一种炼焦烟气的脱硝方法及脱硝系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种炼焦烟气的脱硝方法及脱硝系统，主要用于炼焦行业产生的含氮氧化物的烟气的净化处理。
【背景技术】
[0002]炼焦行业是大气污染物主要排放行业之一，其对环境的影响受到了越来越多人的重视，为此，国家于2012年6月27日发布并要求在2012年10月I日开始实施《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171 — 2012)，第一次将焦炉烟囱排放的氮氧化物(NOx)列为我国炼焦行业大气污染物排放的控制指标，并对现有企业、新建企业以及“需要采取特别保护措施的地区”的企业分别规定了排放限值，但就目前焦炉工艺及采用焦炉煤气加热或余热回收的技术而言，都无法满足此新排放标准要求，因此，焦炉烟气脱硝成为了焦化行业目前面临的最棘手问题之一。
[0003]CN104324591A公开了一种炼焦行业产生的含氮氧化物的烟气净化处理方法。其通过三个阶段对焦炉蓄热室烟气进行净化:第一阶段直接向焦炉蓄热室内由燃烧室排出的高温烟气中喷入氨，发生选择性非催化还原反应，去除一部分氮氧化物；第二阶段利用蓄热室中烟气以紊流方式运动的特性使未反应的氮氧化物和氨充分混和；第三阶段通过蓄热室后的烟气温度降低至适当的温度后通过总烟道催化剂床层，发生选择性催化还原反应进一步除去烟气中的氮氧化物。通过以上三个阶段处理，使烟气中的氮氧化物还原为无毒无害的氮气，从而实现焦炉废气中氮氧化物的达标排放。
[0004]然而，在实际应用中发现，对于现有大容积蓄热室，焦炉燃烧烟气从斜道进入蓄热室内，烟气温度在1000°C左右，但从蓄热室顶部到蓄热室底部温度逐渐降低到400°C (基本呈线性关系)，而SNCR脱硝的理想温度区段在1000°C?850°C的范围内，因此无法达到理想的脱硝效果。此外，烟气在焦炉总烟道内的温度在230°C左右；而SCR脱硝的理想温度在280°C?420°C，在总烟道内SCR脱硝同样无法达到预期的效果。
【发明内容】
[0005]为了解决上述脱硝工艺无法达到理想的温度，焦炉生产过程中产生的氮氧化物排放浓度过高的问题，本发明提供一种炼焦烟气的脱硝方法及脱硝系统，其能够更好的净化处理焦炉生产过程中产生的氮氧化物。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
[0007]—种炼焦烟气的脱硝方法，包括如下步骤:
[0008](I)焦炉燃烧室立火道下降气流SNCR反应阶段；
[0009](2)焦炉一段烟道内SCR反应阶段；
[0010](3)焦炉二段烟道内SCR反应阶段。
[0011]上述各阶段具体步骤如下:
[0012]所述步骤(I)焦炉燃烧室立火道下降气流SNCR反应阶段具体为:煤气和空气在上升立火道内燃烧，在煤气燃烧过程中伴随有氮氧化物产生，燃烧后的烟气经双联火道的跨越孔进入焦炉燃烧室下降立火道；同时，氨气经制氨单元产生，并经由氨气喷嘴喷入焦炉燃烧室下降立火道中进行SNCR反应，去除一部分氮氧化物；其中，步骤(I)中SNCR反应温度为 IlOO0C -1250。。。
[0013]所述步骤(2)焦炉一段烟道内SCR反应阶段具体为:步骤(I)处理后的烟气经蓄热室换热到达焦炉一段烟道，与焦炉一段烟道底部喷入的氨气充分混合，在催化剂的作用下进行SCR反应，以脱除烟气中的部分氮氧化物；其中，SCR反应温度为380-450°C。
