一种干熄焦炉放散气预调质处理系统及方法与流程

1.本发明涉及炼焦环保技术领域，尤其涉及一种干熄焦炉放散气预调质处理系统及方法，实现干熄焦炉放散气末端净化处理。


背景技术：

2.随着炼焦技术的发展，目前炼焦生产过程的熄焦工序均配置干熄焦炉，红焦从干熄焦炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄焦炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭从干熄焦炉底部排出。从干熄焦炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄焦炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。
3.红焦装入干熄焦炉后，红焦中残存的氢气、甲烷、一氧化碳，以及二氧化碳在高温区与红焦反应生成的一氧化碳均进入了干熄焦循环系统，达到一定浓度有爆炸风险。为实现干熄焦气体循环系统的安全运行，一方面通过预存段放散将可燃气体外排，另一方面在一次除尘部位导入空气将可燃气体燃烧，为维持系统平衡，部分循环气体在循环风机后放散。其中，干熄焦炉预存段放散气中富含氢气、甲烷、一氧化碳等可燃气体，无论直接送滤袋除尘后排放，还是除尘后再脱硫后排放，均存在净化系统爆炸风险，且未经深度处理的可燃气体最终排放至大气也造成一定的环境污染。
4.当前干熄焦炉放散气与循环风机后放散气合并收集处理，引入干熄焦除尘脱除粉尘后排放。近两年来，随着《炼焦化学工业污染物排放标准》中大气污染物特别排放限值的落地实施，现有干熄焦除尘so2超标问题显现。近期，首套将含硫浓度高的干熄焦炉放散气从干熄焦除尘总烟气中分开后除尘、脱硫净化再排放的装置投运，也有将放散气引入焦炉烟气管道混合后，再净化处理后排放的工艺。
5.将放散气引入干熄焦除尘处理后排放的技术仅解决了颗粒物达标排放问题，与干熄焦炉装入、排出烟气混合处理降低了烟气中可燃气体的浓度，可避免产生爆炸，这也是目前绝大多数企业采用的方法，但无法达到超低排放标准。
6.将放散气进行除尘、脱硫后排放的技术可解决颗粒物、二氧化硫达标排放问题，但存在的问题也比较明显。以国内某一干熄焦放散气脱硫装置为例，就存在烟温低除尘器结露酸腐蚀，高浓可燃气体进入后序系统存在燃爆隐患，末端排口一氧化碳浓度高，烟气中甲烷对二氧化硫气体分析也造成较大干扰等问题。另外，多点混合后的烟气温度低，要实现一定的烟气脱硫效率必须对烟气进行升温处理，增加能耗。
7.引入焦炉烟气合并烟气净化工艺，虽可以解决末端达标排放问题，但整个系统流程长，焦炉与干熄焦运行模式不同存在相互干扰等，影响系统稳定、低耗运行。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种干熄焦炉放散气预调质处理系统及方法，可以调节预存段放散烟气量，充分燃烧后改变烟气成分，消除易燃易爆气体进入除尘、脱硫系统的安全
风险，消除末端排放烟气中的co、ch4等组分，可以调整预存段及循环风机后两部分放散气的烟气温度，避免除尘器结露酸腐蚀，提高活性炭脱硫效率，实现真正意义上的干熄焦炉放散气末端超净排放。
9.为达到上述目的，本发明的技术方案是：
