一种焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统及工艺

摘要

本发明提供一种焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统及工艺，属于烟气余热利用协同污染物处理技术领域。该工艺中180～200℃的焦炉烟气进入1#换热器，然后烟气进入2#换热器，烟气在2#换热器中进行热交换，再次吸收热量后的烟气温度升至260～310℃达到脱硝要求，然后烟气进入SCR脱硝装置进行NOx脱除，经过脱硝后烟气进入1#换热器，将热量传递给焦炉烟气，然后烟气进入3#换热器，降温后的烟气通过余热锅炉热交换产生蒸汽，再次降温的烟气进入湿法脱硫装置脱除SO2，从脱硫装置出来的烟气经过3#换热器，温度升高，最后烟气经过烟囱排放到大气中。本发明工艺流程简单，可以减少燃料的消耗以及设备的投入，降低了能耗与投资运行成本，有效实现节能减排的双重效果。

权利要求

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1.一种焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统，其特征在于：包括1换热器（1）、#

2换热器（2）、温度检测控制装置（3）、SCR脱硝装置（4）、混流装置（5）、可开关补热装置（6）、# #

控制阀（7）、热源（8）、烟囱（9）、3换热器（10）、余热锅炉（11）和脱硫装置（12），1换热器（1）# # #

一端连接2换热器（2），2换热器（2）一端入口连接热源（8），2换热器（2）后设置温度检测控制装置（3），温度检测控制装置（3）后设置混流装置（5），混流装置（5）后设置SCR脱硝装置# # # #

（4），SCR脱硝装置（4）后连接1换热器（1），1换热器（1）另一端连接3换热器（10），3换热器（10）两个出口分别连接烟囱（9）和余热锅炉（11），余热锅炉（11）后连接脱硫装置（12），脱硫#

装置（12）通过管道返回3换热器（10），所述温度检测控制装置（3）后另分一路，加设控制阀（7），控制阀（7）后设置可开关补热装置（6），可开关补热装置（6）连接至混流装置（5）；

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应用该系统的工艺，具体为：180 200℃的焦炉烟气进入1换热器（1）吸收来自脱硝后烟~

# #

气的热量，烟气温度升高至200 220℃，然后烟气进入2换热器（2），烟气在2换热器（2）中与~

焦化企业其他热源（8）进行热交换，再次吸收热量后的烟气温度升至260 310℃达到脱硝要~

求，然后烟气进入SCR脱硝装置（4）进行NOx脱除，经过脱硝后温度降至250 300℃的烟气进~

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入1换热器（1），将热量传递给焦炉烟气，然后烟气进入3换热器（10）降温至220 280℃，降~

温后的烟气通过余热锅炉（11）热交换产生蒸汽，再次降温到140 160℃的烟气进入脱硫装~

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置（12）脱除SO2，从脱硫装置（12）出来的烟气经过3 换热器（10），温度升高到125~160℃，最后烟气经过烟囱（9）排放到大气中。

2.根据权利要求1所述的焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统，其特征在于：所述热源（8）为上升管荒煤气余热，回收高温荒煤气余热并预热焦炉烟气。

3.根据权利要求2所述的焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统，其特征在于：所述热源（8）为企业内部自产蒸汽。

4.根据权利要求1所述的焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统的应用工艺，其# #

特征在于：所述温度检测控制装置（3）检测来自2 换热器（2）的烟气温度，若来自2 换热器（2）的烟气温度满足SCR脱硝温度260 310℃，烟气直接进入SCR脱硝装置（4）；若烟气温度不~

满足SCR脱硝温度，温度检测控制装置（3）通过调节控制阀（7）来启动可开关补热装置（6），可开关补热装置（6）产生的高温烟气与来流烟气在混流装置（5）充分混合，混合后的烟气温度达到SCR脱硝温度要求，然后进入SCR脱硝装置（4）。

说明书

一种焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统及工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及烟气余热利用协同污染物处理技术领域，特别是指一种焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统及工艺。

背景技术

[0002] 炼焦过程向大气排放大量的污染物，主要有SO2、NOx、颗粒物、苯并芘、酚等，对人体健康、社会环境、生态安全产生很大的危害。根据2018年《中国年鉴》统计表明，我国大气主
要污染物年排放量分别为：SO2为875.40万吨、NOx为1258.83万吨、粉尘为796.26万吨。而为
了控制污染气体的排放，严格控制污染物在国家标准要求内，我国2017年治理废气投资的
成本为446.26亿元。庞大的污染物排放及治理成本，给我国工业发展造成了严重的影响。根
据中国炼焦行业协会的数据显示，截至2014年年底，纳入行业协会统计的我国焦化企业约
700余家，焦炉总数量约2000余座，真正能达到《炼焦化学工业污染物排放标准》的不足一
3
成。独立的焦化企业，以COG加热方式，NOx的排放量普遍在800～2000mg/m ；钢铁联合企业
3
配套的焦化厂普遍采用BFG或者MG加热，NOx的排放量普遍在350～650mg/m。自河北省首个
发布《炼焦化学工业大气污染物超低排放标准》于2019年1月1日开始实施，要求焦炉烟气实
3 3 3
施超低排放，颗粒物、SO2、NOx排放限值分别为10mg/m 、30mg/m、130mg/m。越来越严格的国
家环保要求，使得焦化行业对焦炉烟气的脱硫脱硝除尘工艺更加重视。

