焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化系統，該系統包括：余熱鍋爐(1)、半干法脫硫裝置(2)、除塵器(3)、低溫脫硝裝置(4)及氨供應系統(6)；所述余熱鍋爐(1)設置有煙氣入口、煙氣出口及蒸汽出口，該煙氣出口通過管路與所述半干法脫硫裝置(2)的氣體入口相連，所述半干法脫硫裝置(2)的氣體出口通過管路與所述除塵器(3)的氣體入口相連，所述除塵器(3)的氣體出口通過管路與所述低溫脫硝裝置(4)的氣體入口相連，所述低溫脫硝裝置(4)的氣體出口通過管路與煙囪(9)相連；所述氨供應系統(6)與所述低溫脫硝裝置(4)的催化劑入口相連。
【專利說明】
焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化系統，屬于焦爐煙道廢氣無害化處理技術領域。【背景技術】
[0002]近年來，霧霾天氣的頻繁出現，使人們對大氣環境問題的關注達到前所未有的程度;而S02和NOx作為霧霾的主要組成物質，其已成為大氣污染治理的重中之重。焦化行業焦爐煙氣中會產生大量的S02和NOx，其脫硫脫硝業已提上日程。2012年實施的《煉焦化學工業污染物排放標準》規定:2012年10月1日起，新建焦爐的S02和NOx排放分別不得超過50mg/Nm3 和500mg/Nm3，從2015年1月1日起，現有焦爐同樣執行上述排放標準。
[0003]焦爐煙氣因燃料、爐型及運行負荷的不同，其排煙溫度在230-3HTC之間，煙氣中 S02的濃度在60-500mg/Nm3之間，NOx濃度在100-1300mg/Nm3之間，遠遠超出國家要求的排放規定，同時煙氣中的熱能豐富。
[0004]近些年，國內有識之士也開始關注焦化行業焦爐煙氣的治理問題，并已經開展了這些方面的研究和工程實踐。如公開號為CN103816796A，發明名稱為一種低溫焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝的專利公開了采用先半干法脫硫，再進行SCR脫硝的工藝方法，但高溫煙氣對半干法脫硫系統會產生負面影響，使該工藝存在隱患。又如公開號為CN104923046A，發明名稱為一種焦爐煙氣脫硫、脫硝及余熱回收一體化方法的專利公開了先進行SCR脫硝、再經余熱回收，最后進行氨法脫硫的工藝路線，但未脫硫煙氣中的S02會對脫硝系統產生負面影響，同時氨法脫硫尾部易產生氣溶膠造成二次污染。
[0005]鑒于上述情況，該技術領域的研究人員都努力尋求一種適合焦爐煙氣脫硫脫硝的一體化系統及方法。
[0006]1、與本實用新型相關的現有技術一
[0007]1.1、現有技術一的技術方案
[0008]公開號為CN103816796A，發明名稱為一種低溫焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝的專利中提到，該工藝采用由引風單元、脫硫單元、氨制備單元、脫硝除氨單元、壓縮空氣單元、顆粒物輸送單元組成的系統;具體煙氣流程為來自焦爐的中高溫廢氣直接進入脫硫單元，采用半干法脫硫技術先對煙氣進行脫硫;脫硫后的煙氣送入脫硝除氨單元，利用氨制備單元提供SCR脫硝所需的還原劑；引風單元、壓縮空氣單元和顆粒物輸送單元為輔助單元。
[0009]1.2、現有技術一的缺點[〇〇1〇]該技術中，未考慮半干法脫硫反應的最佳溫度范圍為90-150°C，由于其脫硫煙氣溫度過高使得脫硫效率大幅下降從而對后續脫硝催化劑產生毒害作用，還會導致鈣硫比提高，脫硫劑耗費增加，同時對后續布袋的安全運行產生威脅，降低布袋壽命。
[0011]2、與本實用新型相關的現有技術二
[0012]2.1、現有技術二的技術方案[〇〇13] 公開號為CN104923046A，發明名稱為一種焦爐煙氣脫硫、脫硝及余熱回收一體化方法的專利提到，該工藝采用的系統由加熱爐、脫硝裝置、余熱回收裝置、氨法脫硫裝置、氨供應系統等部分組成。焦爐來的煙氣首先進入加熱爐加熱升溫至300-400 °C，再進入脫硝裝置脫硝，使用還原劑和脫硝催化劑脫除煙氣中的氮氧化物;其中脫硝還原劑為氨;脫硝裝置出來的煙氣經余熱回收裝置回收熱量并降溫至100_150°C，再進入氨法脫硫裝置脫除煙氣中的二氧化硫。
