CN216473065U - 干熄焦烟气处理系统及干熄焦系统 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供了一种干熄焦烟气处理系统及干熄焦系统。该干熄焦烟气处理系统用于对干熄焦炉的排气口和回气口之间流动的循环气体进行脱碳处理，该系统包括气活化装置和气体脱碳装置，其中，气活化装置包括蓄热单元和活化单元。在本公开实施例中，干熄焦生产过程中排出的循环气体一方面用于给活化反应提供部分热量，一方面循环气体中的二氧化碳被分离出来用于和纯氧、水蒸气一起组成反应气源与炭化料发生活化反应生成合成气，也就是说，循环气体中的二氧化碳被回收利用生成合成气，而合成气可以作为化工原料，故本公开实施例既能够减少废气排放，实现低碳干熄焦生产，又可以丰富炼焦产品。

Description

干熄焦烟气处理系统及干熄焦系统

技术领域

本公开涉及烟气处理技术领域，特别是涉及一种干熄焦烟气处理系统及干熄焦系统。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

干熄焦系统，通过将低温惰性循环气体通入干熄焦炉中吸收红焦显热实现熄焦，吸收显热的高温循环气体从干熄焦炉的环形风道区出来，流经配套的余热系统进行热交换，生产蒸汽或发电，冷却后的循环气体经处理部分回到干熄焦炉，重新进行熄焦，部分放散到环境中，放散到环境中的气体中包含二氧化碳气体，造成环境污染，不利于环境保护。

此外，现有的干熄焦系统只通过余热产生蒸汽或发电，没有其他产品，工艺链条较为单一。

实用新型内容

本公开实施例的目的在于提供一种干熄焦烟气处理系统及干熄焦系统，以减少废气排放，丰富炼焦产品。具体技术方案如下：

第一方面，本公开实施例提出了一种干熄焦烟气处理系统，用于对干熄焦炉的排气口和回气口之间流动的循环气体进行脱碳处理，其特征在于，包括：

气活化装置，所述气活化装置包括蓄热单元和活化单元，蓄热单元的入口通过第一管道与干熄焦炉上的排气口连接；

气体脱碳装置，所述气体脱碳装置上具有第一进口、第一出口和第二出口，所述第一进口通过第二管道与所述蓄热单元的出口连接，所述第一出口通过第三管道与干熄焦炉的回气口连接，所述第二出口通过第四管道与所述活化单元连接；

其中，所述蓄热单元配置为回收循环气体的热量，以提供所述活化单元内活化反应所需部分热量；

所述气体脱碳装置配置为分离循环气体中的二氧化碳；

所述活化单元配置为使纯氧、水蒸气以及来自所述气体脱碳装置的二氧化碳混合得到的反应气源与炭化料发生活化反应，得到混合气，所述混合气包括合成气和废气。

根据本公开实施例的干熄焦烟气处理系统，循环气体从干熄焦炉的排气口排出后，经过第一管道和蓄热单元的入口进入蓄热单元，为活化单元内的活化反应提供所需部分热量，从蓄热单元的出口排出的循环气体经过第二管道和气体脱碳装置上的第一进口进入气体脱碳装置内，气体脱碳装置将循环气体中的二氧化碳分离出来，分离出的二氧化碳经过第四管道进入活化单元内，剩余循环气体经过第三管道和干熄焦炉的回气口进入干熄焦炉内，活化单元内，纯氧、水蒸气以及来自气体脱碳装置的二氧化碳混合得到的反应气源与炭化料发生活化反应，得到混合气，混合气包括合成气和废气。在本公开实施例中，干熄焦生产过程中排出的循环气体一方面用于给活化反应提供部分热量，从而减少合成气的生产能耗，另一方面，循环气体中的二氧化碳被分离出来用于和纯氧、水蒸气一起组成反应气源与炭化料发生活化反应生成合成气，也就是说，循环气体中的二氧化碳被回收利用生成合成气，而合成气可以作为化工原料，故本公开实施例既能够减少废气排放，实现低碳干熄焦生产，又可以丰富炼焦产品。