10.干熄焦炉放散气预调质处理系统，其包括：干熄焦炉预存段设放散口及预存段放散管道，该预存段放散管道上依次设放散水封、放散调节阀；烟气捕集罩，罩设于所述预存段放散管道的端部；所述烟气捕集罩为相对封闭箱体结构，其一侧面设有用于检查放散气燃烧情况的观察孔，烟气捕集罩下部侧面设若干空气补给管，空气补给管向上斜插，其出口对应所述预存段放散管道的放散气出口部位；所述烟气捕集罩顶部通过烟气干管经除尘器连接至脱硫塔，脱硫塔的进口管道中设脱硫风机；所述烟气干管内依次设可控制捕集烟气流量的烟气调节翻板、干管烟温、压力检测计及掺冷风阀；激发点火器，设置于所述烟气捕集罩内；烟气捕集罩烟温、压力检测计，设置于所述烟气捕集罩内；气体成分检测仪，设置于连接干熄焦炉和干熄焦锅炉的干熄焦循环气风道中；预存段多点测压计，设置于所述干熄焦炉预存段内；控制器，所述放散调节阀、脱硫风机、烟气调节翻板、干管烟温、压力检测计、掺冷风阀、激发点火器、烟气捕集罩烟温、压力检测计、气体成分检测仪、预存段多点测压计、干熄焦循环气循环风机均电性连接该控制器。
11.优选的，所述激发点火器设置有两个。
12.优选的，所述除尘器下部连接一保温蒸汽调节管道及其上保温蒸汽调节阀；所述除尘器内设一仓室温度计。
13.本发明所述的干熄焦炉放散气预调质处理系统的处理方法，其包括：
14.1)存段放散气燃烧
15.预存段放散气与循环风机后放散气分组调节，其中，预存段放散气完全燃烧后进入烟气干管，循环风机后放散气直接引入烟气干管；检测捕集罩烟温、压力，进行预存段放散气量的完全燃烧控制；
16.非红焦装入状态下，当干熄焦炉循环气体中h2含量超过2％时，打开预存段放散调节阀，同时激发点火器激发点火，实现预存段放散气中的可燃气体燃烧，由烟气捕集罩捕集；如烟气捕集罩内烟温未达到200℃及以上，持续激发点火，并关小放散调节阀开度，直至最小开度；放散调节阀开度减小过程采用阶梯式调节，直至烟气捕集罩烟温超过200℃后，关闭激发点火器；当烟气捕集罩烟温持续低于150℃时，放散气量不足以支撑燃烧，则关闭放散调节阀；
17.2)烟气捕集罩负压控制
18.烟气捕集罩内配置压力检测，通过烟气干管上设置的烟气调节翻板来控制捕集烟气的流量，实现烟气捕集罩内负压的闭环调节；
19.当烟气捕集罩内压力＞-10pa时，增开烟气调节翻板；
20.当烟气捕集罩内压力＜-40pa时，关小烟气调节翻板；
21.3)集合放散气烟温调整
22.预存段放散气燃烧后在烟气干管中与来自循环风机后的放散气混合，然后一并进入除尘器除尘；烟气干管进除尘器前配置掺冷风阀，并在线检测烟气干管烟温，当烟温超过200℃时，为避免高温对后续除尘器及脱硫塔的破坏，开启掺冷风阀混入冷空气。
23.进一步，还包括脱硫风机转速调整：
24.由烟气干管负压度来控制脱硫风机转速，确保烟气干管始终处于相对稳压的环境，实现放散气的完全收集；
25.当烟气干管烟气压力>500pa时，脱硫风机提速；
26.当烟气干管烟气压力<1000pa时，脱硫风机减速。
27.又，还包括装入状态压力平衡控制：
28.循环风机后放散调节阀增开并锁定；非装入状态下，预存段压力为零压控制，干熄焦炉装入信号到时，循环风机后放散调节阀在当前开度下增开10％，并锁定，直至红焦装入结束，干熄焦炉炉盖关闭信号到达；红焦装入过程中，循环风机后放散量不调节；
29.预存段放散调节阀关闭并锁定；干熄焦炉装入信号到时，预存段放散调节阀关闭至最小开度，并锁定，直至干熄焦炉装入信号消失，同时干熄焦炉循环气体中h2含量超过2％时，再打开预存段放散调节阀，并激发点火燃烧。
30.优选的，激发点火器持续一定时间后，捕集罩烟温仍无法达标时，输出点火失败报警，并将放散调节阀关闭。
31.优选的，预存段放散调节阀设最小开度，以及预存段放散水封，确保干熄焦系统在紧急情况下也能应急放散可燃气体。
32.优选的，所述掺冷风阀为独立控制，开启后持续8秒以上自动关闭。
33.优选的，所述除尘器仓室设置盘管式蒸汽保温装置施，采用低压蒸汽保温，蒸汽量根据仓室温度调节；当仓室温度低于120℃时，开启蒸汽保温；高于150℃时，关小蒸汽流量调节阀，直至全部关闭。
