CN209362219U - 一种焦炉烟气脱硫除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及烟气净化技术领域，尤其是涉及一种焦炉烟气脱硫除尘系统。所述焦炉烟气脱硫除尘系统，包括换热器、脱硫反应单元、除尘单元和风机；所述换热器包括原烟气管道和净烟气管道；所述原烟气管道、所述脱硫反应单元与所述除尘单元依次相连，所述除尘单元的净烟气出口与所述净烟气管道的入口相连通，所述净烟气管道的出口与所述风机相连。本实用新型结合焦炉烟气排放低温、间断特点，利用净烟气与原烟气的温度差，在换热器中加热原烟气后，将原烟气送入脱硫反应单元进行脱硫反应，对排出净烟气的热量有效利用，节约了能源。

Description

一种焦炉烟气脱硫除尘系统

技术领域

本实用新型涉及烟气净化技术领域，尤其是涉及一种焦炉烟气脱硫除尘系统。

背景技术

《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)(以下简称“排放标准”)中明确规定：从2015年1月1日起，一般地区新建及旧有焦炉装煤及推焦烟气中SO₂排放浓度限值为50mg/Nm³，特别限值地区为30mg/Nm³，个别地区甚至出现小于15mg/Nm³的超低排放要求。目前焦化领域只有稳定的焦炉烟气配套先进的脱硫除尘工艺才能满足SO₂及颗粒物排放标准的要求，对于装煤、出焦、干熄焦低温间断的除尘烟气SO₂净化还没有成熟可靠的工艺。

根据对焦炉烟气实测发现，焦炉烟气排放具有以下特点：

(1)具有周期性、阵发性特点

焦炉工艺具有按炉孔操作的周期性特点，根据炉型不同，平均装煤时间约1.5min/炉，间歇9～10min；平均推焦时间约1min/炉，间歇9～10min；干熄焦平均操作时间约1.5min/炉，间歇9～10min。焦炉装煤、推焦和干熄焦操作时，烟气中所含的SO₂浓度较高；操作结束时烟气中SO₂浓度降低甚至达到空气标准。因此，焦炉生产过程中产生的烟气具有阵发性特点。

(2)具有低温性特点

焦炉装煤、推焦操作时，烟气温度可达40～100℃，装煤或推焦结束，烟气温度降至常温。

(2)SO₂浓度提升速度快，峰值高

焦炉装煤动作开始，除尘风机开启高速运行，烟气中的SO₂浓度迅速提升，在40s内由10mg/m³上升至250mg/m³；焦炉推焦过程中的SO₂浓度同样提升迅速，在30s内即可从10mg/m³上升至150mg/m³。由此说明，SO₂随烟气逸出主要集中在装煤、推焦动作的前半段，相对时间短，瞬时浓度高。

(3)SO₂浓度下降缓慢

随着装煤、推焦动作结束，烟气中的SO₂浓度逐渐下降。由于除尘风机已经低速运行，且在除尘器前掺入了大量外部空气，导致除尘主管道内的气流流通性减弱，SO₂浓度下降缓慢。从峰值降到初始10mg/m³约需要60～ 120s。整个周期内，SO₂浓度约为80～100mg/m³。

(4)焦炉烟气成分复杂

焦炉烟气中含有焦粉、煤粉等粉尘，粉尘中还含有易爆组分。

(5)焦炉烟气速度高、输送距离短

焦炉除尘烟气净化系统中，烟气流速约为20～24m/s，流速快；集合管道输送距离一般约为10～20m左右，输送距离短。

焦炉烟气排放具有以下特点：周期性、阵发性、低温性；SO₂浓度提升速度快，峰值高；SO₂浓度下降缓慢；焦炉烟气成分复杂、焦炉烟气速度高、输送距离短等等。

根据焦炉烟气的特点，发展更加科学、高效的除尘净化烟气脱硫装置和方法成为钢铁焦化企业发展的必由之路。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种焦炉烟气脱硫除尘系统，结合焦炉除尘烟气低温且间断运行的特点，利用净烟气与原烟气的温度差，加热原烟气后，进行脱硫反应处理，对排出净烟气的热量有效利用，节约了能源，解决了焦炉烟气温度低、脱硫能耗高的问题。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

焦炉烟气脱硫除尘系统，包括换热器、脱硫反应单元、除尘单元和风机；

所述换热器包括原烟气管道和净烟气管道；

所述原烟气管道、所述脱硫反应单元与所述除尘单元依次相连，所述除尘单元的净烟气出口与所述净烟气管道的入口相连通，所述净烟气管道的出口与所述风机相连。

根据对焦炉烟气实测发现，在焦炉装煤、推焦操作时，焦炉烟气温度达40～100℃，装煤或推焦结束，烟气温度降至常温。本实用新型结合焦炉烟气排放低温性特点，利用净烟气与原烟气的温度差，在换热器中加热原烟气后，将原烟气送入脱硫反应单元进行脱硫反应，对排出净烟气的热量有效利用，节约了能源。

