炼焦系统的制作方法

1.本公开涉及炼焦及废气处理技术领域，特别是涉及一种炼焦系统。


背景技术：

2.在焦炉炼焦过程中，燃气与助燃空气在焦炉内燃烧后排放大量的废气，废气主要由氮气、二氧化碳、饱和水蒸气、氮氧化物、固体颗粒物等组成，其中二氧化碳和饱和水蒸气是温室气体，其排放到大气中导致温室效应，致使全球气候变暖，破坏生态环境；氮氧化物是酸性气体，其排放到大气后形成酸雨降落到地面，腐蚀地面上的建构筑物和农作物，引起土壤酸化，在光线的作用下氮氧化物在大气中会发生复杂的光化学反应，与大气中的细小的固体颗粒物等结合形成气溶胶，导致大气pm2.5严重超标，影响人体健康。
3.所以，相关炼焦生产技术中，均存在未能解决废气排放的问题，因此，为了解决炼焦过程中的废气排放问题，开发一种能够减少二氧化碳排放的炼焦系统是十分有必要的。


技术实现要素：

4.本公开实施例的目的在于提供一种能够减少二氧化碳排放的炼焦系统。具体技术方案如下：
5.本公开第一方面的实施例提出了一种炼焦系统，包括：具有供气管道、排气管道的炼焦装置，其中供气管道包括第一供气管道和第二供气管道；沿所述第一供气管道的供气方向，依次设置在所述第一供气管道上的供氧单元和第一掺混单元；沿所述第二供气管道的供气方向，依次设置在所述第二供气管道上的燃气分离单元和第二掺混单元；连接在所述排气管道和所述第一掺混单元、所述第二掺混单元之间的回收管道。
6.根据本公开实施例的炼焦系统，供氧单元提供纯氧，纯氧通过第一供气管道进入第一掺混单元，燃气在燃气分离单元内经过气体分离后得到燃料气，燃料气通过第二供气管道进入第二掺混单元，排气管道排出的烟道废气经回收管道分别进入第一掺混单元和第二掺混单元，在第一掺混单元内纯氧和烟道废气掺混后得到助燃气体，在第二掺混单元内燃料气和烟道废气掺混后得到燃料，其中，所述烟道废气包括二氧化碳和水蒸气，助燃气体和燃料通入炼焦装置内燃烧供热进行炼焦，在本公开实施例中，烟道废气中的二氧化碳和水蒸气被再次回收用于炼焦，从而能够减少二氧化碳的排放，实现了“碳减排”，将纯氧和烟道废气掺混用于炼焦也能从源头上解决焦炉废气中氮氧化物超标的问题，同时，采用纯氧燃烧，燃烧后废气中二氧化碳富集，有利于二氧化碳的捕集和利用。
7.另外，根据本公开实施例的一种炼焦系统，还可具有如下附加的技术特征：
8.在本公开的一些实施例中，所述燃气分离单元的数量为至少一个，所述第二掺混单元的数量与所述燃气分离单元的数量相同。
9.在本公开的一些实施例中，所述系统还包括：气体处理装置，所述气体处理装置设置在所述排气管道和所述回收管道之间，所述气体处理装置用于分离烟道废气得到二氧化碳和水蒸气。
10.在本公开的一些实施例中，所述系统还包括：惰性气体收集装置，所述惰性气体收集装置与所述燃气分离单元连接，用于收集气体分离得到的惰性气体。
11.在本公开的一些实施例中，所述系统还包括：燃气供应单元，所述燃气供应单元通过所述第二供气管道与所述燃气分离单元连接。
12.在本公开的一些实施例中，所述炼焦装置为常规焦炉。
附图说明
13.为了更清楚地说明本公开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，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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实施例。
14.图1为本公开一种实施例的炼焦系统；
15.图2为本公开另一种实施例的炼焦系统。
具体实施方式
16.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员基于本技术所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
