CN219128854U - 一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，包括两组平行并置的蓄放热室，蓄放热室上端联通形成燃烧室，蓄放热室的下端设置有烟气通道，烟气通道上设置有切换阀，每组蓄放热室内自下而上依次设置有蜂窝蓄热陶瓷、SCR脱硝催化剂层、蜂窝蓄热陶瓷，蓄放热室上端联通段设置折流挡板，每组蓄放热室的上端设置燃烧器，蓄放热室侧面连接喷氨装置。是一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)。

Description

一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置

技术领域

本实用新型涉及焦化烟气超净处理技术领域，具体涉及一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置。

背景技术

一氧化碳(CO)是大气中分布最广和数量最多的污染物，被列为六种标准污染物之一；挥发性有机物(VOC_S)是指所有可挥发的有机碳氢化合物，除直接对人体健康有害外，还对生态环境造成极大危害；NO_x是导致空气中生成光化学烟雾破坏臭氧层，以及形成酸雨的主要污染物质之一。当前，大多数工业企业烟气中，多重污染物并存，如焦化烟气中存在粉尘、氮氧化物、硫化物、VOCs、CO等；钢铁烟气中除存在常有的粉尘、氮氧化物、硫化物、CO、CO₂外，还存在二噁英等污染物，工业烟气多污染物并存的现象非常常见。粉尘、硫化物、氮氧化物等作为一般大气污染物，前期已深入开展治理，并取得较好的效果。

随着环境污染排放标准越来越严，工业企业针对烟气有机污染物VOCs、一氧化碳、甲烷等可燃物的治理也逐渐提上日程。

当前，用于去除烟气中VOC_S的工艺主要有RTO蓄热燃烧、CO催化氧化、活性炭吸附、湿式洗涤等工艺，非甲烷总烃NMHC为VOCs的一种，现有的VOCs脱除工艺中，CO催化氧化、活性炭吸附、湿式洗涤等工艺只能脱除部分NMHC。且以上工艺对CH₄无法进行有效去除。

烧结烟气中用于去除一氧化碳、非甲烷总烃的工艺主要有烟气循环配烧工艺；NOx去除则主要有SNCR、SCR脱硝等工艺技术路线。这些针对单一污染物的去除工艺技术路线有些已多次经过技术革新变得更为成熟，如用于脱硝的SNCR、SCR等工艺技术路线；有些技术则新推出不久，尚需改进，如针对VOCs的RTO、CO催化氧化等工艺。

这些工艺路线在处理单一污染物时，净化或减排效果较好，但多重工艺的代数叠加，不仅增加投资和运行成本，还增大了操作维护难度，难以达到理想的综合排放效果。

目前国内针对烟气中CO、VOCs、NOx等污染物协同脱除工艺装置较少，因此，亟需开发一种一体化高度集成的，尽可能全面的脱除CO、CH₄、VOCs、NOx等污染物，即高效又节能减碳的烟气多污染协同处理的装置。

发明内容

本实用新型提供了一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，是一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，包括两组平行并置的蓄放热室，蓄放热室上端联通形成燃烧室，蓄放热室的下端设置有烟气通道，烟气通道上设置有切换阀，每组蓄放热室内自下而上依次设置有蜂窝蓄热陶瓷、SCR脱硝催化剂层、蜂窝蓄热陶瓷，蓄放热室上端联通段设置折流挡板，每组蓄放热室的上端设置燃烧器，蓄放热室侧面连接喷氨装置。

进一步的，每组蓄放热室的下端设置有两组烟气通道，两组烟气通道中的左侧通道并置构成原烟气通道、两组烟气通道中的右侧通道并置构成净烟气通道。

进一步的，每组烟气通道上均设置有切换阀。

再进一步的，所述的喷氨装置连接于所在侧SCR脱硝催化剂层的下方，且喷氨装置的喷氨口位于下方的蜂窝蓄热陶瓷上方。

再进一步的，所述的燃烧器设置于燃烧室上部，所述的折流挡板设置于燃烧室中，折流挡板设置上二下一或者上三下二。

再进一步的，折流挡板的单片挡板为多边形，单根挡板由两片或多片多边形板片角度交错焊接组成。

再进一步的，左右两侧蓄放热室对称。

本发明的技术效果在于：全面的脱除CO、CH₄、VOCs、NOx污染物，是一种一体化高度集成的、即高效又节能减碳的烟气多污染协同处理装置。

附图说明

图1为本实用新型的一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)的烟气处理流程示意图，图中虚线外框表示本实用新型结构；

图2、图6为本实用新型的一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)结构示意图；其中，图2示意“左边进气，右边蓄热”，图6示意“左边蓄热，右边进气”；