优选的，上述焦炉烟气脱硫除尘系统还包括热风炉，所述热风炉的出口与所述脱硫反应单元的脱硫反应管道的入口相连接。

虽然在换热器中能够将大多数热量从净烟气转移至原烟气，使原烟气温度升高，但由于系统散热等热量损失，换热器和脱硫反应单元的温度可能会缓慢下降，本实用新型采用热风炉对所述脱硫反应单元进行补热处理，弥补了净烟气在换热时的热量不足，保证了原烟气周期性变化下焦炉烟气脱硫除尘系统仍可连续稳定运行。

优选的，所述热风炉的入口通过风机与所述净烟气管道的出口相连通，或所述热风炉的入口通过风机与所述除尘单元的净烟气出口相连通。

本实用新型可以通过风机将除尘后的净烟气直接通入热风炉中进行加热，之后再送入脱硫反应单元的脱硫反应管道中提高脱硫反应管道的温度，通过对净烟气加热再对脱硫反应管道进行补热，能够有效利用净烟气的余热并使焦炉烟气脱硫除尘系统维持系统温度平衡，节约能源；本实用新型还可以通过风机将净烟气管道排出的经换热后的净烟气通入热风炉中进行加热，之后再通入脱硫反应单元的脱硫反应管道以提高脱硫反应管道内的温度，这样一是可以有效利用净烟气的余热，节约了能源，并且给低温的净烟气加热所需的热能更少，更节省能源。

本实用新型热风炉加热可以采用燃烧燃料如煤气产生的热风对脱硫反应单元的脱硫反应管道进行补热处理，比如热风炉燃烧适量煤气产生具有一定热量的热风与净烟气混合后送入脱硫反应管道，保证脱硫反应单元的温度，并且使原烟气与净烟气能够稳定换热，并且保证脱硫反应单元的温度。

优选的，所述风机为变频风机。

本实用新型采用变频风机，可以根据焦炉烟气脱硫除尘系统的原烟气中SO₂的浓度调节变频风机的频率，以适应焦炉生产过程中产生的烟气的阵发性的特点。

优选的，所述原烟气管道入口前设置有原烟气系统控制阀门，所述原烟气系统控制阀门用于控制原烟气进入所述换热器的原烟气管道或排入大气。

根据焦炉烟气中SO₂含量，控制烟气路径。如，当烟气中所含的SO₂浓度较高时，如在焦炉处于装煤、出焦或干熄焦操作时，烟气中含有超标的 SO₂和粉尘，调节系统控制阀门，控制原烟气进入换热器的原烟气管道，配合风机满或高负荷运行，进行脱硫除尘处理；当烟气中所含的SO₂浓度符合排放要求时，如在焦炉装煤、出焦或干熄焦操作停止时，烟气中SO₂和粉尘含量持续下降，当满足排放要求、不需要脱硫除尘时，调节系统控制阀门，改变烟气路径，直接送入外界排空，配合风机低负荷运行，使脱硫除尘系统可根据焦炉烟气的周期变化稳定处理。根据焦炉烟气的特性调整工况，克服了焦炉烟气周期变化无法稳定处理的难题。

优选的，所述原烟气管道的出口设置有掺风阀门。

根据焦炉烟气排放的周期性、阵发性特点，风机设置为变频风机，并根据焦炉烟气中SO₂含量，控制烟气路径；当烟气中所含的SO₂浓度符合排放要求时，如在焦炉装煤、出焦或干熄焦操作停止时，烟气中SO₂和粉尘含量持续下降，当满足排放要求、不需要脱硫除尘时，调节系统控制阀门，改变烟气路径，直接送入外界排空，变频风机在低负荷下条件下运行，以维持整个系统温度保持平衡；此时，开启掺风阀门，补充一定空气量以与风机低负荷运行工况相匹配，补风的同时平衡系统热量，防止进入脱硫除尘段的烟气温度过高。

优选的，所述脱硫反应单元包括脱硫剂动力传输单元、脱硫剂计量给料单元和脱硫反应管道；

所述脱硫剂计量给料单元用于调节脱硫剂的给料量；

所述脱硫剂动力传输单元用于将所述脱硫剂计量单元提供的脱硫剂压入所述脱硫反应管道。

脱硫剂计量单元根据原烟气中SO₂的含量，计算调节送入脱硫反应管道的脱硫剂的量，使钠硫比为1﹕(0.8-1.4)，提高脱硫效率。

优选的，所述脱硫剂计量给料单元包括脱硫剂粉仓，所述脱硫剂粉仓的顶部设有单轨吊，所述脱硫剂粉仓的底部设有变频卸料阀和螺旋称重给料装置。

变频卸料阀可根据原烟气中SO₂的浓度，调整脱硫剂的卸料速度，将脱硫剂卸于螺旋称重给料装置，传输送入脱硫反应管道。螺旋称重给料装置，用以称量脱硫剂的量，以满足用料量变化的需求。变频卸料阀和螺旋称重给料装置可依据原烟气中SO₂的浓度实时调节脱硫剂的喷入量，在保证系统整个周期内高效脱硫的条件下，最大程度地节约脱硫剂的使用量。单轨吊用于向仓内上料操作。

