本发明属于焦化行业焦炉烟道气污染物治理技术领域，特别涉及一种焦炉烟道气低温脱硝脱硫装置及工艺。尤其涉及到对焦炉烟道气中的氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)的处理方法。
背景技术：
根据焦炉炼焦原理及焦炉烟道气中的NOX、SO2等污染物的产生机理，分析可知，焦炉烟道气中的NOX、SO2等污染物含量，只能控制减少产生，而无法避免产生。要满足《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中规定排放要求，必须对焦炉烟道气中的NOX、SO2等污染物进行脱硝脱硫净化处理，才能达标排放。
近年来，焦炉烟道气污染物的治理越来越受到重视，脱硝脱硫工艺技术研究也越来越热，根据目前公布的对焦炉烟道气脱硝脱硫工艺技术的研究结果可以看出，焦炉烟道气脱硝脱硫工艺技术主要还是借鉴于其它行业烟气脱硝脱硫治理的工艺技术与经验，将其嫁接到焦化行业，对焦炉烟道气中的NOX、SO2进行脱硝脱硫处理，没有考虑到焦炉烟道气与其它行业烟气相比具有：温度低、NOX含量高、SO2含量低、含水率高、烟气量波动大及焦炉保证连续生产等特点，并且他们公布的焦炉烟道气脱硝脱硫工艺技术没有经过中试或工业化应用论证，能否满足焦炉烟道气的特点及稳定焦炉连续生产还需要经过生产实际进行验证。
鉴于现有焦炉烟道气脱硝脱硫工艺技术存在的缺陷与不足，开发一种新的焦炉烟道气低温脱硝脱硫装置及工艺。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种焦炉烟道气低温脱硝脱硫装置及工艺，解决了焦炉烟道气中的NOX、SO2排放不达标问题。实现对焦炉烟道气中的NOX、SO2等污染物的处理，解决该工艺是立足于焦化系统工程，充分利用焦化厂的自身资源，实现“以废治废”的理念，在对焦炉烟道气进行脱硝脱硫处理的同时，利用焦炉烟道气的温度梯度，对脱硫后焦炉烟道气升温，排放原焦炉烟囱中，解决焦炉烟囱热备问题，稳定焦炉连续生产所需的热浮力。
一种焦炉烟道气低温脱硝脱硫装置，包括脱硝反应器2、再热器3、引风机4、脱硫塔5、脱硫吸收液换热器8、硫铵母液槽11、硫铵母液循环泵10、脱硫液循环泵9和脱硫液计量输送泵7。脱硝反应器2、再热器3、引风机4和脱硫塔5依次通过烟道气管道实现无缝连接；脱硫塔5上分别通过喷淋脱硫吸收液管道连接脱硫液计量输送泵7、脱硫液循环泵9和脱硫吸收液换热器8；脱硫塔5上方通过硫铵母液管道连接硫铵母液槽11和硫铵母液循环泵10。
一种上述焦炉烟道气低温脱硝脱硫装置的脱硝脱硫工艺，具体工艺步骤及参数如下：
1、焦炉烟道气与脱硝还原剂混合后，通过在装有脱硝催化剂的脱硝反应器2内，在催化剂存在下，对焦炉烟道气中的NOX进行催化氧化还原反应，生产氮气(N2)和水(H2O)，留在烟气中，达到脱除焦炉烟道气中NOX的目的；
2、在脱硫塔5内，通过喷淋脱硫吸收液与焦炉烟道气中SO2进行逆向接触反应，脱硫最佳反应温度40～60℃，生成铵盐，留在脱硫吸收液中，达到脱除焦炉烟道气中SO2的目的；
3、为实现脱硝脱硫处理的焦炉烟道气回焦炉烟囱排放，在再热器3内将脱硫后40～60℃的低温焦炉烟道气与脱硝后190℃～320℃的高温焦炉烟道气进行热量交换，实现对高温烟道气进行降温，对低温烟道气进行升温的目的，合理利用焦炉烟道气的温度梯度。