[0003] 目前焦化行业常用的脱硝方法主要是选择性催化还原(SCR)，该方法中的SCR催化剂大多采用中高温催化剂，对于温度较低、成分复杂的焦炉烟气，需要将烟气预热到一定的
温度才能达到有效脱硝温度；脱硫方法主要为湿法脱硫、半干法脱硫。分析现有焦炉烟气脱
硝脱硫技术与方法，大多采用烟气预热+SCR脱硝+湿法脱硫/半干法脱硫工艺，或湿法脱硫/
半干法脱硫+烟气预热+SCR脱硝工艺。为满足SCR脱硝温度而采用的烟气余热过程，会消耗
大量的燃料，同时燃烧混合到焦炉烟气中的烟气也会带入一部分NOx、SO2，这样无疑浪费了
能量的消耗的同时还增加了污染物治理的成本。

发明内容

[0004] 为解决低温焦炉烟气余热及SCR脱硝使用燃料加热的问题，本发明提供一种焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统及工艺，该发明能够尽可能的减少燃料的燃烧，避
免能源的浪费及NOx等污染物的产生，同时实现焦炉烟气的梯级利用，达到节能减排的目
的。

[0005] 该装置包括1#换热器、2#换热器、温度检测控制装置、SCR脱硝装置、混流装置、可开# # #
关补热装置、控制阀、热源、烟囱、3换热器、余热锅炉和脱硫装置，1换热器一端连接2换热
# #
器，2换热器一端入口连接热源，2 换热器后设置温度检测控制装置，温度检测控制装置后
# #
设置混流装置，混流装置后设置SCR脱硝装置，SCR脱硝装置后连接1换热器，1换热器另一
# #
端连接3 换热器，3 换热器两个出口分别连接烟囱和余热锅炉，余热锅炉后连接脱硫装置，
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脱硫装置通过管道返回3换热器，温度检测控制装置后另分一路，加设控制阀，控制阀后设
置可开关补热装置，可开关补热装置连接至混流装置。

[0006] 应用该系统的工艺，具体为：180～200℃的焦炉烟气进入1#换热器吸收来自脱硝# #
后烟气的热量，烟气温度升高至200～220℃，然后烟气进入2 换热器，烟气在2换热器中与
焦化企业其他热源进行热交换，再次吸收热量后的烟气温度升至260～310℃达到脱硝要
求，然后烟气进入SCR脱硝装置进行NOx脱除，经过脱硝后温度降至250～300℃的烟气进入
# #
1换热器，将热量传递给焦炉烟气，然后烟气进入3 换热器降温至220～280℃，降温后的烟
气通过余热锅炉热交换产生蒸汽，再次降温到140～160℃的烟气进入脱硫装置脱除SO2，从
#
脱硫装置出来的烟气经过3换热器，温度升高到125～160℃，最后烟气经过烟囱排放到大
气中。

[0007] 热源为上升管荒煤气余热，采用高温荒煤气集中余热回收并预热焦炉烟气，除此之外，热源还可以为企业内部自产蒸汽等其他余热。

[0008] 当来自2#换热器的烟气温度满足SCR脱硝温度260～310℃，烟气直接进入SCR脱硝装置；当烟气温度不满足SCR脱硝温度，温度检测控制装置通过调节控制阀来启动可开关补
热装置，可开关补热装置产生的高温烟气与来流烟气在混流装置充分混合，混合后的烟气
温度达到SCR脱硝温度要求，然后进入SCR脱硝装置。

[0009] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：

[0010] 上述方案中，可以用于当前焦炉烟气的脱硝脱硫，实现烟气催化净化的同时，结合烟气余热梯级利用、可开关补热换热装置，达到节能减排的效果。该方法将烟气余热利用与
脱硝脱硫技术耦合，工艺流程简单，能源成本较为经济，减少了燃料的燃烧，避免了二次污
染物的大量生成，合理的余热利用与催化净化工艺流程，相比于传统SCR脱硝系统，降低了
能耗与投资运行成本，使得系统生产运行效果显著提高。

附图说明

[0011] 图1为本发明的焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化工艺系统示意图。

[0012] 其中：1‑1#换热器，2‑2#换热器，3‑温度检测控制装置，4‑SCR脱硝装置，5‑混流装#
置，6‑可开关补热装置，7‑控制阀，8‑热源，9‑烟囱，10‑3 换热器，11‑余热锅炉，12‑脱硫装
置。