34.优选的，所述干熄焦炉预存段压力测量采用多点环形设置测压计。
35.本发明所述的干熄焦炉放散气预调质处理系统及处理方法中：
36.1、预存段放散气燃烧
37.预存段放散气与循环风机后放散气分组调节，其中，预存段放散气完全燃烧后进入烟气干管，循环风机后放散气则直接引入烟气干管。预存段放散管道上配置放散调节阀、放散水封、烟气捕集罩、激发点火器、烟气调节翻板，检测捕集罩烟温、压力，进行预存段放散气量的完全燃烧控制。
38.非红焦装入状态下，当干熄焦炉循环气体中h2含量超过2％时，打开预存段放散调节阀，同时激发点火器激发点火，实现预存段放散气中的可燃气体燃烧，由烟气捕集罩捕集。如烟气捕集罩内烟温未达到200℃及以上，持续激发点火，并关小放散调节阀开度，直至最小开度。放散调节阀开度减小的过程系统自动阶梯式进行，直至烟气捕集罩烟温超过200℃后，关闭激发点火器。当烟气捕集罩烟温持续低于150℃时，放散气量不足以支撑燃烧，则关闭放散调节阀。
39.2、烟气捕集罩负压控制
40.烟气捕集罩内配置压力检测，通过烟气干管上配置的烟气调节翻板来控制捕集烟气的流量，实现烟气捕集罩内负压的闭环调节。当烟气捕集罩内压力>-10pa时，增开烟气调节翻板，当烟气捕集罩内压力<-40pa时，关小烟气调节翻板。烟气捕集罩为相对封闭箱体结构，侧面留有观察孔，用于检查放散气燃烧情况。烟气捕集罩侧面配置若干空气补给管，向上斜插直至放散气出口部位，利于空气与放散的可燃气体充分接触后燃烧。激发点火器、烟
气捕集罩内温度、压力检测装置在罩内。
41.3、集合放散气烟温调整
42.预存段放散气燃烧后在烟气干管中与来自循环风机后的放散气混合，然后一并进入袋式除尘器除尘。烟气干管进除尘器前配置掺冷风阀，配置电偶在线检测烟气干管烟温，当烟温超过200℃时，为避免高温对后续除尘器及脱硫塔的破坏，开启掺冷风阀混入冷空气。掺冷风阀为独立控制，开启后持续10秒自动关闭。除尘器仓室配置盘管式蒸汽保温设施，采用低压蒸汽保温，蒸汽量根据仓室温度自动调节。当仓室温度低于120℃时，开启(增开)蒸汽保温，高于150℃时，关小蒸汽流量调节阀，直至全部关闭。
43.4、脱硫风机转速调整
44.干熄焦放散气脱硫系统配置变频风机，由烟气干管负压度来控制风机转速，确保烟气干管始终处于相对稳压的环境，实现放散气的完全收集。当干管烟气压力>500pa时，脱硫风机提速，当烟气干管烟气压力<1000pa时，脱硫风机减速。
45.配置现场控制单元，用于烟气捕集罩烟温压力检测、预存段压力检测、循环气体成分检测、除尘器仓室温度检测、烟气干管烟温压力检测，以及预存段放散翻板、激发点火器、烟气干管烟温、掺冷风等机构单元的控制。
46.5、装入状态压力平衡控制
47.干熄焦炉红焦装入过程炉内压力大幅度波动，为实现整个系统的压力平衡控制，采用如下技术：
48.一是循环风机后放散调节阀增开并锁定。非装入状态下，预存段压力为零压控制，干熄焦炉装入信号到时，循环风机后放散调节阀在当前开度下增开10％，并锁定，直至红焦装入结束，干熄焦炉炉盖关闭信号到达。红焦装入过程中，循环风机后放散量不调节。
49.二是预存段放散调节阀关闭并锁定。干熄焦炉装入信号到时，预存段放散调节阀关闭至最小开度，并锁定，直至干熄焦炉装入信号消失，同时干熄焦炉循环气体中h2含量超过2％时，再打开预存段放散调节阀，并激发点火燃烧。
