CN211688944U - 焦炉煤气的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种焦炉煤气的处理系统。其中焦炉煤气的处理系统包括：脱硫塔，配置成对焦炉煤气进行干法脱硫处理，得到脱硫后的焦炉煤气；燃气蒸汽锅炉，其入口与脱硫塔的出口连接，配置成使脱硫后的焦炉煤气燃烧，且燃烧得到的焦炉烟气因其热量被燃气蒸汽锅炉内的水吸收而温度降低；脱硝反应器，其入口与燃气蒸汽锅炉的出口通过烟道连接，配置成对温度降低的焦炉烟气进行脱硝处理，得到脱硝后的焦炉烟气；以及喷雾装置，设置于烟道处，配置成使雾化的脱硝还原剂进入烟道。本实用新型的焦炉煤气的处理系统，在进行脱硝处理之前无需加热焦炉烟气，避免能源浪费；雾化的脱硝还原剂与焦炉烟气充分接触，提高脱硝效率，减少氨逃逸。

Description

焦炉煤气的处理系统

技术领域

本实用新型涉及煤气锅炉领域，特别是涉及一种焦炉煤气的处理系统。

背景技术

目前山西省在用锅炉执行的标准基本为《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)和“大气污染特别排放限值”中规定的排放限值，即颗粒物≤30mg/m³，SO₂≤50mg/m³，NO_x≤150mg/m³。但是随着环保法规日益严苛，在各地市出台的《2019-2020秋冬季大气污染综合治理攻坚战行动计划》里，又进一步规定燃气锅炉氮氧化物排放限值按50mg/m³控制。同时，在地标(DB14/1929-2019)中也明确规定自2020年10月1日起在用燃气锅炉(燃其他气体)排放标准按颗粒物≤10mg/m³，SO₂≤35mg/m³，NO_x≤50mg/m³，自新标准执行后，现有及新建燃气锅炉若不采取深度脱硫、除尘及脱硝工艺进行处理，排放烟气将无法达标排放。

目前，针对燃焦炉煤气锅炉的脱硫脱硝系统主要是基于现有电厂行业成熟的脱硫脱硝技术，没有根据其烟气特点而进行合理的设计。因此，在方案实施过程中会受到如下几个因素制约：

第一，焦炉废气烟温较低，一般在220-280℃之间，而当前最成熟的选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，简称SCR)所使用的脱硝催化剂的适用温度是320-420℃，烟道气的温度偏低导致使用常规SCR脱硝技术时脱硝效率低下，无法满足排放要求。因此需要增设加热炉将烟气加热至320℃以上再送入常规SCR脱硝装置，不仅造成能源浪费，而且会增加一次投资及运行费用；

第二，目前关于焦炉煤气中低温脱硝处理大多采用钒钨钛催化剂，虽然一定程度上实现了焦炉煤气的中低温脱硝，但是同时也存在二次污染，后期催化剂再生及固废处理也无形中增加了后处理成本。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种可直接进行脱硝的焦炉煤气的处理系统，节省能源。

本实用新型一个进一步的目的是提高脱硝效率，降低氨逃逸率，避免二次污染。

特别地，本实用新型提供了一种焦炉煤气的处理系统，包括：脱硫塔，配置成对焦炉煤气进行干法脱硫处理，得到脱硫后的焦炉煤气；燃气蒸汽锅炉，其入口与脱硫塔的出口连接，配置成使脱硫后的焦炉煤气燃烧，且燃烧得到的焦炉烟气因其热量被燃气蒸汽锅炉内的水吸收而温度降低；脱硝反应器，其入口与燃气蒸汽锅炉的出口通过烟道连接，配置成对温度降低的焦炉烟气进行脱硝处理，得到脱硝后的焦炉烟气；以及喷雾装置，设置于烟道处，配置成使雾化的脱硝还原剂进入烟道。