具体实施方式

[0013] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0014] 本发明提供一种焦炉烟气SCR脱硝与余热梯级利用一体化系统及工艺。

[0015] 如图1所示，该装置包括1#换热器1、2#换热器2、温度检测控制装置3、SCR脱硝装置#
4、混流装置5、可开关补热装置6、控制阀7、热源8、烟囱9、3换热器10、余热锅炉11和脱硫装
# # # #
置12，1换热器1一端连接2换热器2，2换热器2一端入口连接热源8，2换热器2后设置温度
检测控制装置3，温度检测控制装置3后设置混流装置5，混流装置5后设置SCR脱硝装置4，
# # # #
SCR脱硝装置4后连接1换热器1，1 换热器1另一端连接3换热器10，3 换热器10两个出口分
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别连接烟囱9和余热锅炉11，余热锅炉11后连接脱硫装置12，脱硫装置12通过管道返回3 换
热器10。

[0016] 其中，温度检测控制装置3后另分一路，加设控制阀7，控制阀7后设置可开关补热装置6，可开关补热装置6连接至混流装置5。

[0017] 该系统应用时，180～200℃的焦炉烟气进入1#换热器1吸收来自脱硝后烟气的热# #
量，烟气温度升高至200～220℃，然后烟气进入2 换热器2，烟气在2换热器2中与焦化企业
其他余热资源8进行热交换，再次吸收热量后的烟气温度升至260～310℃达到脱硝要求，然
#
后烟气进入SCR脱硝装置4进行NOx脱除，经过脱硝后温度降至250～300℃的烟气进入1 换
#
热器1，将热量传递给焦炉烟气，然后烟气进入3换热器10降温至220～280℃，降温后的烟
气通过余热锅炉11热交换产生蒸汽，再次降温到140～160℃的烟气进入脱硫装置12脱除
#
SO2，从脱硫装置12出来的烟气经过3换热器10，温度升高到125～160℃，最后烟气经过烟囱
9排放到大气中。

[0018] 该系统中，1#换热器可以吸收脱硝后烟气的热量，同时预热来自烟道的焦炉烟气温度升高至200～220℃，实现焦炉烟气的初次预热，同时回收脱硝后烟气的热量，有效达到
烟气梯级利用的效果。

[0019] 2#换热器可以再次加热来自1#换热器的烟气，2#换热器的热源为上升管荒煤气余热，采用高温荒煤气集中余热回收并预热焦炉烟气，除此之外，热源还可以为企业内部自产
蒸汽，节省了额外能源的消耗，也使得余热合理利用，避免了能量浪费。

[0020] 当来自2#换热器2的烟气温度满足SCR脱硝温度260～310℃，烟气直接进入SCR脱硝装置4；当烟气温度不满足SCR脱硝温度，温度检测控制装置3通过调节控制阀7来启动可
开关补热装置6，可开关补热装置6产生的高温烟气与来流烟气在混流装置5充分混合，混合
后的烟气温度达到SCR脱硝温度要求，然后进入SCR脱硝装置4，尽可能的减少燃料的燃烧，
避免燃料的消耗和二次污染物产生。

[0021] 下面结合具体实施过程予以说明。

[0022] 来自烟道的焦炉烟气，其温度处于180～200℃的低温，首先进入到1#换热器1；在1## #
换热器1中，焦炉烟气初次被预热到200～220℃，然后烟气进入到2换热器2中；在2换热器2
#
中，焦炉烟气再次被预热，预热后的烟气温度根据热源8提供的热量大小决定；从2换热器2
出来的烟气会被温度检测控制装置3进行检测，若烟气温度此时达到260～310℃，烟气会直
接进入到SCR脱硝装置4进行NOx脱除，若烟气温度未达到脱硝温度要求，温度检测控制装置
3通过控制阀7来启动可开关补热装置6，可开关补热装置6产生高温烟气并在混流装置5中
与来流烟气混合，实现焦炉烟气的第三次加热升温；升温到260～310℃的焦炉烟气在SCR脱
硝装置4上部与喷入的还原剂混合后，一起进入到SCR脱硝装置4中实现NOx脱除；从SCR脱硝
# #
装置4出来的焦炉烟气再次进入到1 换热器1中，在1 换热器1中与来自烟道的焦炉烟气换
# #
热，烟气降低到220～280℃，然后进入3换热器10；在3换热器10中经过放热，烟气温度降低
到200～230℃，降温后的烟气通过余热锅炉11热交换产生蒸汽，再次降温到140～160℃的
#
烟气进入湿法脱硫装置12脱除SO2，从脱硫装置12出来的烟气经过3换热器10，温度升高到
125～160℃，最后烟气经过烟囱9排放到大气中。

[0023] 如图1中的热源8为上升管荒煤气余热，采用高温荒煤气集中余热回收并预热焦炉烟气，除此之外，热源还可以为企业内部自产蒸汽。

[0024] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也
应视为本发明的保护范围。