SCR反应器(15)、引风机(20)和烟囱(21)，旋转雾化器(4)安装于半干法脱硫塔(3)顶部，半干法脱硫塔(3)锥形斗处安装有塔底卸灰阀(12)，布袋除尘器(14)底部安装有螺旋输送机(22)，通过刮板输送机(13)和斗式提升机(23)与灰库(24)连接，灰库(24)下部灰斗设置有卸灰阀(25)；还包括吸收剂制备系统和氨气供给系统，吸收剂制备系统包括依次相连的吸收剂粉仓(5)、螺旋计量秤(6)、工艺水箱(7)、工艺水泵(8)、制浆罐(9)、储浆罐(10)和浆液输送泵(11)，旋转雾化器(4)与浆液输送泵(11)通过管道连接；氨气供给系统包括氨水罐(16)、氨水泵(17)和氨水蒸发混合器(18)，氨水罐(16)经过氨水泵(17)和氨水蒸发混合器(18)与SCR反应器(15)入口烟道(2)连接。

2.根据权利要求1所述的焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置，其特征在于，SCR反应器(15)内置低温催化剂(19)，低温催化剂(19)由若干催化剂模块组成，若干催化剂模块通过钢支架设置在SCR反应器(15)内。

3.根据权利要求2所述的焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置，其特征在于，所述低温催化剂(19)采用蜂窝式结构。

4.根据权利要求3所述的焦炉烟气半干法脱硫、除尘及低温脱硝装置，其特征在于，所述低温催化剂(19)处理含氮氧化物的烟气温度为120℃～230℃。