根据本公开实施例的一种干熄焦烟气处理系统，还可具有如下附加的技术特征：

在本公开的一些实施例中，所述系统还包括供氧单元和水蒸气供应单元，所述供氧单元通过第一供气管道与所述活化单元连接，所述水蒸气供应单元通过第二供气管道与所述活化单元连接。

在本公开的一些实施例中，所述系统还包括烟气调温调质单元，所述烟气调温调质单元设置在所述第一供气管道、所述第二供气管道以及所述第四管道上，所述烟气调温调质单元配置为调节所述第一供气管道、所述第二供气管道以及所述第四管道内气体的流量。

在本公开的一些实施例中，所述系统还包括第一余热回收单元和第二余热回收单元；所述第一余热回收单元设置在所述第二管道上，所述第二余热回收单元设置第五管道上；所述第一余热回收单元通过第六管道与所述干熄焦炉的回气口连接，所述第二余热回收单元通过第七管道与所述活化单元连接；所述第一余热回收单元配置为回收循环气体中的热量；所述第二余热回收单元配置为回收混合气中的热量。

在本公开的一些实施例中，所述烟气调温调质单元包括气体检测元件、温度检测元件、流量控制阀和中控系统。

在本公开的一些实施例中，所述系统还包括：发电单元；所述第一余热回收单元和所述第二余热回收单元均与发电单元连接。

在本公开的一些实施例中，所述系统还包括：气体收集装置，所述第二余热回收单元与气体收集装置连接，所述气体收集装置配置为收集混合气。

第二方面，本公开实施例提出了一种干熄焦系统，包括第一方面中提供的干熄焦烟气处理系统。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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实施例。

图1为本公开实施例的一种干熄焦烟气处理系统的流程图；

图2为本公开实施例的另一种干熄焦烟气处理系统的流程图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

如图1所示，本申请的第一方面提出了一种干熄焦烟气处理系统，用于对干熄焦炉1的排气口110和回气口120之间流动的循环气体进行脱碳处理，包括：

气活化装置2，所述气活化装置2包括蓄热单元210和活化单元220，蓄热单元210的入口2110通过第一管道a与干熄焦炉1上的排气口110连接；

气体脱碳装置3，所述气体脱碳装置3上具有第一进口310、第一出口320和第二出口330，所述第一进口310通过第二管道b与所述蓄热单元210的出口2120连接，所述第一出口320通过第三管道c与干熄焦炉1的回气口120连接，所述第二出口330通过第四管道d与所述活化单元220连接；

其中，所述蓄热单元210配置为回收循环气体的热量，以提供所述活化单元220内活化反应所需部分热量；

所述气体脱碳装置3配置为分离循环气体中的二氧化碳；

所述活化单元220配置为使纯氧、水蒸气以及来自所述气体脱碳装置3的二氧化碳混合得到的反应气源与炭化料发生活化反应，得到混合气，所述混合气包括合成气和废气。

根据本公开实施例的干熄焦烟气处理系统，循环气体从干熄焦炉1的排气口110排出后，经过第一管道a和蓄热单元210的入口2110进入蓄热单元210，为活化单元220内的活化反应提供所需部分热量，从蓄热单元210的出口2120排出的循环气体经过第二管道b和气体脱碳装置3上的第一进口310进入气体脱碳装置3内，气体脱碳装置3将循环气体中的二氧化碳分离出来，分离出的二氧化碳经过第四管道d进入活化单元220内，剩余循环气体经过第三管道c和干熄焦炉1的回气口120进入干熄焦炉1内，活化单元220内，纯氧、水蒸气以及来自气体脱碳装置3的二氧化碳混合得到的反应气源与炭化料发生活化反应，得到混合气，混合气包括合成气和废气。在本公开实施例中，干熄焦生产过程中排出的循环气体一方面用于给活化反应提供部分热量，减少合成气的生产能耗，另一方面，循环气体中的二氧化碳被分离出来用于和纯氧、水蒸气一起组成反应气源与炭化料发生活化反应生成合成气，也就是说，循环气体中的二氧化碳被回收利用生成合成气，而合成气可以作为化工原料，故本公开实施例既能够减少废气排放，实现低碳干熄焦生产，又可以丰富炼焦产品。

