CN218608824U - 一种含氮含硫有机废气的超净处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及石油化工、精细化工等行业有机废气治理技术领域，提供一种含氮含硫有机废气的超净处理系统。废气依次经过干式过滤器、阻火器、蓄热氧化系统、余热回收换热器、烟气混合器、SCR脱硝系统、余热回收换热器、碱洗系统得到深度净化并达标后从烟囱排入大气中。上述处理系统在保证非甲烷总烃达标的同时，含氮有机物、含硫有机物的特征污染物指标及氮氧化物、二氧化硫指标也能满足石油化工行业标准、地标等排放限值要求，废气浓度合适的情况下，处理系统整体能耗较低，节省了一定的运行成本，减轻了企业的运营负担。

Description

一种含氮含硫有机废气的超净处理系统

技术领域

本申请涉及石油化工、精细化工等行业有机废气治理技术领域，具体涉及一种含氮含硫有机废气的超净处理系统。

背景技术

含氮有机物如苯胺、硝基苯、酰胺、醇胺、腈类等，含硫有机物如硫醚、硫醇、硫酚等，常见于石油化工、精细化工等行业，上述有机物一般伴有恶臭及较高毒性，对人类的身体健康和环境空气造成不利影响。随着各方对生态环境保护的愈加重视，废气中有机污染物的排放限制也越来越苛刻。如《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)中规定废气中有机特征污染物硝基苯类、苯胺、丙烯腈的排放限值分别为16、20、0.5(单位：mg/m³)。

传统的有机废气处理工艺如冷凝法、吸收法、吸附法等很难保证上述污染物能稳定达标，燃烧法是更为合适的选择。燃烧法可使用RTO(Regenerative Thermal Oxidizer)即蓄热式氧化炉，将废气中的有机物(VOCs)氧化成对应的二氧化碳和水，从而净化废气。

但是，现有技术中，燃烧法在直接处理上述含氮有机物及硫醚、硫醇等含硫有机物时存在二次污染物氮氧化物、二氧化硫超标的风险。而若先对苯胺、硫醚、硫醇等先进行吸收、吸附法的预处理时，又会存在废气燃烧热值偏低、运行成本较高的问题；且现有的燃烧法烟气处理系统，其余热回收利用时，和前置或后置净化环节的装置不能有效结合，使得热能回收不够充分，整体净化工艺的能耗成本高。

实用新型内容

本申请提供一种含氮含硫有机废气的超净处理系统，以解决传统有机废气处理工艺难以稳定达标排放、燃烧法处理含氮含硫有机废气时存在的二次污染物氮氧化物、二氧化硫超标以及余热回收不够充分，整体能耗成本高的问题。

本申请提供的含氮含硫有机废气的超净处理系统，包括按进气方向顺序连接的蓄热氧化系统、SCR脱硝系统、碱洗系统；其中，在蓄热氧化系统和SCR脱硝系统之间，设置有烟气混合器和余热回收换热器；蓄热氧化系统的净化尾气主管与余热回收换热器的冷流体入口连接，余热回收换热器的冷流体出口与烟气混合器的冷流体入口连接；烟气混合器的热流体进口与蓄热氧化系统的高温热旁通连接；烟气混合器的混合烟气出口与SCR脱硝系统的烟气入口连接；SCR脱硝系统的净化尾气出口与余热回收换热器的热流体入口连接，余热回收换热器的热流体出口与碱洗系统的碱洗塔进气口连接。

可选的，在蓄热氧化系统之前，连接有干式过滤器和阻火器；干式过滤器入口与废气主管连接，出口与阻火器连接；阻火器入口与干式过滤器连接，出口与蓄热氧化系统的主风机连接；其中，所述干式过滤器含三级滤层，分别为初效过滤层、中效过滤层、中高效过滤层；干式过滤器配置有2～3个差压变送器。

可选的，还包括应急活性炭装置，所述应急活性炭装置通过应急活性炭装置入口管道连接于蓄热氧化系统的进气管路之前；所述应急活性炭装置的消防水入口与消防水管道连接，并在消防水管道上设有自动切断阀，应急活性炭装置上设有温度变送器，与自动切断阀联锁；应急活性炭装置出口与烟囱连接，应急活性炭装置下部的排污口接至污水总管。

