焦化廠煙氣節(jié)能環(huán)保綜合治理裝置及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種匯聚余熱回收、脫硫脫硝環(huán)保治理、除塵凈化、發(fā)電等功能的焦化煙氣綜合治理工藝，具體地說是一種焦化廠煙氣節(jié)能環(huán)保綜合治理裝置及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在焦化行業(yè)，焦?fàn)t排出的煙道廢氣是由燃燒焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生的，該廢氣含有大量的煙塵(約10g/Nm3)、S0x、N0x等，流量較大，溫度一般在280?300°C范圍內(nèi)，微負(fù)壓。目前常見的廢氣處理方法是設(shè)置一臺(tái)余熱鍋爐，對廢氣進(jìn)行余熱回收，回收的熱量用于產(chǎn)生品位較低、約0.SMPa的飽和蒸汽，同時(shí)煙氣降溫至約160°C后排放。
[0003]據(jù)申請人了解，由于外供焦?fàn)t煤氣須符合低含硫的環(huán)保要求，大部分廠家對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行脫硫處理。然而在焦化煙氣的產(chǎn)生過程中，由于絕大多數(shù)焦?fàn)t存在串漏，使得未經(jīng)脫硫處理的煤氣中的硫份漏入焦化煙氣中，因此導(dǎo)致焦化煙氣中仍含有較高的硫份。按照目前的環(huán)保要求，仍需進(jìn)行脫硫處理。目前脫硫工藝已較為成熟。焦化煙氣的脫硝處理是近年來應(yīng)國家污染防治要求提出的。目前，煙氣的低溫脫硝技術(shù)按照溫度范圍分為中溫脫硝(380?400°C)和低溫脫硝(<200°C)，相對而言，低溫脫硝技術(shù)還處于進(jìn)一步的探索階段，中溫的氨法脫硝技術(shù)已較為成熟且被廣泛應(yīng)用。由于中溫脫硝采用的是選擇性催化還原法(SCR)，該方法需要利用氨氣，因此脫硝后的煙氣中含有氨氣或氨化合物，氨氣或氨化合物與煙氣中的SO3在水蒸氣的作用下相結(jié)合生成硫酸氫銨，硫酸氫銨是一種粘附性很強(qiáng)的且具有較強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)，在140?210°C的溫度區(qū)域會(huì)由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)換，液態(tài)硫酸氫銨具有極強(qiáng)的吸附性。同時(shí)，蒸發(fā)器蒸發(fā)受熱面內(nèi)的產(chǎn)汽壓力為0.8MPa，其蒸汽溫度約為175°C，壁面溫度約為180°C，壁面溫度正好處在硫酸氫銨由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)換的范圍，會(huì)造成煙氣中的大量灰分與硫酸氫銨共同沉積在蒸發(fā)器的煙氣側(cè)蒸發(fā)受熱表面上。對于煙氣的除塵處理，較為徹底的除塵方法有電除塵和布袋除塵兩種方法，這兩種方法均已較為成熟。綜上可知，目前的焦化煙氣從其溫度狀態(tài)參數(shù)來看，不具備綜合處理的條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種焦化廠煙氣節(jié)能環(huán)保綜合治理裝置，同時(shí)給出了治理工藝，通過改變焦化煙氣的狀態(tài)參數(shù)，使其具有可被節(jié)能、脫硫、脫硝、除塵等工藝綜合治理的條件，而且回收的熱量用于產(chǎn)生高品位的蒸汽并用于發(fā)電；同時(shí)可將硫酸氫銨排出，避免灰塵積聚在裝置內(nèi)的煙氣側(cè)受熱表面上。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于:克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種自清灰技術(shù)，可將硫酸氫銨轉(zhuǎn)變成液態(tài)排出，避免灰塵積聚在余熱鍋爐的蒸發(fā)受熱面。
[0006]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