步骤1中所述脱硝催化剂采用适合焦炉烟道气低温等特点的低温催化剂，催化剂最佳反应温度窗口为190℃～350℃；所述脱硝还原剂为液氨、氨水、尿素或焦化厂经过处理后的氨气；所述脱硝反应器2内，脱硝催化剂根据焦炉烟道气中NOx含量及脱硝效率要求，采用N+1层布置形式。
步骤2中所述脱硫塔5采用分段式内部结构，从下至上，分别是脱硫液缓存段、脱硫降温喷淋段、精脱硫喷淋段、防止氨逃逸段和捕雾段；所述脱硫液缓存段根据所处理焦炉烟道气量及SO2含量确定脱硫液缓存段的高度；所述脱硫降温喷淋段根据焦炉烟道气进塔温度、SO2含量、脱硫反应时间及喷淋密度确定脱硫降温喷淋段的高度；所述精脱硫喷淋段根据进入精脱硫喷淋段的烟气温度、脱硫反应时间及喷淋密度确定精脱硫喷淋段的高度；所述脱硫降温喷淋段和精脱硫喷淋段采用空喷塔结构；所述防止氨逃逸段根据处理焦炉烟道气量及硫铵母液循环量确定防止氨逃逸段的高度，防止氨逃逸段采用板式塔结构；所述捕雾段内设置捕雾效果较高的旋风式捕雾器；所述脱硫吸收液是含有游离氨的剩余氨水和脱硫液组成的混合物；所述脱硫液由脱硫液计量输送泵7，通过管道将脱硫液送往焦化厂化产车间去蒸氨，输送量与焦化厂送来的剩余氨水量相匹配，保证蒸氨处理量的水平衡；所述脱硫吸收液经过脱硫液循环泵9，将脱硫吸收液在脱硫吸收液换热器8与循环冷却水进行换热冷却，冷却后的脱硫吸收液通过管道与脱硫塔5的脱硫降温喷淋段、精脱硫喷淋段设置的雾化喷嘴相接，雾化后吸收反应烟气中SO2，进行脱硫；所述在脱硫液循环泵9进口前管道内将焦化厂来的剩余氨水补入到脱硫液中；所述硫铵母液在硫铵母液槽11与脱硫塔5的防止氨逃逸段间，通过硫铵母液循环泵10进行循环使用，硫铵母液由焦化厂化产车间通过管道送往硫铵母液槽11中，当硫铵母液在吸收氨后，达到一定的饱和度后，再经过管道送回化产车间使用，同时将新的硫铵母液补充到硫铵母液槽11中。
步骤3中所述再热器采用换热效率较高的列管式结构。
焦炉烟道气先后经过步骤1、步骤3、步骤2完成对焦炉烟道气中中的NOX、SO2等污染物进行脱硝脱硫净化处理，实现达标排放。
本发明的优点在于，充分利用焦化厂自身资源，实现“以废治废”的理念，经过中试及工业化应用检验，完全满足焦炉烟道气的工况及脱硝脱硫要求的同时，保证焦炉的连续稳定生产。该工艺与已公布脱硝脱硫工艺相比在满足焦炉烟道气的工况及脱硝脱硫要求的同时，保证焦炉的连续稳定生产，具有脱硝脱硫效率高、占地小、投资、运行费用低、无二次污染等特点。
附图说明
图1为本发明的焦炉烟道气低温脱硝脱硫工艺装置的使用状态结构图。其中，高温焦炉烟道气1，脱硝反应器2，再热器3，引风机4，脱硫塔5，低温焦炉烟道气6，脱硫液计量输送泵7，脱硫吸收液换热器8，脱硫液循环泵9，硫铵母液循环泵10，硫铵母液槽11，硫铵母液12，循环冷却水13，剩余氨水14，脱硫液15，脱硝还原剂16。
具体实施方式
脱硝催化剂采用适合焦炉烟道气低温等特点的低温催化剂，催化剂最佳反应温度窗口为190℃～350℃；脱硝采用的还原剂为氨水，可以根据焦化厂实际情况，选择适合自己的脱硝还原剂。
脱硫吸收液是含有游离氨的剩余氨水14和脱硫液15组成的混合物，剩余氨水14来源于焦化厂剩余氨水槽，脱硫液14来源于脱硫塔5下部脱硫液缓存段。
脱硫吸收液冷却采用焦化厂循环冷却水13作为冷源，对脱硫吸收液进行降温，保证氨法所需的低温环境及保证脱硫效率。
防止氨逃逸的硫铵母液12来源于焦化厂的硫铵饱和器，送往硫铵母液槽11贮存，当硫铵母液12吸收氨后，达到一定浓度时送回焦化厂的硫铵工段。
焦炉烟道气系统动力有引风机4提供。