可选的，蓄热氧化系统的高温热旁通管路上连接有应急高温排空管道，所述应急高温排空管道连通至烟囱。

可选的，所述蓄热氧化系统包括主风机、吹扫风机、助燃风机、蓄热氧化装置本体以及燃烧器系统；所述蓄热氧化装置本体自下而上包括进气室、蓄热室、燃烧室；所述燃烧器系统设置于燃烧室内。

可选的，主风机入口连接废气主管，按进气方向在所述主风机之前的废气主管处设有新鲜空气旁路管道，在新鲜空气旁路管道前的废气主管处还设有应急旁路，应急旁路上按进气方向依次设有第一自动切断阀、应急活性炭装置、第二自动切断阀。

可选的，蓄热氧化系统中的蓄热氧化装置本体为三室或三室以上；每个蓄热室设有差压变送器、第一温度变送器2～3个，燃烧室设有第二温度变送器2～3个、爆破片；燃烧器系统与天然气或柴油燃料供给管道连接。

可选的，所述烟气混合器内部布置有导流板；所述余热回收换热器为板式换热器或管式换热器。

可选的，所述SCR脱硝系统包含氨水制备系统、喷氨组件和SCR反应器；所述氨水制备系统与喷氨组件的氨水入口连接，喷氨组件的烟气入口与烟气混合器的混合烟气出口连接，喷氨组件出口与SCR反应器入口连接；SCR反应器内设有2～3层脱硝催化剂模块；SCR反应器的出口管路上设置有氮氧化物在线分析仪。

可选的，所述碱洗系统的碱洗塔出气口与烟囱进气口连接；碱洗塔还连接有加药装置，所述加药装置设有排污口，加药装置排污口连接至污水总管。

从以上方案可知，本申请提供的含氮含硫有机废气的超净处理系统，采用高效组合工艺，废气依次经过蓄热氧化系统、SCR脱硝系统及碱洗系统而被深度净化并达标排放至大气中。具体而言，废气中的含氮及含硫有机物被蓄热氧化系统氧化为二氧化碳、水及少量氮氧化物、二氧化硫等，其中少量氮氧化物通过蓄热氧化系统之后的SCR脱硝系统进一步脱除，二氧化硫通过SCR脱硝系统后的碱洗塔脱除。本系统还在蓄热氧化系统和SCR脱硝系统之间设置烟气混合器和余热回收换热器，巧妙设计余热回收及换热路线，充分利用蓄热氧化系统的热量，使下一环节的SCR反应器内氮氧化物催化还原反应高效进行。

进一步地，本系统还设有干式过滤器，对含氮含硫有机废气进行预处理，去除颗粒物后再进入蓄热氧化系统中，避免蓄热式内蓄热体堵塞，有助于减小系统压损、保证燃烧的充分进行，系统还设置有阻火器，保障系统运行安全。

此外，在蓄热氧化系统之前和之后还分别设置应急活性炭装置和应急高温排空这两个旁路，并结合自动切断阀、温控等仪器仪表的联锁，确保了蓄热氧化系统燃烧的安全运行，提高了整个系统的稳定性。

可见，本申请的超净处理系统在保证非甲烷总烃达标的同时，含氮有机物、含硫有机物的特征污染物指标及氮氧化物、二氧化硫指标也能满足石油化工行业标准、地标等排放限值要求。同时，因有机物未经过预处理工艺降低浓度，可在进气浓度满足低于爆炸下限25％的情况下保证废气热值；另外SCR脱硝系统后的余热回收换热器起到了余热回收的作用，使处理系统整体能耗较低，节省了运行成本，减轻了企业的运营负担。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例的超净处理系统的结构示意图。

图中，1-干式过滤器，2-阻火器，3-蓄热氧化系统主风机，4-蓄热氧化系统吹扫风机，5-蓄热氧化系统助燃风机，6-蓄热氧化装置本体，7-燃烧系统，8-烟气混合器，9-SCR反应器，10-余热回收换热器，11-碱洗塔本体，12-烟囱，13-加药系统，14-碱洗循环泵，15-含氮含硫有机废气进气主管，16-新鲜空气管道，17-蓄热氧化系统净化尾气主管，18-蓄热氧化系统高温热旁通，19-蓄热氧化系统应急高温排空管道，20-喷氨组件，21-天然气管道，22-应急活性炭装置入口管道，23-消防水管道，24-应急活性炭装置，25-应急活性炭装置出口管道，26-工艺水管道，27-污水总管，28-氨水制备系统。

