CN209393016U - 一种焦炉烟囱喷氨设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种焦炉烟囱喷氨设备，其特征在于，所述喷氨设备主要包含浓氨水箱、氨水箱、控制系统、变频器、电机、水泵、管道、电磁阀、喷雾组件、以及硫化物含量检测设备，所述控制系统通过变频器、电机连接水泵，控制水泵的氨水输送到喷淋组件，所述控制系统连接氨水箱。该方案克服国内外没有成熟应用经验、现场连续生产无法停机安装设备调试等问题，提供一种满足国家和行业污染物排放标准、可实施且不会带来二次环境污染的设备，目的是降低焦炉烟囱所含炼焦废气中的SO₂排放浓度，对正常炼焦生产无影响，能够有效降低污染物排放对环境造成的影响，具有工艺简单、占地少、流程短、投资省、易于操作和维护的技术特点。

Description

一种焦炉烟囱喷氨设备

技术领域

本实用新型涉及一种焦炉烟囱喷氨设备，具体涉及一种以氨水为介质的焦炉烟囱废气脱硫设备，属于环保技术领域。

背景技术

随着国家对环保的日益重视，大气污染治理工作得到不断的加强。作为焦化企业中大气污染主要源头的焦炉，其炼焦生产过程排放的废气治理工作也得到了广泛的关注，但国内大部分焦炉通过烟囱排放的SO₂浓度存在着不能稳定达到炼焦化学工业污染物排放标准(GB 16171-2012)50mg/m3的要求。因此，有必要开发一种简易的、有效的脱硫技术以彻底解决SO₂超标排放对环境造成的影响。因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

实用新型内容

本实用新型正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种焦炉烟囱喷氨设备，该技术方案结构紧凑巧妙，该方案克服国内外没有成熟应用经验、现场连续生产无法停机安装设备调试等问题，提供一种满足国家和行业污染物排放标准、可实施且不会带来二次环境污染的设备，目的是降低焦炉烟囱所含炼焦废气中的SO₂排放浓度，对正常炼焦生产无影响，能够有效降低污染物排放对环境造成的影响，具有工艺简单、占地少、流程短、投资省、易于操作和维护的技术特点。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种焦炉烟囱喷氨设备，其特征在于，所述喷氨设备主要包含浓氨水箱、氨水箱、控制系统、变频器、电机、水泵、管道、电磁阀、喷雾组件、以及硫化物含量检测设备，所述控制系统通过变频器、电机连接水泵，控制水泵的氨水输送到喷淋组件，所述控制系统连接氨水箱。

作为本实用新型的一种改进，所述氨水箱内设置有氨水浓度检测仪。

作为本实用新型的一种改进，所述喷氨设备还包括浓氨水补充电磁阀，所述浓氨水补充电磁阀设置在氨水箱外的管道上，用于补充浓氨水。

作为本实用新型的一种改进，所述喷淋组件包括氨水高压管道、喷雾管道电磁阀、喷雾管道以及喷嘴，所述氨水高压管道连接喷雾管道，所述喷雾管道电磁阀设置在氨水高压管道上，所述喷嘴设置在喷雾管道上。

作为本实用新型的一种改进，所述喷氨设备包括氨水压力检测仪，所述氨水压力检测仪设置在氨水高压管道上并与控制系统相连。

作为本实用新型的一种改进，所述喷雾管道沿烟囱高度方向多处排放，从下到上的顺序为A、B、C、D……，每根氨水喷雾管道为环形结构，其上设有若干喷嘴以保证氨水和废气的充分接触。

作为本实用新型的一种改进，所述硫化物含量检测设备沿烟囱高度方向多处排放并接入控制系统中，每套氨水喷雾管道对应安装一只硫化物含量检测设备，每只安装位置高于氨水喷雾管道的高度，从下到上的顺序为a、b、c、d……，用于对其下部进过氨水喷雾管道喷氨反应后的废气中硫含量的检测，一旦检测发现硫化物含量仍超标，则依次开启后续的氨水喷雾管道，保证除硫效果。

相对于现有技术，本实用新型的优点如下：该技术方案整体结构设计紧凑巧妙，该技术方案克服国内外没有成熟应用经验、现场连续生产无法停机安装设备调试等问题，提供一种满足国家和行业污染物排放标准、可实施且不会带来二次环境污染的设备，目的是降低焦炉烟囱所含炼焦废气中的SO₂排放浓度，对正常炼焦生产无影响，能够有效降低污染物排放对环境造成的影响，具有工艺简单、占地少、流程短、投资省、易于操作和维护的技术特点；将该方案用作焦炉烟囱废气治理，不仅解决了钢铁企业焦炉烟囱废气超标问题，同时不会对炼焦产生负影响