50.干熄焦炉预存段放散的目的是排放预存段富集的氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体，避免干熄焦循环系统可能产生的爆炸，实现干熄焦炉红焦安全装入。本发明通过预存段放散气可燃气体浓度控制，使其稳定的点火燃烧，将可燃气体转化为后序可处理的烟气，燃烧产生的热量使烟气升温，再补热后满足高效脱硫反应的要求，并采取系列温压措施，实现红焦装入、预存段放散气燃烧过程等工况下系统的稳压运行。
51.本发明所述干熄焦炉放散气预调质处理系统，通过将干熄焦炉放散气分组，对其中富集可燃气体的预存段放散气量调节、点火，使其完全燃烧后转化为co2、h2o，集气罩封闭保持吸力稳定，与循环风机后放散气混合后调温，装入状态时系统稳压调节等技术手段，既避免产生结露酸腐蚀，又满足活性炭脱硫反应温度，实现更高脱硫效率、更安全工艺控制、更可靠设备运行、更低污染物排放。
52.本发明的有益效果：
53.1)本发明实现预存段放散气烟气成分的转化，既可消除可燃气体对后序设备的爆炸风险，又避免末端排气筒中co、ch4等气体的外排，更好满足超低排放要求。
54.2)本发明利用燃烧产生热量，并辅以蒸汽保温，实现烟温的调整，既避免产生露点腐蚀，又达到后序活性炭脱硫最优的反应温度，更高的脱硫效率。
55.3)本发明在红焦装入状态下系统的平衡控制措施，既满足干熄炉无烟装焦的环保要求，又避免压力波动对烟气脱硫净化处理的干扰。
56.4)烟气捕集罩吸力调节实现预存段放散气量不稳定条件下放散气的可靠收集，避免产生烟气逸散。
57.5)放散气水封、放散阀最小开度、掺冷风等技术的组合应用，确保紧急情况下整个系统仍能够安全可靠运行。
附图说明
58.图1为本发明干熄焦炉放散气预调质处理系统的结构示意图。
59.图2为图1的局部放大示意图。
60.图中，10干熄焦炉，101-干熄焦炉预存段，102-干熄焦炉冷却段，103-干熄焦炉排出段，104-干熄焦炉预存段放散口，105-预存段放散管道，106-放散水封，f1放散调节阀；20、干熄焦锅炉；30、干熄焦炉烟气出口风道；40、干熄焦循环气风道；50、干熄焦循环气循环风机。
61.1烟气捕集罩，2空气补给管，3烟气干管(31循环风机后放散气汇入接口)，4除尘器(41保温蒸汽调节管道、42仓室温度计)，5脱硫塔(51排气筒)，6脱硫风机，7烟气调节翻板，8干管烟温压力检测计，9掺冷风阀，10激发点火器，11烟气捕集罩烟温、压力检测计，12气体成分检测仪，13预存段多点测压计，14控制器，f1放散调节阀，f2保温蒸汽调节阀。
具体实施方式
62.参见图1、图2，本发明所述的干熄焦炉放散气预调质处理系统，其包括：
63.干熄焦炉10预存段101设放散口104及预存段放散管道105，该预存段放散管道105上依次设放散水封106、放散调节阀f1；
64.烟气捕集罩1，罩设于所述预存段放散管道105的外端部；所述烟气捕集罩1为相对封闭箱体结构，其一侧面设有用于检查放散气燃烧情况的观察孔，烟气捕集罩1下部侧面设若干空气补给管2，空气补给管2向上斜插，其出口对应所述预存段放散管道105的放散气出口部位；所述烟气捕集罩1顶部通过烟气干管3经除尘器4连接至脱硫塔5，脱硫塔5的进口管道中设脱硫风机6；所述烟气干管3内依次设可控制捕集烟气流量的烟气调节翻板7、干管烟温、压力检测计8及掺冷风阀9；
65.激发点火器10，设置于所述烟气捕集罩1内；
66.烟气捕集罩烟温、压力检测计11，设置于所述烟气捕集罩1内；
67.气体成分检测仪12，设置于连接干熄焦炉10和干熄焦锅炉20的干熄焦循环气风道40中；
68.预存段多点测压计13，设置于所述干熄焦炉预存段101内；
69.控制器14，所述放散调节阀、脱硫风机、烟气调节翻板、干管烟温、压力检测计、掺冷风阀、激发点火器、烟气捕集罩烟温、压力检测计、气体成分检测仪、预存段多点测压计、干熄焦循环气循环风机均电性连接该控制器。