图3为本实用新型的一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)热端陶瓷体(蜂窝蓄热陶瓷3)“左边进气”结构示意图；

图4为本实用新型的一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)燃烧室结构示意图；

图5为本实用新型的一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的工艺及装置(RTO+SCR)冷端陶瓷体(蜂窝蓄热陶瓷3)“右边蓄热”结构示意图；

图中附图标记：1-喷氨装置，2-切换阀(挡板阀)，3-(蜂窝)蓄热陶瓷，4-SCR脱硝催化剂层，5-燃烧器，6-折流挡板，7-燃烧室；图中箭头表示流向。

具体实施方式

本实用新型的一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置,是一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)，其适合焦炉烟气干法脱硫除尘后的脱除CO、CH₄、VOCs、NOx净化治理，适用的烟气工况特征：烟气温度200-300℃，烟气中含CO、CH₄、VOCs、NOx等污染物。为焦化烟道烟气经干法脱硫除尘进入本装置净化。

本实用新型装置具有一体化集成协同脱除多项污染物的特点，解决了现有的处理工艺单一，高投资、高能耗、高排放，系统操作运行维护复杂等问题，可有效脱除(焦炉)烟气中CO、CH₄、VOCs等可燃物，还可同步脱除NOx，达到烟气超级净化的目的。且当烟气中CO、CH₄、VOCs等可燃物达到一定浓度时，可以凭自身燃烧所产生的热量保持系统持续燃烧，无需额外补燃。

参照图1，图1中，下方烟气处理的SCR催化剂与蓄热陶瓷之间NH₃通道省略未画出，同理，图2右侧SCR催化剂与蓄热陶瓷之间喷氨装置1、图6左侧SCR催化剂与蓄热陶瓷之间喷氨装置1省略未画出。

具体的，

本实用新型一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)总体结构：

该一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)，主要由两组并行的蓄、放热室，SCR脱硝催化剂层4，燃烧室7，燃烧器5组成(参照图2、6)；

进一步的说明，该装置中包含两组并行的蓄、放热室，单组蓄、放热室组成结构共分三段，上段和下段放置(蜂窝)蓄热陶瓷3，中间段为脱硝段(SCR脱硝催化剂层4)，放置SCR脱硝催化剂，脱硝段设置于陶瓷蓄热体升温及降温区间(300-400℃)温度区段；

进一步的说明，该装置中两组并行的蓄、放热室由切换阀2实现蓄热或放热工作状态的轮转切换，(蜂窝)蓄热陶瓷3分为降温放热和升温蓄热工作状态，以分别对原烟气进行升温，对净烟气进行降温并蓄热。

本实用新型的一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)净化烟气运行过程：

本实用新型的一种焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物的装置(RTO+SCR)所含左右两组并列的陶瓷蓄热体(如图2、6所示)，其工作状态为：“左边进气，右边蓄热”和“左边蓄热，右边进气”两种交替进行，分别由切换阀2实现左、右蓄热陶瓷体工作状态切换。

进一步的，该装置净化流程：

具体为，焦炉烟道气经前端干法脱硫、除尘后，烟气温度约为240℃，经风机引入本装置，首先“左边进气，右边蓄热”工作状态(见图2)：此状态烟气由左向右流动，烟气经切换阀2进入左边蓄(放)热室，经下段热端高温陶瓷蓄热体吸热后升温，当温度升至约300-400℃时，进入中段SCR(脱硝)催化剂层4，同时在进入(SCR脱硝)催化剂层4前端先喷入脱硝还原剂(如NH₃)，其与烟气充分混合之后进入SCR(脱硝)催化剂层4，在SCR(脱硝)催化剂层4内，烟气中的NO_x与NH₃在催化剂催化作用下，发生氧化还原反应，生成N₂和H₂O脱除NO_x；脱硝后的烟气继续向上，经过上段热端蓄热陶瓷体继续升温至750-760℃，完成吸热升温过程；之后烟气进入燃烧室7，在燃烧室7内，CO、CH₄、VOCs等可燃物在高温下得以焚烧去除，此时烟气温度因燃烧而升温至约800-1000℃；燃烧净化后的高温净烟气，再由上而下通过右边冷端蓄热陶瓷体，将热量交换给(蜂窝)蓄热陶瓷进行蓄热，净烟气温度降至约280℃，之后净烟气排出，完成一个烟气净化流程。