可选地，喷雾装置设置有：还原剂入口，配置成使脱硝还原剂进入喷雾装置；压缩空气入口，配置成使压缩空气进入喷雾装置；以及喷雾出口，配置成使脱硝还原剂雾化并进入烟道。

可选地，喷雾出口处设置有多个喷孔，且进入喷雾装置的脱硝还原剂和压缩空气通过多个喷孔形成多股独立的液流，并最终发生破碎雾化。

可选地，焦炉煤气的处理系统还包括：还原剂制备装置，配置成制备脱硝还原剂；以及计量分配装置，连接于还原剂制备装置和喷雾装置之间，配置成调节进入喷雾装置的脱硝还原剂的流量。

可选地，计量分配装置还配置成：使进入喷雾装置的脱硝还原剂的流量为30kg/h至45kg/h。

可选地，脱硝还原剂为尿素溶液，且还原剂制备装置设置有：尿素入口，配置成使尿素进入还原剂制备装置；软化水入口，配置成使软化水进入还原剂制备装置；呼吸口，配置成使空气进出还原剂制备装置；排污口，配置成使制备脱硝还原剂过程中产生的污液排出；以及还原剂出口，与计量分配装置的入口连接，配置成使制备完成的脱硝还原剂进入计量分配装置。

可选地，焦炉煤气的处理系统还包括：上料机，与尿素入口连接，配置成向还原剂制备装置添加尿素和助剂。

可选地，焦炉煤气的处理系统还包括：煤气过滤器，其出口与脱硫塔的入口连接，配置成去除焦炉煤气中的焦油和萘。

可选地，焦炉煤气的处理系统还包括：省煤器，其入口与脱硝反应器的出口连接，配置成对脱硝后的焦炉烟气换热；以及烟囱，其入口与省煤器的出口连接，配置成排放换热后的焦炉烟气。

可选地，燃气蒸汽锅炉内的水吸收焦炉烟气的热量后沸腾汽化，得到的过热水蒸气向外供出用于生产；且焦炉烟气因其热量被燃气蒸汽锅炉内的水吸收，温度由800℃至1000℃降低至180℃至220℃。

本实用新型的焦炉煤气的处理系统，在进行脱硝处理之前无需加热焦炉烟气，避免增设加热炉导致能源浪费、运行费用增加等问题。喷雾装置可以达到较高的雾化效率，雾化范围广，且雾化的脱硝还原剂穿透能力强，可使雾化的脱硝还原剂充分覆盖焦炉烟气，确保焦炉烟气与脱硝还原剂充分接触，进而提高脱硝效率，减少氨逃逸。

进一步地，本实用新型的焦炉煤气的处理系统，在脱硝反应器前端设置还原剂制备装置、计量分配装置，可以实现脱硝还原剂的精准计量；喷雾装置可以实现脱硝还原剂的良好雾化效果，并保证雾滴具有较高的初速度以穿透烟气和雾化。计量分配装置可实现对脱硝还原剂的高精准控制，同时可以实现自动喷射调整，大大减少人工操作及维护，适用性强。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的焦炉煤气的处理系统的整体示意图。

具体实施方式

本实施例提供了一种焦炉煤气的处理系统，在进行脱硝处理之前无需加热焦炉烟气，避免增设加热炉导致能源浪费、运行费用增加等问题。图1是根据本实用新型一个实施例的焦炉煤气的处理系统的整体示意图。如图1所示，该焦炉煤气的处理系统100一般性地可以包括：脱硫塔、燃气蒸汽锅炉140、脱硝反应器150以及喷雾装置230。

其中，脱硫塔可以配置成对焦炉煤气进行干法脱硫处理，得到脱硫后的焦炉煤气。在一种优选的实施例中，可以串联设置多个脱硫塔，以保证对焦炉煤气充分脱硫，提高脱硫效率。在一种具体的实施例中，如图1所示，可以串联设置有第一脱硫塔121和第二脱硫塔122。并且，干法脱硫处理时所用的脱硫剂可以为氧化铁、活性炭、氧化锌中的一种或多种。上述脱硫剂的脱硫效率可以达到85％以上。