具体实施方式

为了使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本申请进行详细说明。

如图1所示，本申请的含氮含硫有机废气的超净处理系统包括顺序连接的干式过滤器1、阻火器2、蓄热氧化系统、余热回收换热器10、烟气混合器8、SCR脱硝系统、碱洗系统、烟囱12。

含氮含硫有机废气通过废气主管15进入干式过滤器1，废气主管15设有LEL在线检测仪表。干式过滤器1内分别设置初效、中效、中高效过滤层。本实施例中，三级滤层的过滤等级分别为G4、F5、F8，过滤层截面风速设为1.0～2.0m/s，其中G4过滤层采用了阻燃型无纺布，对粒径≥5.0μm颗粒物，过滤效率E：90＞E≥70％；F5过滤层采用了袋式阻燃型无纺布，对粒径≥1.0μm的颗粒物，过滤效率E：50＞E≥30％；F8过滤层采用了袋式阻燃型无纺布，对粒径≥1.0μm的颗粒物，过滤效率E：90＞E≥75％。干式过滤器设有2～3个差压变送器用于监测滤层的压损，并具备报警功能。

废气通过干式过滤器1去除颗粒物后，通过阻火器2进入蓄热氧化系统。所述阻火器2为阻爆燃阻火器。阻火器出口与蓄热氧化系统的主风机3连接。

如图1所示，蓄热氧化系统包含蓄热氧化装置本体6、燃烧系统7、主风机3、吹扫风机4、助燃风机5。

所述蓄热氧化系统的主风机3前设有压力变送器、新鲜空气管道16、主管道自动切断阀，新鲜空气管道16设有自动调节阀。阻火器2和主风机3之间的管段上依次设有应急活性炭装置入口管道22接口、切断阀、新鲜空气管道16接口。具体地，系统设有新鲜空气旁路管道16，连接至主风机3之前的废气主管处。含有应急活性炭装置24的应急旁路则连接至新鲜空气旁路管道16之前的废气主管处。

所述应急活性炭装置24通过应急活性炭装置入口管道22连接于蓄热氧化系统的进气管路之前，即设置于主风机3之前，而所述应急活性炭装置24消防水入口与消防水管道23连接，并在消防水管道23上设有自动切断阀，应急活性炭装置24上设有温度变送器，与消防水管道23上的自动切断阀联锁。应急活性炭装置入口管道22、应急活性炭装置出口管道25各设有1个自动切断阀，即第一自动切断阀和第二自动切断阀。应急活性炭装置24出口与烟囱12连接，应急活性炭装置24下部的排污口接至污水总管27。

应急活性炭装置24作用为应急情况下吸附废气中的污染物，保证废气短时间内能达标排放。应急活性炭装置24内装有吸附填料，吸附填料可为柱状活性炭，碘值为1000mg/g左右，四氯化碳吸附率80％，气体在吸附填料内的停留时间约1s，过滤层截面风速设为0.3～0.55m/s。应急活性炭装置出口管道25上可根据含氮含硫有机废气来气压力考虑是否设置旁路引风机。应急活性炭装置24设有温度变送器，高温报警时联锁打开消防水管道23上的自动切断阀引入消防水进行降温。

当系统发生紧急情况时，联锁控制废气不进入蓄热氧化系统，从应急活性炭装置24通过后排入烟囱12。紧急情况包括但不限于仪表气源故障、信号丢失、进气主管15上的LEL在线检测仪表达到高报警值、燃烧系统7故障、主风机3故障、吹扫风机4故障、助燃风机5故障等。

蓄热氧化系统燃烧室接高温热旁通管路18，高温热旁通管路18设置有高温自动调节阀、高温切断阀，并连接有应急高温排空管道19，应急高温排空管道19与烟囱连接，并在其上设置有高温切断阀。