当左边陶瓷蓄热体完成放热，温度降低，右边陶瓷蓄热体完成吸热，温度升高而蓄热后，两边陶瓷体由切换阀2将工作状态切换为：左边蓄热，右边进气(图6)，烟气由右向左流动，该阶段陶瓷蓄热体、SCR脱硝催化剂层4、燃烧室7等净化作业流程与以上“左边进气，右边蓄热”阶段流程相同，烟气流向相反。

进一步的说明，

本装置“左边进气”状态结构及工作机理(如图3)：

陶瓷蓄热(放)室结构分为上、中、下三段，分别为：上段和下段为蜂窝(状)蓄热陶瓷3、中段为SCR脱硝催化剂层4；

进一步的，中段SCR脱硝催化剂层4前端设置脱硝还原剂(如NH₃)喷射装置1；

进一步的，中段SCR脱硝催化剂层4设置区间为陶瓷体中段300-400℃温度区间，SCR催化剂为中高温蜂窝状脱硝催化剂，催化剂活性温度区间为300-400℃；

进一步的，该状态下，左边陶瓷蓄热(放)室处于高温放热模式，该段作业机理及流程为：原烟气自下而上经过下段高温蓄热陶瓷吸热升温，当温度升至300℃时，进入SCR脱硝催化剂层4，此区域为脱硝区，在经过催化剂催化氧化还原脱除NO_x后，烟气温度约为300-400℃，之后，烟气继续向上进入上段高温蓄热陶瓷体，继续升温至约750-760℃后，流出陶瓷蓄热体，完成脱硝及升温过程；

再进一步的，烟气在升温至300℃，进入SCR脱硝催化剂层4前端，通过喷射装置1喷入脱硝还原剂(如NH₃)，与烟气充分混合；

进一步的，脱硝还原剂可由以下一种或几种方式制得：可以为20％氨水、尿素，或由20％氨水蒸发制得的氨气，通过喷射装置1喷入烟气与烟气充分混合。

本装置“燃烧室7”结构及工作机理(如图4)

本装置燃烧室7结构主要含：燃烧器5、折流挡板6；

进一步的，RTO燃烧室7设置2个相同的燃烧器5，在装置启动点火及需要助燃时，实施点火及补燃作业；

进一步优选的，在RTO燃烧室7内设置折流挡板6，用以改变气体流场，延长气体停留时间在1.2s以上，以确保燃烧充分；

进一步的，折流挡板6设置方式包含但不限于以下方式：上二下一，上三下二，单片挡板设置为多边形，单根挡板由两片或多片多边形板片角度交错焊接组成，以达到最佳紊流效果，改变燃烧气体流场，使气流充分混合燃烧。

进一步的，本“燃烧室7”段作业机理及流程为：经左侧高温蓄热陶瓷7加热升温后的烟气温度约750-760℃，进入燃烧室7，在燃烧室内，CO、CH₄、VOCs等可燃物在高温下得以燃烧去除，由于折弯挡板6的存在，烟气在燃烧室内折流往返，停留时间变长，从而使燃烧更为充分。

进一步的，本装置“右边蓄热”状态结构及工作机理(如图5)：

本装置右边陶瓷蓄(放)热室结构与左侧陶瓷蓄(放)热室结构相同且对称，结构分为上、中、下三段，分别为：上段和下段为蜂窝状蓄热陶瓷、中段为SCR脱硝催化剂层4；

进一步的，中段SCR脱硝催化剂层4下端设置脱硝还原剂(如NH₃)喷射装置1，在陶瓷蓄热阶段该装置停机待用；

进一步的，中段SCR脱硝催化剂层4设置区间为陶瓷体中段300-400℃温度区间，SCR催化剂为中高温蜂窝状脱硝催化剂，催化剂活性温度区间为300-400℃(与左侧蓄热体相同且对称)；

进一步的，该段作业机理及流程为：原烟气经燃烧室7燃烧净化后，此时温度约为800-1000℃，高温净烟气自上而下依次经过低温蓄热陶瓷，使得蓄热陶瓷升温而蓄热，净烟气温度下降至约280℃，之后排出净化装置，完成烟气净化过程。

本装置左、右两组并行的蓄、放热室由切换阀2实现蓄热或放热工作状态的轮转切换，即“左边进气，右边蓄热”状态完成后，由两组切换阀2分别完成“关闭”和“开启”工作状态交换，从而切换为“左边蓄热，右边进气”工作状态，不停轮换，使烟气净化过程持续进行。

综上所述，一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，包括两组平行并置的蓄放热室，蓄放热室上端联通形成燃烧室7，蓄放热室的下端设置有烟气通道，烟气通道上设置有切换阀2，每组蓄放热室内自下而上依次设置有蜂窝蓄热陶瓷3、SCR脱硝催化剂层4、蜂窝蓄热陶瓷3，蓄放热室上端联通段设置折流挡板6，每组蓄放热室的上端设置燃烧器5，蓄放热室侧面连接喷氨装置1。

