一种捣固焦炉用废气处理装置的制作方法

本实用新型涉及废气处理领域，具体的涉及一种捣固焦炉用废气处理装置。

背景技术：

氮氧化物（nox）种类很多，造成大气污染的主要是一氧化氮（no）和二氧化氮（no2），氮氧化物对环境及人体的危害巨大，它可深入人体肺部，诱发呼吸道疾病，它与其它污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染，另外，二氧化氮还是酸雨的成因之一。燃煤是二氧化硫、氮氧化物等有害气体的主要排放体，为保护环境，减少二氧化硫、氮氧化物等有害物质的排放，2003年，国家环保局规定新建火电厂必须安装脱硫脱硝设备，以及现有火电厂和非电行业设备改造。

捣固焦炉是指用捣固法装煤炼焦的侧装焦炉，由于捣固焦炉的大型化、焦炉煤气的加热方式，导致焦炉烟气中nox原始含量较高，现有技术中，捣固焦炉的废气处理方法包括脱硫、脱硝及余热利用等，现有炼焦化学工业企业自2020年11月1日起，按照所在控制区执行《区域性大气污染物综合排放标准》中的排放浓度限值，但目前仍有大量企业因废气处理设备设计不合理，造成脱硝率低，无法满足上述排放标准；另外，现有技术中的捣固焦炉废气处理还存在余热利用率低，设备寿命短、废气处理成本高的缺陷，因此，设计一种设计合理、成本低、脱硝率及余热利用率高的捣固焦炉用废气处理装置，将对满足人们日益增长的环保要求及我国工业化的有益发展具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种设计合理、脱硝及余热回收效率高，可节约成本的捣固焦炉用废气处理装置。

为解决上述问题，本实用新型提供了如下技术方案：一种捣固焦炉用废气处理装置，包括scr脱硝（选择性催化还原脱硝技术）系统及余热回收系统，捣固焦炉的废气出口通过管道与烟气加热装置的烟气进气端连通，烟气加热装置的烟气出气端通过管道分别与scr脱硝系统的进气端及scr脱硝系统旁路连通，scr脱硝系统的进气端设有烟气均布装置，scr脱硝系统的出气口及scr脱硝系统旁路的出气端均通过管道与余热回收系统的进气端连通；余热回收系统包括两台并联的余热回收锅炉，两台并联的方式可有效避免设备维护造成整套系统无法使用的现状，余热回收锅炉包括通过烟气管道串联的至少一台蒸发器，蒸发器设有进水管、出气管、排污管，进水管连通有蒸汽聚集器的出水端，出气管与蒸汽聚集器的进气端连接，蒸汽聚集器用于收集蒸发器产生的蒸汽，并给蒸发器供给水源，蒸汽聚集器还设有进水口、蒸汽出口、紧急出水口，串联蒸发器的烟气管道的出气端连通有空气预热器，空气预热器设有空气进气口和空气出气口，空气进气口通过管道连通有空气风机，空气出气口通过管道与烟囱连通，余热回收系统中烟气管道的出气端连通有引风机，引风机的出气端通过管道分别与湿法脱硫塔和烟囱连通。

需要说明的是，scr脱硝系统的作用是对烟气中的氮氧化物进行脱除，其原理为烟气与scr脱硝系统中的氨气在氨水蒸发器中均匀混合，通过喷氨格栅喷入scr脱硝反应器的烟道中，烟气中的nox在scr脱硝反应器中与氨气在催化剂的作用下发生还原反应转化为氮气和水，实现脱除nox的目的。

烟气加热装置的作用之一是对即将进入scr脱硝系统的烟气进行加热，是为了保证scr脱硝系统正常运行所需的温度，即烟气温度≥280℃，作用之二是根据系统要求，定期对scr脱硝系统内的催化剂进行加热再生，以提高催化剂的活性和使用寿命；

烟气均布装置的目的对烟气进行整流及均布，以提高烟气进入scr脱硝系统的均布效果，使烟气与氨气及催化剂充分接触，进而达到提高脱硝效率的要求。

余热回收系统的作用是将scr脱硝系统后约290℃左右的焦炉烟气，引入余热回收系统进行热量回收，热量回收即通过热交换的原理，在蒸发器内将水变成饱和蒸汽，饱和蒸汽经收集后外供，另外，蒸发器的末端还设有空气预热器，其作用是以烟气为热源，对空气进行加热，经加热后的空气作为烟囱热备热空气使用，余热回收系统设计为双作用锅炉，在生产饱和蒸汽的同时，对部分空气进行加热，这样设计使整体系统更加简洁、易维护，且占地面积小，而烟气温度经余热回收后降至约160℃左右进入湿法脱硫系统，因此，余热回收系统不仅可以降低烟气温度、产出蒸汽，同时，还能为烟囱供给热备空气，以保证焦炉烟囱有足够的吸力，有利于节约成本。