燃气蒸汽锅炉140的入口与脱硫塔的出口连接，配置成使脱硫后的焦炉煤气燃烧，且燃烧得到的焦炉烟气因其热量被燃气蒸汽锅炉140内的水吸收而温度降低。在一种优选的实施例中，还可以在脱硫塔和燃气蒸汽锅炉140之间设置有增压风机，并且在将脱硫后的焦炉煤气引入燃气蒸汽锅炉140燃烧时，若焦炉煤气的压力不足，可以启动增压风机，促使脱硫后的焦炉煤气进入燃气蒸汽锅炉140。

燃气蒸汽锅炉140内的水吸收焦炉烟气的热量后沸腾汽化，得到的过热水蒸气向外供出用于生产；且焦炉烟气因其热量被燃气蒸汽锅炉140内的水吸收，温度由800℃至1000℃降低至180℃至220℃。具体地，本实施例的燃气蒸汽锅炉140是一种采用焦炉煤气作为燃料，利用炉内燃烧放出来的热量加热锅内的水，并使其汽化成水蒸气的热能转换设备。燃气蒸汽锅炉140的主要部件可以包括：锅筒，其内部存储有汽水，并设置有汽水分离装置以保证汽水品质；以及水冷壁，其作为燃气蒸汽锅炉140的主要辐射受热面吸收辐射热，以使锅筒内的水吸收热量后沸腾汽化。并且，经过汽水分离装置进行汽水分离后分离出的饱和水蒸汽继续吸收焦炉烟气的热量，使得饱和水蒸汽的温度达到生产所需。

脱硝反应器150的入口与燃气蒸汽锅炉140的出口通过烟道180连接，配置成对温度降低的焦炉烟气进行脱硝处理，得到脱硝后的焦炉烟气。脱硝反应器150采用的是选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，简称SCR)。其中，在进行脱硝处理时所用的脱硝催化剂为碱式铁基硫酸盐氧化物催化剂，其适用温度范围包括180℃至220℃，因而在对180℃至220℃的焦炉烟气进行脱硝处理时，脱硝催化剂可以有效发挥催化作用，无需对焦炉烟气进行加热以满足脱硝催化剂的适用温度范围，节省能源和运行费用。在进行脱硝处理时所用的脱硝还原剂为尿素溶液、氨水或者液氨，浓度为10-20wt％，氨氮比为0.9-1.05，脱硝效率高于90％，氨逃逸小于2ppm。

本实施例中采用的碱式铁基硫酸盐氧化物催化剂，可对焦炉烟气直接进行脱硝反应。该催化剂采用新型二次成型负载工艺制备而成，脱硝效率高，氨逃逸率低，并具备一定的抗中毒性能和机械强度；活性温度宽，最佳温度窗口在180～450℃，并可最高承受瞬间550℃高温；催化剂可承受的最高空速为15000h^-1，在处理同样焦炉烟气量的情况下，降低催化剂用量，节省成本。其中空速指的是单位时间单位体积催化剂处理的气体量。此外，碱式铁基硫酸盐氧化物催化剂的活性组分为铁系氧化物，主要载体选用TiO₂，本身属于无毒环保产品，不属于国家危险废物名录范畴，无需危废处理，危废成本为零。

喷雾装置230可以设置于烟道180处，配置成使雾化的脱硝还原剂进入烟道180。烟道180设置于脱硝反应器150的入口与燃气蒸汽锅炉140的出口之间，因此雾化的脱硝还原剂可以与温度降低的焦炉烟气均匀混合后一起进入脱硝反应器150，在脱硝催化剂的催化作用下，实现NOx的还原，达到脱除NOx的目的。