此外，循环气体在进入干熄焦炉1前脱碳处理后，能够减少回炉循环气体中二氧化碳的量，可减少炉内炭的烧损(炭与二氧化碳在高温下反应)，提高生产焦炭效率。

向活化单元220中通入纯氧的目的是，循环气体的显热可以为活化单元220提供一部分热量，剩余热量还需由炭料与氧气燃烧提供，所以需要补入一定的氧气，选择纯氧相比于选择助燃空气来说可以减少氮气的吸热损失。

可理解的是，合成气包括一氧化碳和氢气，这些气体可以作为化工生产的原料气；生成的一氧化碳和氢气也可以作为钢铁、冶金行业的还原剂，通常称之为还原气，还可以经过气体分离单独得到氢气，作为清洁能源。

在本公开的一些实施例中，可以在第五管道e上设置气体分离设备，活化单元220中排出的混合气可以经过气体分离设备进行气体分离得到合成气(包含一氧化碳和氢气)，然后将经过气体分离后的剩余废气再次通入活化单元220中，其中，气体分离设备可以为变压吸附分离装置。

在本公开的一些实施例中，混合气中还包括二氧化碳，气体分离设备可以为分离混合气中的二氧化碳，气体分离设备可以与第四管道d连接。可以理解的是，活化单元220内排出的气体中如果有未反应完全的二氧化碳，可以经过气体分离设备将混合气中的二氧化碳分离出来，分离出的二氧化碳经过第四管道d，重新进入活化单元220内参与反应，这样一来，整个系统中无二氧化碳排放，真正做到“碳中和”，实现绿色炼焦。

在本公开的一些实施例中，混合气中还包括二氧化碳，气体分离设备将混合气中的合成气分离出来后，剩余气体包括二氧化碳和废气，可以将剩余气体通入活化单元220内，其中，废气主要包含氮气、水蒸气等，在混合气中，废气只是非常少一部分，氮气为惰性气体，因此不会和活化单元220内的炭化料以及其他气体反应，从而不会影响活化单元220的正常工作。

在本公开的一些实施例中，混合气中还包括硫化物，混合气可以先经过脱硫装置进行脱硫后，得到硫化物，再进入气体分离设备进行气体分离，其中，硫化物包括二氧化硫、硫化氢等，硫化物可以用来生产硫酸，脱硫装置可以为采用活性炭/脱硫剂吸附方式的设备。

在本公开的一些实施例中，干熄焦烟气处理系统还包括：除尘器(图中未示出)，干熄焦炉1中的高温惰性循环气体经排气口110排出后，可以先经过除尘器的除尘后再经第一管道a和蓄热单元210的入口2110进入蓄热单元210中，其中，除尘器用于将高温惰性循环气体中的焦粉分离出去。

在本公开的一些实施例中，气活化装置2为气活化炉。

在本公开的一些实施例中，活化单元220所需的炭化料可以外供采买。

在本公开的一些实施例中，为减小吸收显热后的高温惰性循环气体内可燃气体的含量，一般通过向干熄焦炉1的环形风道区通入空气补燃，因此，经干熄焦炉1的排气口排出的高温惰性循环气体主要包括氮气、二氧化碳和水蒸气，气体脱碳装置3配置为分离循环气体中的二氧化碳，在进行气体分离时，可以利用变压吸附设备或者溶剂吸收设备来分离循环气体中的二氧化碳。

在本公开的一些实施例中，干熄焦烟气处理系统还包括供氧单元4和水蒸气供应单元5，所述供氧单元4通过第一供气管道M与所述活化单元220连接，所述水蒸气供应单元5通过第二供气管道N与所述活化单元220连接。供氧单元4中提供的纯氧可以从工厂中直接获取，供氧单元4也可以包括制氧机，纯氧由制氧机制取，水蒸气供应单元5供应的水蒸气可以用来调节反应气源的温度和反应气源中的水的浓度。

在本公开的一些实施例中，干熄焦烟气处理系统还包括烟气调温调质单元6，烟气调温调质单元6设置在第一供气管道M、第二供气管道N以及第四管道d上，烟气调温调质单元6配置调节第一供气管道M、第二供气管道N以及第四管道d内气体的流量。烟气调温调质单元6通过调节第一供气管道M、第二供气管道N以及第四管道d内气体的流量，进而调节反应气源中的碳氢比以及反应气源的温度，进而控制活化单元220内反应产物的组成以及反应产物的产量。