本申请的捣固焦炉用废气处理装置的工作原理为：捣固焦炉产生的烟气废气，经管道通过烟气加热装置后进入scr脱硝系统，在scr脱硝系统的进气端经过烟气均布装置后，对烟气进行脱硝处理，经脱硝处理后的烟气仍具有较高的温度，之后进入余热回收系统，对高温烟气进行热量回收，高温烟气通过蒸发器后与水进行热交换，产生的饱和蒸汽经蒸汽聚集器收集后外供，经过蒸发器热交换的烟气继续通过空气预热器，与空气进行热交换，经热交换后的热空气作为烟囱的热备空气，同时引风机将降温后的烟气从余热回收系统的出气端引入湿法脱硫装置或引入烟囱。

进一步地，为了对烟气进行整流及均布，以提高烟气进入scr脱硝系统的均布效果，使烟气与氨气及催化剂充分接触，进而达到提高脱硝效率的要求，本实用新型的技术方案还包括，所述烟气均布装置沿进气方向依次设有进烟管道、导流板组、分布格栅，进烟管道靠近scr脱硝系统的一端设有弧形的烟道弯头，烟道弯头内部倾斜向下设置导流板组，导流板组包括多个平行等间隔设置的导流板，且相邻的导流板之间的间隔在400-700mm之间，导流板的设置方向与烟道弯头的弯折方向相匹配；分布格栅为宽度为320-380mm的网筛，分布格栅的后端为催化剂层。设置在烟道弯头处的导流板组降低了堵灰的可能性，从而能够提高反应器运行的安全性，分布格栅使反应器内烟气由相对集中的中央区域向四周烟气分布较差区域扩散，起到烟气均布的效果，进而提高了脱硝的反应效率。

作为优选，为最大限度的提高分布格栅的烟气均布效果，且避免分布格栅对烟气的阻挡效果，本实用新型的技术方案还包括，所述分布格栅的网筛形状为边长为90-100mm的正六边形。

作为优选，为提高脱硝反应催化效果，进而提高脱硝效率，本实用新型的技术方案还包括，所述催化剂层设置的催化剂为现有已知材料的锰系scr脱硝催化剂。

为提高烟气加热装置对烟气的加热效率并节约加热成本，所述烟气加热装置设有焦炉煤气进气口，焦炉煤气进气口通过管道连通有直热式加热炉。烟气加热装置采用经净化焦炉煤气作为加热热源，加热炉采用直热式加热方式，优点是煤气耗量低且加热效率高，减少了焦炉煤气使用量。

为提高烟气加热装置使用的安全性及便捷性，同时保证scr脱硝系统的正常运行，本实用新型的技术方案还包括，所述烟气加热装置设有烟气温度传感器和火焰检测器，烟气温度传感器和火焰检测器电连接有烟气加热装置的控制器。烟气加热装置由人工实现自动点火，装置配备的火焰检测器及控制器，在加热炉熄火后时，通过自动切断阀门进而自动关闭煤气，以保证煤气使用的安全；另外，scr脱硝系统具有正常运行能力的最低连续运行烟气温度为280℃，烟气温度传感器检测到烟气温度低于280℃时，控制器将临时启动烟气加热装置，对烟气进行加热，使scr脱硝系统持续正常运行。另外，通过控制器控制的烟气加热装置的另一个作用通过定期对scr催化剂进行加热，提高催化剂的活性和实现催化剂再生功能，延长催化剂的活性和使用寿命，对催化剂定期进行再生，以恢复催化剂的活性，可延长催化剂的使用寿命。

作为优选，为提高余热回收效率，本实用新型的技术方案还包括，所述蒸发器为热管式蒸发器，其原理为烟气的热量由热管管壁传给管内的水，并使其汽化，所产汽、水混合物经蒸汽上升管到达汽包，经集中分离后再经蒸汽主控阀输出，这样由于热管不断将热量输入水套管内的水，并通过外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽水循环，达到将热流体降温，并转化成蒸汽的目的。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的目的是提供一种设计合理、脱硝及余热回收效率高，可节约成本的捣固焦炉用废气处理装置，为实现上述技术效果，首先，本申请的废气处理装置设有烟气加热装置、scr脱硝系统、余热回收系统等，可有效对捣固焦炉用废气进行处理并满足国家现行法规的排放要求，整体布局紧凑合理；

其次，本申请的scr脱硝系统的进气端设有烟气加热装置，烟气加热装置可有效保证scr脱硝系统对烟气温度的要求，进而保持scr脱硝系统持续正常运行，提高的脱硝效率，另外，烟气加热装置可定期对scr催化剂进行加热，提高催化剂的活性和实现催化剂再生功能，提高催化剂的活性并延长催化剂的使用寿命，在提高催化剂活性的同时也提高了脱硝效率；

再次，本申请的scr的脱硝系统内设有烟气均布装置，烟气均布装置的可对进入scr脱硝系统的烟气进行整流及均布，以提高烟气的均布效果，使烟气与氨气及催化剂充分接触，提升还原反应的反应效率，进而达到提高脱硝效率的目的；

