焦炉装煤烟气净化系统及工艺的制作方法

本发明涉及烟气处理领域，尤其涉及一种焦炉装煤烟气净化系统及工艺。

背景技术：

随着钢铁行业的迅猛发展，焦煤使用量大幅提升。炼焦过程中产生的大量二氧化硫和烟尘成为大气污染的重要来源，焦炉装煤操作过程中会从装煤孔逸出大量的烟气，污染物伴随装煤操作呈阵发性排放，装煤过程中向外界排放的污染物占炼焦过程中全部污染物排放的50％至60％，其中含有大量的粉尘和硫化物。

现有的焦炉装煤烟气净化工艺通过设置地面除尘站，能够脱除装煤过程中向外界排放的污染物中的大部分粉尘，但是无法有效脱除烟气中的硫化物等污染物，导致焦炉装煤烟气超标排放。所以焦炉装煤烟气在进入大气前，不仅要脱除烟气中的粉尘，还需要进行进一步的净化处理，以脱除烟气中携所带的硫化物等污染物。

目前，大多数综合钢铁厂以及独立焦化厂的焦炉装煤烟气都是只经过地面除尘站处理，脱除部分粉尘后就直接排放大气，少数企业采用湿法脱硫或半干法脱硫技术对脱除粉尘后的烟气进行进一步处理，以上工艺均无法保障烟气达标排放。主要是由于以下几方面原因：一、焦炉装煤过程属于间歇性操作，焦炉装煤烟气呈阵发性排放，导致烟气气量波动较大，不同时段烟气中硫化物等杂质含量波动也较大，因此采用湿法和半干法脱硫技术，需要频繁调节控制系统以应对烟气量和烟气中杂质的波动，不利于系统稳态操作，能耗较大，净化设备规模大，同时会产生二次污染；二、由于焦炉装煤烟气中硫化物等杂质含量受装煤煤质影响，在采用不同批次煤进行炼焦操作时，装煤烟气中硫化物等杂质浓度差异较大，因此需要重新调整现有操作制度以及能源介质消耗，会产生大量的二次污染，不利于系统的稳定操作和运行。

针对相关技术中焦炉装煤过程中系统运行稳定性差、硫化物等污染物净化效果不佳的问题，目前尚未给出有效的解决方案。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种焦炉装煤烟气净化系统及工艺，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种焦炉装煤烟气净化系统及工艺，通过对焦炉装煤烟气采取烟气除尘、烟气风机加压、换热降温、冷却降温和吸附净化处理，有效脱除焦炉装煤烟气中的硫化物等污染物，净化后的烟气通过烟囱排入大气，并通过对脱硫吸附剂再生操作，保证系统能够循环、稳定的运行，并对再生后气体中的硫化物等物质进行后续处理，较好的解决了系统运行稳定性差、硫化物等污染物净化效果不佳的问题，可用于焦炉装煤烟气的生产和净化。

本发明的目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种焦炉装煤烟气净化系统，所述焦炉装煤烟气净化系统包括装煤除尘装置、烟气冷却器、吸附净化装置、再生加热器和硫回收装置，其中：

所述装煤除尘装置的进气口用于与焦炉的装煤孔连接，所述装煤除尘装置的出气口与所述烟气冷却器的进气口连接，所述烟气冷却器的出气口与所述吸附净化装置的进气口连接，所述吸附净化装置的回气口与所述再生加热器的进气口连接，所述再生加热器的出气口与所述吸附净化装置的进气口连接，所述吸附净化装置的第一出气口与所述硫回收装置的进气口连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述装煤除尘装置与所述烟气冷却器之间设置有烟气风机，所述烟气风机的进气口与所述装煤除尘装置的出气口连接，所述烟气风机的出气口与所述烟气冷却器的进气口连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述吸附净化装置与所述再生加热器之间设置有再生风机，所述再生风机的进气口与所述吸附净化装置的回气口连接，所述再生风机的出气口与所述再生加热器的进气口连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述吸附净化装置的第二出气口与烟囱连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述装煤除尘装置为焦炉装煤地面除尘站及其配套设施构成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述吸附净化装置为多台吸附净化塔，各所述吸附净化塔之间并联连接，各所述吸附净化塔内设置有能循环再生使用的吸附剂。