进一步的，每组蓄放热室的下端设置有两组烟气通道，两组烟气通道中的左侧通道并置构成原烟气通道、两组烟气通道中的右侧通道并置构成净烟气通道。

进一步的，每组烟气通道上均设置有切换阀2。

再进一步的，所述的喷氨装置1连接于所在侧SCR脱硝催化剂层4的下方，且喷氨装置1的喷氨口位于下方的蜂窝蓄热陶瓷3上方。

再进一步的，所述的燃烧器5设置于燃烧室7上部，所述的折流挡板6设置于燃烧室7中，折流挡板6设置上二下一或者上三下二。

再进一步的，折流挡板6的单片挡板为多边形，单根挡板由两片或多片多边形板片角度交错焊接组成。

再进一步的，左右两侧蓄放热室对称。

原焦化烟气经前端干法脱硫除尘后，进入本装置，如图2所示，由下而上进入下段的(蜂窝)蓄热陶瓷3，升温至约300-400℃时，先经喷氨装置1喷入适量脱硝还原剂(如NH₃)，与烟气充分混合，之后进入SCR脱硝催化剂层4，在SCR脱硝催化剂层4的催化作用下，烟气中氮氧化物和脱硝还原剂发生氧化还原反应，生成N₂和H₂O，使得NO_x得以脱除。之后烟气继续经过上段的(蜂窝)蓄热陶瓷3，继续吸收热量升温至750-760℃，之后烟气进入燃烧室7，在燃烧器5的点火及助燃作用下，燃烧去除CO、CH₄、VOCs等可燃物质。在燃烧室7中设置折流挡板6，改变烟气流场，使烟气滞留时间保持在1.2S以上，燃烧更为充分，此时烟气被燃烧加热升温至800-1000℃，之后高温净烟气由上而下经过蜂窝蓄热陶瓷3冷端进行降温蓄热，将大部分热量交换给蜂窝蓄热陶瓷3蓄热后，净烟气温度降至约280℃之后排放。

热端和冷端蓄热陶瓷体由切换阀2实现工作状态切换，轮流与烟气进行吸、放热的交换，使原烟气及净烟气轮换进行升温和降温作业。

本实用新型装置较现有VOCs及NO_x的处理技术路线具有以下优势：

(1)工艺及设备高度集成化，一体化；

(2)当烟气中CO、甲烷及VOCs等可燃物达到一定浓度后，无需补燃，可靠烟气自身可燃物燃烧热值维持系统持续燃烧，大量节约能源消耗；

(3)投资及运行成本低，操作维护方便；

(4)协同治理多种污染物，烟气净化减排效果明显；

(5)工艺处理过程节能减碳，充分回收余热，高效利用能源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，其特征在于：包括两组平行并置的蓄放热室，蓄放热室上端联通形成燃烧室(7)，蓄放热室的下端设置有烟气通道，烟气通道上设置有切换阀(2)，每组蓄放热室内自下而上依次设置有蜂窝蓄热陶瓷(3)、SCR脱硝催化剂层(4)、蜂窝蓄热陶瓷(3)，蓄放热室上端联通段设置折流挡板(6)，每组蓄放热室的上端设置燃烧器(5)，蓄放热室侧面连接喷氨装置(1)。

2.根据权利要求1所述的一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，其特征在于：每组蓄放热室的下端设置有两组烟气通道，两组烟气通道中的左侧通道并置构成原烟气通道、两组烟气通道中的右侧通道并置构成净烟气通道。

3.根据权利要求2所述的一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，其特征在于：每组烟气通道上均设置有切换阀(2)。

4.根据权利要求2或3所述的一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，其特征在于：所述的喷氨装置(1)连接于所在侧SCR脱硝催化剂层(4)的下方，且喷氨装置(1)的喷氨口位于下方的蜂窝蓄热陶瓷(3)上方。

5.根据权利要求2或3所述的一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，其特征在于：所述的燃烧器(5)设置于燃烧室(7)上部，所述的折流挡板(6)设置于燃烧室(7)中，折流挡板(6)设置上二下一或者上三下二。

6.根据权利要求5所述的一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，其特征在于：折流挡板(6)的单片挡板为多边形，单根挡板由两片或多片多边形板片角度交错焊接组成。

7.根据权利要求2或3所述的一种低成本焦炉烟道气干式超净协同脱除多污染物装置，其特征在于：左右两侧蓄放热室对称。

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