CN219186472U

CN219186472U - 一种焦炉烟气全流程净化系统

Info

Publication number: CN219186472U
Application number: CN202320354177.6U
Authority: CN
Inventors: 朱飞; 邹述兴; 张辉; 张顾; 王召; 陈丹; 刘常乐
Original assignee: Wuhan Longking Co ltd; Shanghai Longking Environmental Protection Co ltd
Current assignee: Wuhan Longking Co ltd; Shanghai Longking Environmental Protection Co ltd
Priority date: 2023-03-01
Filing date: 2023-03-01
Publication date: 2023-06-16
Anticipated expiration: 2033-03-01

Abstract

本实用新型涉及一种焦炉烟气的全流程净化系统，包括沿焦炉烟气流动方向依次设置的原烟道、干法脱硫装置、除尘装置、脱硝装置、净烟道及烟囱，干法脱硫装置包括脱硫反应器，设于脱硫反应器上游的供料通道，及设于供料通道上的研磨设备，脱硫反应器用于输入的原烟气与研磨后的固体吸收剂反应脱除烟气中的含硫化物气体；除尘装置用于滤除脱硫后烟气中携带的硫化物沉淀、过量的固体吸收剂、颗粒物及焦油；脱硝装置用于脱除烟气中的氮氧化物气体。本申请采用先干法脱硫、除尘，后脱硝的工艺路线，可有效避免烟气中的粉尘、重金属和后续脱硝阶段生成硫酸氢铵对脱硝反应器、催化剂的影响；并确保脱硝烟温及烟囱热备所需的排烟温度。

Description

一种焦炉烟气全流程净化系统

技术领域

本实用新型属于焦化技术领域，尤指一种焦炉烟气的全流程净化系统。

背景技术

根据《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气[2019]35号)要求，到2025底前，重点区域钢铁企业炼焦工序焦炉煤气排放限值如下：SO₂≤30mg/m³、NO_x≤150mg/m³、颗粒物≤10mg/m³(8％基准含氧量)；其中，部分省份对焦化烟气排放执行标准更为严格，例如2019年1月1日河北省实施《炼焦化学工业大气污染物超低排放标准》，要求现有企业自2020年10月1日起焦化烟囱污染物排放NO_x≤130mg/m³，SO₂≤30mg/m³、颗粒物≤10mg/m³；河南省地方标准《炼焦化学工业大气污染物排放标准》(征求意见稿)要求自2021年1月1日起，位于省辖市建成区中的炼焦化学工业企业焦炉烟囱污染物排放NO_x≤50mg/m³，SO₂≤30mg/m³、颗粒物≤10mg/m³；未来，焦炉煤气排放要求将日趋严格。

焦炉烟气具有如下特点：1)烟温度相对较低，为160～300℃，多数在170～230℃；2)SO₂浓度较低且范围广，以焦炉煤气为主要燃料时SO₂排放浓度为160mg/Nm³左右；以高炉煤气等低热值煤气(或混合煤气)为主要燃料时SO₂直接排放浓度为50～200mg/Nm³，此外SO₂容易与NH₃发生反应形成硫酸氢铵，造成管道堵塞及设备腐蚀；单独采用焦炉煤气加热焦炉时，NO_x一般都高于500mg/m³；含水量大不相同：一般为5％～17.5％；3)焦炉烟囱需要始终处于热备状态，排出温度要在120℃以上。4)焦炉烟道气组分呈周期性波动，烟气中SO₂、NO_x、O₂含量的波峰和波谷差值较大；5)焦炉煤气组分复杂多变，含有焦油、硫化氢、甲烷和一氧化碳等。

针对焦炉烟气特点，若采用先脱硝后脱硫工艺，存在以下问题：1)含硫烟气与NH₃生成的硫酸氢铵易粘附在烟道、催化剂及后续换热设备等，造成催化剂中毒、烟道堵塞、换热设备换热效率降低等；2)烟气中焦油、颗粒物易黏附、堵塞催化剂，增加SCR反应器阻力，降低NO_x去除效率；3)为满足焦炉烟囱热备需求，若采用湿法脱酸，还需进一步对烟气升温，增加系统热耗。若采用先脱硫后脱硝工艺，经脱硫除尘后的烟气为后续SCR脱硝的稳定运行提供可靠保证，但前端脱硫技术的选择依然存在如下问题：1)采用半干法、湿法等，烟气温降大，不利于后续脱硝工艺衔接；2)采用活性焦脱硫，涉及SO₂解吸以及副产品SO₂的转化等，工艺流程长，一次性建设成本高、后期生产运行费用也高，同时对操作人员的技能水平要求也较高。