附图说明

图1喷氨设备结构图；

图2喷雾管道结构图；

图3喷氨设备安装图；

其中：1-氨水高压管道；2-喷雾管道电磁阀；3-喷雾管道；4-硫化物含量检测设备；5-喷嘴；6-氨水浓度检测仪；7-浓氨水补充电磁阀；8-氨水压力检测仪。

为了加强对本实用新型的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做出进一步的说明和介绍。

具体实施方式

实施例1：参见图1-图3，一种焦炉烟囱喷氨设备，所述喷氨设备主要包含浓氨水箱、氨水箱、控制系统、变频器、电机、水泵、管道、电磁阀、喷雾组件、以及硫化物含量检测设备4，所述控制系统通过变频器、电机连接水泵，控制水泵的氨水输送到喷淋组件，所述控制系统连接氨水箱，所述氨水箱内设置有氨水浓度检测仪6，所述喷氨设备还包括浓氨水补充电磁阀7，所述浓氨水补充电磁阀7设置在氨水箱外的管道上，用于补充浓氨水，所述喷淋组件包括氨水高压管道1、喷雾管道电磁阀2、喷雾管道3 以及喷嘴5，所述氨水高压管道1连接喷雾管道3，所述喷雾管道电磁阀2设置在氨水高压管道1上，所述喷嘴5设置在喷雾管道3上，所述喷氨设备包括氨水压力检测仪8，所述氨水压力检测仪设置在氨水高压管道1上并与控制系统相连，所述喷雾管道3沿烟囱高度方向多处排放，从下到上的顺序为A、B、C、D……，每根氨水喷雾管道为环形结构，其上设有若干喷嘴5以保证氨水和废气的充分接触，所述硫化物含量检测设备4沿烟囱高度方向多处排放并接入控制系统中，每套氨水喷雾管道3对应安装一只硫化物含量检测设备，每只安装位置高于氨水喷雾管道3的高度，从下到上的顺序为a、b、c、d……，用于对其下部进过氨水喷雾管道3喷氨反应后的废气中硫含量的检测，一旦检测发现硫化物含量仍超标，则依次开启后续的氨水喷雾管道，保证除硫效果。本实用新型以氨水为介质吸收焦炉烟囱废气中的SO₂，工艺过程为：氨水通过加压设备进入喷雾组件，喷雾组件采用多层环形方式喷雾，对烟囱废气中的SO₂进行连续吸收，并进行效果检查，除硫化学反应式如下：

2NH₃·H₂O十SO₂＝(NH₄)₂SO₄

化学反应后生成的(NH4)₂SO₄结晶物在重力作用下掉入烟囱的废水采集箱中，从而减少了硫化物对大气的超标排放。

为了有效降低焦炉废气中的硫化物浓度，该方案主要负责将设定浓度的氨水加压送到沿烟囱不同高度排放的喷雾管道中，喷雾管道根据硫化物含量检测设备的反馈值实施定量喷氨，保证喷氨量足以和废气中的硫化物进行化学反应已达到设定的排放标准，喷氨设备结构图如图1所示。

控制系统通过氨水浓度检测仪6采集氨水箱中的氨水浓度，一旦发现浓度低于标准值，则打开浓氨水补充电磁阀7，让浓氨水箱中的浓氨水进入氨水箱以提高氨水的浓度，直到其浓度达到设定的标准。控制系统通过氨水压力检测仪8检测氨水管道压力，通过变频器和电机调节水泵转速保证氨水泵出口压强，维持其压强在设定值(0.4MP)。氨水喷雾管道3沿烟囱高度方向多处排放，从下到上的顺序为A、B、C、D……，每根氨水喷雾管道为环形结构，其上设有若干喷嘴5以保证氨水和废气的充分接触，其结构如图2 所示，氨水喷雾管道3由控制系统通过喷雾管道电磁阀2进行通断控制。硫化物含量检测设备4沿烟囱高度方向多处排放并接入控制系统中，每套氨水喷雾管道3对应安装一只硫化物含量检测设备，每只安装位置高于氨水喷雾管道3的高度，从下到上的顺序为 a、b、c、d……，用于对其下部进过氨水喷雾管道3喷氨反应后的废气中硫含量的检测，一旦检测发现硫化物含量仍超标，则依次开启后续的氨水喷雾管道，保证除硫效果。

