本發(fā)明涉及煤化工技術(shù)節(jié)能領(lǐng)域，特別是煤化工火炬氣回收的新型節(jié)能系統(tǒng)及回收方法。

背景技術(shù)：

煤化工廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣主要來(lái)自于煤儲(chǔ)運(yùn)工段、煤粉制備及輸送系統(tǒng)除塵尾氣、氣化工段的連續(xù)放空氣及事故放空氣、變換工段的汽提塔酸性氣及事故放空氣、脫硫脫碳工段的洗滌塔排放的尾氣以及含H₂S 酸性氣體、丙烯壓縮工段廢氣、硫回收裝置排放廢氣、甲烷化工段的事故放空氣等，排放量大，且成分為H₂，CO，N₂，CO₂，H₂S，COS，H₂O，CH₄，HCl，成分復(fù)雜且在工藝上無(wú)法使用。為了保證化工生產(chǎn)裝置的正常操作和安全，一般設(shè)置了相應(yīng)的火炬氣排放管網(wǎng)和火炬等設(shè)施，火炬高度105m，塔架高100m，將來(lái)自各排放系統(tǒng)的物料，首先引入火炬氣分離罐，將氣液分離，液體返回回收裝置，氣體引入火炬氣密封罐，從密封罐出來(lái)的氣體則引入火炬煙囪，燃燒后氣體成分主要為CO₂和H₂O等。主要包括：主火炬及排放氣管網(wǎng)、酸性氣火炬及排放氣管網(wǎng)、丙烯火炬及排放氣管網(wǎng)等，壓力約為108kPa，火炬煙囪的直徑為0.88m。

（1）主火炬

主要為氣化裝置事故氣、低溫甲醇洗事故放空氣等。主火炬按氣化裝置單系列事故工況的最大排放量約1100000Nm³/h，其主要成分為H₂含量為10%，CO含量為32%，水含量52%，其他為6%，水分含量較高。

（2）酸性排放氣火炬

主要為變換和酸性氣體脫除的酸性氣；按脫硫/脫碳工段開(kāi)車、事故工況單系列最大排放量6000Nm³/h。主要為H₂，H₂S和N₂，其中主要為N_2，含量97%，此類排放氣對(duì)設(shè)備腐蝕性較大。

（3）丙烯火炬

制冷工序放空氣主要為丙稀，相對(duì)于主火炬成分，燃燒特性完全不同，從環(huán)保要求和燃燒效果考慮，需要單獨(dú)設(shè)置一套火炬系統(tǒng)處理丙烯放空氣，丙烯放空氣單獨(dú)設(shè)置排放管網(wǎng)。

丙烯火炬按制冷工段最大排放量 120000Nm³/h，主要成分為丙烯。

這些火炬氣來(lái)自不同裝置，一般為開(kāi)車和事故狀態(tài)下產(chǎn)生，成分復(fù)雜，排放量較大且不穩(wěn)定，回收利用純度滿足不了煤化工項(xiàng)目工藝要求，沒(méi)有使用價(jià)值，目前煤化工企業(yè)直接通過(guò)不同火炬燃燒排放，造成大量能源浪費(fèi)和嚴(yán)重環(huán)境污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的煤化工火炬氣回收系統(tǒng)及回收方法，提高煤化工項(xiàng)目的能源利用率，減少污染物排放。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的具體方案是：

一種煤化工火炬氣回收系統(tǒng)，包括廢氣處理系統(tǒng)、吸收式熱泵系統(tǒng)、尾氣余熱利用系統(tǒng)、低溫?zé)嵩垂┗厮到y(tǒng)、熱網(wǎng)供回水系統(tǒng)；