优选的，所述螺旋给料装置下部设有磨机。为了使送入脱硫反应管道的脱硫剂的粒度满足要求，在螺旋给料装置出口可设置一级或多级磨机，对脱硫剂进行粉磨处理。如采用碳酸氢钠作为脱硫剂时，碳酸氢钠的粒度优选为200-800目。碳酸氢钠粒度在上述范围内能够保证碳酸氢钠遇到高温烟气后充分分解，得到粒度更细的碳酸钠，以使碳酸钠与SO₂充分反应，进一步提高脱硫效率。根据实际料仓中脱硫剂的粒度，采用磨机对脱硫剂进行处理，达到脱硫反应粒度要求。

优选的，所述脱硫剂粉仓内部设有料位计、仓壁振动器和空气炮。

脱硫剂粉仓内设置的料位计，用于对脱硫剂粉仓内脱硫剂的位置进行测量，以实时了解脱硫剂粉仓内脱硫剂的余量；仓壁振动器用于防止和排除由于物料的内摩擦、潮解、带电、成分偏析等原因引起的堵塞现象；空气炮利用空气动力原理，工作介质为空气，瞬间将空气压力能转变成空气射流动力能，可以产生强烈气流，避免堵塞。

优选的，所述脱硫剂动力传输单元包括压缩空气罐和/或罗茨风机。

将脱硫剂由压缩空气正压送入压入脱硫反应管道中；或通过罗茨风机为脱硫剂与烟气均匀混合提供动力。

优选的，所述脱硫反应管道中设置有喷嘴。更优选的，所述喷嘴为双流体雾化喷嘴。根据实际混合均匀度需求，可设置一个或多个喷嘴。喷嘴设置在脱硫反应管道入口处，也可根据实际需求在脱硫反应管道中设置多个喷嘴进行调整，优选保证脱硫剂与原烟气在脱硫段的混合停留时间为 1-4s。气体在脱硫反应管道的流速可根据实际需求进行调整，配合调整脱硫反应管道的长度，以使停留时间为1-4s，使脱硫反应完全。如，气体流速为3m/s时，满足停留时间为1-4s的要求，则脱硫反应管道长度为3-12m。

优选的，所述除尘单元包括布袋除尘器、输送机、脱硫灰灰仓；

所述布袋除尘器的灰尘出口连接于所述输送机的输入端，所述输送机的输出端连接于所述脱硫灰灰仓；

所述布袋除尘器的净烟气出口连接所述换热器的净烟气管道入口。

经除尘单元的布袋除尘器除尘处理后，过滤下来的脱硫灰由灰尘出口排出至输送机，输送机将脱硫灰输送至脱硫灰灰仓，收集储存脱硫灰。

布袋除尘器的类型不受限制，优选采用脉冲式布袋除尘器，具有清灰能力强，除尘效率高，排放浓度低，漏风率小，能耗小等优势。

输送机可根据实际布袋除尘器和脱硫灰灰仓设置的位置进行调整，如当脱硫灰灰仓与布袋除尘器的灰尘出口高度差较大时，输送机可包括气力输送机、刮板输送机、斗式提升机等，气力输送机、刮板输送机、斗式提升机依次连接，脱硫灰由灰尘出口排出至气力输送机，经气力输送机送至刮板输送机后，刮板输送机将脱硫灰传输至斗式提升机，脱硫灰经斗式提升机提升送至脱硫灰灰仓，完成脱硫灰的收集储存。

经脱硫反应后，生成物、未反应脱硫反应物随烟气进入布袋除尘器中，进行除尘处理。进入布袋除尘器后，未反应的碳酸钠可继续于烟气中的SO₂反应，延长了脱硫反应的时间，充分反应后的生成物与粉尘等颗粒物一同进入除尘器过滤层，对过滤下来的脱硫灰进行收集。经除尘脱硫后得到的净烟气送入换热器与原烟气换热，变成相对低温的净烟气，由引风机通过烟囱排入大气或者用于补热。

优选的，所述焦炉烟气脱硫除尘系统还包括消声器和烟囱，所述风机、所述消声器和所述烟囱依次相连。

优选的，所述风机与所述净烟气管道的出口之间设置有第一阀门。可配合风机调节换热器中原烟气管道和净烟气管道的流速。

优选的，所述风机与所述热风炉的入口之间设置有第二阀门；所述热风炉的出口与所述脱硫反应单元的脱硫反应管道的入口之间设置有第三阀门。

风机与热风炉的入口之间设置阀门，用于调控送入热风炉中的净烟气的量。热风炉与脱硫反应单元的脱硫反应管道之间的阀门，用于调控对脱硫反应管道中的补热量，如脱硫反应管道温度降低较多，加大补热，如脱硫反应管道温度降低较少，补热量相对减少，如脱硫反应管道温度维持平衡，可停止补热等。

优选的，在所述脱硫剂动力传输单元与喷嘴之间可设置有第四阀门，如电磁阀，用于切断或开启对脱硫剂送入脱硫反应管道的操作。

优选的，所述焦炉烟气脱硫除尘系统还包括控制器。所述控制器与各个阀门电连接，控制各个阀门的开启、关闭和/或开度。如系统控制阀门与控制器电连接，根据焦炉操作情况，控制系统控制阀门开启或关闭，从而调整烟气路径。