[0014]2.2、現有技術二的缺點[0〇15]現有技術在脫硝之前增加了煤氣加熱爐，會增加2000-3000Nm3/h的煤氣消耗；同時，焦爐煙氣的S02濃度過高，當煙氣溫度控制不當在280°C以下時，在脫硝催化劑的作用下 S〇2被氧化后，易與NH3形成NH4HSO4，S03和NH4HSO4的產生均會對催化劑、低溫段下游設備產生不利影響，如堵塞催化劑;最后，該技術的脫硫系統采用氨法脫硫，使尾部易產生氣溶膠， 同時系統產生脫硫廢水，造成二次污染。【實用新型內容】
[0016]本實用新型的目的在于提供一種焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化系統。[〇〇17]為達上述目的，本實用新型提供了一種焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化系統，該系統包括:余熱鍋爐1、半干法脫硫裝置2、除塵器3、低溫脫硝裝置4及氨供應系統 6；
[0018]所述余熱鍋爐1設置有煙氣入口、煙氣出口及蒸汽出口，該煙氣出口通過管路與所述半干法脫硫裝置2的氣體入口相連，所述半干法脫硫裝置2的氣體出口通過管路與所述除塵器3的氣體入口相連，所述除塵器3的氣體出口通過管路與所述低溫脫硝裝置4的氣體入口相連，所述低溫脫硝裝置4的氣體出口通過管路與煙肉9相連;所述氨供應系統6與所述低溫脫硝裝置4的催化劑入口相連。
[0019]根據本實用新型所述的系統，優選地，該系統還包括蒸汽加熱器5,該蒸汽加熱器5 設置于除塵器3與低溫脫硝裝置4之間；
[0020]所述除塵器3的氣體出口通過管路與該蒸汽加熱器5的煙氣入口相連，該蒸汽加熱器5的煙氣出口通過管路與所述低溫脫硝裝置4的氣體入口相連；[0021 ]所述余熱鍋爐1的蒸汽出口通過管路與該蒸汽加熱器5的蒸汽入口相連。
[0022]根據本實用新型所述的系統，優選地，該系統還包括鍋筒，該鍋筒通過管路與所述蒸汽加熱器5的蒸汽入口相連。該鍋筒可以為系統提供外部熱源蒸汽，在脫硝催化劑需要高溫激活時使用。
[0023]根據本實用新型所述的系統，優選地，該系統還包括鼓風機7,該鼓風機7通過管路經由所述余熱鍋爐1與焦爐煙道相連接。
[0024]根據本實用新型所述的系統，優選地，所述除塵器3為布袋除塵器。
[0025]根據本實用新型所述的系統，優選地，用于連接低溫脫硝裝置4的氣體出口與煙囪 9的管路上設置有增壓風機8。該增壓風機可以為煙氣克服整個系統阻力提供升壓，其配備變頻電機，可根據焦爐的實際生產工況調節風機轉速，以保證正常生產。
[0026]根據本實用新型所述的系統，其還為脫硝單元設置了保險措施裝置，即在脫硝裝置前增加蒸汽加熱器，若現場工況不穩定導致煙氣溫度降低，或需要提高脫硝效率，可開啟蒸汽加熱器，煙氣經蒸汽加熱器小幅升溫，煙氣溫度可升至160-20(TC，此時脫硝效率可達 80-90 %以上。正常工況下，氮氧化物入口濃度在500mg/Nm3左右，蒸汽加熱器為常閉狀態。
[0027]根據本實用新型所述的系統，氨供應系統可采用液氨或廢氨水作為原料，經氨蒸發器蒸發后，與空氣混合稀釋至5 %以下后，由噴氨格柵噴入脫硝反應器前煙道，提供脫硝反應所需的氨。
[0028]本實用新型所述的系統可以適用于多種不同的方法進行焦爐煙氣余熱回收利用、 脫硫及脫硝一體化處理，為了進一步對本實用新型的系統進行說明，本實用新型還提供了應用本實用新型的系統對焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化處理方法，所述方法包括以下步驟:(1)首先，將高溫焦爐煙氣經余熱回收并降溫后，得到低溫焦爐煙氣；[〇〇29](2)其次，對步驟(1)得到的低溫焦爐煙氣進行半干法脫硫處理，得到經脫硫處理后的煙氣；
[0030](3)然后，對步驟(2)得到的經脫硫處理后的煙氣進行除塵處理，得到經除塵處理的煙氣；
[0031](4)最后對步驟(3)得到的經除塵處理的煙氣進行SCR低溫脫硝處理，得到經余熱回收、脫硫及脫硝處理后的焦爐煙氣。
