CN215742878U

CN215742878U - 一种焦炉scr烟气脱硝装置

Info

Publication number: CN215742878U
Application number: CN202121714354.4U
Authority: CN
Inventors: 鲍强; 王乐乐; 姚燕; 马云龙; 杨晓宁; 雷嗣远; 王凯; 卿梦磊; 孔凡海; 李乐田; 何川; 张发捷; 王丽朋; 卞子君; 吴国勋; 李昂; 刘鹏
Original assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd; Suzhou Xire Energy Saving Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd; Suzhou Xire Energy Saving Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2031-07-27

Abstract

本实用新型涉及一种焦炉SCR烟气脱硝装置，包括原烟气管道、SCR反应器、尿素热解系统以及烟气换热系统，原烟气管道分别与焦炉相连通、SCR反应器相连通，尿素热解系统与原烟气管道相连通，烟气换热系统包括原烟气引出管、第一换热器以及再热烟气引入管，原烟气引出管分别与原烟气管道、第一换热器相连通，再热烟气引入管分别与第一换热器、原烟气管道相连通，第一换热器设置在余热锅炉内。本实用新型通过换热器来对焦炉烟气进行升温，采用余热锅炉中的循环气体对焦炉原烟气进行加热，利用了焦厂既有的热源系统，不需要额外增加加热设备，不增加持续的投资，不增加处理烟气量，提高了换热效率，且可以实现焦炉SCR催化剂在线热再生。

Description

一种焦炉SCR烟气脱硝装置

技术领域

本实用新型属于脱硝技术领域，具体涉及一种焦炉SCR烟气脱硝装置。

背景技术

焦化行业是主要的大气污染物排放行业之一，环境保护收到了越来越多的重视。目前，对焦炉排放的氮氧化物（NOx）已经作为控制指标，随着各地方环保政策的进一步收紧，焦炉排放颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值分别为10mg/m³、30mg/m³、130mg/m³，此外还增加了对氨浓度的控制限制，焦炉排放颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和氨排放限值分别为10mg/m³、30mg/m³、100mg/m³和8mg/m³。随着环保政策的收严，未来大气污染物排放限值势必进一步降低，对大气污染物的控制方法也提出了新的要求。

当前，国内焦炉烟气脱硝处理处于起步阶段，脱硝工艺的选择和工程实施仍在探索实践中。SCR烟气脱硝技术是目前焦炉采用较多的脱硝技术，因为其在燃煤电厂超低排放以及深度减排中的稳定可靠应用，具有最大的参考价值。随着焦炉烟囱超低排放标准的收严，脱硝效率的要求进一步提高，SCR烟气脱硝技术将会广泛应用。

SCR烟气脱硝技术的核心是催化剂，常规催化剂的理想温度在300℃~420℃，部分改性后的低温催化剂一般也要求250℃以上且同时需要考虑硫酸氢铵对催化剂造成的失活问题，而焦炉烟道内的温度在180℃~230℃，直接应用SCR脱硝技术会造成过量喷氨导致氨逃逸剧增，氨耗量增大，甚至催化剂失活和下游换热器堵塞等问题，造成新的环保考核、经济损失和安全运行问题。此外，目前焦炉SCR脱硝技术采用的还原剂多为液氨和氨水，随着国家要求积极开展液氨罐区重大危险源治理，加快推进尿素替代升级改造进度的推广，未来对焦炉脱硝还原剂的管理也会加强。这些都对现有的焦炉SCR烟气脱硝工艺提出了新的挑战。

因此需要开发一种新的焦炉SCR烟气脱硝工艺，提高运行的安全性、经济性和可靠性。

参见公开号为CN104923046A的中国专利文献公开了一种焦炉烟气脱硫、脱硝及余热回收一体化方法，焦炉来的烟气首先进入加热炉加热至300~400℃，再进入脱硝装置脱硝，以提高焦炉烟气温度，提高催化剂的效率和寿命，且可回收利用烟气余热，保证NOx浓度稳定达标排放和经济运行。但是其未指明加热炉的种类，非常模糊，若采用电加热炉，则耗电量巨大，经济性差，不适合推广使用。

参见公开号为CN204073849A的中国专利文献公开了一种焦炉烟气SCR脱硝系统，其设置了一套回转式烟气加热器和管道燃烧器进行二级加热，以提高焦炉烟气温度，提高催化剂的效率和寿命，保证NOx浓度稳定达标排放。