当燃烧室温度已经达到设定上限值时，打开蓄热氧化系统应急高温排空管道19并切断进入蓄热燃烧系统的气路，此时废气从应急活性炭装置24通过后排入烟囱12。

废气在蓄热氧化装置本体6内被氧化为二氧化碳、水及少量氮氧化物、二氧化硫等物质。

更具体而言，本实施例中所述的蓄热氧化装置本体6即RTO蓄热式氧化炉，蓄热氧化装置本体6包含进气室、蓄热室、燃烧室。可根据处理风量设计为三室及三室以上。在本实施例中，如图1所示，为三室。在实际运行时，三个室在同一时间一个室进气、一个室排气、一个室吹扫，且各支管有自动开关阀，按时间依次切换。

蓄热氧化装置本体6内衬保温玻璃纤维棉，蓄热室内装有陶瓷蓄热体，用于回收从燃烧室净化排出的烟气热量。蓄热室设有差压变送器、温度变送器，燃烧室设有温度变送器、爆破片。燃烧系统7安装于燃烧室。燃烧室温度主要通过调节燃烧系统7运行负荷、新鲜空气管道16上的自动调节阀以及蓄热氧化系统高温热旁通18上的高温自动调节阀等手段控制在设计范围之内。燃烧系统7通过天然气管道21提供燃料，也可采用柴油作为燃料，通过助燃风机5提供氧气。

从蓄热氧化系统排出的净化烟气通过蓄热氧化系统净化尾气主管17进入余热回收换热器10，与SCR反应器9的净化尾气换热回收热量后进入烟气混合器8，与少量蓄热氧化系统燃烧室的高温热旁通的烟气混合二次升温。所述烟气混合器8内部布置有导流板，使从蓄热氧化系统排出的常温烟气和燃烧室排出的少量高温热旁通烟气混合均匀。通过蓄热氧化系统高温热旁通18上设有的高温自动调节阀，控制烟气混合器8的出口烟气温度范围在250～420℃范围内(根据氮氧化物入口浓度和排放指标要求选择较小的目标温度范围)，通过喷氨组件20与氨水细喷雾均匀混合后进入SCR反应器20内进行脱除氮氧化物的反应，其中氨水来自于氨水制备系统28。

所述SCR脱硝系统包含氨水制备系统28、喷氨组件20、SCR反应器9。氨水制备系统28包含氨水罐、氨水泵机配套管道、仪表、阀门等。喷氨组件20包含雾化喷枪等。SCR反应器9内设有多层脱硝催化剂。本实施例中，SCR反应器9内脱硝催化剂层为2～3层，并在反应器内配备压缩空气清灰系统和蒸汽活化系统。所述氨水制备系统与喷氨组件氨水入口连接，喷氨组件烟气入口与烟气混合器出口连接，喷氨组件出口与SCR反应器入口连接。所述SCR反应器出口与余热回收换热器热流体入口连接。

SCR反应器出口的净化尾气与余热回收换热器10的热流体入口连接，将多余热量传递给蓄热氧化系统净化尾气主管17排出的低温烟气，同时使得进入碱洗系统的烟气温度降低，有利于吸收反应进行和碱洗系统材质的选择。余热回收换热器10可采用板式换热器或管式换热器。

从余热回收换热器10热流体出口排出的尾气进入碱洗系统去除二氧化硫。碱洗系统包括碱洗塔本体11、碱洗循环泵14、加药装置13。碱洗塔本体11内设有上下位置对应的除雾层和填料层，除雾层和填料层之间设有喷淋层，喷淋层主管与碱洗循环泵14出口连接，碱洗塔本体11塔釜设有加药口、工艺水进口、污水排净口、仪表口等。除雾层和填料层均设有差压变送器用于监测压降值，当压差达到高报警值时提示进行检修和冲洗操作。碱洗塔本体11塔釜设有液位变送器和pH在线检测仪表，当液位低时，联锁控制工艺水管道上的自动开关阀打开补水；当pH值低时，联锁控制加药装置13补充碱液。加药装置13设有排污口，加药装置排污口连接至污水总管27。加药系统、碱洗塔本体11、碱洗循环泵14出口管路的旁通、应急活性炭装置24排出的污水进入污水总管27汇总后排出。