为此，针对焦炉烟气净化工艺存在的问题，开发一种新的焦炉烟气净化系统具有重要意义。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种焦炉烟气全流程净化系统，采用先脱硫除尘后脱硝的工艺路线，可有效避免烟气中的粉尘、重金属和后续脱硝阶段SO₂与NH₃生成硫酸氢铵对脱硝反应器、催化剂的影响，保证脱硝效率；同时干法脱硫技术，能确保后续脱硝反应所需烟气温度及烟囱热备所需的排烟温度。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种焦炉烟气全流程净化系统，包括沿焦炉烟气流动方向依次设置的原烟道、干法脱硫装置、除尘装置、脱硝装置、净烟道及烟囱，

所述干法脱硫装置包括脱硫反应器，设于脱硫反应器上游的供料通道，及设于供料通道上的研磨设备，所述脱硫反应器用于输入的原烟气与研磨后的固体吸收剂反应脱除烟气中的含硫化物气体；

所述除尘装置用于滤除脱硫后烟气中携带的硫化物沉淀、过量的固体吸收剂、颗粒物及焦油；

所述脱硝装置包括脱硝反应器，所述脱硝反应器内部设有催化剂层，用于滤后烟气与还原剂形成的混合烟气在催化剂层内发生还原反应脱除烟气中的氮氧化物气体；

所述焦炉烟气通过原烟道输入，经干法脱硫、除尘和脱硝后的净烟气通过净烟道由烟囱排放。

一些技术方案中，还包括设于所述净烟道上的余热回收装置，所述余热回收装置采用省煤器与蒸发器在内的多级结构，以将净烟温度降至烟囱热备所需烟温。

一些技术方案中，所述干法脱硫装置还包括供料设备，所述供料设备包括吸收剂料仓、混料器及螺旋输送机，所述吸收剂料仓中的吸收剂经底部混料器的作用由螺旋输送机送入研磨设备。

一些技术方案中，所述吸收剂为粉状碳酸氢钠；和/或，

所述研磨设备的出料粒径小于20um。

一些技术方案中，所述除尘装置包括间隔布置的多个布袋除尘器，所述布袋除尘器的下方对应装设有灰斗，灰斗中收集的脱硫灰采用气力输送的方式送至外运灰仓。

一些技术方案中，所述除尘装置还包括清灰控制装置，所述清灰控制装置用于依据压差设定值或时间设定值控制向布袋除尘器喷射压缩空气以使附着在布袋表面的粉尘脱落。

一些技术方案中，所述脱硝反应器为SCR反应器；

所述催化剂层采用初装与备用相结合的多层，其中，催化剂采用蜂窝式结构的中低温催化剂；

所述还原剂为氨或尿素。

一些技术方案中，所述供料通道上布设有输送风机，用于将吸收剂研磨粉料喷射入脱硫反应器；

所述净烟道上布设有引风机，用于提供净烟气流通的动力。

本实用新型采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：

1.本申请采用先脱硫、除尘后脱硝工艺，一方面，避免烟气中的粉尘、重金属等造成催化剂中毒，同时避免了粉尘等颗粒物造成的催化剂磨损，提高了催化剂的寿命；另一方面，可有效避免后续脱硝阶段SO₂与NH₃生成硫酸氢铵对脱硝反应器、催化剂的影响，保证脱硝效率，及可避免硫酸氢铵对下游设备及管道的影响；

2.本申请采用干法脱硫技术，可使焦炉烟温降较小，能确保后续脱硝反应所需烟气温度以及烟囱热备所需的排烟温度，避免二次加热造成的能耗浪费；

3.进一步地，本申请采用SDS干法脱硫装置，设备简单、维护方便，对负荷波动适应性好，造价便宜，占地面积小，且干粉喷射输送管道不易阻塞；

4.进一步地，本申请采用布袋除尘器，一方面，可使未反应的吸收剂能够在滤袋上形成粉饼二次脱硫，吸收剂利用率高；另一方面，能够有效去除焦炉煤气中的颗粒物和焦油，满足系统的粉尘排放要求；

5.进一步地，本申请采用中低温SCR脱硝技术，成熟度高，脱硝效率高，同时具备升级空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型实施例所述的一种焦炉煤气全流程净化系统的结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

11－吸收剂料仓，12－混料器，13－螺旋输送机，14－研磨设备，15－输送风机，16－SDS反应器；

21－布袋除尘器，22－灰斗；

30－SCR反应器；

40－余热锅炉；

50－引风机；

60－烟囱。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，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，或一体的连接；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。