参见公开号为CN205145971U的中国专利文献公开了一种焦炉烟气脱硫脱硝除尘一体化系统，其焦炉来的烟气首先进入袋式除尘器除尘，减少烟尘对催化剂的失活影响，然后设置一套回转式烟气换热器和燃气燃烧室进行二级加热，以提高焦炉烟气温度，提高催化剂的效率和寿命，同时设置一套空气预热器回收烟气余热以提高进入燃烧室的空气温度，节约运行成本，保证NOx浓度稳定达标排放和经济运行。

但是CN204073849A、CN205145971U均置了一套回转式烟气加热器和燃烧器进行二级加热，回转式烟气加热器回收热量主要还是来源于燃烧器，因此该路线的主要工艺为增加了一套燃烧器，利用高温燃气同焦炉烟气进行混合，有以下四个缺点：1）、燃烧过程需要增加燃气，也就是增加持续投资，同时燃烧效率一般较低，综合两者，经济性较差，且该法提高焦炉烟温幅度有限，仅适用于小幅度体温（0~80℃）；2）、燃烧产生烟气和污染物，增加了需要脱除的焦炉烟气污染物总量，且烟气量的增加对引风机等设备的选型提高了要求，安全性和经济性进一步下降；3）、提温幅度较低时，SCR脱硝运行氨逃逸会加大，难以满足部分地区要求的8mg/m³的排放要求，增加环保风险；4）、提温幅度较低时，SCR脱硝运行烟温偏低，SCR催化剂易出现硫酸氢铵中毒现象，降低催化剂的活性，进一步增加环保风险。

同时，以上三种方法采用的均是氨法脱硝，来源于液氨稀释后的氨水，通过热蒸发获得氨气，增加了重大危险源，提高了运行和管理的成本，降低了安全性。

综上所述，目前已公开的旨在解决焦炉的SCR烟气脱硝工艺中，经济性和安全性问题突出，需要重新设计开发。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种焦炉SCR烟气脱硝装置。特别是一种安全、经济及运行可靠的焦炉SCR烟气脱硝装置，非常适用于满足当前焦炉的超低排放改造和对液氨罐区重大危险源治理的要求。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种焦炉SCR烟气脱硝装置，包括原烟气管道、SCR反应器、尿素热解系统以及烟气换热系统，所述的原烟气管道的入口与焦炉相连通，所述的原烟气管道的出口与所述的SCR反应器相连通，所述的尿素热解系统与所述的原烟气管道相连通，

所述的烟气换热系统包括原烟气引出管、第一换热器以及再热烟气引入管，所述的原烟气引出管的一端与所述的原烟气管道相连通，所述的原烟气引出管的一端与所述的第一换热器相连通，所述的再热烟气引入管的一端与所述的第一换热器相连通，所述的再热烟气引出管的一端与所述的原烟气管道相连通，所述的第一换热器设置在余热锅炉内。

优选地，所述的烟气换热系统还包括混合管路，所述的再热烟气引出管的一端通过所述的混合管路与所述的原烟气管道相连通。

进一步优选地，所述的混合管路包括主管段、支管段以及喷嘴，所述的支管段、喷嘴均设置有多个，所述的主管段的一端与所述的再热烟气引入管相连通，所述的主管段的另一端伸入至所述的原烟气管道内且连接至少一个所述的支管段，每个所述的支管段上连接至少一个所述的喷嘴。

进一步优选地，所述的喷嘴的直径为所述的支管段直径的50%-100%；所述的喷嘴的朝向与所述的原烟气管道的原烟气流向一致。

进一步优选地，所述的混合管路设置有多个，多个所述的混合管路均布所述的原烟气管道的一周；每个所述的混合主管上连接3-8个所述的混合支管；每个所述的混合支管上设置6-12个所述的喷嘴。

优选地，所述的原烟气引出管内设置有用于监测烟气流量的流量监测部件；所述的再热烟气引入管上设置有调节阀，所述的调节阀与所述的流量监测部件连接，通过所述的流量监测部件监测并调节原烟气引出流量。

优选地，所述的尿素热解系统包括热解炉、尿素喷枪以及热风供送组件，所述的热解炉与所述的原烟气管道相连通，所述的尿素喷枪伸入至所述的热解炉内，所述的热风供送组件与所述的热解炉相连通。

进一步优选地，所述的热风供送组件包括冷风管道、第二换热器以及热风管道，所述的冷风管道与所述的第二换热器相连通，所述的热风管道的一端与所述的第二换热器相连通，所述的热风管道的另一端与所述的热解炉相连通，所述的第二换热器设置在所述的余热锅炉内。