① 廢氣處理系統(tǒng)：主要包括干燥塔、緩沖罐、水封、TEG再生系統(tǒng)。在干燥塔中，通過(guò)甘三醇（TEG）對(duì)火炬氣進(jìn)行干燥，火炬氣自下而上運(yùn)動(dòng)，TEG自上而下噴淋，塔內(nèi)由填料填充，火炬氣經(jīng)過(guò)干燥后進(jìn)入緩沖罐，而后通過(guò)水封進(jìn)行熱泵系統(tǒng)，吸收水分后的TEG進(jìn)入TEG再生系統(tǒng)后循環(huán)使用；

② 吸收式熱泵機(jī)組：主要由高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、蒸發(fā)器、冷凝器和吸收器組成；該機(jī)組為直燃型溴化鋰機(jī)組，所用燃料為處理后的火炬氣，低溫?zé)嵩礊槊夯S的循環(huán)冷卻水；

③ 尾氣余熱利用系統(tǒng)：包括低溫?zé)嵩磽Q熱器、熱網(wǎng)回水換熱器、水封和管道；燃燒室出來(lái)的尾氣依次經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)回水換熱器和低溫?zé)嵩磽Q熱器回收熱量，換熱器為螺旋翅片管結(jié)構(gòu)，換熱后的尾氣經(jīng)過(guò)水封后進(jìn)入主火炬總管，最后排空；

④ 低溫?zé)嵩垂┗厮到y(tǒng)：低溫?zé)嵩粗饕獮榛S循環(huán)冷卻水，進(jìn)入蒸發(fā)器回收其低溫?zé)崃?，流量可根?jù)負(fù)荷需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要由水泵和管道組成；

⑤ 熱網(wǎng)供回水系統(tǒng)：熱網(wǎng)回水在熱網(wǎng)回水換熱器中與煙氣尾氣進(jìn)行換熱，而后依次進(jìn)入吸收器和冷凝器，最后送入熱網(wǎng)；

火炬氣經(jīng)過(guò)廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步去除水分，進(jìn)入緩沖罐存儲(chǔ)保持壓力穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)水封后進(jìn)入吸收式熱泵系統(tǒng)燃燒；燃燒后尾氣依次與熱網(wǎng)回水和循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱，經(jīng)過(guò)水封后送至主火炬管線排放；低溫?zé)嵩从晒S循環(huán)冷卻水提供，進(jìn)入熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器后提取熱量，送至冷卻塔群；

火炬氣經(jīng)過(guò)廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步去除水分，進(jìn)入緩沖罐存儲(chǔ)保持壓力穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)水封后進(jìn)入吸收式熱泵系統(tǒng)燃燒；燃燒后尾氣依次與熱網(wǎng)回水和循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱，經(jīng)過(guò)水封后送至主火炬管線排放；低溫?zé)嵩从晒S循環(huán)冷卻水提供，進(jìn)入熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器后提取熱量，送至冷卻塔群。

一種煤化工火炬氣回收方法，來(lái)自火炬氣總管的火炬氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，經(jīng)過(guò)濾分離器過(guò)濾、分離出其中的固體雜質(zhì)，進(jìn)入干燥塔底部，自下而上運(yùn)動(dòng)，干燥塔內(nèi)設(shè)置三甘醇，三甘醇經(jīng)泵送至干燥塔頂部噴淋，并在吸收塔中與環(huán)狀填料充分接觸，火炬氣被三甘醇洗滌干燥后從干燥塔頂出來(lái)進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)過(guò)水封后送至吸收式熱泵系統(tǒng)高壓發(fā)生器中燃燒，干燥塔底出來(lái)的含水三甘醇則進(jìn)入化工廠TEG再生系統(tǒng)進(jìn)行再生后循環(huán)使用；