[0032]根據本實用新型所述的方法，步驟(1)中所述的降溫為將高溫焦爐煙氣的溫度降至130-150。。。
[0033]根據本實用新型所述的方法，所述來自焦爐的高溫焦爐煙氣的溫度為230-3HTC， 首先將高溫焦爐煙氣送入余熱回收裝置(可以為余熱鍋爐)進行余熱回收并降溫處理，將該高溫焦爐煙氣溫度降至130_150°C，該溫度滿足半干法脫硫工藝的溫度要求;余熱鍋爐產出的蒸汽可用于加熱經脫硫、除塵后得到的煙氣，或接至工廠熱力管網進行回收利用。
[0034]根據本實用新型所述的方法，步驟(2)可以按照以下具體方式進行:低溫焦爐煙氣通過煙道輸送至脫硫吸收塔，煙氣與細脫硫吸收劑粉末進行混合，顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦，充分接觸混合，在噴入均勻水霧以降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中的S02 充分反應完成脫硫，其脫硫效率可達95%以上。其中，脫硫吸收劑可以是消石灰，也可以是 Na2C03。本申請的脫硫方法采用半干法脫硫工藝，該工藝無脫硫廢水，脫硫副產品呈干態，不會造成二次污染。
[0035]根據本實用新型所述的方法，步驟(2)得到的經脫硫處理后的煙氣中攜帶大量固體顆粒(仍具有活性的脫硫劑)，該煙氣從半干法脫硫處理所用的吸收塔頂部排出，進入除塵器，被分離出來的顆粒經中間灰倉返回半干法脫硫處理所用的吸收塔進行重復利用，以提高脫硫劑的利用效率、降低運行成本。[〇〇36]根據本實用新型所述的方法，步驟(3)得到的經除塵處理的煙氣的溫度為130-140r。
[0037]根據本實用新型所述的方法，脫硫后的煙氣通過除塵器除塵，除塵器為布袋除塵器;除塵器的應用，保證了出口粉塵的濃度，滿足愈來愈嚴格的粉塵排放要求。
[0038]根據本實用新型所述的方法，步驟(3)從除塵器出來的經除塵處理的煙氣溫度為 130_140°C，其適合低溫脫硝催化劑的溫度要求，該煙氣進入脫硝反應器與氨區提供的還原劑氨反應完成脫硝，脫硝效率可達70-80 %以上。[〇〇39] 本實用新型對SCR低溫脫硝處理過程中所用的低溫脫硝催化劑不作要求，本領域技術人員可以根據現場作業需要選擇合適的催化劑，只要能夠實現實用新型的目的即可； 該低溫脫硝催化劑可以采用目前已經工業應用的催化劑，也可以采用ZL 201310157602.3， ZL 201110439896.x，ZL201210491331.0等專利中公開的低溫脫硝催化劑。
[0040]根據本實用新型所述的方法，步驟(3)及步驟(4)之間還包括以下具體操作:[〇〇41]利用步驟(1)回收的余熱對步驟(3)得到的經除塵處理的煙氣進行加熱，以保證煙氣溫度滿足脫硝催化劑對脫硝反應溫度的要求；[〇〇42]進一步地，所述的加熱為將煙氣溫度加熱至160_200°C。[〇〇43] 經過蒸汽加熱處理的煙氣溫度升高至160_200°C左右，該溫度達到低溫SCR脫硝反應的最佳反應溫度，后續使用SCR脫硝反應器進行脫硝。
[0044]根據本實用新型所述的方法，該方法步驟(1)還包括在余熱回收過程中將冷空氣加熱后送回焦爐煙道，使焦爐煙道處于熱備狀態的操作。
[0045]根據本實用新型所述的方法，該方法步驟(2)還包括在半干法脫硫處理所用的脫硫劑中加入脫硝催化劑的操作；[〇〇46] 進一步地，所述脫硫劑包括消石灰或Na2C03。
[0047]本實用新型在脫硫劑中加入脫硝催化劑，可實現在脫硫吸收塔中脫除部分NOx，降低低溫脫硝系統的脫除壓力，提高整個系統的脫硝效率的目的。
[0048]本實用新型對脫硫劑與脫硝催化劑二者之間的用量比例不作要求，本領域技術人員可以根據現場作業需要合理設置二者之間的比例，只要能夠實現本實用新型目的即可。
[0049]根據本實用新型所述的方法，半干法脫硫技術為本領域公知的技術手段，本實用新型對半干法脫硫過程中所涉及的具體工藝參數，如脫硫劑的用量、煙氣的流量等不作具體要求，本領域技術人員可以根據現場作業需要合理選擇半干法脫硫過程中涉及的一些工藝參數，只要保證可以實現實用新型目的即可。