请参阅图1，示出一种焦炉烟气全流程净化系统，包括沿焦炉烟气流动方向依次设置的原烟道、干法脱硫装置、除尘装置、脱硝装置、净烟道及烟囱60，焦炉烟气通过原烟道输入，经干法脱硫、除尘和脱硝后的净烟气通过净烟道由烟囱60排放。

上述实施例中，采用先脱硫除尘后脱硝的工艺路线，可有效避免烟气中的粉尘、重金属和后续脱硝阶段SO₂与NH₃生成硫酸氢铵对脱硝反应器、催化剂的影响，保证脱硝效率；同时干法脱硫技术，能确保后续脱硝反应所需烟气温度及烟囱60热备所需的排烟温度。

在一较佳实施方式中，干法脱硫装置包括SDS反应器16，设于SDS反应器16上游的供料通道，及设于供料通道上的研磨设备14，SDS反应器16用于输入的原烟气与研磨后的固体吸收剂反应脱除烟气中的含硫化物气体。

在一具体实施方式中，干法脱硫装置还包括供料设备，供料设备包括吸收剂料仓11、混料器12及螺旋输送机13，吸收剂料仓11中的吸收剂经底部混料器12的作用由底部的螺旋输送机13送入研磨设备14。

研磨设备14是干法脱硫装置的关键设备，其选型及配置直接关联到系统的脱硫效率、吸收剂的消耗量及系统达标运行的稳定性。本实施例中的吸收剂为碳酸氢钠，研磨设备14选用进口粉磨机，控制碳酸氢钠粉体的粒径在20um以下。在研磨设备14与SDS反应器16之间的吸收剂输送通道上布设有输送风机15，磨粉机出口经输送风机15，将粉状碳酸氢钠喷入SDS反应器16。

SDS反应器16有卧式、立式两种，根据实际情况可利用烟道作为SDS反应器16。在除尘装置前烟道上喷入粉状碳酸氢钠，粉状碳酸氢钠在高温烟气的作用下激活，烟道内烟气中的SO₂及其他酸性介质与激活的粉状碳酸氢钠充分接触发生化学反应，从而实现烟气净化。干法脱硫装置还具有在线自动调节功能，可以依据进出口SO₂浓度调整碳酸氢钠粉喷入量。

上述实施例中，采用SDS干法脱硫装置，设备简单、维护方便，对负荷波动适应性好，造价便宜，占地面积小，且干粉喷射输送管道不易阻塞。

除尘装置用于滤除脱硫后烟气中携带的硫化物沉淀、过量的固体吸收剂、颗粒物及焦油。具体地，除尘装置包括间隔布置的多个布袋除尘器21。

含尘烟气从布袋除尘器21的进风口进入烟气进风通道，通过灰斗22进入过滤室下部，在此处大颗粒粉尘预先沉降落入灰斗22，较细的粉尘向上进入过滤室吸附拦截在滤袋外表面，干净气体透过滤袋进入净气室并经各离线阀进入出风通道。

随着过滤工作的进行，当滤袋表面的粉尘不断增加，导致布袋除尘器21阻力上升，由清灰控制装置按压差设定值或时间设定值，压缩空气从气流分配器按顺序经脉冲阀和喷吹管上的喷嘴向滤袋喷射，喷吹时滤袋内的压力急速上升，使滤袋迅速向外膨胀，当袋壁膨胀到极限位置时，很大的张力使其受到强烈的冲击振动并获得最大反向加速度，从而开始向内收缩，附着在滤袋表面的粉尘层不受张力作用，由于惯性力的作用而从滤袋上脱落沉降至灰斗22，同理清除其他滤袋上的积灰。灰斗22中收集的脱硫灰采用气力输送的方式送至外运灰仓。外运灰仓下部出灰，定期外排。

上述实施例中，采用多个布袋除尘器21，一方面，可使未反应的吸收剂能够在滤袋上形成粉饼二次脱硫，吸收剂利用率高；另一方面，能够有效去除焦炉煤气中的颗粒物和焦油，满足系统的粉尘排放要求。

脱硝装置包括SCR反应器30，设于SCR反应器30上游的混合烟气通道，及旁通于混合烟气通道的还原剂输入通道，SCR反应器30内部设有催化剂层，用于滤后烟气与还原剂形成的混合烟气在催化剂层内发生还原反应脱除烟气中的氮氧化物气体。

