一种焦炉地下烟道气的余热回收系统的制作方法

本实用新型涉及炼焦设备技术领域，具体涉及一种焦炉地下烟道气的余热回收系统。

背景技术：

焦炉产生的烟道气中含有烟尘、二氧化硫及二氧化碳等有害物质，其温度在250～300℃之间，在现有的炼焦系统中，为了避免烟道气中热能的浪费，一般都会在烟囱和焦炉之间的地下烟道上设置余热回收系统，该系统是通过在地下烟道上设置旁通烟道，并在旁通烟道上设置余热锅炉，正常运行时，地下烟道通过阀门关闭，烟道气通往旁通烟道，其中的高温烟道气经过余热锅炉进行热量回收，被吸收热量后的烟道气送至烟囱进行排空。该系统存在的问题有：一是为了保护环境，在烟道气排放前需进行脱硫脱硝处理，而处理后烟道气温度为50～60℃，温度低，含水量大，在排出过程中部分水分被冷凝成了液滴，与烟道气中的粉尘聚集，会在烟囱附近形成石膏雨和白雾现象；其次，现有余热回收系统还存在脱硝、脱硫效果差，除尘效果不好等问题。因此，研制开发一种脱硝和除尘效果好，能耗低，可解决白雾现象的焦炉地下烟道气的余热回收系统是客观需要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种脱硝和除尘效果好，能耗低，可解决白雾现象的焦炉地下烟道气的余热回收系统。

本实用新型的目的是这样实现的，本实用新型包括焦炉、烟囱和地下烟道，地下烟道设置在焦炉和烟囱之间，地下烟道上设置有第一电磁阀，第一电磁阀与焦炉之间的地下烟道上设置有烟道旁路，烟道旁路上沿烟气流动方向依次设置有第二电磁阀、脱硝器、余热锅炉、引风机、脱硫器和烟气加热器，烟气加热器包括壳程和管程，壳程上设置有烟气入口和烟气出口，管程上设置有热气入口和热气出口，烟气入口与脱硫器的烟气输出端连接，烟气出口与烟囱连通，热气入口与余热锅炉的高温蒸汽出口连接，热气出口与余热锅炉的冷水进口连接。

脱硝器的内部从下到上依次设置有除尘腔、气体混合腔和脱硝腔，除尘腔的侧壁上设置有进烟管，除尘腔的内部设置有板式陶瓷膜元件，板式陶瓷膜元件的上端通过连接环板与除尘腔的内壁密封连接，除尘腔与气体混合腔之间设置有隔板，隔板上设置有通气口，气体混合腔的侧壁上切向设置有氨气进口管，脱硝腔内设置有脱硝组件，脱硝腔的顶部倾斜设置，脱硝腔顶部的最高处设置有出烟管。

进一步的，除尘腔的下方连接有集尘仓，集尘仓的底部设置有出灰管，出灰管上设置有出灰阀。

进一步的，脱硝组件包括上下间隔设置的多层脱硝催化剂层，每层脱硝催化剂层的上方均设置有吹灰器。

进一步的，气体混合腔内设置有上口大下口小的锥斗，锥斗的上端与气体混合腔的内壁密封连接，锥斗的下端设置有进气管，进气管的下端位于靠近隔板的位置，通气口位于隔板的边缘位置处，通气口上设置有烟气输送管，烟气输送管的上端伸入到气体混合腔的上部。

进一步的，进烟管与除尘腔的侧壁切向连接。

本实用新型在烟囱的输入端设置了烟气加热器，对烟气进行加热，使其进入烟囱后不致产生白雾现象，且烟气加热器所需要的热量来自于余热锅炉吸收烟气热量产生的高温蒸汽，这个过程中没有使用外部的能量，合理利用了烟气的余热；其次，烟气进入脱硝器后，在脱硝之前先使用板式陶瓷膜除尘，减少烟气中的粉尘，减少粉尘对脱硝组件表面的磨损，有效延长脱硝组件的使用寿命，降低催化成本，另外，在烟气脱硝前，使用氨气与烟气充分混合，提高脱硝效率。本实用新型脱硝和除尘效果好，能耗低，可解决白雾现象，具有显著的经济价值和社会价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，

图2为本实用新型中脱硝器7的结构示意图。

图中：1-焦炉，2-烟囱，3-地下烟道，4-第一电磁阀，5-烟道旁路，6-第二电磁阀，7-脱硝器，8-余热锅炉，9-引风机，10-烟气加热器，11-脱硫器，12-烟气入口，13-烟气出口，14-热气入口，15-热气出口，16-高温蒸汽出口，17-冷水进口，18-除尘腔，19-气体混合腔，20-脱硝腔，21-进烟管，22-出烟管，23-隔板，24-通气口，25-板式陶瓷膜元件，26-连接环板，27-集尘仓，28-出灰管，29-出灰阀，30-脱硝催化剂层，31-吹灰器，32-锥斗，33-进气管，34-氨气进口管，35-烟气输送管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1～2所示，本实用新型包括焦炉1、烟囱2和地下烟道3，所述地下烟道3设置在焦炉1和烟囱2之间，所述地下烟道3上设置有第一电磁阀4，第一电磁阀4与焦炉1之间的地下烟道3上设置有烟道旁路5，所述烟道旁路5上沿烟气流动方向依次设置有第二电磁阀6、脱硝器7、余热锅炉8、引风机9、脱硫器11和烟气加热器10，所述烟气加热器10包括壳程和管程，壳程上设置有烟气入口12和烟气出口13，管程上设置有热气入口14和热气出口15，烟气入口12与脱硫器11的烟气输出端连接，烟气出口13与烟囱2连通，热气入口14与余热锅炉8的高温蒸汽出口16连接，热气出口15与余热锅炉8的冷水进口17连接。