焦化廠煙氣節(jié)能環(huán)保綜合治理裝置，包括依次連通的煙氣進(jìn)口、帶減溫控制的蒸汽過熱器、煙氣脫硝設(shè)備、蒸發(fā)器、高溫徑向熱管省煤器、低溫徑向熱管省煤器和煙氣出口，煙氣進(jìn)口通過主煙道連通焦?fàn)t，煙氣出口通過煙道依次連通煙氣引風(fēng)機(jī)、脫硫塔和布袋除塵器；煙氣脫硝設(shè)備與蒸發(fā)器之間布置有一組換熱管束，換熱管束具有氮?dú)膺M(jìn)口和氮?dú)獬隹?，氮?dú)膺M(jìn)口上安裝開關(guān)閥門；蒸汽過熱器具有過熱蒸汽出口和飽和蒸汽進(jìn)口，過熱蒸汽出口經(jīng)由過熱蒸汽管路與緩沖罐連通，緩沖罐經(jīng)由過熱蒸汽管路與汽輪機(jī)的過熱蒸汽進(jìn)口連接，汽輪機(jī)的過熱蒸汽進(jìn)口與緩沖罐之間設(shè)置減壓閥，蒸汽過熱器的飽和蒸汽進(jìn)口與汽包的飽和蒸汽出口連接。
[0007]申請人在深入地實(shí)踐研究后認(rèn)為，在該裝置的高溫區(qū)(即脫硝后、蒸發(fā)器前)布置一組換熱管束，利用經(jīng)過蒸汽過熱器后的高溫?zé)煔?溫度350±50°C)加熱流經(jīng)換熱管束內(nèi)的氮?dú)?，使得換熱管束內(nèi)的氮?dú)獗患訜嶂?80 ± 30°C，利用溫度280 ± 30°C的氮?dú)鈱ρb置內(nèi)的蒸發(fā)受熱面進(jìn)行吹掃，以清除其上附著的硫酸氫銨。
[0008]為實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明進(jìn)一步完善的技術(shù)方案如下:
優(yōu)選地，氮?dú)膺M(jìn)口經(jīng)過管路與具有一定壓力氮?dú)獾牡獨(dú)庠催B通，氮?dú)獬隹诎惭b氮?dú)獬隹诩洹?br>[0009]在裝置正常運(yùn)行時(shí)，氮?dú)膺M(jìn)口上的開關(guān)閥門關(guān)閉，換熱管束不工作；只有當(dāng)裝置需要清灰時(shí)，換熱管束才工作，此時(shí)，打開氮?dú)忾_關(guān)閥門，冷氮?dú)膺M(jìn)入換熱管束并被加熱，熱氮?dú)庥脕碜鳛檠b置內(nèi)其他設(shè)備的煙氣側(cè)傳熱面的清灰氣源。清灰方法有人工和自動(dòng)兩種:人工方法，換熱管束的氮?dú)獬隹诩渫ㄟ^軟管連一小管，采用手抓住小管并打開開關(guān)閥門后，將小管的出口對準(zhǔn)清掃點(diǎn)即可；自動(dòng)方法，在裝置內(nèi)其他設(shè)備的煙氣側(cè)蒸發(fā)受熱面之間等距離布置有一組管子，該管子上開有若干小孔，將這些管子伸出裝置再與換熱管束的氮?dú)獬隹诩溥B接，打開開關(guān)閥門即可清掃。
[0010]優(yōu)選地，汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)連接，汽輪機(jī)的冷凝水出口經(jīng)水管、軟水栗與位于板式換熱器上的軟水進(jìn)口連接，在汽輪機(jī)的冷凝水出口與軟水栗之間設(shè)置新鮮軟水補(bǔ)給管路，板式換熱器上還具有軟水出口、第三工質(zhì)進(jìn)口和第三工質(zhì)出口，軟水出口經(jīng)水管與熱力除氧水箱連接。高、低溫徑向熱管省煤器包括殼體，殼體的一端具有煙氣入口，另一端具有煙氣出口，殼體中設(shè)有一組徑向熱管，其中高溫徑向熱管省煤器的徑向熱管的一端為第一工質(zhì)入口，另一端為第一工質(zhì)出口，低溫徑向熱管省煤器的徑向熱管的一端為第二工質(zhì)出口，另一端為第二工質(zhì)入口，低溫徑向熱管省煤器的第二工質(zhì)出口與第三工質(zhì)進(jìn)口連接，低溫徑向熱管省煤器的第二工質(zhì)入口經(jīng)水管、鍋爐給水栗與熱力除氧水箱連接，高溫徑向熱管省煤器的第一工質(zhì)入口與第三工質(zhì)出口連接，高溫徑向熱管省煤器的第一工質(zhì)出口經(jīng)管路與汽包連接。汽包上還具有上升管和下降管，上升管與蒸發(fā)器的蒸汽出口連接，下降管與蒸發(fā)器的飽和水進(jìn)口連接。
[0011]采用上述優(yōu)選結(jié)構(gòu)，可保證焦化煙氣經(jīng)換熱、脫硝、脫硫、除塵等工藝，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的綜合處理效果；同時(shí)由于企業(yè)工業(yè)用電價(jià)格較高，而且焦化廠的焦?fàn)t煤氣較為富裕，夕卜供價(jià)格也相對低廉，常因不能消化自產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣而減產(chǎn)，因此本申請采用余熱鍋爐與汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)配合，最終轉(zhuǎn)換成電能，將價(jià)格低廉的焦化煤氣轉(zhuǎn)化成電能，產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益。