在本发明的一较佳实施方式中，所述吸附剂为微晶材料、分子筛或者活性炭。

在本发明的一较佳实施方式中，各所述吸附净化塔中至少一个为备用吸附净化塔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述再生加热器为蒸汽加热器或者电加热器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述硫回收装置为制酸设备或者制盐设备。

本发明提供了一种焦炉装煤烟气净化工艺，所述焦炉装煤烟气净化工艺采用上述的焦炉装煤烟气净化系统，所述焦炉装煤烟气净化工艺包括如下步骤：

步骤s1：焦炉装煤烟气自焦炉的装煤孔逸出，并形成第一气流；

步骤s2：所述第一气流进入至装煤除尘装置内，所述装煤除尘装置对所述第一气流中含有的粉尘进行去除，并形成第二气流；

步骤s3：所述第二气流进入至烟气冷却器内进行冷却降温，并形成第三气流；

步骤s4：所述第三气流进入至吸附净化装置内，所述吸附净化装置内的吸附剂对所述第三气流中含有的硫化物进行吸附，并形成第四气流；

步骤s5：所述第四气流进入至再生加热器内，所述再生加热器对所述第四气流进行升温，以使所述第四气流的温度达到对所述步骤s4中处于吸附饱和状态的吸附剂进行再生的温度，并形成第五气流；

步骤s6：所述第五气流进入至所述吸附净化装置内对达到吸附饱和状态的吸附剂进行再生，再生后所产生的含硫气体从所述吸附净化装置排出，并形成第六气流；

步骤s7：所述第六气流进入至硫回收装置内，所述硫回收装置内的物料与含硫气体反应进行制酸或者制盐处理。

在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤s2中的所述第二气流经过烟气风机加压后进入至所述步骤s3中的所述烟气冷却器内。

在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤s5中的所述第四气流还通过烟囱直接排出至外界。

在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤s4中的所述第四气流经过再生风机加压后进入至所述步骤s5中的所述再生加热器内。

由上所述，本发明的焦炉装煤烟气净化系统及工艺的特点及优点是：装煤除尘装置的进气口与焦炉的装煤孔连接，通过装煤除尘装置对装煤烟气中所含的粉尘进行滤除，达到对装煤烟气初步净化的效果。另外，装煤除尘装置的出气口通过烟气冷却器与吸附净化装置的进气口连接，通过吸附净化装置能够对装煤烟气所含的硫化物等污染物进行吸附脱除，实现对焦炉装煤烟气的达标排放，而且吸附净化装置的回气口通过再生加热器与吸附净化装置的进气口连接，通过加热可对吸附净化装置中处于吸附饱和状态的吸附剂进行再生操作，在吸附剂再生过程中，通过采用净化后的烟气作为再生气，无需再从外界引入再生气，能够实现污染气体的减量化排放，再生后的吸附剂可继续对装煤烟气所含的硫化物等污染物进行吸附脱除，保证系统能够循环、稳定的运行，同时减少二次污染排放，由于吸附净化装置的第一出气口与硫回收装置的进气口连接，从吸附剂中脱附的硫化物可通过硫回收装置进行后续处理，达到对装煤烟气中硫化物等污染物的充分净化。在焦炉装煤过程间歇性操作状态下，无需对净化系统进行频繁调节以适应其阵发性排放，能够实现净化系统长时间的稳态操作和运行，适用于对焦炉装煤烟气的生产和净化。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为本发明焦炉装煤烟气净化系统中第一实施例的结构框图。