具体地，喷雾装置230可以设置有：还原剂入口231、压缩空气入口232以及喷雾出口233。其中，还原剂入口231可以配置成使脱硝还原剂进入喷雾装置230。压缩空气入口232可以配置成使压缩空气进入喷雾装置230。喷雾出口233可以配置成使脱硝还原剂雾化并进入烟道180。并且，喷雾装置230可以包括壳体234，且还原剂入口231、压缩空气入口232以及喷雾出口233均设置于壳体234上。还原剂入口231和喷雾出口233可以分设壳体234左右两端，而压缩空气入口232可以设置于壳体234上方。

在一种优选的实施例中，喷雾出口233处可以设置有多个喷孔，且进入喷雾装置230的脱硝还原剂和压缩空气通过多个喷孔形成多股独立的液流，并最终发生破碎雾化。喷雾装置230可以达到较高的雾化效率，雾化范围广，且雾化的脱硝还原剂穿透能力强，可使雾化的脱硝还原剂充分覆盖焦炉烟气，确保焦炉烟气与脱硝还原剂充分接触，进而提高脱硝效率，减少氨逃逸。

焦炉煤气的处理系统100还可以包括：还原剂制备装置210和计量分配装置220。其中，还原剂制备装置210可以配置成制备脱硝还原剂。计量分配装置220可以连接于还原剂制备装置210和喷雾装置230之间，配置成调节进入喷雾装置230的脱硝还原剂的流量。具体地，计量分配装置220还可以配置成：使进入喷雾装置230的脱硝还原剂的流量为30kg/h至45kg/h。计量分配装置220可实现对脱硝还原剂的高精准控制，误差可控制在±0.1-0.5％，同时可以实现自动喷射调整，大大减少人工操作及维护，适用性强。

上文提到在进行脱硝处理时所用的脱硝还原剂为尿素溶液、氨水或者液氨，优选地，脱硝还原剂可以为尿素溶液，且还原剂制备装置210可以设置有：尿素入口211、软化水入口212、呼吸口213、排污口214以及还原剂出口215。

其中，尿素入口211可以配置成使尿素进入还原剂制备装置210。软化水入口212可以配置成使软化水进入还原剂制备装置210。呼吸口213可以配置成使空气进出还原剂制备装置210。排污口214可以配置成使制备脱硝还原剂过程中产生的污液排出。还原剂出口215可以与计量分配装置220的入口连接，配置成使制备完成的脱硝还原剂进入计量分配装置220。在脱硝反应器150前端设置还原剂制备装置210、计量分配装置220，可以实现脱硝还原剂的精准计量；喷雾装置230可以实现脱硝还原剂的良好雾化效果，并保证雾滴具有较高的初速度以穿透烟气和雾化。

在一种优选的实施例中，焦炉煤气的处理系统100还可以包括：上料机，与尿素入口211连接，配置成向还原剂制备装置210添加尿素和助剂。其中助剂有助于脱除焦油，可提高脱硝催化剂抗焦油能力，同时降低脱硝催化剂的反应窗口温度，不仅可以确保较高的脱硝效率，而且还可以更好地满足燃气蒸汽锅炉140运行。

焦炉煤气的处理系统100还可以包括：煤气过滤器110、省煤器160以及烟囱170。其中，煤气过滤器110的出口与脱硫塔的入口连接，配置成去除焦炉煤气中的焦油和萘。这样可以得到净化后的焦炉煤气，以使净化后的焦炉煤气进入脱硫塔。煤气过滤器110可以有效去除焦炉煤气中的焦油，其中焦油脱除率可以达到97％以上。此外，煤气过滤器110还可以去除焦炉煤气中的粉尘和水等。需要说明的是，由于焦炉煤气含水量较大，因而煤气过滤器110可设置有排水口，并通过管道与污水处理池相连。

图1示出了仅设置单个煤气过滤器110的情况，在其他一些实施例中，煤气过滤器110可以包括：并联连接且互为备用的第一过滤器和第二过滤器。具体地，可以将焦炉煤气引入第一过滤器，并在第一过滤器吸附饱和时引入第二过滤器；或者可以将焦炉煤气引入第二过滤器，并在第二过滤器吸附饱和时引入第一过滤器。