优选的，所述螺旋称重给料装置连接于所述控制器，根据烟气情况，实时调节脱硫剂的给料量，保证整个周期的高效脱硫，节约脱硫剂。

优选的，所述原烟气管道和净烟气管道的出入口各设置有测温器，所述测温器与所述控制器电连接。

控制器从测温器获取换热器的各个出入口的温度，根据换热器的各个出入口的温度，联锁控制热风炉的进出口阀门的开启、关闭和/或开度，以及掺风阀门的开启、关闭和/或开度，以保证系统稳定运行，并保持温度平衡。

采用本实用新型的系统的焦炉烟气脱硫除尘方法，包括如下步骤：

风机将原烟气送入原烟气管道进行换热后，依次进入脱硫反应单元、除尘单元进行脱硫反应、除尘，得到净烟气由除尘单元净烟气出口送入净烟气管道进行换热后排放。

如当焦炉处于装煤、出焦或干熄焦操作时，将原烟气送入换热器与净烟气换热，使原烟气温度升高，送入脱硫反应单元进行脱硫反应。如当原烟气中SO₂含量符合排放标准时，将原烟气直接送入外界。可根据不同排放要求，采用不同的处理路径。

本实用新型的焦炉烟气脱硫除尘工艺，脱硫反应放热使脱硫后得到的净烟气温度升高，利用净烟气与原烟气的温度差，加热原烟气，送入脱硫反应单元进行脱硫反应处理，对排出净烟气的热量有效利用，节约了能源。

优选的，采用热风炉向脱硫反应单元的脱硫反应管道进行补热处理，保持脱硫反应管道温度平衡。更优选的，使净烟气管道的温度为120-180℃，脱硫反应管道的温度为100-160℃。

温度维持在上述范围内，能够进一步保证原烟气在进入换热器内即可充分换热，温度得到提升，进入脱硫反应管道保证脱硫反应效率。脱硫反应管道的温度保持在上述范围内，能够进一步保证脱硫反应的充分性。

优选的，当焦炉处于装煤、出焦或干熄焦操作时，风机满负荷或高负荷运行，在约-2kPa～-8kPa的压力下，将原烟气送入换热器与净烟气换热，使原烟气温度升高，送入脱硫反应单元进行脱硫反应。

优选的，当原烟气中SO₂含量符合排放标准时，对系统进行补风处理。更优选的，当原烟气中SO₂含量符合排放标准时，风机低负荷运行，约为满负荷运行的30％，在低于-2kPa的压力条件下进行补风处理。当原烟气中SO₂含量符合排放标准时，直接将原烟气送入外界，无需经过换热器，补充一定空气量与低负荷运行工况相匹配，同时补风处理能够平衡系统热量，防止进入脱硫除尘的烟气温度过高。当风机低负荷运行时，通过原烟气系统控制阀门将原烟气排入大气，并开启所述原烟气管道出口设置的掺风阀门，对所述系统进行补风处理。并且，低负荷运行时，优选调节热风炉的补热量以维持焦炉烟气脱硫除尘系统的热量平衡。

结合焦炉烟气排放的特点，根据焦炉烟气排放的周期性、阵发性、低温性等特点，控制烟气路径，根据焦炉的不同操作，调节烟气路径，使脱硫除尘工艺可根据焦炉烟气的周期变化稳定处理。

优选的，脱硫反应包括湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫中的一种或多种。更优选的，脱硫反应为钠碱法脱硫，优选钠碱法干法脱硫。进一步优选的，采用碳酸氢钠干法脱硫。钠碱法脱硫的系统简单、投资小、效果好等。

优选的，根据原烟气中SO₂含量调节送入脱硫段的碳酸氢钠的量。更优选的，根据原烟气中SO₂含量调节送入脱硫段的碳酸氢钠的量，使钠硫比为1﹕(0.8-1.4)。

优选的，碳酸氢钠的粒度为200-800目。碳酸氢钠粒度在上述范围内能够保证碳酸氢钠遇到高温烟气后充分分解，得到粒度更细的碳酸钠，以使碳酸钠与SO₂充分反应，进一步提高脱硫效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的焦炉烟气脱硫除尘系统，结合焦炉烟气排放的特点，根据焦炉烟气排放的周期性、阵发性、低温性等特点，控制烟气路径，使脱硫除尘工艺可根据焦炉烟气的周期变化稳定处理；采用风机变工况运行配合阀门控制烟气路径，换热器采用双工况间断运行，脱硫除尘时满负荷运行，非脱硫除尘时低负荷运行；

(2)本实用新型利用净烟气与原烟气的温度差，加热原烟气，送入脱硫段进行脱硫反应处理，对排出净烟气的热量有效利用，节约了能源；

(3)本实用新型的焦炉烟气脱硫除尘系统，结构简单，能耗低；采用风机、热风炉、换热器等有机配合，保证系统在烟气周期变化时仍可连续稳定运行；

(4)本实用新型的系统可直接按照管线设置增加于现有的烟气除尘净化系统中，系统组件少，投资低，操作方便，易于调节；

(5)本实用新型的系统，可通过控制系统，根据作业期间SO₂浓度变化，调节脱硫剂给料量，节约碳酸氢钠，降低成本；利用烟气SO₂浓度下降缓慢的特性，保证整个周期内的高效脱硫；同时，在SO₂浓度满足排放要求时停止碳酸氢钠的使用；