火炬氣在吸收式熱泵系統(tǒng)高壓發(fā)生器中燃燒，工作蒸汽進(jìn)入低壓發(fā)生器，低壓發(fā)生器一般為冷凝壓力，工作蒸汽再進(jìn)入冷凝器與熱網(wǎng)供水換熱，冷凝器出來(lái)的工作介質(zhì)經(jīng)過(guò)節(jié)流閥后，溫度壓力進(jìn)一步降低，進(jìn)入蒸發(fā)器與低溫?zé)嵩磽Q熱，低溫?zé)嵩礊楣S的循環(huán)冷卻水，吸收低溫?zé)嵩吹臒崃浚瑴囟冉档?，在吸收器中被溴化鋰濃溶液吸收，吸收過(guò)程放出潛熱，通過(guò)工質(zhì)泵并經(jīng)過(guò)第一換熱器、第二換熱器返回高壓發(fā)生器，完成循環(huán)；

低溫?zé)嵩从苫S循環(huán)冷卻水提供，首先進(jìn)入蒸發(fā)器，換熱后溫度降低，經(jīng)水泵循環(huán)送回化工廠冷卻塔；熱網(wǎng)回水首先經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)回水換熱器與煙氣換熱，溫度進(jìn)一步提升，再進(jìn)入吸收器和冷凝器；

高壓發(fā)生器產(chǎn)生的煙氣尾氣依次經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)回水換熱器和低溫?zé)嵩垂┧畵Q熱器，溫度降低后經(jīng)過(guò)水封后進(jìn)入主火炬總管排空。

本發(fā)明將廢棄的火炬氣經(jīng)過(guò)處理后，作為熱泵驅(qū)動(dòng)的熱源；廢棄的循環(huán)冷卻水作為低溫?zé)嵩?，通過(guò)熱泵系統(tǒng)進(jìn)行提取，為下游住宅供暖。本發(fā)明提高了工廠綜合能源使用效率，并替代天然氣或燃油，降低了熱泵的運(yùn)營(yíng)成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。

其中：壓縮機(jī)101、干燥塔102、緩沖罐103、高壓發(fā)生器104、低壓發(fā)生器105、冷凝器106、節(jié)流閥107、吸收器108、蒸汽器109、第一換熱器110、第二換熱器111、熱網(wǎng)回水換熱器112、低溫?zé)嵩垂┧畵Q熱器113、水封114和115。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

如圖1，本發(fā)明包括：廢氣處理系統(tǒng)、吸收式熱泵系統(tǒng)、尾氣余熱利用系統(tǒng)、低溫?zé)嵩垂┗厮到y(tǒng)、熱網(wǎng)供回水系統(tǒng)等五部分?；鹁鏆饨?jīng)過(guò)廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)一步去除水分，進(jìn)入緩沖罐存儲(chǔ)保持壓力穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)水封后進(jìn)入吸收式熱泵系統(tǒng)燃燒；燃燒后尾氣依次與熱網(wǎng)回水和循環(huán)冷卻水進(jìn)行換熱，經(jīng)過(guò)水封后送至主火炬管線排放；低溫?zé)嵩从晒S循環(huán)冷卻水提供，進(jìn)入熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器后提取熱量，送至冷卻塔群。

① 廢氣處理系統(tǒng)：主要包括干燥塔、緩沖罐、水封、TEG再生系統(tǒng)。在干燥塔中，通過(guò)甘三醇（TEG）對(duì)火炬氣進(jìn)行干燥，火炬氣自下而上運(yùn)動(dòng)，TEG自上而下噴淋，塔內(nèi)由填料填充，火炬氣經(jīng)過(guò)干燥后進(jìn)入緩沖罐，而后通過(guò)水封進(jìn)行熱泵系統(tǒng)，吸收水分后的TEG進(jìn)入TEG再生系統(tǒng)后循環(huán)使用。

② 吸收式熱泵機(jī)組：主要由高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、蒸發(fā)器、冷凝器和吸收器組成。該機(jī)組為直燃型溴化鋰機(jī)組，所用燃料為處理后的火炬氣，低溫?zé)嵩礊槊夯S的41/31℃的循環(huán)冷卻水，熱網(wǎng)供回水溫度為65/45℃。