经过干式过滤器1、阻火器2、蓄热氧化系统、余热回收换热器10、烟气混合器8、SCR脱硝系统、碱洗系统处理后的含氮含硫有机废气得以高效净化完成，从碱洗塔本体11上部排出的洁净气体通过烟囱12排入大气。其中，主风机3、吹扫风机4、助燃风机5、碱洗循环泵14均为连续运行。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种含氮含硫有机废气的超净处理系统，其特征在于，包括按进气方向顺序连接的蓄热氧化系统、SCR脱硝系统、碱洗系统；

其中，在蓄热氧化系统和SCR脱硝系统之间，设置有烟气混合器和余热回收换热器；蓄热氧化系统的净化尾气主管与余热回收换热器的冷流体入口连接，余热回收换热器的冷流体出口与烟气混合器的冷流体入口连接；烟气混合器的热流体进口与蓄热氧化系统的高温热旁通连接；烟气混合器的混合烟气出口与SCR脱硝系统的烟气入口连接；SCR脱硝系统的净化尾气出口与余热回收换热器的热流体入口连接，余热回收换热器的热流体出口与碱洗系统的碱洗塔进气口连接。

2.根据权利要求1所述的超净处理系统，其特征在于，在蓄热氧化系统之前，连接有干式过滤器和阻火器；干式过滤器入口与废气主管连接，出口与阻火器连接；阻火器入口与干式过滤器连接，出口与蓄热氧化系统的主风机连接；

其中，所述干式过滤器含三级滤层，分别为初效过滤层、中效过滤层、中高效过滤层；干式过滤器配置有2～3个差压变送器。

3.根据权利要求1所述的超净处理系统，其特征在于，还包括应急活性炭装置，所述应急活性炭装置通过应急活性炭装置入口管道连接于蓄热氧化系统的进气管路之前；

所述应急活性炭装置的消防水入口与消防水管道连接，并在消防水管道上设有自动切断阀，应急活性炭装置上设有温度变送器，与自动切断阀联锁；应急活性炭装置出口与烟囱连接，应急活性炭装置下部的排污口接至污水总管。

4.根据权利要求1所述的超净处理系统，其特征在于，蓄热氧化系统的高温热旁通管路上连接有应急高温排空管道，所述应急高温排空管道连通至烟囱。

5.根据权利要求1所述的超净处理系统，其特征在于，所述蓄热氧化系统包括主风机、吹扫风机、助燃风机、蓄热氧化装置本体以及燃烧器系统；所述蓄热氧化装置本体自下而上包括进气室、蓄热室、燃烧室；所述燃烧器系统设置于燃烧室内。

6.根据权利要求5所述的超净处理系统，其特征在于，主风机入口连接废气主管，按进气方向在所述主风机之前的废气主管处设有新鲜空气旁路管道，在新鲜空气旁路管道前的废气主管处还设有应急旁路，应急旁路上按进气方向依次设有第一自动切断阀、应急活性炭装置、第二自动切断阀。

7.根据权利要求5所述的超净处理系统，其特征在于，蓄热氧化系统中的蓄热氧化装置本体为三室或三室以上；每个蓄热室设有差压变送器、第一温度变送器2～3个，燃烧室设有第二温度变送器2～3个、爆破片；燃烧器系统与天然气或柴油燃料供给管道连接。

8.根据权利要求1所述的超净处理系统，其特征在于，所述烟气混合器内部布置有导流板；所述余热回收换热器为板式换热器或管式换热器。

9.根据权利要求1所述的超净处理系统，其特征在于，所述SCR脱硝系统包含氨水制备系统、喷氨组件和SCR反应器；所述氨水制备系统与喷氨组件的氨水入口连接，喷氨组件的烟气入口与烟气混合器的混合烟气出口连接，喷氨组件出口与SCR反应器入口连接；SCR反应器内设有2～3层脱硝催化剂模块；SCR反应器的出口管路上设置有氮氧化物在线分析仪。

10.根据权利要求1所述的超净处理系统，其特征在于，所述碱洗系统的碱洗塔出气口与烟囱进气口连接；碱洗塔还连接有加药装置，所述加药装置设有排污口，加药装置排污口连接至污水总管。

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