(6)本实用新型的脱硫效率高，碳酸氢钠作为脱硫剂其分解、反应速度快，碳酸氢钠利用率高，能解决焦炉烟气SO₂浓度爬升速度快、峰值高、超低排放的问题；

(7)本实用新型采用碳酸氢钠干法脱硫，配合超低过滤风速选取过滤面积，使焦炉烟气排放指标满足国家超低排放标准的要求，减少大气污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的焦炉烟气脱硫除尘系统结构示意图。

附图标记：

1-换热器； 2-风机； 3-脱硫反应单元；

4-除尘单元； 5-热风炉； 6-消声器；

7-烟囱； 11-原烟气管道； 12-净烟气管道；

31-脱硫反应管道； 311-喷嘴； 321-脱硫剂粉仓；

322-单轨吊； 323-变频卸料阀； 324-螺旋称重给料装置；

325-磨机； 326-料位计； 327-仓壁振动器；

328-空气炮； 331-压缩空气罐； 332-罗茨风机；

41-布袋除尘器； 43-脱硫灰灰仓； 411-净烟气出口；

412-灰尘出口； 421-气力输送机； 422-刮板输送机；

423-斗式提升机； 81-系统控制阀门； 82-掺风阀门；

83-第一阀门； 84-第二阀门； 85-第三阀门；

86-第四阀门。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的焦炉烟气脱硫除尘系统。本实施例提供的焦炉烟气脱硫除尘系统，包括换热器1、风机2、脱硫反应单元3、除尘单元4。换热器1内部设置有原烟气管道11和净烟气管道12。原烟气管道11、脱硫反应单元3与除尘单元4依次相连，除尘单元4的净烟气出口与净烟气管道12的入口相连通，净烟气管道12的出口与风机2相连。

本实用新型的焦炉烟气脱硫除尘系统，脱硫反应放热使脱硫后得到的净烟气温度升高，利用净烟气与原烟气的温度差，加热原烟气，送入脱硫反应单元进行脱硫反应处理，对排出净烟气的热量有效利用，节约了能源。

原烟气管道11和净烟气管道12可交错排列，原烟气和净烟气流体流经两个管道可进行热交换。在本实用新型一优选实施方式中，原烟气管道入口11前设置有系统控制阀门81，原烟气系统控制阀门81用于控制原烟气进入所述换热器1的原烟气管道11或排入大气。根据焦炉烟气中SO₂含量，控制烟气路径。如，当烟气中所含的SO₂浓度较高时，如在焦炉处于装煤、出焦或干熄焦操作时，烟气中含有超标的SO₂和粉尘，调节系统控制阀门81，控制原烟气进入换热器1的原烟气管道11，配合风机2满或高负荷运行，进行脱硫除尘处理；当烟气中所含的SO₂浓度符合排放要求时，如在焦炉装煤、出焦或干熄焦操作停止时，烟气中SO₂和粉尘含量持续下降，当满足排放要求、不需要脱硫除尘时，调节系统控制阀门81，改变烟气路径，直接送入外界排空，配合风机2低负荷运行，使脱硫除尘系统可根据焦炉烟气的周期变化稳定处理。

风机2连接于净烟气管道12的出口，优选的，风机2与净烟气管道12 的出口之间设置有第一阀门83，可配合风机2调节换热器1中原烟气管道 11和净烟气管道12的流速。

在一优选实施方式中，焦炉烟气脱硫除尘系统还包括热风炉5，热风炉 5的出口与脱硫反应单元3的脱硫反应管道31的入口相连接。虽然在换热器1中能够将大多数热量从净烟气转移至原烟气，使原烟气温度升高，但由于系统散热等热量损失，换热器1和脱硫反应单元3的温度可能会缓慢下降，采用热风炉5对系统进行补热，使系统温度保持平衡，提高脱硫效率。优选的，热风炉5的入口与除尘单元4的净烟气出口412相连通，和/ 或热风炉5的入口与风机2的出风口相连通。可以采用净烟气和/或热风炉 5燃烧适量燃料如煤气产生的热风对脱硫反应单元3进行补热处理，比如热风炉5燃烧适量煤气产生具有一定热量的热风与净烟气混合后送入脱硫反应单元3的脱硫反应管道31，保证脱硫反应单元3的温度，并且使原烟气与净烟气能够稳定换热；由于经脱硫除尘工艺得到的净烟气具有一定的温度，可以实现节约部分燃料的作用。优选的，热风炉5的进出口分别设置有第二阀门84和第三阀门85，通过调节第二阀门84和第三阀门85的开启、关闭或开度等，调节补热量，如换热器和/或脱硫反应单元温度降低较多，加大补热，如换热器和/或脱硫反应单元温度降低较少，补热量相对减少，如换热器和/或脱硫反应单元温度维持平衡，可停止补热等。