[0014]所述步骤(3)焦炉二段烟道内SCR反应阶段具体为:步骤(2)处理后的烟气进入焦炉二段烟道，与焦炉二段烟道底部喷入的氨气充分混合，在催化剂的作用下进行SCR反应，进一步去除烟气中的部分氮氧化物；其中，SCR反应温度为280-350°C。
[0015]本发明还提供实现上述方法的脱硝系统，包括依次连接的供氨单元、氨气控制单元、焦炉燃烧室立火道、焦炉一段烟道、烟囱；
[0016]其中，在焦炉一段烟道与烟囱之间还设有焦炉二段烟道，所述焦炉二段烟道位于焦炉纵向炉体外侧；
[0017]其中，在焦炉燃烧室立火道上方、以及焦炉一段烟道和焦炉二段烟道的底部分别设有氨气喷嘴；
[0018]其中，所述焦炉燃烧室立火道为双联式火道，即每一组火道由上升气流火道和下降气流火道成对组合，且上升气流火道和下降气流火道之间设有跨越孔；其中，上升气流火道用于煤气和空气燃烧，燃烧过程中伴随有氮氧化物产生，燃烧后的烟气经跨越孔进入下降气流火道。而且，双联式火道在工艺运行当中，每隔一段时间，上升气流火道和下降气流火道进行自动换向，即原来的上升气流火道变换为下降气流火道，原来的下降气流火道变换为上升气流火道。通过双联形式的设计，可使焦炉加热更加均匀。本发明中整个燃烧室由若干组双联式火道组成。
[0019]本发明通过在焦炉燃烧室立火道，焦炉一段烟道，和焦炉二段烟道中运用SCR/SCNR联合脱硝技术对烟气中的氮氧化物进行更为充分的反应，进一步提高脱硝程度，得到无毒无害的氮气和水，净化了烟气。
[0020]本发明所述的脱硝系统中，所述焦炉一段烟道和焦炉二段烟道内部均设有催化剂床层。
[0021]本发明所述的脱硝系统中，所述氨气控制单元用于确定将氨气喷入哪一组火道及控制氨气喷入量。
[0022]本发明所述的脱硝系统中，所述氨气喷嘴位于焦炉燃烧室下降立火道高向1/10-1/9处，以便使含氮氧化物的烟气在进入焦炉燃烧室下降立火道第一时间就可以与喷入的氨气混合。
[0023]本发明所述的脱硝系统中，所述供氨单元是由脱氨装置、氨解析装置、氨精馏装置组成，以煤炉产生的荒煤气作为原料，荒煤气在脱氨装置中与循环喷淋的磷酸铵盐溶液接触，煤气中的氨被吸收；吸收液达到一定浓度后进入氨解析装置利用中压蒸汽进行解析；再经氨精馏装置精馏得到无水氨级，从而满足SNCR/SCR脱硝要求。常规方法中，荒煤气脱氨得到的氨气用硫酸吸收制备硫酸铵，而本发明所用氨源为焦化系统自供。
[0024]本发明所述脱硝方法是通过三个阶段对焦炉烟气进行净化，第一阶段直接向焦炉燃烧室下降立火道的高温烟气中喷入氨气，发生选择性非催化还原反应(SNCR)，去除一部分氮氧化物；第二阶段向焦炉一段烟道中的烟气中喷入氨气，在催化剂作用下完成部分烟气脱硝(SCR);第三阶段向焦炉二段烟道中的烟气中喷入氨气，在催化剂作用下发生选择性催化还原反应进一步除去烟气中的氮氧化物(SCR)。采用本发明所述的脱硝装置和工艺可使SNCR/SCR反应均发生于最佳反应温度，从而将脱硝效率提高到90-95%。
【附图说明】
[0025]图1为本发明所述脱硝系统的结构示意图。
[0026]图2为本发明所述脱硝方法中供氨单元结构示意图。
[0027]1---供氨单元；2—氨气控制单元；3—氨气喷嘴；4—焦炉燃烧室立火道；5、6焦炉一段烟道；7、8焦炉二段烟道；9烟囱。
【具体实施方式】
[0028]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0029]实施例1 一种脱硝系统
[0030]一种炼焦烟气的脱硝系统，包括依次连接的供氨单元I，氨气控制单元2，焦炉燃烧室立火道4，焦炉一段烟道5、6，烟囱9 ;
[0031]其中，在焦炉一段烟道与烟囱之间还设有焦炉二段烟道7、8，其位于焦炉纵向炉体外侧；
[0032]其中，在焦炉燃烧室立火道上方、以及焦