图2：为本发明焦炉装煤烟气净化系统中第二实施例的结构框图。

图3：为本发明焦炉装煤烟气净化系统中第三实施例的结构框图。

图4：为本发明焦炉装煤烟气净化系统中第四实施例的结构框图。

图5：为本发明焦炉装煤烟气净化工艺的流程框图。

本发明中的附图标号为：

1、焦炉；2、装煤除尘装置；

3、烟气风机；4、烟气冷却器；

5、吸附净化装置；6、烟囱；

7、再生风机；8、再生加热器；

9、硫回收装置。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种焦炉装煤烟气净化系统，该焦炉装煤烟气净化系统包括装煤除尘装置2、烟气冷却器4、吸附净化装置5、再生加热器8和硫回收装置9，其中：装煤除尘装置2的进气口用于与焦炉1的装煤孔连接，装煤除尘装置2的出气口与烟气冷却器4的进气口连接，烟气冷却器4的出气口与吸附净化装置5的进气口连接，吸附净化装置5的回气口与再生加热器8的进气口连接，再生加热器8的出气口与吸附净化装置5的进气口连接，吸附净化装置5的第一出气口与硫回收装置9的进气口连接。

本发明中装煤除尘装置2的进气口与焦炉1的装煤孔连接，通过装煤除尘装置2对装煤烟气中所含的粉尘进行滤除，达到对装煤烟气初步净化的效果。另外，装煤除尘装置2的出气口通过烟气冷却器4与吸附净化装置5的进气口连接，通过吸附净化装置5能够对装煤烟气所含的硫化物等污染物进行吸附脱除，实现对焦炉装煤烟气的达标排放，而且吸附净化装置5的回气口通过再生加热器8与吸附净化装置5的进气口连接，通过加热可对吸附净化装置5中处于吸附饱和状态的吸附剂进行再生操作，在吸附剂再生过程中，通过采用净化后的烟气作为再生气，无需再从外界引入再生气，能够实现污染气体的减量化排放，再生后的吸附剂可继续对装煤烟气所含的硫化物等污染物进行吸附脱除，保证系统能够循环、稳定的运行，同时减少二次污染排放，由于吸附净化装置5的第一出气口与硫回收装置9的进气口连接，从吸附剂中脱附的硫化物可通过硫回收装置9进行后续处理，达到对装煤烟气中硫化物等污染物的充分净化。在焦炉装煤过程间歇性操作状态下，无需对净化系统进行频繁调节以适应其阵发性排放，能够实现净化系统长时间的稳态操作和运行，适用于对焦炉装煤烟气的生产和净化。

本发明的一个可选实施例中，如图2所示，装煤除尘装置2与烟气冷却器4之间设置有烟气风机3，烟气风机3的进气口与装煤除尘装置2的出气口连接，烟气风机3的出气口与烟气冷却器4的进气口连接。通过烟气风机3对经过装煤除尘装置2后的装煤烟气进行加压，保证装煤烟气能够全部进入至烟气冷却器4内。

本发明的一个可选实施例中，如图3所示，吸附净化装置5与再生加热器8之间设置有再生风机7，再生风机7的进气口与吸附净化装置5的回气口连接，再生风机7的出气口与再生加热器8的进气口连接。通过再生风机7对吸附净化装置5中已去除硫化物的烟气进行加压，使其全部通入至再生加热器8内进行加热，升温至预设温度后可返回至吸附净化装置5内对已处于吸附饱和状态的吸附剂进行升温再生。

本发明的一个可选实施例中，如图4所示，吸附净化装置5的第二出气口与烟囱6连接。吸附净化装置5中一部分被吸附剂去除硫化物后的低温装煤烟气通过再生加热器8返回至吸附净化装置5内用于对已处于吸附饱和状态的吸附剂进行升温再生，吸附净化装置5中另一部分被吸附剂去除硫化物后的低温装煤烟气可通过烟囱6直接排出至外界。

进一步的，装煤除尘装置2为焦炉装煤地面除尘站及其配套设施构成，其中包括电机、风机、集尘干管、布袋除尘器、烟气吸附装置和加湿卸灰机等设备，满足对装煤烟气中的粉尘进行滤除即可。