在一优选实施方式中，风机2为变频风机。根据焦炉烟气排放的周期性、阵发性特点，调控风机运行频率。如当焦炉烟气中SO₂浓度高时，可采用满负荷运行；当焦炉烟气中SO₂浓度下降时，可采用相对较低负荷运行；当焦炉烟气中SO₂浓度符合排放标准时，可直接采用低负荷运行，保证系统温度平衡即可。

在一优选实施方式中，原烟气管道11的出口设置有掺风阀门82。掺风阀门82用于补充一定空气量与风机2低负荷运行工况相匹配，补充风量的同时平衡系统热量，防止进入脱硫反应单元3的烟气温度过高。通过调控掺风阀门82的开启或关闭以及开度等，调节补风量。

在一优选实施方式中，脱硫反应单元3包括脱硫剂动力传输单元、脱硫剂计量给料单元和脱硫反应管道31；脱硫剂计量给料单元用于调节脱硫剂的给料量；脱硫剂动力传输单元用于将脱硫剂计量单元提供的脱硫剂压入脱硫反应管道。

脱硫剂计量单元根据原烟气中SO₂的含量，计算调节送入脱硫反应管道的脱硫剂的量，使钠硫比为1﹕(0.8-1.4)，提高脱硫效率。

在一优选实施方式中，脱硫剂计量给料单元包括脱硫剂粉仓321，所述脱硫剂粉仓321的顶部设有单轨吊322，所述脱硫剂粉仓321的底部设有变频卸料阀323和螺旋称重给料装置324。变频卸料阀323可根据实际脱硫剂的需求量，调整卸料速度，将脱硫剂卸于螺旋称重给料装置324，传输送入脱硫反应管道31。螺旋称重给料装置324，用以称量脱硫剂的量，以满足用料量变化的需求。单轨吊322用于向脱硫剂粉仓321内上料操作。优选的，螺旋给料装置324下部设有磨机325。为了使送入脱硫反应管道31的脱硫剂的粒度满足要求，在螺旋给料装置出口可设置一级或多级磨机，对脱硫剂进行粉磨处理。如采用碳酸氢钠作为脱硫剂时，碳酸氢钠的粒度优选为200-800目。碳酸氢钠粒度在上述范围内能够保证碳酸氢钠遇到高温烟气后充分分解，得到粒度更细的碳酸钠，以使碳酸钠与SO₂充分反应，进一步提高脱硫效率。根据实际料仓中脱硫剂的粒度，采用磨机对脱硫剂进行处理，达到脱硫反应粒度要求。

优选的，脱硫剂粉仓321内部设有料位计326、仓壁振动器327和空气炮328。料位计，用于对脱硫剂粉仓321内脱硫剂的位置进行测量，以实时了解脱硫剂粉仓321内脱硫剂的余量；仓壁振动器327用于防止和排除由于物料的内摩擦、潮解、带电、成分偏析等原因引起的堵塞现象；空气炮 328利用空气动力原理，工作介质为空气，瞬间将空气压力能转变成空气射流动力能，可以产生强烈气流，避免堵塞。

在一优选实施方式中，脱硫剂动力传输单元包括压缩空气罐331和/或罗茨风机332。将脱硫剂由压缩空气正压送入压入脱硫反应管道31中；或通过罗茨风机332为脱硫剂与烟气均匀混合提供动力。

在一优选实施方式中，脱硫反应管道中设置有喷嘴311。优选的，喷嘴 311为双流体雾化喷嘴。根据实际混合均匀度需求，可设置一个或多个喷嘴。喷嘴311可设置在脱硫反应管道31入口处，也可根据实际需求进行调整，优选保证脱硫剂与原烟气在脱硫段的混合停留时间为1-4s。气体在脱硫反应管道的流速可根据实际需求进行调整，配合调整脱硫反应管道的长度，以使停留时间为1-4s，使脱硫反应完全。如，气体流速为3m/s时，满足停留时间为1-4s的要求，则脱硫反应管道长度为3-12m。更优选的，在脱硫剂动力传输单元与喷嘴311之间可设置有第四阀门86，如电磁阀，用于切断或开启对脱硫剂送入脱硫反应管道31的操作。

在本实用新型一优选实施方式中，除尘单元4包括布袋除尘器41、输送机、脱硫灰灰仓43。布袋除尘器41的灰尘出口412连接于输送机的输入端，输送机的输出端连接于脱硫灰灰仓43；布袋除尘器41的净烟气出口 411连接换热器1的净烟气管道12入口。

经除尘单元4的布袋除尘器41除尘处理后，过滤下来的脱硫灰由灰尘出口排出至输送机，输送机将脱硫灰输送至脱硫灰灰仓43，收集储存脱硫灰。

布袋除尘器的类型不受限制，如可采用脉冲式布袋除尘器，具有清灰能力强，除尘效率高，排放浓度低，漏风率小，能耗小等优势。

输送机可根据实际布袋除尘器41和脱硫灰灰仓43设置的位置进行调整，如当脱硫灰灰仓43与布袋除尘器41的灰尘出口412高度差较大时，输送机可包括气力输送机421、刮板输送机422、斗式提升机423等，气力输送机421、刮板输送机422、斗式提升机423依次连接，脱硫灰由灰尘出口412排出至气力输送机421，经气力输送机421送至刮板输送机422后，刮板输送机422将脱硫灰传输至斗式提升机423，脱硫灰经斗式提升机423 提升送至脱硫灰灰仓43，完成脱硫灰的收集储存。