[0012]優(yōu)選地，在所述煙氣進(jìn)口與焦?fàn)t之間設(shè)置旁通煙道，所述旁通煙道與補(bǔ)燃爐連接，所述補(bǔ)燃爐的爐體內(nèi)安裝燃燒器，燃燒器外接焦?fàn)t產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣及助燃空氣，補(bǔ)燃爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煔獬隹谂c余熱鍋爐的煙氣進(jìn)口相連，使得進(jìn)入裝置的煙氣溫度比常規(guī)系統(tǒng)高，進(jìn)而產(chǎn)生更高品位的蒸汽。本裝置的產(chǎn)汽品位高于通常的余熱鍋爐，本裝置蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽壓力可達(dá)1.6MPa，過熱器出口的過熱蒸汽溫度可達(dá)?360°C。
[0013]本發(fā)明還提供:焦化廠煙氣節(jié)能環(huán)保綜合治理工藝，包括以下步驟:
第一步、將補(bǔ)燃爐燃燒焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c焦?fàn)t工作產(chǎn)生的焦化煙氣混合，得到溫度I 400°C的混合煙氣，混合煙氣經(jīng)裝置的煙氣進(jìn)口進(jìn)入蒸汽過熱器，并在蒸汽過熱器中對由汽包供給的飽和蒸汽進(jìn)行加熱產(chǎn)生壓力為1.6MPa的過熱蒸汽，即保證裝置的煙氣側(cè)蒸發(fā)受熱面的產(chǎn)汽壓力為1.6MPa，過熱蒸汽經(jīng)緩沖罐及過熱蒸汽管路進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，使汽輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而驅(qū)動(dòng)與汽輪機(jī)相連的發(fā)電機(jī)發(fā)電;轉(zhuǎn)至第二步；
第二步、降溫后的混合煙氣進(jìn)入煙氣脫硝設(shè)備進(jìn)行脫硝處理，成為脫硝煙氣，脫銷煙氣進(jìn)入換熱管束，然后判斷裝置內(nèi)的煙氣側(cè)受熱面是否需要進(jìn)行清灰處理，若否則換熱管束氮?dú)膺M(jìn)口上安裝的開關(guān)閥門關(guān)閉并轉(zhuǎn)至第四步，若是則換熱管束氮?dú)膺M(jìn)口上安裝的開關(guān)閥門打開并轉(zhuǎn)至第三步；
第三步、開關(guān)閥門打開后，氮?dú)庠聪驌Q熱管束充入具有一定壓力的氮?dú)?，氮?dú)庠趽Q熱管束中與脫硝煙氣進(jìn)行換熱、升溫后，對裝置內(nèi)的煙氣側(cè)受熱面進(jìn)行吹掃，以清除其上附著的硫酸氫銨;轉(zhuǎn)至第四步；
第四步、脫硝煙氣依次進(jìn)入蒸發(fā)器、高溫徑向熱管省煤器和低溫徑向熱管省煤器進(jìn)行換熱，其中脫硝煙氣在蒸發(fā)器中與其內(nèi)工質(zhì)進(jìn)行換熱使得蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽，蒸汽經(jīng)上升管進(jìn)入汽包;轉(zhuǎn)至第五步；
第五步、降溫后的脫硝煙氣通過煙氣引風(fēng)機(jī)輸入脫硫塔進(jìn)行半干法脫硫處理，獲得脫硝脫硫煙氣;轉(zhuǎn)至第六步；
第六步、脫硝脫硫煙氣進(jìn)入布袋除塵器除塵，獲得硫含量和氮氧化物含量符合環(huán)保要求的煙氣，并將該符合環(huán)保要求的煙氣排至外界。
[0014]本發(fā)明中，當(dāng)余熱鍋爐清灰時(shí)，開關(guān)閥門打開，冷氮?dú)饬魅霌Q熱管束中，換熱管束處于工作狀態(tài)，蒸汽過熱器產(chǎn)生的過熱蒸汽壓力為2.5MPa，溫度為360±50°C;當(dāng)余熱鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，開關(guān)閥門關(guān)閉，氮?dú)獠涣魍?，換熱管束不工作，處于干燒狀態(tài)，由于煙氣溫度為350 土 50°C，換熱管束不會(huì)被燒壞，蒸汽過熱器產(chǎn)生的過熱蒸汽壓力為1.6MPa，溫度為360 土50。。。
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