优选地，所述的余热锅炉为干熄焦余热锅炉。

优选地，所述的装置还包括温度测量部件，所述的温度测量部件设置在所述的第一换热器的出口、所述的尿素热解系统的出口以及所述的SCR反应器的入口。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型通过换热器来对焦炉烟气进行升温，采用余热锅炉中的循环气体对焦炉原烟气进行加热，利用了焦厂既有的热源系统，不需要额外增加加热设备，不增加持续的投资（电和燃气），不增加处理烟气量，且降低了运行管理风险（还原剂由液氨改为尿素），提高了换热效率，且利用本发明还可以实现焦炉SCR催化剂在线热再生，进一步提高了工艺安全性和经济性，非常适合对焦炉进行超低排放改造和对液氨罐区重大危险源治理。

附图说明

附图1为本实施例的结构示意图；

附图2为本实施例中混合管路的结构示意图。

以上附图中：

1、原烟气管道；2、SCR反应器；30、热解炉；31、尿素喷枪；320、冷风管道；321、第二换热器；322、热风管道；323、引风机；40、原烟气引出管；41、第一换热器；42、再热烟气引入管；43、引风机；44、混合管路；440、主管段；441、支管段；442、喷嘴；45、调节阀；5、干熄焦余热锅炉。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。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。

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。

如图1所示的一种焦炉SCR烟气脱硝装置，包括原烟气管道1、SCR反应器2、尿素热解系统以及烟气换热系统。其中：

原烟气管道1的入口与焦炉相连通，原烟气管道1的出口与SCR反应器2相连通，尿素热解系统与原烟气管道1相连通。

烟气换热系统包括原烟气引出管40、第一换热器41以及再热烟气引入管42，原烟气引出管40的一端与原烟气管道1相连通，原烟气引出管40的一端与第一换热器41相连通，再热烟气引入管42的一端与第一换热器41相连通，再热烟气引出管42的一端与原烟气管道1相连通，并且原烟气引出管40与原烟气管道1连通处位于再热烟气引出管42与原烟气管道1连通处的上游，第一换热器41设置在干熄焦余热锅炉5内。此外，在原烟气引出管40上设置有引风机43。

焦炉输送过来的烟气在原烟气引出管40合适的位置选择原烟气抽取口经由引风机43抽取适量的原烟气进入第一换热器41，加热到300-700℃后，再热烟气由再热烟气引出管42进入原烟气引出管40，同原烟气进行混合。

在本实施例中：烟气换热系统还包括混合管路44，再热烟气引出管42的一端通过混合管路44与原烟气管道1相连通。其中：

如图2所示：混合管路44包括主管段440、支管段441以及喷嘴442，支管段441、喷嘴442均设置有多个，主管段440的一端与再热烟气引入管42相连通，主管段440的另一端伸入至原烟气管道1内且连接至少一个支管段441，每个支管段441上连接至少一个喷嘴442，且喷嘴442的朝向与原烟气管道1的原烟气流向一致。

混合管路44可根据实际情况均匀设置3~8个支管段441，每个支管段441按实际情况设置6~12个喷嘴442，均匀分布在该支管段441的分区内，喷嘴442的直径为支管段441直径的50%-100%，尽量接近支管段441的直径以减小高温烟气阻力。喷嘴442内可根据混合模拟情况设置内构件（图中未显示），以扩散经由喷嘴442喷出的高温烟气，达到良好混合的目的。图2所示每个主管段440连接3个支管段441，一个支管段441连接6个喷嘴442。

混合管路44也可以设置有多个，多个混合管路44均布原烟气管道1的一周。加热后的高温烟气经混合管路44以多路顺向射流的方式与主烟气在原烟气管道1内混合，保证混合均匀性，减小烟温分布偏差，实现焦炉主烟气均匀再热和有效提温。

原烟气引出管40内设置有用于监测烟气流量的流量监测部件；再热烟气引入管42上设置有调节阀45，调节阀45与流量监测部件连接，通过流量监测部件监测的原烟气流量，通过调节阀45调节引出加热原烟气的流量。

尿素热解系统包括热解炉30、尿素喷枪31以及热风供送组件，热解炉30与原烟气管道1相连通，热解炉30与原烟气管道1的连通处位于SCR反应器2的出口处，尿素喷枪31伸入至热解炉30内，热风供送组件与热解炉30相连通。

热风供送组件包括冷风管道320、第二换热器321以及热风管道322，冷风管道320与第二换热器321相连通，热风管道322的一端与第二换热器321相连通，热风管道322的另一端与热解炉30相连通，第二换热器321设置在干熄焦余热锅炉5内。此外，冷风管道320上设置有引风机323。