[0050]根據本實用新型所述的方法，低溫SCR脫硝處理是在常規高溫SCR脫硝處理的系統基礎上，控制體系溫度并替換其所用的中高溫催化劑為低溫催化劑，主要的不同之處是選用催化劑的不同；因此，本領域技術人員可以根據現場作業需要合理選擇SCR低溫脫硝過程中涉及的一些工藝參數，只要能夠實現實用新型目的即可。
[0051]本實用新型著眼于焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化整體工藝方案的可操作性、系統穩定性及經濟性，為解決焦爐煙氣在先脫硫時溫度過高不能滿足直接脫硫的要求，在先脫硝時S02過高又影響低溫脫硝效率，同時如何綜合利用焦爐煙氣中的豐富熱能的問題，提供了一種新的工藝路線。[〇〇52]本實用新型的技術方案具有以下有益技術效果:
[0053]1、本實用新型采用將高溫煙氣先通過余熱鍋爐降溫的工藝方法，避免了煙氣溫度過高對后續半干法脫硫單元的不利影響；[〇〇54]2、本實用新型采用在低溫脫硝前先進行脫硫的工藝方法，降低了S02對低溫選擇性還原脫硝反應及設備的負面影響；
[0055]3、本實用新型通過余熱鍋爐回收高溫煙氣余熱，并通過蒸汽加熱器的作用，無需外加熱源即可實現脫硝煙氣的加熱升溫；
[0056]4、此外，本實用新型的系統及方法投資和運行費用較低，而系統的運穩定性較高， 經處理后，焦爐煙氣中S02、N0x及顆粒物排放均優于國家標準。
[0057]經本實用新型提供的系統及方法對焦爐煙氣進行余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化處理后，脫硫效率>95 %，脫硝效率>80 %，凈化后焦爐煙氣中S02〈30mg/Nm3，N0x〈100mg/ Nm3,塵含量<15mg/Nm3。【附圖說明】
[0058]圖1為本實用新型實施例1提供的焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化系統結構示意圖。[〇〇59] 主要附圖標號說明:
[0060]1、余熱鍋爐；
[0061]2、半干法脫硫裝置；
[0062]3、除塵器；[〇〇63]4、低溫脫硝裝置；[〇〇64]5、蒸汽加熱器；[〇〇65]6、氨供應系統；
[0066]7、鼓風機；
[0067]8、增壓風機；
[0068]9、煙囪。【具體實施方式】
[0069]以下通過具體實施例及說明書附圖詳細說明本實用新型的實施過程和產生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本實用新型的實質和特點，不作為對本案可實施范圍的限定。
[0070]實施例1
[0071]本實施例提供了一種焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化系統，其結構示意圖如圖1所示，該系統包括:余熱鍋爐1、半干法脫硫裝置2、除塵器3、低溫脫硝裝置4及氨供應系統6;
[0072]所述余熱鍋爐1設置有煙氣入口、煙氣出口及蒸汽出口，該煙氣出口通過管路與所述半干法脫硫裝置2的氣體入口相連，所述半干法脫硫裝置2的氣體出口通過管路與所述除塵器3的氣體入口相連，所述除塵器3的氣體出口通過管路與所述低溫脫硝裝置4的氣體入口相連，所述低溫脫硝裝置4的氣體出口通過管路與煙肉9相連;所述氨供應系統6與所述低溫脫硝裝置4的催化劑入口相連；[〇〇73]所述除塵器3為布袋除塵器；
[0074]用于連接低溫脫硝裝置4的氣體出口與煙囪9的管路上設置有增壓風機8。
[0075]該系統還包括蒸汽加熱器5,該蒸汽加熱器5設置于除塵器3與低溫脫硝裝置4之間；
[0076]所述除塵器3的氣體出口通過管路與該蒸汽加熱器5的煙氣入口相連，該蒸汽加熱器5的煙氣出口通過管路與所述低溫脫硝裝置4的氣體入口相連；
[0077]所述余熱鍋爐1的蒸汽出口通過管路與該蒸汽加熱器5的蒸汽入口相連。
[0078]該系統還包括鍋筒(圖中未畫出)，該鍋筒通過管路與所述蒸汽加熱器5的蒸汽入口相連。
[0079]該系統還包括鼓風機7,該鼓風機7通過管路經由所述余熱鍋爐1與焦爐煙道相連接。
[0080]實施例2