在本实用新型一优选实施方式中，焦炉烟气脱硫除尘系统还包括消声器6和烟囱7，风机2、消声器6和烟囱7依次相连。风机2的出风端连接的消声器6，用于消声降噪。

在本实用新型一优选实施方式中，焦炉烟气脱硫除尘系统还包括控制器。所述控制器与各个阀门电连接，控制各个阀门的开启、关闭和/或开度。如系统控制阀门81与控制器电连接，根据焦炉操作情况，控制系统控制阀门81开启或关闭，从而调整烟气路径。

在本实用新型一优选实施方式中，螺旋称重给料装置324连接于控制器，根据烟气情况，实时调节脱硫剂的给料量，保证整个周期的高效脱硫，节约脱硫剂。

在本实用新型一优选实施方式中，原烟气管道11和净烟气管道12的出入口各设置有测温器，测温器与控制器电连接。控制器从测温器获取换热器1的各个出入口的温度，根据换热器1的各个出入口的温度，联锁控制热风炉5的进出口阀门84和85的开启、关闭和/或开度，以及掺风阀门 82的开启、关闭和/或开度，以保证系统稳定运行，并保持温度平衡。

以下简要说明本实用新型的焦炉烟气脱硫除尘系统的工作过程和原理：

本实用新型的焦炉烟气脱硫除尘工艺，包括如下步骤：

(1)当焦炉正处于装煤、出焦或干熄焦操作时，收集的原烟气中含有超标的SO₂和粉尘，原烟气中的SO₂含量较高，如不符合排放要求时，此时风机2在满负荷条件下运行，可以使系统在原烟气管道11的入口处产生约 -2kPa～-8kPa的负压，开启第一阀门83，并且系统控制阀门81使焦炉烟气来源送入换热器1的原烟气管道11；经过该系统脱硫除尘后得到的净烟气由布袋除尘器41的净烟气出口411送入换热器1的净烟气管道12；由于换热器1中，原烟气的温度较低，净烟气的温度较高，利用原烟气和净烟气的温度差，使原烟气温度升高，由换热器1的原烟气管道11的出口送入脱硫反应管道31进行脱硫处理；

(2)碳酸氢钠置于脱硫剂粉仓321中，控制器根据原烟气中SO₂的浓度高低，开启变频卸料阀323、螺旋称重给料装置324，并调节给料量，使钠硫比为1﹕(0.8-1.4)；同时，如果碳酸氢钠的料粒度不满足要求，开启磨机325，将碳酸氢钠粉碎至200-800目，送入喷嘴311与压缩空气罐331 之间的管道内；控制器开启第四阀门86，压缩空气将碳酸氢钠正压送入喷嘴311，喷射入脱硫反应管道31中；为了进一步提高碳酸氢钠与烟气的混合均匀性，可开启罗茨风机332作为均匀混合的动力，并保证碳酸氢钠与原烟气在脱硫段的混合停留时间为1-4s；

本实用新型的脱硫剂可根据实际需求进行限定，不局限于碳酸氢钠，碳酸氢钠作为脱硫剂其分解、反应速度快，利用率高，能够适应焦炉烟气 SO₂浓度爬升速度快、峰值高的问题；

(3)碳酸氢钠送入脱硫反应管道31中，遇到高温烟气发生分解，生成粒度更细的碳酸钠，碳酸钠与SO₂充分反应后生成Na₂SO₃等生成物，在风机2的作用下，生成物及未反应的脱硫反应物随烟气进入脉冲式布袋除尘器4中，在布袋除尘器4中，未反应的碳酸钠可与烟气中SO₂继续反应，延长了脱硫反应的时间，充分反应后的生成物与粉尘等颗粒物一通进入除尘器过滤层，过滤下来的脱硫灰经灰尘出口412，由气力输送机42、刮板输送机43和/或斗式提升机44送入脱硫灰灰仓45，用于其它方面；经脱硫除尘处理的烟气经净烟气出口411进入换热器1的净烟气管道12，作为净烟气与原烟气换热，重复循环步骤(1)的过程；

(4)在换热器1内与原烟气换热后的净烟气变成低温净烟气，由风机 2送入烟囱7排入大气；

或者，虽然换热器1能够将大多数热量从净烟气转移至原烟气端，由于系统散热和出口热量损失等，换热器1和脱硫反应管道3的温度会缓慢下降，当换热器1温度下降至40-80℃，开启热风炉5，由热风炉5燃烧少量燃料产生热量送入脱硫反应单元3的脱硫反应管道31，进行补热；此时，可将由风机2排出的净烟气送入热风炉5，由于此部分净烟气具有一定温度，可实现节约部分燃料的作用，进一步节约能源；