省煤器160的入口与脱硝反应器150的出口连接，配置成对脱硝后的焦炉烟气换热。烟囱170的入口与省煤器160的出口连接，配置成排放换热后的焦炉烟气。煤气过滤器、脱硫塔、增压风机130、燃气蒸汽锅炉140、脱硝反应器150、省煤器160以及烟囱170相邻两个设备之间均可以通过管道连接，只不过将脱硝反应器150的入口与燃气蒸汽锅炉140的出口之间的管道称之为烟道180。

本实施例中的焦炉煤气的处理系统100，先脱除焦炉煤气中的焦油和硫化物，可预先降低焦油和H₂S的外排浓度，避免焦油附着在脱硝催化剂上，导致脱硝催化剂失活；同时防止硫化物燃烧产物SO₂氧化生成的SO₃与尿素分解产生的NH₃反应生成的硫酸铵或硫酸氢铵堵塞脱硝催化剂，保障低温脱硝催化剂的使用，保证脱硝效率、延长脱硝催化剂的使用寿命。

目前焦炉烟气的排放标准为SO₂<50mg/m³，NO_x<150mg/m³，本实施例中的焦炉煤气的处理系统100，可以使焦炉煤气燃烧后的焦炉烟气达到SO₂<30mg/m³，同时脱硝效率也可达到NO_x<30mg/m³。以下对几个具体实施例进行介绍，其中Nm³是指在0℃、1个标准大气压下的气体体积。

现有焦炉煤气量36000Nm³/h，脱硫塔入口处的H₂S浓度为150mg/m³，脱硝反应器150入口处的焦炉烟气温度为210℃，NO_x浓度为300mg/m³，脱硫脱硝后的焦炉烟气中的NO_x浓度为28mg/m³，SO₂浓度25mg/m³。

现有焦炉煤气量32000Nm³/h，脱硫塔入口处的H₂S浓度为138mg/m³，脱硝反应器150入口处的焦炉烟气温度为195℃，NO_x浓度为286mg/m³，脱硫脱硝后的焦炉烟气中的NO_x浓度为25mg/m³，SO₂浓度23mg/m³。

现有焦炉煤气量30000Nm³/h，脱硫塔入口处的H₂S浓度为136mg/m³，脱硝反应器150入口处的焦炉烟气温度为185℃，NO_x浓度为279mg/m³，脱硫脱硝后的焦炉烟气中的NO_x浓度为26mg/m³，SO₂浓度24mg/m³。

现有焦炉煤气量28000Nm³/h，脱硫塔入口处的H₂S浓度为142mg/m³，脱硝反应器150入口处的焦炉烟气温度为182℃，NO_x浓度为264mg/m³，脱硫脱硝后的焦炉烟气中的NO_x浓度为29mg/m³，SO₂浓度27mg/m³。

现有焦炉煤气量19000Nm³/h，脱硫塔入口处的H₂S浓度为132mg/m³，脱硝反应器150入口处的焦炉烟气温度为180℃，NO_x浓度为224mg/m³，脱硫脱硝后的焦炉烟气中的NO_x浓度为28mg/m³，SO₂浓度27mg/m³。

本实施例的焦炉煤气的处理系统100，在进行脱硝处理之前无需加热焦炉烟气，避免增设加热炉导致能源浪费、运行费用增加等问题。喷雾装置230可以达到较高的雾化效率，雾化范围广，且雾化的脱硝还原剂穿透能力强，可使雾化的脱硝还原剂充分覆盖焦炉烟气，确保焦炉烟气与脱硝还原剂充分接触，进而提高脱硝效率，减少氨逃逸。