在本公开的一些实施例中，烟气调温调质单元6包括气体检测元件、温度检测元件、流量控制阀和中控系统。

在第一供气管道M、第二供气管道N以及第四管道d上均设置流量调节阀，活化单元220包括预混室，预混室用于将二氧化碳与纯氧、水蒸气混合得到反应气源，气体检测元件和温度检测元件设置在预混室内，气体检测元件用于检测反应气源中的二氧化碳和水蒸气的浓度，温度检测元件用于检测预混室内的反应气源的温度；中控系统配置为根据气体检测元件检测的二氧化碳和水蒸气的浓度，以及温度检测元件检测的温度控制三个流量调节阀分别调节第一供气管道M、第二供气管道N以及第四管道d内通过的纯氧、水蒸气和二氧化碳的流量。可理解的是，温度检测元件可为温度传感器，气体检测元件可为气体传感器，例如检测二氧化碳的浓度可以采用半导体式气体传感器，检测水蒸气的浓度可以采用热导式气体传感器。

在本公开的一些实施例中，可以通过控制二氧化碳、纯氧、水蒸气以及炭化料的量，调节反应产物的组成及产量，比如当炭化料过量时，活化反应可以得到活性炭和包含一氧化碳和氢气的合成气，当炭量少时，活化单元220内只发生气化反应，生成包含一氧化碳和氢气的合成气，因此，可以通过控制二氧化碳、纯氧、水蒸气以及炭化料的量，调节反应产物的组成及产量。故本公开实施例提供的干熄焦烟气处理系统既能够减少废气排放，又可以丰富炼焦产品，且可以调节反应产物的组成和反应产物的产量。

在本公开的一些实施例中，干熄焦烟气处理系统还包括第一余热回收单元7和第二余热回收单元8；第一余热回收单元7设置在第二管道b上，第二余热回收单元8设置第五管道e上；第一余热回收单元7通过第六管道f与干熄焦炉1的回气口120连接，第二余热回收单元8通过第七管道g与活化单元220连接；第一余热回收单元7配置为回收循环气体中的热量；第二余热回收单元8配置为回收混合气中的热量。其中，第一余热回收单元7和第二余热回收单元8可以为余热锅炉。

可以理解的是，第二余热回收单元8中回收的水蒸气可以用来调节反应气源的温度和反应气源中的水的浓度，具体可以通过在第七管道g上可以设置流量调节阀实现，流量调节阀用于调节第七管道g内水蒸气的流量，进而调节调节反应气源的温度和反应气源中的水的浓度。

可以理解的是，此时，烟气调温调质单元6还包括设置在第七管道g上的流量调节阀，中控系统根据气体检测元件检测的二氧化碳和水蒸气的浓度，以及温度检测元件检测的温度控制四个流量调节阀分别调节第一供气管道M、第二供气管道N、第四管道d以及第七管道g内通过的纯氧、水蒸气和二氧化碳的流量，进而调节反应气源中的碳氢比以及反应气源的温度，进而控制活化单元220内反应产物的组成以及反应产物的产量。

在本公开的一些实施例中，第二余热回收单元8也可以通过第七管道g与水蒸气供应单元5连接，为水蒸气供应单元5提供所需的水蒸气。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，干熄焦烟气处理系统还包括：气体收集装置9，所述第二余热回收单元8与气体收集装置9连接，所述气体收集装置9配置为收集混合气。经过余热回收后的混合气进入气体收集装置9进行收集。

在本公开的一些实施例中，当活化单元220连接了气体分离设备时，气体分离设备可以设置在第二余热回收单元8和气体收集装置9之间，经过余热回收的混合气先进入气体分离设备完成气体分离后，分离出的合成气进入气体收集装置9进行收集。其中，气体收集装置9可以为煤气柜。

在本公开的一些实施例中，如图2所示，干熄焦烟气处理系统还包括：发电单元10；第一余热回收单元7和第二余热回收单元8均与发电单元10连接，发电单元10可以包括汽轮机和发电机，第一余热回收单元7和第二余热回收单元8回收的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电。