17.如图1所示，本公开第一方面的实施例提出了一种炼焦系统，包括：具有供气管道a、排气管道b的炼焦装置1，其中供气管道a包括第一供气管道a1和第二供气管道a2；沿所述第一供气管道a1的供气方向，依次设置在所述第一供气管道a1上的供氧单元2和第一掺混单元3；沿所述第二供气管道a2的供气方向，依次设置在所述第二供气管道a2上的燃气分离单元4和第二掺混单元5；连接在所述排气管道b和所述第一掺混单元3、所述第二掺混单元5之间的回收管道c。所述供氧单元2用于提供纯氧；所述燃气分离单元4用于分离燃气得到燃料气；所述第一掺混单元3用于将纯氧和所述排气管道b排出的烟道废气掺混，以调节氧气的浓度，得到炼焦装置1生产用助燃气体；所述第二掺混单元5用于将燃料气和所述排气管道b排出的烟道废气掺混，以调节燃料气的热值，得到炼焦装置1生产用燃料；其中，所述烟道废气包括二氧化碳和水蒸气。
18.根据本公开实施例的炼焦系统，供氧单元2提供纯氧，纯氧通过第一供气管道a1进入第一掺混单元3，燃气在燃气分离单元4内经过气体分离后得到燃料气，燃料气通过第二供气管道a2进入第二掺混单元5，炼焦装置1内产生的焦炉烟气经过烟道进入排气管道b，排气管道b排出的烟道废气经回收管道c分别进入第一掺混单元3和第二掺混单元5，在第一掺混单元3内纯氧和烟道废气掺混后得到助燃气体，在第二掺混单元5内燃料气和烟道废气掺混后得到燃料，其中，所述烟道废气包括二氧化碳和水蒸气，助燃气体和燃料通入炼焦装置1内燃烧供热进行炼焦，在本公开实施例中，烟道废气中的二氧化碳和水蒸气被再次回收用于炼焦，从而能够减少二氧化碳的排放，实现了“碳减排”，将纯氧和烟道废气掺混用于炼焦也能从源头上解决焦炉废气中氮氧化物超标的问题，同时，采用纯氧燃烧，燃烧后废气中二氧化碳富集，有利于二氧化碳的捕集和利用。
19.在本公开的一些实施例中，如图1所示，所述炼焦装置1由第一焦炉11、第二焦炉12以及设置在两个焦炉中间的煤塔和炉间台13组成。在实际炼焦过程中，掺混后得到的助燃气体和燃料可以分别经第一供气管道a1和第二供气管道a2 以及煤塔和炉间台13通入第一焦炉11、第二焦炉12中。
20.在本公开的一些实施例中，在回收管道b上还可设置分支管道及烟道废气收集设备，收集的烟道废气可以应用于活性炭、干熄焦、氢冶金工业中，从而实现“碳中和”。
21.在本公开的一些实施例中，所述供氧单元2中的氧气可以从厂区资源中直接获取。
22.在本公开的一些实施例中，燃气分离单元4是由多种机械和设备组成的成套设备，例如，采用深冷分离技术的设备，包括气体压缩系统、杂质净化和换热系统、制冷系统和液化精馏系统等组成，将燃气液化、精馏，最终分离为二氧化碳、水蒸气和其他气体。
23.采用变压吸附分离技术psa的设备，包括鼓风机、吸附塔、多个气体贮存罐和真空泵等组成，利用吸附剂对混合气中的不同气体具有选择性吸附能力，而且吸附容量随压力改变的特性，达到分离气体的目的。
24.其中，燃气分离单元4可以采用现有的任何气体分离设备，包括但不限于采用深冷分离技术、变压吸附分离技术psa、变温吸附分离技术tsa和膜分离技术等的设备均可。
25.在本公开的一些实施例中，第一掺混单元3包括氧气浓度检测元件、流量调节阀和自动控制系统组成，氧气浓度检测元件、流量调节阀分别与自动控制系统连接，氧气浓度检测元件用于监测氧气浓度，流量调节阀用于控制纯氧进入第一掺混单元3，自动控制系统根据氧气含量监测数据控制流量调节阀的开关，进而控制纯氧和烟道废气进入第一掺混单元3的量，进而控制氧气浓度，使氧气浓度达到15～99.6％(体积比)，得到助燃气体。
26.在本公开的一些实施例中，第二掺混单元5包括热值仪、气体成分监测原件、流量调节阀以及自动控制系统等，热值仪、气体成分监测原件、流量调节阀分别与自动控制系统连接，热值仪用于检测燃料气的热值，气体成分监测原件用于监测气体成分的浓度，流量调节阀用于控制气体进入第二掺混单元5，自动控制系统根据热值仪、气体成分监测原件监测到的数据控制流量调节阀的开度，以控制燃料气和烟道废气进入第二掺混单元5的量，进而调节燃料气的热值，得到燃料。