尿素热解所需的热风由引风机323提供，冷风进入第二换热器321后加热至600℃左右后的热风，热风进入热解炉30，同尿素喷枪31喷入的尿素溶液反生热解反应，生成氨，热风和尿素热解产物混合后通过原烟气管道1进入SCR反应器2，通过以上两方面，保证焦炉烟气脱硝安全、高效的进行。

装置还包括温度测量部件，如热电偶，温度测量部件设置在第一换热器41的出口、尿素热解系统的出口、SCR反应器2的入口，温度测量部件也可以与调节阀45连接，用以调整抽取量，保证SCR反应器2入口烟气温度在合适的温度区间，以满足脱硝或热再生的要求。

最后，SCR反应器2完成脱硝或热再生后，经由烟气余热利用，脱硫和除尘，满足排放要求后排放即可。

本实用新型通过换热器来对焦炉烟气进行升温，采用焦厂干熄焦工艺中的循环气体对焦炉原烟气进行加热，干熄焦工艺冷却过程中，循环气体温度上升，干熄焦余热锅炉入口循环气体温度在650℃~850℃，利用了焦厂既有的热源系统，不需要额外增加加热设备，不增加持续的投资（电和燃气），不增加处理烟气量，且降低了运行管理风险（还原剂由液氨改为尿素），提高了换热效率，且利用本发明还可以实现焦炉SCR催化剂在线热再生，进一步提高了工艺安全性和经济性，非常适合对焦炉进行超低排放改造和对液氨罐区重大危险源治理。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：包括原烟气管道、SCR反应器、尿素热解系统以及烟气换热系统，所述的原烟气管道的入口与焦炉相连通，所述的原烟气管道的出口与所述的SCR反应器相连通，所述的尿素热解系统与所述的原烟气管道相连通，所述的烟气换热系统包括原烟气引出管、第一换热器以及再热烟气引入管，所述的原烟气引出管的一端与所述的原烟气管道相连通，所述的原烟气引出管的一端与所述的第一换热器相连通，所述的再热烟气引入管的一端与所述的第一换热器相连通，所述的再热烟气引出管的一端与所述的原烟气管道相连通，所述的第一换热器设置在余热锅炉内。

2.根据权利要求1所述的焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：所述的烟气换热系统还包括混合管路，所述的再热烟气引出管的一端通过所述的混合管路与所述的原烟气管道相连通。

3.根据权利要求2所述的焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：所述的混合管路包括主管段、支管段以及喷嘴，所述的支管段、喷嘴均设置有多个，所述的主管段的一端与所述的再热烟气引入管相连通，所述的主管段的另一端伸入至所述的原烟气管道内且连接至少一个所述的支管段，每个所述的支管段上连接至少一个所述的喷嘴。

4.根据权利要求3所述的焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：所述的喷嘴的直径为所述的支管段直径的50%-100%；所述的喷嘴的朝向与所述的原烟气管道的原烟气流向一致。

5.根据权利要求3所述的焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：所述的混合管路设置有多个，多个所述的混合管路均布所述的原烟气管道的一周；每个所述的主管段上连接3-8个所述的支管段；每个所述的支管段上设置6-12个所述的喷嘴。

6.根据权利要求1所述的焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：所述的原烟气引出管内设置有用于监测烟气流量的流量监测部件；所述的再热烟气引入管上设置有调节阀，所述的调节阀与所述的流量监测部件连接，通过所述的流量监测部件监测并调节原烟气引出流量。

7.根据权利要求1所述的焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：所述的尿素热解系统包括热解炉、尿素喷枪以及热风供送组件，所述的热解炉与所述的原烟气管道相连通，所述的尿素喷枪伸入至所述的热解炉内，所述的热风供送组件与所述的热解炉相连通。

8.根据权利要求7所述的焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：所述的热风供送组件包括冷风管道、第二换热器以及热风管道，所述的冷风管道与所述的第二换热器相连通，所述的热风管道的一端与所述的第二换热器相连通，所述的热风管道的另一端与所述的热解炉相连通，所述的第二换热器设置在所述的余热锅炉内。

9.根据权利要求1或8所述的焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：所述的余热锅炉为干熄焦余热锅炉。

10.根据权利要求1所述的焦炉SCR烟气脱硝装置，其特征在于：所述的装置还包括温度测量部件，所述的温度测量部件设置在所述的第一换热器的出口、所述的尿素热解系统的出口以及所述的SCR反应器的入口。