再次，本申请的余热回收装置通过设置蒸发器及空气预热器对烟气进行热交换，可有效提升余热回收的效率，另外，余热回收系统设计为双作用锅炉，在生产饱和蒸汽的同时，对部分空气进行加热，这样设计使整体系统更加简洁、易维护，且占地面积小，余热回收系统不仅可以降低烟气温度、产出蒸汽，同时，还能为烟筒供给热备空气，以保证焦炉烟囱有足够的吸力，提高了本系统设计的合理性并有利于节约成本；

最后，经验证，当捣固焦炉烟气出口nox含量为1200mg/nm3，烟温230-350℃，烟气量为300000nm³/h时，通过本申请的捣固焦炉用废气处理装置处理的废气，其系统出口的烟气nox含量≤100mg/nm³，出口烟气的温度≤160℃，余热回收系统产0.6mpa、160℃的蒸汽量为12～18t/h，显示本申请的脱硝率及余热回收率高，进而节约了废气处理过程的运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为具体实施方式中捣固焦炉用废气处理装置的结构示意图；

图2为具体实施方式中烟气均布装置的结构示意图；

图3为具体实施方式中导流板组的结构示意图；

图4为具体实施方式中余热回收系统的结构示意图。

其中，1为scr脱硝系统，2为烟囱，3为捣固焦炉，4为烟气加热装置，5为焦炉煤气进气口，6为烟气温度传感器，7为火焰检测器，8为控制器，9为scr脱硝系统旁路，10为烟气均布装置，11为进烟管道，12为导流板组，13为分布格栅，14为催化剂层，15为余热回收锅炉，16为热管式蒸发器，17为进水管，18为出气管，19为排污管，20为蒸汽聚集器，21为进水口，22为蒸汽出口，23为紧急出水口，24为烟气管道，25为空气预热器，26为空气风机，27为阀门，28为引风机、29为湿法脱硫塔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述简化本实用新型的描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

由附图可以看出，一种捣固焦炉用废气处理装置，包括scr脱硝系统1及余热回收系统，捣固焦炉3的废气出口通过管道与烟气加热装置4的烟气进气端连通；

烟气加热装置4设有焦炉煤气进气口5，焦炉煤气进气口5通过管道连通有直热式加热炉；烟气加热装置4设有烟气温度传感器6和火焰检测器7，烟气温度传感器6和火焰检测器7电连接有烟气加热装置4的控制器8，控制器8设有用于控制烟气加热装置4启停的开关及控制焦炉煤气管路阀门的开关；

烟气加热装置4的烟气出气端通过管道分别与scr脱硝系统1的进气端及scr脱硝系统旁路9连通，scr脱硝系统1的进气端设有烟气均布装置10；

烟气均布装置10沿进气方向依次设有进烟管道11、导流板组12、分布格栅13，进烟管道11靠近scr脱硝系统1的一端设有弧形的烟道弯头，烟道弯头内部倾斜向下设置导流板组12，导流板组12包括多个平行等间隔设置的导流板，且相邻的导流板之间的间隔在400-700mm之间，导流板的设置方向与烟道弯头的弯折方向相匹配；分布格栅13为宽度为320-380mm的网筛，网筛形状为边长为90-100mm的正六边形，分布格栅13的后端为锰系scr脱硝催化剂层14；

scr脱硝系统1的出气口及scr脱硝系统旁路9的出气端均通过管道与余热回收系统的进气端连通；余热回收系统包括两台并联的余热回收锅炉15，余热回收锅炉15包括通过烟气管道24串联的四台热管式蒸发器16，热管式蒸发器16设有进水管17、出气管18、排污管19，进水管17连通有蒸汽聚集器20的出水端，出气管18与蒸汽聚集器20的进气端连接，蒸汽聚集器20还设有进水口21、蒸汽出口22、紧急出水口23，串联热管式蒸发器16的烟气管道24的出气端连通有空气预热器25，空气预热器25设有空气进气口和空气出气口，空气进气口通过管道连通有空气风机26，空气出气口通过管道与烟囱2连通，余热回收系统中烟气管道24的出气端设有阀门27并连通有引风机28，引风机28的出气端通过管道分别与湿法脱硫塔29和烟囱2连通。

捣固焦炉产生的烟气废气，经管道通过烟气加热装置后进入scr脱硝系统，在scr脱硝系统的进气端经过烟气均布装置后，对烟气进行脱硝处理，经脱硝处理后的烟气仍具有较高的温度，之后进入余热回收系统，对高温烟气进行热量回收，高温烟气通过蒸发器后与水进行热交换，产生的饱和蒸汽经蒸汽聚集器收集，经过蒸发器热交换的烟气继续通过空气预热器，与空气进行热交换，烟气温度进一步降低，经热交换后的热空气作为烟囱的热备空气，同时引风机将降温后的烟气从余热回收系统的出气端引入湿法脱硫装置或引入烟囱。

本申请的废气处理装置具有脱硝效率高、余热回收效率高、运行成本低的有益效果。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。