除硫的控制方法主要确保喷氨设备自动运行可靠，可以有效降低废气中的硫含量，减少氨水的浪费，保证废气能通过烟囱排放的最低温度。假设每小时焦炉炼焦废气产生量为X立方米/小时，初始废气中SO₂质量浓度为Y毫克/立方米,除硫的目标为将废气中的SO₂质量浓度为降到y毫克/立方米，则计算可知每小时需要减少SO₂的质量为：

(Y毫克/立方米-y毫克/立方米)*X立方米/小时＝(Y-y)*X毫克/小时 (1)

设高压氨水的NH₃质量浓度为Z毫克/吨，根据化学方程式2NH₃·H₂O十SO₂＝(NH₄)₂SO₄ (2)

可得NH₃和SO₂的消耗质量比为34：64＝17：32，

根据公式(1)，得出为将SO2降到标准值，每小时消耗的NH₃理论质量为：

(Y-y)*X毫克/小时*17/32＝(Y-y)*X*17/32毫克/小时 (3)

则每小时消耗的氨水量理论值为：

(Y-y)*X*17/32毫克/小时÷Z毫克/吨＝(Y-y)*X*17/(32*Z)吨/小时 (4)

控制系统根据计算结果，为氨水箱储存足够的氨水，一旦发现氨水浓度低于设定值，将打开浓氨水补充电磁阀7，让浓氨水箱中的浓氨水流入氨水箱进行补充已提高氨水的浓度，直到其浓度达到设定的Z毫克/吨才关闭浓氨水补充电磁阀7。根据公式4的计算结果，每小时将(Y-y)*X*17/(32*Z)吨的氨水打入高压氨水管道，为保证喷雾效果的稳定性，氨水泵变频调速系统根据氨水压力检测仪8采样的压强反馈值不断调节氨水泵转速，使氨水高压管道压强值维持稳定。同样为保证除硫效果，控制系统控制喷雾管道 A的喷雾管道电磁阀2打开预先除硫，高压氨水进入喷雾管道3后经喷嘴5将氨水喷射成雾状与流过的废气进行接触，氨水中的NH₄OH和废气中的SO₂发生化学反应产生 (NH4)₂SO₄，由于其分子量大、密度高，会沉降到烟囱下部的废水采集箱中。硫化物含量检测设备a检测经过喷雾管道A脱硫处理后的废气，若其SO₂含量仍然超标，则控制系统立即打开喷雾管道B的电磁阀继续进行脱硫反应，同样，若硫化物含量检测设备b检测经过喷雾管道B脱硫处理后的废气中SO₂含量仍然超标，则控制系统立即打开喷雾管道C的电磁阀继续进行脱硫反应，依次类推，当最后一只硫化物含量检测设备检测到的废气中硫含量超标时，则向监控系统发出报警信号提醒操作人员检查工况和设备，并可通过提高氨水浓度方法或增加喷射氨水流量方法降低废气中的SO₂浓度，使其达到排放标准。具体的做法为：(1)提高氨水浓度法，考虑到理论计算值和实际情况的偏差，在氨水喷雾管道全开也达不到SO₂排放标准的情况下，逐步通过向氨水箱中补充高浓度氨水以提高氨水箱中氨水的浓度，直到最终检测到SO₂浓度达标排放；(2)增加流量法，考虑到管道泄漏等损耗因素，在氨水喷雾管道全开也达不到SO₂排放标准的情况下，提高氨水高压管道压强以增加氨水喷射流量，让其中的NH₃有足够的量和废气中的SO₂进行反应。考虑到不能喷射大量的氨水导致废气温度下降而使其在烟囱中失去升力，因此应优先使用提高氨水浓度法确保可靠降低废气中SO₂浓度。

应用实施例：参见图1-图3，参照图1，设计和制造喷氨设备，按图3所示在焦炉废气烟囱中进行施工安装。喷雾管道采用4层结构沿烟囱高度方向排列，每只间隔8-10米，每只喷雾管道上方5米处安装一只硫化物含量检测设备。

浓氨水箱和氨水箱中的氨水均来源于外界补充，废水采集箱中的污染物通过废水泵排入化工管道处理。正常一组120孔左右的焦炉每小时废气产生量约为3*10⁵m³,本实施例目标为将废气中SO₂排放浓度从实施前的120mg/m³降低至70mg/m³，若氨水中NH₃质量浓度为2*10⁶毫克/吨(0.2％)，则根据公式(4)，得出每小时理论氨水喷射量为：