[0081]本實施例提供了一種焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化方法，該方法是使用實施例1提供的系統實現的，現有年產100萬噸的2座55孔5.5米搗固焦爐，煙氣量25萬 Nm3/h，煙氣入口溫度為230-310 °C，S02入口濃度為200-500mg/Nm3，NOx入口濃度為700-1300mg/Nm3;該方法包括以下步驟:[〇〇82](1)首先，將高溫焦爐煙氣(230-310 °C)送入余熱鍋爐中進行余熱回收得到0.5MPa蒸汽15t/h，并降溫至140°C后，得到低溫焦爐煙氣；
[0083](2)其次，將步驟(1)得到的低溫焦爐煙氣送入半干法脫硫裝置中進行半干法脫硫處理，得到經脫硫處理后的煙氣；其中，半干法脫硫處理所用的脫硫劑中加入了脫硝催化劑，所述脫硫劑包括消石灰或Na2C03，其脫硫效率可達95 %以上；[〇〇84](3)然后，對步驟(2)得到的經脫硫處理后的煙氣進行除塵處理，得到經除塵處理的煙氣;經除塵處理的煙氣的溫度為130°C;[〇〇85]利用步驟(1)回收的余熱對步驟(3)得到的經除塵處理的煙氣進行加熱，以保證煙氣溫度滿足脫硝催化劑對脫硝反應溫度的要求;所述的加熱為將煙氣溫度加熱至200°C;
[0086]所用脫硝催化劑可為殼牌公司、康寧公司等生產的低溫脫硝催化劑，該低溫脫硝催化劑的用量為80m3左右，該脫硝處理的脫硝效率>80 % ;[〇〇87](4)最后對步驟(3)得到的煙氣進行SCR低溫脫硝處理，得到經余熱回收、脫硫及脫硝處理后的焦爐煙氣;凈化后的該焦爐煙氣中302〈3〇1^/_3，勵1〈10〇1^/_3，塵含量〈151!^/ Nm3〇
[0088]該方法步驟(1)還包括在余熱回收過程中將冷空氣加熱后送回焦爐煙道，使焦爐煙道處于熱備狀態的操作。
【主權項】
1.一種焦爐煙氣余熱回收利用、脫硫及脫硝一體化系統，其特征在于，該系統包括:余 熱鍋爐(1)、半干法脫硫裝置(2)、除塵器(3)、低溫脫硝裝置(4)及氨供應系統(6);所述余熱鍋爐(1)設置有煙氣入口、煙氣出口及蒸汽出口，該煙氣出口通過管路與所述 半干法脫硫裝置(2)的氣體入口相連，所述半干法脫硫裝置(2)的氣體出口通過管路與所述 除塵器(3)的氣體入口相連，所述除塵器(3)的氣體出口通過管路與所述低溫脫硝裝置(4) 的氣體入口相連，所述低溫脫硝裝置(4)的氣體出口通過管路與煙肉(9)相連;所述氨供應 系統(6)與所述低溫脫硝裝置(4)的催化劑入口相連。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該系統還包括蒸汽加熱器(5)，該蒸汽加熱 器(5)設置于除塵器(3)與低溫脫硝裝置(4)之間；所述除塵器(3)的氣體出口通過管路與該蒸汽加熱器(5)的煙氣入口相連，該蒸汽加熱 器(5)的煙氣出口通過管路與所述低溫脫硝裝置(4)的氣體入口相連；所述余熱鍋爐(1)的蒸汽出口通過管路與該蒸汽加熱器(5)的蒸汽入口相連。3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，該系統還包括鍋筒，該鍋筒通過管路與所 述蒸汽加熱器(5)的蒸汽入口相連。4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，該系統還包括鼓風機(7)，該鼓風機(7)通 過管路經由所述余熱鍋爐(1)與焦爐煙道相連接。5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述除塵器(3)為布袋除塵器。6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，用于連接低溫脫硝裝置(4)的氣體出口與 煙囪(9)的管路上設置有增壓風機(8)。
【文檔編號】B01D53/90GK205627638SQ201620521379
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】朱繁, 周向, 王建華, 張宇鑫, 任樂, 張傳波, 吳林彥, 李佳霖
【申請人】中冶京誠工程技術有限公司