27.在本公开的一些实施例中，如图2所示，所述燃气分离单元4的数量为至少一个，所述第二掺混单元5的数量与所述燃气分离单元4的数量相同。由于燃气可为高炉煤气、转炉煤气和发生炉煤气等贫煤气，燃气也可以为天然气、液化石油气等富煤气。因此，当燃气分离单元4的数量为一个时，本技术实施例中的炼焦系统仅用于对一种燃气进行分离。当燃气分离单元4的数量为多个时，则可供使用的燃气种类会更加丰富，从而使炼焦系统具有更广泛的应用场景。以炼焦系统具有四个燃气分离单元4为例，四个燃气分离单元4可分别为用于分离高炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气和天然气得到对应燃料气，并相应设置四个第二掺混单元5，分别用于将高炉煤气分离出的燃料气与烟道废气进行掺混，将转炉煤气分离出的燃料气与烟道废气进行掺混，将发生炉煤气分离出的燃料气与烟道废气进行掺混，将天然气分离出的燃料气与烟道废气进行掺混。这样，在实际生产中，有高炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气和天然气中的任何一种燃气时，都可以进行燃气分离得到燃料气，然后将燃料气和烟道废气进行掺混，生产更为便捷。其中，每一种燃气的燃气分离单元4和第一掺混单元5以及二者之间连接的管道均为专用设备，可以根据燃气种类、工况进行设计，当炼焦系统中设
置有四个燃气分离单元4和对应的第二掺混单元5时，可以根据现场的煤气种类选择一组对应的燃气分离单元4和对应的第二掺混单元5进行气体分离和掺混，掺混后的气体分别通入两个焦炉中，或者选择一组对应的燃气分离单元4和对应的第二掺混单元5进行气体分离和掺混，掺混后的气体通入一个焦炉中，选择另一组对应的燃气分离单元4和对应的第二掺混单元5进行气体分离和掺混，掺混后的气体通入另一个焦炉中，即每次只能有与焦炉对应数量的燃气分离单元4和对应的第二掺混单元5处于工作状态。
28.在本公开的一些实施例中，所述系统还包括：气体处理装置6，所述气体处理装置6设置在所述排气管道b和所述回收管道c之间，所述气体处理装置6用于分离烟道废气得到二氧化碳和水蒸气。气体处理装置6可以净化烟道废气，并将烟道废气中的二氧化碳和水蒸气分离出来，这样分离出来的二氧化碳和水蒸气可以通过回收管道c分别进入第一掺混单元3和第二掺混单元5中。
29.在本公开的一些实施例中，所述系统还包括：事故烟囱8，所述事故烟囱8 通过管道与气体处理装置6连接，在系统发生故障以至于不能回收烟道废气时，排气管道b排出的烟道废气可以直接经过气体处理装置6、事故烟囱8排出。
30.所述气体处理装置6是由多种机械和设备组成的成套设备，可以包括净化和吸附设备，如脱硫装置和变压吸附分离装置，烟道废气先经过脱硫装置完成脱硫后，进入变压吸附分离装置内进行气体分离，可得到二氧化碳和水蒸气，分离出来的二氧化碳和水蒸气可以通过回收管道c分别进入第一掺混单元3和第二掺混单元5中。
31.在本公开的一些实施例中，所述系统还包括：惰性气体收集装置(图中未示出)，所述惰性气体收集装置与所述燃气分离单元4连接，用于收集气体分离得到的惰性气体，其中，惰性气体主要为氮气，收集的氮气可用于工业氮气、合成树脂、合成纤维、合成橡胶等。
32.在本公开的一些实施例中，所述系统还包括：燃气供应单元7，所述燃气供应单元7通过所述第二供气管道a2与所述燃气分离单元4连接。燃气供应单元 7用于供应燃气分离单元4分离燃气所需要的燃气。
33.在本公开的一些实施例中，如图2所示，燃气供应单元7可以为多个，例如分别供应高炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气和天然气。
34.在本公开的一些实施例中，所述炼焦装置为常规焦炉，所述常规焦炉由炉顶，炭化室，燃烧室，蓄热室，烟道等组成。
35.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
36.本公开的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
37.以上所述仅为本公开的较佳实施例，并非用于限定本公开的保护范围。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本公开的保护范围内。