进一步地，本实施例的焦炉煤气的处理系统100，在脱硝反应器150前端设置还原剂制备装置210、计量分配装置220，可以实现脱硝还原剂的精准计量；喷雾装置230可以实现脱硝还原剂的良好雾化效果，并保证雾滴具有较高的初速度以穿透烟气和雾化。计量分配装置220可实现对脱硝还原剂的高精准控制，同时可以实现自动喷射调整，大大减少人工操作及维护，适用性强。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种焦炉煤气的处理系统，其特征在于，包括：

脱硫塔，配置成对所述焦炉煤气进行干法脱硫处理，得到脱硫后的所述焦炉煤气；

燃气蒸汽锅炉，其入口与所述脱硫塔的出口连接，配置成使脱硫后的所述焦炉煤气燃烧，且燃烧得到的焦炉烟气因其热量被所述燃气蒸汽锅炉内的水吸收而温度降低；

脱硝反应器，其入口与所述燃气蒸汽锅炉的出口通过烟道连接，配置成对温度降低的所述焦炉烟气进行脱硝处理，得到脱硝后的所述焦炉烟气；以及

喷雾装置，设置于所述烟道处，配置成使雾化的脱硝还原剂进入所述烟道。

2.根据权利要求1所述的焦炉煤气的处理系统，其特征在于，所述喷雾装置设置有：

还原剂入口，配置成使所述脱硝还原剂进入所述喷雾装置；

压缩空气入口，配置成使压缩空气进入所述喷雾装置；以及

喷雾出口，配置成使所述脱硝还原剂雾化并进入所述烟道。

3.根据权利要求2所述的焦炉煤气的处理系统，其特征在于，

所述喷雾出口处设置有多个喷孔，且

进入所述喷雾装置的所述脱硝还原剂和所述压缩空气通过多个所述喷孔形成多股独立的液流，并最终发生破碎雾化。

4.根据权利要求2所述的焦炉煤气的处理系统，其特征在于，还包括：

还原剂制备装置，配置成制备所述脱硝还原剂；以及

计量分配装置，连接于所述还原剂制备装置和所述喷雾装置之间，配置成调节进入所述喷雾装置的所述脱硝还原剂的流量。

5.根据权利要求4所述的焦炉煤气的处理系统，其特征在于，所述计量分配装置还配置成：

使进入所述喷雾装置的所述脱硝还原剂的流量为30kg/h至45kg/h。

6.根据权利要求4所述的焦炉煤气的处理系统，其特征在于，

所述脱硝还原剂为尿素溶液，且

所述还原剂制备装置设置有：

尿素入口，配置成使尿素进入所述还原剂制备装置；

软化水入口，配置成使软化水进入所述还原剂制备装置；

呼吸口，配置成使空气进出所述还原剂制备装置；

排污口，配置成使制备所述脱硝还原剂过程中产生的污液排出；以及

还原剂出口，与所述计量分配装置的入口连接，配置成使制备完成的所述脱硝还原剂进入所述计量分配装置。

7.根据权利要求6所述的焦炉煤气的处理系统，其特征在于，还包括：

上料机，与所述尿素入口连接，配置成向所述还原剂制备装置添加尿素和助剂。

8.根据权利要求1所述的焦炉煤气的处理系统，其特征在于，还包括：

煤气过滤器，其出口与所述脱硫塔的入口连接，配置成去除所述焦炉煤气中的焦油和萘。

9.根据权利要求1所述的焦炉煤气的处理系统，其特征在于，还包括：

省煤器，其入口与所述脱硝反应器的出口连接，配置成对脱硝后的所述焦炉烟气换热；以及

烟囱，其入口与所述省煤器的出口连接，配置成排放换热后的所述焦炉烟气。

10.根据权利要求1所述的焦炉煤气的处理系统，其特征在于，

所述燃气蒸汽锅炉内的水吸收所述焦炉烟气的热量后沸腾汽化，得到的过热水蒸气向外供出用于生产；且

所述焦炉烟气因其热量被所述燃气蒸汽锅炉内的水吸收，温度由800℃至1000℃降低至180℃至220℃。

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