进一步的，吸附净化装置5为2至12台吸附净化塔，各吸附净化塔之间并联连接，各吸附净化塔内设置有能循环再生使用的吸附剂，各吸附净化塔可单独对装煤烟气中所含的硫化物等污染物进行吸附脱除。

在本发明中的一个可选实施例中，吸附剂为微晶材料、分子筛或者活性炭，吸附剂可对装煤烟气所含的硫化物等污染物进行吸附，在升温后吸附剂可对硫化物等污染物进行脱附再生。

具体的，微晶材料可为含有镁、钙、锶、钇、镧、铈、铕、铁、钴、镍、铜、银、锌等元素中的至少一种元素的材料制成；具体地，该微晶材料选自x型分子筛、y型分子筛、a型分子筛、zsm型分子筛、丝光沸石、β型分子筛、mcm型分子筛、sapo型分子筛中的至少一种，其中，用于将有机硫转化为无机硫的催化剂包括铁钴锰钼镍系催化剂、co-k-al2o3、zro2/tio2系催化剂中的至少一种；并且实际实施时，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理设置该催化剂的用量。其中，微晶材料在温度为20～80℃时具备较强吸附能力，其在160～350℃可以脱附再生，再生时被吸附的有机硫被原位催化转化为无机硫。

进一步的，各吸附净化塔中至少一个为备用吸附净化塔。

进一步的，再生加热器8可为但不限于蒸汽加热器或者电加热器。

进一步的，硫回收装置9为硫酸制备设备或者硫酸盐制备设备，可与通入硫回收装置10内的硫化物等污染物进行反应即可。

本发明的焦炉装煤烟气净化系统的特点及优点是：

该焦炉装煤烟气净化系统通过装煤除尘装置2对装煤烟气中所含的粉尘进行滤除，达到对装煤烟气初步净化的效果，通过吸附净化装置5能够对装煤烟气所含的硫化物等污染物进行吸附脱除，实现对焦炉装煤烟气的达标排放，通过加热可对吸附净化装置5中处于吸附饱和状态的吸附剂进行再生操作，在吸附剂再生过程中，通过采用净化后的烟气作为再生气，无需再从外界引入再生气，降低能源介质的消耗，能够实现污染气体的减量化排放，再生后的吸附剂可继续对装煤烟气所含的硫化物等污染物进行吸附脱除，保证系统能够循环、稳定的运行，同时减少二次污染排放，从吸附剂中脱附的硫化物可通过硫回收装置9进行后续处理，达到对装煤烟气中硫化物等污染物的充分净化，实现烟气达标排放。在焦炉装煤过程间歇性操作状态下，无需对净化系统进行频繁调节以适应其阵发性排放，能够实现净化系统长时间的稳态操作和运行，适用于对焦炉装煤烟气的生产和净化。

实施例二

如图5所示，本发明提供了一种焦炉装煤烟气净化工艺，该焦炉装煤烟气净化工艺采用上述的焦炉装煤烟气净化系统，该焦炉装煤烟气净化工艺包括如下步骤：

步骤s1：焦炉装煤烟气自焦炉1的装煤孔逸出，并形成第一气流，第一气流呈阵发性排放，第一气流的流量以及第一气流中粉尘和硫化物等污染物的浓度在装煤过程和装煤间歇过程中呈现较大的波动。

步骤s2：第一气流进入至装煤除尘装置2内，装煤除尘装置2一般由焦炉装煤地面除尘站及配套设备构成，装煤除尘装置2对第一气流中含有的大部分粉尘进行去除，并形成第二气流，第二气流的温度为40℃至120℃，第二气流中的硫化物含量为10mg/m³至350mg/m³，第二气流中的粉尘含量为0.01mg/m³至20mg/m³。