(Y-y)*X*17/(32*Z)吨/小时＝(120-70)*3*10⁵/(32*2*10⁶)吨/小时＝15/(32*2)吨/小时＝0.23吨/小时

考虑到损耗和反应的不充分因素，本实施例中氨水量每小时按理论值的1.1倍消耗，即每小时喷射氨水为：

0.23吨/小时*1.1＝0.25吨/小时；

在维持高压氨水管压强5KG的情况下，将4只喷雾管道全开，每小时喷射氨水达到0.25吨，最上一层硫化物含量检测设备检测到的SO₂排放浓度为70mg/m³，未达到排放那个标准。

为此，将氨水中NH3质量浓度提高到4*10⁶毫克/吨(0.4％)，则根据公式(4)，得出每小时理论氨水喷射量为：

(Y-y)*X*17/(32*Z)吨/小时＝(120-70)*3*10⁵/(32*4*10⁶)吨/小时＝15/(32*4)吨/小时＝0.12吨/小时；

考虑到损耗和反应的不充分原因，本实施例中氨水量每小时按理论值的1.1倍消耗，既每小时喷射氨水为：

0.12吨/小时*1.1＝0.13吨/小时；

在维持高压氨水管压强5KG的情况下，将4只喷雾管道仅打开最下两只，每小时喷射氨水达到0.13吨，最上一层硫化物含量检测设备检测到的SO₂排放浓度为40mg/m³，达到排放标准。

若此时通过变频系统将氨水压强降低到4KG的情况下，将4只喷雾管道仅打开最下两只，每小时喷射氨水达到0.10吨，最上一层硫化物含量检测设备检测到的SO₂排放浓度为55mg/m³，未达到排放标准，此时将第三个喷雾管道打开，每小时喷射氨水达到0.15 吨，最上一层硫化物含量检测设备检测到的SO₂排放浓度为37mg/m³，达到排放标准。

有上述实施例可得出，通过理论计算出的氨水喷射量在加上10％的富余量，在调整氨水浓度、压强和流量的情况下，可以保证炼焦废气中SO₂浓度的达标排放，若生产中出现因烟气浓度突变导致SO₂浓度超标时，可以通过提高氨水浓度、增加氨水压强和提高氨水流量的方法进行解决，确保废气的达标排放。

需要说明的是上述实施例，并没有用来限定本实用新型的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种焦炉烟囱喷氨设备，其特征在于，所述喷氨设备主要包含浓氨水箱、氨水箱、控制系统、变频器、电机、水泵、管道、电磁阀、喷雾组件、以及硫化物含量检测设备(4)，所述控制系统通过变频器、电机连接水泵，控制水泵的氨水输送到喷淋组件，所述控制系统连接氨水箱。

2.根据权利要求1所述的焦炉烟囱喷氨设备，其特征在于，所述氨水箱内设置有氨水浓度检测仪。

3.根据权利要求2所述的焦炉烟囱喷氨设备，其特征在于，所述喷氨设备还包括浓氨水补充电磁阀，所述浓氨水补充电磁阀(7)设置在氨水箱外的管道上，用于补充浓氨水。

4.根据权利要求3所述的焦炉烟囱喷氨设备，其特征在于，所述喷淋组件包括氨水高压管道、喷雾管道电磁阀、喷雾管道以及喷嘴，所述氨水高压管道连接喷雾管道，所述喷雾管道电磁阀设置在氨水高压管道上，所述喷嘴设置在喷雾管道上。

5.根据权利要求4所述的焦炉烟囱喷氨设备，其特征在于，所述喷氨设备包括氨水压力检测仪，所述氨水压力检测仪设置在氨水高压管道(1)上并与控制系统相连。

6.根据权利要求5所述的焦炉烟囱喷氨设备，其特征在于，所述喷雾管道沿烟囱高度方向多处排放，每根氨水喷雾管道为环形结构，其上设有若干喷嘴以保证氨水和废气的充分接触。

7.根据权利要求6所述的焦炉烟囱喷氨设备，其特征在于，所述硫化物含量检测设备沿烟囱高度方向多处排放并接入控制系统中，每套氨水喷雾管道对应安装一只硫化物含量检测设备，每只安装位置高于氨水喷雾管道的高度。