在本公开的一些实施例中，如图2所示，干熄焦烟气处理系统还包括：炭化料制备系统11，炭化料制备系统配置为制备炭化料，炭化料制备系统将煤炭原料处理后炭化即可得到炭化料。

在本公开的一些实施例中，如图2所示，干熄焦烟气处理系统还包括：换热单元12，换热单元12与气活化装置2连接，换热单元12用于将活化单元220中产生的活性炭进行换热冷却，换热单元12可以为换热器。

在本公开的一些实施例中，如图2所示，干熄焦烟气处理系统还包括：活性炭收集装置13，活性炭收集装置与换热单元12连接，用于收集经过换热后的活性炭。

本申请的第二方面提出了一种干熄焦系统，干熄焦系统包括上述任一实施例中的干熄焦烟气处理系统。干熄焦生产过程中排出的惰性循环气体一方面用于给活化反应提供部分热量，另一方面惰性循环气体中的二氧化碳被分离出来用于和纯氧、水蒸气一起组成反应气源与炭化料发生活化反应生成合成气，也就是说，惰性循环气体中的二氧化碳被回收利用生成合成气，而合成气可以作为化工原料，故本公开实施例提供的干熄焦系统既能够减少废气排放，实现低碳干熄焦生产，又可以丰富炼焦产品。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本公开的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本公开的较佳实施例，并非用于限定本公开的保护范围。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本公开的保护范围内。

Claims (8)

1.一种干熄焦烟气处理系统，用于对干熄焦炉的排气口和回气口之间流动的循环气体进行脱碳处理，其特征在于，包括：

气活化装置，所述气活化装置包括蓄热单元和活化单元，蓄热单元的入口通过第一管道与干熄焦炉上的排气口连接；

气体脱碳装置，所述气体脱碳装置上具有第一进口、第一出口和第二出口，所述第一进口通过第二管道与所述蓄热单元的出口连接，所述第一出口通过第三管道与干熄焦炉的回气口连接，所述第二出口通过第四管道与所述活化单元连接；

其中，所述蓄热单元配置为回收循环气体的热量，以提供所述活化单元内活化反应所需部分热量；

所述气体脱碳装置配置为分离循环气体中的二氧化碳；

所述活化单元配置为发生活化反应，得到混合气。

2.根据权利要求1所述的干熄焦烟气处理系统，其特征在于，所述系统还包括供氧单元和水蒸气供应单元，所述供氧单元通过第一供气管道与所述活化单元连接，所述水蒸气供应单元通过第二供气管道与所述活化单元连接。

3.根据权利要求2所述的干熄焦烟气处理系统，其特征在于，所述系统还包括烟气调温调质单元，所述烟气调温调质单元设置在所述第一供气管道、所述第二供气管道以及所述第四管道上，所述烟气调温调质单元配置为调节所述第一供气管道、所述第二供气管道以及所述第四管道内气体的流量。

4.根据权利要求2或3所述的干熄焦烟气处理系统，其特征在于，所述系统还包括第一余热回收单元和第二余热回收单元；所述第一余热回收单元设置在所述第二管道上，所述第二余热回收单元设置第五管道上；所述第一余热回收单元通过第六管道与所述干熄焦炉的回气口连接，所述第二余热回收单元通过第七管道与所述活化单元连接；所述第一余热回收单元配置为回收循环气体中的热量；所述第二余热回收单元配置为回收混合气中的热量。

5.根据权利要求3所述的干熄焦烟气处理系统，其特征在于，所述烟气调温调质单元包括气体检测元件、温度检测元件、流量控制阀和中控系统。

6.根据权利要求4所述的干熄焦烟气处理系统，其特征在于，所述系统还包括：发电单元；所述第一余热回收单元和所述第二余热回收单元均与发电单元连接。

7.根据权利要求4所述的干熄焦烟气处理系统，其特征在于，所述系统还包括：气体收集装置，所述第二余热回收单元与气体收集装置连接，所述气体收集装置配置为收集混合气。

8.一种干熄焦系统，其特征在于：包括根据权利要求1至7任一项所述的干熄焦烟气处理系统。

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