下面结合附图对本发明进一步阐明，具体实施方式在以本发明技术方案为前提下进行实施的。
如图1所示：一种焦炉烟道气低温脱硝脱硫工艺及装置主要包括脱硝反应器2、再热器3、引风机4、脱硫塔5、脱硫液计量输送泵8、脱硫液换热器9、脱硫液循环泵10、硫铵母液循环泵11、硫铵母液槽12。再热器3为列管式结构，脱硫塔5为分段式内部结构，从下至上，分别是脱硫液缓存段、脱硫降温喷淋段、精脱硫喷淋段、防止氨逃逸段、捕雾段，其中脱硫降温喷淋段、精脱硫喷淋段采用空喷塔结构，防止氨逃逸段采用板式塔结构，捕雾段内设置捕雾效果较高的旋风式捕雾器。
结合图1对本发明的焦炉烟道气低温脱硝脱硫工艺做进一步说明。通过引风机4产生的吸力，将高温焦炉烟道气1从焦炉地下总烟道引出，与脱硝还原剂16在烟气管道内充分混合后，进入到装有脱硝催化剂的脱硝反应器内，在催化剂的参与下，焦炉烟道气中NOx与脱硝还原剂NH3发生催化氧化还原反应，将NOx转化成N2和H2O，进入到烟气中，达到脱硝的目的；脱硝后高温焦炉烟道气1经过再热器3、引风机4，进入脱硫塔5的脱硫液缓存段液面上部，脱硝后高温焦炉烟道气1与脱硫后低温焦炉烟道气6在再热器3内进行热量交换，对脱硝后高温焦炉烟道气1进行降温，使其进入脱硫塔5前，烟气温度＜140℃，对脱硫后低温焦炉烟道气6进行升温，使其进入焦炉烟囱是烟气温度＞120℃；进入脱硫塔5的烟气向上流动，分别经过脱硫塔5内部的脱硫降温喷淋段、精脱硫喷淋段、防止氨逃逸段、捕雾段，在经过脱硫降温喷淋段、精脱硫喷淋段时，烟气中SO2与喷淋脱硫吸收液进行吸收反应，生成铵盐，留在脱硫液中，进而脱除烟气中SO2，达到脱硫的目的，经过脱硫处理后的烟气继续上升进入防止氨逃逸段，由于采用的是脱硫效率较高的氨法脱硫，烟气中会或多或少地夹杂着少量的氨，为了避免氨的逃逸污染环境，在防止氨逃逸段采用硫铵母液12对氨进行吸收，经过硫铵母液12吸收除氨的烟气继续上升进入捕雾段，除去烟气中雾滴，经过脱硫塔5处理低温焦炉烟道气6由塔顶排出，经再热器3升温后，由焦炉烟囱排放。脱硫塔5下部的脱硫液缓存段要保留一定高度的脱硫液15，其目的是保证脱硫液的循环用量及反应时间，由剩余氨水14与脱硫液15组成的脱硫吸收液，在进入脱硫液循环泵9之前管道内混合，保证脱硫吸收液游离氨的浓度，有利提供脱硫效率，降低脱硫液15的循环量，脱硫吸收液经过脱硫吸收液换热器8与循环冷却水13进行热量交换后，通过管道与脱硫降温喷淋段、精脱硫喷淋段设置的雾化喷嘴相接，雾化后吸收反应烟气中SO2，进行脱硫，为了保证脱硫塔5下部的脱硫液缓存段液位平衡，要求补充的剩余氨水14的量，与经过脱硫液计量输送泵7送往焦化厂化产车间去蒸氨的脱硫液15的量，保持平衡。脱硫塔5的防止氨逃逸段内的硫铵母液12量，通过硫铵母液循环泵10，在防止氨逃逸段内与硫铵母液槽11间，进行循环使用，保持硫铵母液12量的动态平衡，硫铵母液12由焦化厂化产车间通过管道送往硫铵母液槽11中，当硫铵母液12在吸收氨后，达到一定的饱和度后，再经过管道送回化产车间使用，同时将新的硫铵母液12补充到硫铵母液槽11中。
利用该工艺，净化处理后焦炉烟道气能够满足《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中规定的特殊地区，焦炉烟道气中NOX、SO2的排放要求，即排放的焦炉烟道气中NOX含量低于150mg/m3、SO2含量低于30mg/m3，同时保证氨逃逸低于3ppm，该工艺还克服其它工艺产生废水、废渣问题。