70.所述激发点火器10设置有两个。
71.所述除尘器4下部连接一保温蒸汽调节管道41及其上保温蒸汽调节阀f2；所述除
尘器4内设一仓室温度计42。
72.本发明所述的干熄焦炉放散气预调质处理系统的处理方法，其包括：
73.1)存段放散气燃烧
74.预存段放散气与循环风机后放散气分组调节，其中，预存段放散气完全燃烧后进入烟气干管，循环风机后放散气直接引入烟气干管；检测捕集罩烟温、压力，进行预存段放散气量的完全燃烧控制；
75.非红焦装入状态下，当干熄焦炉循环气体中h2含量超过2％时，打开预存段放散调节阀，同时激发点火器激发点火，实现预存段放散气中的可燃气体燃烧，由烟气捕集罩捕集；如烟气捕集罩内烟温未达到200℃及以上，持续激发点火，并关小放散调节阀开度，直至最小开度；放散调节阀开度减小过程采用阶梯式调节，直至烟气捕集罩烟温超过200℃后，关闭激发点火器；当烟气捕集罩烟温持续低于150℃时，放散气量不足以支撑燃烧，则关闭放散调节阀；
76.2)烟气捕集罩负压控制
77.烟气捕集罩内配置压力检测，通过烟气干管上设置的烟气调节翻板来控制捕集烟气的流量，实现烟气捕集罩内负压的闭环调节；
78.当烟气捕集罩内压力＞-10pa时，增开烟气调节翻板；
79.当烟气捕集罩内压力＜-40pa时，关小烟气调节翻板；
80.3)集合放散气烟温调整
81.预存段放散气燃烧后在烟气干管中与来自循环风机后的放散气混合，然后一并进入除尘器除尘；烟气干管进除尘器前配置掺冷风阀，并在线检测烟气干管烟温，当烟温超过200℃时，为避免高温对后续除尘器及脱硫塔的破坏，开启掺冷风阀混入冷空气。
82.进一步，还包括脱硫风机转速调整：
83.由烟气干管负压度来控制脱硫风机转速，确保烟气干管始终处于相对稳压的环境，实现放散气的完全收集；
84.当烟气干管烟气压力>500pa时，脱硫风机提速；
85.当烟气干管烟气压力<1000pa时，脱硫风机减速。
86.又，还包括装入状态压力平衡控制：
87.循环风机后放散调节阀增开并锁定；非装入状态下，预存段压力为零压控制，干熄焦炉装入信号到时，循环风机后放散调节阀在当前开度下增开10％，并锁定，直至红焦装入结束，干熄焦炉炉盖关闭信号到达；红焦装入过程中，循环风机后放散量不调节；
88.预存段放散调节阀关闭并锁定；干熄焦炉装入信号到时，预存段放散调节阀关闭至最小开度，并锁定，直至干熄焦炉装入信号消失，同时干熄焦炉循环气体中h2含量超过2％时，再打开预存段放散调节阀，并激发点火燃烧。
89.优选的，激发点火器持续一定时间后，捕集罩烟温仍无法达标时，输出点火失败报警，并将放散调节阀关闭。
90.优选的，预存段放散调节阀设最小开度，以及预存段放散水封，确保干熄焦系统在紧急情况下也能应急放散可燃气体。
91.优选的，所述掺冷风阀为独立控制，开启后持续8秒以上自动关闭。
92.优选的，所述除尘器仓室设置盘管式蒸汽保温装置施，采用低压蒸汽保温，蒸汽量
根据仓室温度调节；当仓室温度低于120℃时，开启蒸汽保温；高于150℃时，关小蒸汽流量调节阀，直至全部关闭。
93.优选的，所述干熄焦炉预存段压力测量采用多点环形设置测压计。
94.干熄焦除尘作为主要排口，烟气中的二氧化硫超标问题已是公开的秘密，必须脱硫净化处理后才能达标排放，目前普遍采用将含硫浓度高的风机后放散及预存段放散两部分烟气合并后脱硫净化处理的方案，除将该烟气纳入焦炉烟气一同净化处理外，独立的干熄焦放散气除尘脱硫占据更大的市场。本发明作为独立的干熄焦放散气除尘脱硫工艺的必备措施，推广应用前景十分广阔。