步骤s3：第二气流进入至烟气冷却器4内进行冷却降温，并形成第三气流，烟气冷却器4后第三气流的温度为40℃至80℃。

步骤s4：第三气流进入至吸附净化装置5内，吸附净化装置5内的吸附剂对第三气流中含有的硫化物进行吸附，并形成第四气流；吸附净化装置5一般由2至12台吸附净化塔组成，其中至少有1台吸附净化塔处于备用或再生状态；吸附净化装置5中的每台吸附净化塔内均填装有吸附剂，吸附剂可选用微晶材料、分子筛或者活性炭等具有良好吸附性能并可循环再生使用的材料，每台吸附净化塔内所填装的吸附剂一般经过5至25天吸附净化操作后会达到饱和，达到饱和后的吸附剂可通过升温进行再生脱附，再生脱附后的吸附剂可循环使用。

步骤s5：一部分第四气流进入至再生加热器8内，另一部分第四气流通过烟囱6直接排出至外界，再生加热器8对第四气流进行升温，再生加热器8可采用中低压蒸汽或者电加热等形式，以使第四气流的温度达到对步骤s4中处于吸附饱和状态的吸附剂进行再生的温度，并形成第五气流，第五气流的温度为160℃至260℃。

步骤s6：第五气流进入至吸附净化装置5内对达到吸附饱和状态的吸附剂进行再生，再生后所产生的含硫气体从吸附净化装置5排出，并形成第六气流；

步骤s7：第六气流进入至硫回收装置9内，硫回收装置9内的物料与含硫气体反应进行制酸或者制盐处理，从而对第六气流中携带的硫化物等杂质进行资源回收。

在本发明的一个可选实施例中，步骤s2中的第二气流经过烟气风机3加压后进入至步骤s3中的烟气冷却器4内。经过烟气风机3加压后的压力为3kpa至10kpa(表压)，烟气风机3可根据第二气流的实际输出量进行变频调节。

在本发明的一个可选实施例中，步骤s4中的第四气流经过再生风机7加压后进入至步骤s5中的再生加热器8内，保证能够将第四气流顺利通入至再生加热器8内。

本发明的焦炉装煤烟气净化工艺的特点及优点是：

一、该焦炉装煤烟气净化工艺通过在装煤除尘装置2后增设吸附净化装置5，可实现焦炉装煤烟气中硫化物等污染物的脱除，实现焦炉装煤烟气达标排放。

二、该焦炉装煤烟气净化工艺的使用，即使在焦炉装煤过程间歇性操作，导致装煤烟气阵发性排放的条件下，无需对净化系统进行频繁调节以适应其阵发性排放，能够实现净化系统长时间的稳态操作和运行。

三、该焦炉装煤烟气净化工艺的使用，即使在焦炉装煤过程间歇性操作，导致装煤烟气中硫化物等杂质浓度较大波动条件下，无需对净化系统进行频繁调节以适应其阵发性排放，能够实现净化系统长时间的稳态操作和运行。

四、该焦炉装煤烟气净化工艺的使用，即使在焦炉装煤过程采用不同煤质进行填装，导致装煤烟气中硫化物等杂质浓度变化时，无需对净化系统进行频繁调节以适应其阵发性排放，能够实现净化系统长时间的稳态操作和运行。

五、该焦炉装煤烟气净化工艺在焦煤装煤烟气净化过程中，通过烟气冷却器4对装煤烟气进行充分冷却，可以实现烟气中烟尘含量的进一步降低，有利于环保。

六、该焦炉装煤烟气净化工艺在焦炉装煤烟气净化过程中，通过在吸附净化塔内填装可再生循环使用的吸附剂，可实现系统的循环使用，同时减少二次污染排放。

七、该焦炉装煤烟气净化工艺在吸附剂再生过程中，通过采用净化后的烟气作为再生气，无需再从外界引入再生气，能够实现污染气体的减量化排放。

八、该焦炉装煤烟气净化工艺通过现有的硫回收装置9，可实现装煤烟气中的硫化物等污染物的资源回收，实现污染物在系统内消化无外排。

九、该焦炉装煤烟气净化工艺在烟气冷却和加热过程中，所需要的能源介质为冷却水、循环水或中低压蒸汽，该类能源介质在工厂内很容易找到，降低成本，方便施工。

十、该焦炉装煤烟气净化工艺工艺流程简单、操作方便、占地面积小、节能环保，适于大范围推广使用。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。