综合考虑经济性与安全性因素，拟采用蜂窝式催化剂，采用2+1层布置，初装2层，备用一层。选用中低温催化剂，在180-360℃有良好的催化效果。

上述实施例中，采用中低温SCR脱硝技术，成熟度高，脱硝效率高，同时具备升级空间；所采用的脱硝装置运行稳定，脱硝效率高。

在另一较佳实施方式中，还包括设于净烟道上的余热回收装置。

脱硫除尘脱硝后的焦炉烟气，焦油、粉尘都被处理干净，同时烟气中的三氧化硫含量极低，脱硝氨逃逸造成的硫酸氢铵含量极少，有利于余热回收装置长期稳定运行。

同时，脱硫除尘脱硝后的焦炉烟气温度远高于焦炉烟囱热备所需烟温，因此，设置余热回收装置，利用焦炉煤气生产蒸汽，将烟温降到175℃左右后排出。

余热回收装置包括但不限于余热锅炉40，余热锅炉40采用省煤器、蒸发器两级结构。余热设备总体设计为卧式、自然循环，室外布置、自除氧、双通道结构。余热设备安全运行的工况范围为50％～110％。余热设备主要由列管蒸汽发生器、热管水加热器、汽包、给水系统、水泵、液位计、流量计、水泵控制柜、软水箱、框架平台爬梯等组成。

上述实施例中，通过余热回收装置将净化烟气的余热进行回收，一方面，能够降低净化烟气烟温，以满足烟囱60热备所需烟温；另一方面，能够利用回收的余热进行多样生活用水的制取，兼具经济性。

本专利涉及的焦炉烟气全流程净化系统，工艺路线为：SDS干法脱硫+布袋除尘器+中低温SCR反应器+余热锅炉，具体运行过程如下：

外购袋装小苏打(粉状碳酸氢钠)送入吸收剂料仓11，经吸收剂料仓11底部的混料器12作用，由底部的螺旋输送机13送入研磨设备14，研磨设备14将研磨后的碳酸氢钠粉体喷入SDS反应器16中，钠基粉体在高温废气中激活热分解，焦炉烟气进入SDS反应器16，废气中的SO₂与激活热分解的粉状碳酸氢钠充分接触、发生化学反应，进行SO₂的吸收净化；

脱硫后烟气进入布袋除尘器21，干法脱硫生成的硫酸钠经过布袋除尘器21收集后经气力输送至外运灰仓集中外排；

除尘后的烟气进入脱硝装置，SCR反应器30入口前烟气与喷氨装置加入的还原剂(氨气或尿素)充分混合，混合后的烟气进入催化剂层，在催化剂作用下发生还原反应，脱除NO_x；

净化后的烟气经余热锅炉40降温后在引风机50作用下由烟囱排放，烟气的排放温度在100-130℃之间，且NO_x含量小于50mg/Nm³，SO₂含量小于10mg/Nm³，烟尘含量小于10mg/Nm³。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种焦炉烟气全流程净化系统，其特征在于：包括沿焦炉烟气流动方向依次设置的原烟道、干法脱硫装置、除尘装置、脱硝装置、净烟道及烟囱，

2.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气全流程净化系统，其特征在于，

还包括设于所述净烟道上的余热回收装置，所述余热回收装置采用省煤器与蒸发器在内的多级结构，以将净烟温度降至烟囱热备所需烟温。

3.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气全流程净化系统，其特征在于，

所述干法脱硫装置还包括供料设备，所述供料设备包括吸收剂料仓、混料器及螺旋输送机，所述吸收剂料仓中的吸收剂经底部混料器的作用由螺旋输送机送入研磨设备。

4.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气全流程净化系统，其特征在于，

所述吸收剂为粉状碳酸氢钠；和/或，

所述研磨设备的出料粒径小于20um。

5.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气全流程净化系统，其特征在于，

所述除尘装置包括间隔布置的多个布袋除尘器，所述布袋除尘器的下方对应装设有灰斗，灰斗中收集的脱硫灰采用气力输送的方式送至外运灰仓。

6.根据权利要求5所述的一种焦炉烟气全流程净化系统，其特征在于，

所述除尘装置还包括清灰控制装置，所述清灰控制装置用于依据压差设定值或时间设定值控制向布袋除尘器喷射压缩空气以使附着在布袋表面的粉尘脱落。

7.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气全流程净化系统，其特征在于，

所述脱硝反应器为SCR反应器；

所述还原剂为氨或尿素。

8.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气全流程净化系统，其特征在于，

所述供料通道上布设有输送风机，用于将吸收剂研磨粉料喷射入脱硫反应器；

所述净烟道上布设有引风机，用于提供烟气流通的动力。