所述脱硝器7的内部从下到上依次设置有除尘腔18、气体混合腔19和脱硝腔20，所述除尘腔18的侧壁上设置有进烟管21，除尘腔18的内部设置有板式陶瓷膜元件25，板式陶瓷膜元件25的材质是陶瓷膜材料，可以从现有公知的陶瓷膜材料中适当选择，这种材料属于刚性的，是经特殊工艺制作的过滤单元，有着优异的物理、化学性能，可以在650℃左右的高温状态下长期稳定运行，有着极高的过滤精度，对于微米级粉尘，其过滤精度达到99.99%以上，使用寿命较长，相对于覆膜布袋，可以在更高的过滤风速(1～3m/min)与更高的反冲压力(1～20bar)条件下运行，一般条件下，其使用寿命可达3～5年，板式陶瓷膜元件25的上端通过连接环板26与除尘腔18的内壁密封连接，除尘腔18与气体混合腔19之间设置有隔板23，隔板23上设置有通气口24，气体混合腔19的侧壁上切向设置有氨气进口管34，所述脱硝腔20内设置有脱硝组件，脱硝腔20的顶部倾斜设置，脱硝腔20顶部的最高处设置有出烟管22，在使用过程中，高温烟气从进烟管21进入除尘腔18，由于烟气中的灰尘受到板式陶瓷膜元件25的连接板26的拦截，灰尘会截留于板式陶瓷膜元件25的进气侧，而由于板式陶瓷膜元件25的内部设置有孔道，经过滤后的烟气从这些孔道透出，从通气口24进入到气体混合腔19中，烟气在气体混合腔19与氨气进行充分混合，随后向上流动，在脱硝组件的作用下完成烟气的脱硝，最后从出烟管22排出。

本实用新型的烟道气余热回收过程为：首先关闭第一电磁阀4，开启第二电磁阀6，从焦炉1排出的高温烟气进入烟道旁路5中，先由脱硝器7对烟气进行脱硝处理，随后进入余热锅炉8，在余热锅炉8中完成高温烟气的余热回收，随后，由引风机9将降温后的烟气送入脱硫器11中进行脱硫处理，脱硫后烟气的温度会进一步的降低，降至50～60℃，且由于湿法脱硫的原因，烟气中的湿度较高，烟气会因温度低和含水量大的原因，在烟囱中排出过程中部分被冷凝成了液滴，与烟气中的残存的粉尘聚集，在烟囱附近形成石膏雨和白雾现象，为了解决这一问题，在烟囱2和脱硫器11之间设置烟气加热器10，适当提高烟气的温度，以不产生白雾现象为宜，在实际使用时，烟气加热器10可选用列管式换热器，烟气从烟气入口12进入烟气加热器10的壳程，经加热后从烟气出口13排出，余热锅炉8中生成的高温蒸汽通过热气入口14进入烟气加热器10的管程，对壳程中的烟气进行加热后，形成水汽混合物，水汽混合物从热气出口15排出并通过冷水进口17输送到余热锅炉8中，依次循环，由上述可见，烟气加热器10中所使用的加热介质为从余热锅炉8中输出的高温蒸汽，高温蒸汽是吸收烟气的余热产生的，这样在解决了白雾现象的同时，充分利用了余热，还不会损耗多余的能量，符合现在节能减排的要求。

除尘腔18的下方连接有集尘仓27，集尘仓27的底部设置有出灰管28，出灰管28上设置有出灰阀29，烟气经除尘后，烟气中的灰尘落入到集尘仓27中，最后从出灰管28中排出。

脱硝组件包括上下间隔设置的多层脱硝催化剂层30，每层脱硝催化剂层30的上方均设置有吹灰器31，脱硝催化剂层30在运行一段时间后，表面会堆积灰尘，若不处理，这些灰尘可能会降低脱硝效率，影响脱硝效果，而吹灰器31根据实际情况对脱硝催化剂层30进行吹扫，将灰尘除去，在吹灰时，可使用余热锅炉8中生成的高温蒸汽。

气体混合腔19内设置有上口大下口小的锥斗32，锥斗32的上端与气体混合腔19的内壁密封连接，锥斗32的下端设置有进气管33，进气管33的下端位于靠近隔板23的位置，所述通气口24位于隔板23的边缘位置处，通气口24上设置有烟气输送管35，烟气输送管35的上端伸入到气体混合腔19的上部，氨气从氨气进口管34进入气体混合腔19后，在气体混合腔19内与烟气进行混合，由于锥斗32的阻挡而不断向下流动，最终从锥斗32下端的进气管33进入到脱硝腔20中，两种气体的混合效果较好，从而促进氨气与烟气中氧化氮的反应，生成无害的反应物氮气和水，提高脱硝效率。

进烟管21与除尘腔18的侧壁切向连接，这样的设置使得烟气进入除尘腔18后，在除尘腔18中能形成旋流，有利于提高除尘效果。