③ 尾氣余熱利用系統(tǒng)：包括低溫?zé)嵩磽Q熱器、熱網(wǎng)回水換熱器、水封和管道。燃燒室出來(lái)的120℃尾氣依次經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)回水換熱器和低溫?zé)嵩磽Q熱器回收熱量，換熱器為螺旋翅片管結(jié)構(gòu)，換熱后的尾氣經(jīng)過(guò)水封后進(jìn)入主火炬總管，最后排空，主要成分為CO₂ 和H₂O。

④ 低溫?zé)嵩垂┗厮到y(tǒng)：低溫?zé)嵩粗饕獮榛S循環(huán)冷卻水，供水溫度為41℃，進(jìn)入蒸發(fā)器回收其低溫?zé)崃浚厮疁囟葹?1℃，流量可根據(jù)負(fù)荷需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要由水泵和管道組成。

⑤ 熱網(wǎng)供回水系統(tǒng)：熱網(wǎng)回水溫度為45℃，在熱網(wǎng)回水換熱器中與煙氣尾氣進(jìn)行換熱，而后依次進(jìn)入吸收器和冷凝器，溫度為65℃，送入熱網(wǎng)。

來(lái)自火炬氣總管的火炬氣6900M³/h，流量為經(jīng)壓縮機(jī)101壓力為0.3MPa，經(jīng)過(guò)濾分離器過(guò)濾、分離出其中的固體雜質(zhì)，進(jìn)入干燥塔102底部，自下而上運(yùn)動(dòng)，三甘醇經(jīng)泵送至干燥塔102頂部噴淋，并在吸收塔中與環(huán)狀填料充分接觸，火炬氣被三甘醇洗滌干燥后從干燥塔頂出來(lái)，火炬氣進(jìn)入緩沖罐103，而后壓力平衡為0.2 MPa，經(jīng)過(guò)水封114后送至吸收式熱泵系統(tǒng)高壓發(fā)生器104中燃燒。干燥塔底出來(lái)的含水三甘醇則進(jìn)入化工廠TEG再生系統(tǒng)進(jìn)行再生后循環(huán)使用。

火炬氣在直燃型吸收式熱泵系統(tǒng)燃燒室燃燒，而后高壓發(fā)生器104溫度為140℃，壓力為0.2Mpa，工作蒸汽進(jìn)入低壓發(fā)生器105，低壓發(fā)生器105一般為冷凝壓力，溫度為60℃，工作蒸汽再進(jìn)入冷凝器106與熱網(wǎng)供水換熱，熱網(wǎng)供水溫度為65℃，冷凝器106出來(lái)的工作介質(zhì)經(jīng)過(guò)節(jié)流閥107后，溫度壓力進(jìn)一步降低，進(jìn)入蒸發(fā)器109與低溫?zé)嵩磽Q熱，低溫?zé)嵩礊楣S的循環(huán)冷卻水，吸收低溫?zé)嵩吹臒崃?，溫度降?5℃，在吸收器108中被溴化鋰濃溶液吸收，吸收過(guò)程放出潛熱，溶液溫度為65℃，通過(guò)工質(zhì)泵并經(jīng)過(guò)第一換熱器110、第二換熱器111返回高壓發(fā)生器104，完成循環(huán)。

低溫?zé)嵩从苫S循環(huán)冷卻水提供，溫度為41℃，循環(huán)水量4000噸/h，首先進(jìn)入蒸發(fā)器109，換熱后溫度降為31℃，經(jīng)水泵循環(huán)送回化工廠冷卻塔。45℃的熱網(wǎng)回水首先經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)回水換熱器112與煙氣換熱，溫度進(jìn)一步提升到55℃，再進(jìn)入吸收器108和冷凝器106，供水溫度為65℃。

高壓發(fā)生器104產(chǎn)生的煙氣尾氣溫度為120℃，依次經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)回水換熱器112和低溫?zé)嵩垂┧畵Q熱器113，溫度降低到40℃后經(jīng)過(guò)水封115后進(jìn)入主火炬總管排空。