(5)当焦炉装煤、出焦或干熄焦操作停止时，此时原烟气中SO₂及粉尘含量持续下降，当原烟气中成分满足排放要求，不需要脱硫除尘时，先关闭脱硫剂的变频卸料阀323，停止供料；延时一段时间后，待压缩空气将管路内全部脱硫剂喷入脱硫反应管道31内后，切断第四阀门86，停止喷射脱硫剂；此时调整风机2的由满负荷向低负荷转变运行频率，经换热器1 的净烟气进入烟囱7排空；

(6)调节系统控制阀门81，使符合排放条件的原烟气直接经系统控制阀门81送至烟囱7进行排放；

(7)打开掺风阀门82，由掺风阀门82向系统内补充一定量空气，与风机2的低负荷运行工况相匹配，补充风量同时平衡系统热量，防止进入脱硫反应管道31的烟气温度过高；关闭热风炉5或调节热风炉5的补热量，使产热量减少，配合掺风阀门82，以维持系统热量至平衡状态。

当焦炉装煤、出焦或干熄焦操作停止时，此时原烟气中SO₂及粉尘含量持续下降，当原烟气中成分满足排放要求，风机2仍旧在低负荷状态下运行，是为了保证换热器1与脱硫反应管道31保持一个相对稳定的温度平衡，配合热风炉5和掺风阀门82，使换热段的温度为40-200℃，脱硫段的温度为80-200℃，优选使净烟气管道的温度为120-180℃，脱硫反应管道的温度为100-160℃，这样能够保证在焦炉烟气循环周期内，系统稳定运行，在下一次装煤、出焦或干熄焦操作时，原烟气进入换热器1后能够立即进行换热，使原烟气温度升高，进入脱硫反应管道31后快速脱硫，提高脱硫效率。

上述各步骤循环往复，结合焦炉烟气低温且周期运行的特点，控制烟气路径等，使焦炉烟气排放指标满足国家超低排放标准的要求，减少大气污染；工艺简单、操作方便，脱硫除尘效率高，解决了焦炉烟气温度低、间断运行周期变化不易稳定处理、脱硫能耗高的问题。

在实际操作过程中，在满负荷运行时，换热器的进出口烟气正常换热，进出口烟气量基本一致(差值为热风炉少量高温烟气及系统漏风量)；低负荷运行时，换热器的原烟气出入口无流量通过，净烟气出入口流量约为满负荷运行时的30％，净烟气入口温度与满负荷运行时一致，净烟气出口温度与满负荷运行时相比缓慢升高，待到下一周期满负荷运行时，原烟气进入换热器能够及时换热，提升温度，进行脱硫反应，结合焦炉烟气间断运行的特定，稳定换热、脱硫除尘。换热器的泄漏率优选＜5％，以满足SO₂及粉尘超低排放要求。系统的各部件等联动控制满足系统平衡调节。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，包括换热器、脱硫反应单元、除尘单元和风机；

所述换热器包括原烟气管道和净烟气管道；

所述原烟气管道、所述脱硫反应单元与所述除尘单元依次相连，所述除尘单元的净烟气出口与所述净烟气管道的入口相连通，所述净烟气管道的出口与所述风机相连。

2.根据权利要求1所述的焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，所述焦炉烟气脱硫除尘系统还包括热风炉，所述热风炉的出口与所述脱硫反应单元的脱硫反应管道的入口相连接；

所述热风炉的入口通过风机与所述净烟气管道的出口相连通，或所述热风炉的入口通过风机与所述除尘单元的净烟气出口相连通。

3.根据权利要求1或2所述的焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，所述风机为变频风机。

4.根据权利要求1所述的焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，所述原烟气管道入口前设置有原烟气系统控制阀门，所述原烟气系统控制阀门用于控制原烟气进入所述换热器的原烟气管道或排入大气；

所述原烟气管道的出口设置有掺风阀门。

5.根据权利要求1所述的焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，所述脱硫反应单元包括脱硫剂动力传输单元、脱硫剂计量给料单元和脱硫反应管道；

所述脱硫剂计量给料单元用于调节脱硫剂的给料量；

所述脱硫剂动力传输单元用于将所述脱硫剂计量单元提供的脱硫剂压入所述脱硫反应管道。

6.根据权利要求5所述的焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，所述脱硫剂计量给料单元包括脱硫剂粉仓，所述脱硫剂粉仓的顶部设有单轨吊，所述脱硫剂粉仓的底部设有变频卸料阀和螺旋称重给料装置。

7.根据权利要求5所述的焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，所述脱硫剂动力传输单元包括压缩空气罐和/或罗茨风机。

8.根据权利要求5所述的焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，所述脱硫反应管道中设置有喷嘴。

9.根据权利要求1所述的焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，所述除尘单元包括布袋除尘器、输送机、脱硫灰灰仓；

所述布袋除尘器的灰尘出口连接于所述输送机的输入端，所述输送机的输出端连接于所述脱硫灰灰仓；

所述布袋除尘器的净烟气出口连接所述换热器的净烟气管道入口。

10.根据权利要求1所述的焦炉烟气脱硫除尘系统，其特征在于，所述焦炉烟气脱硫除尘系统还包括消声器和烟囱，所述风机、所述消声器和所述烟囱依次相连。