焦炉烟气余热回收.pdf
焦化厂炼焦车间余热回收流程详解
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100万吨焦炉烟气余热回收项目分析报告.doc
100万吨/年焦炉烟气余热回收项目可行性分析报告廊坊市晋盛节能技术服务有限公司二〇一二年十月一、技术经济指标100万/年吨焦化余热回收1、原始工艺参数(估算)：烟气量：200000 Nm3/h 烟气温度：300℃全年工作天数360天2、余热回收系统参数：热管换热器出口烟气温度≤170℃热管换热器进出口压损～0.8kPa除氧器工作压力0.15MPa汽包工作压力0.8MPa蒸汽流量～14.5t/h系统装机容量～400kW3、主要工艺设备汇总表4、效益分析1）、改造后能源消耗：软水：16t/h，按每吨10元计。
电耗：220kw，按每度0.55元计。
人工费：21万元/年(2人/班X3班/天)设备维修费：15万元/年2）、改造后能源产出：蒸汽：0.8MPa，14.5t/h，按每吨90元计。
3）、改造后能耗效益：全年系统工作时间：330x24=7920小时增加水耗：16x7920=126720t/a x 10=126.72万元/a增加电耗：220x 7920=1742400kwh/a x 0.55/10000=95.83万元/a蒸汽效益：14.5x7920=114840t/a x 90=1033.56万元/a技改完成后全年经济效益：1033.56-126.72-95.83-21-15=775.01万元/a蒸汽单耗：(354.82+95.83+21+15)x10000/114840=42.38元/t注：蒸汽量按14.5T/H，价格90元/吨。
项目总投资850万，投资回收期14个月内。
2、国家补贴1）、电耗折合标煤：1742400x0.1229/1000=214.14吨/年；水耗折合标煤：126720x0.3571/1000=45.25吨/年；蒸汽折合标煤：114840x0.108571=12468.29吨/年；总计折合标煤：12468.29-214.14-45.25=12208.9吨/年2）、按国家标准，节约一吨标煤奖励240元计：12208.9x240=293.01万元。
焦炉烟气脱硫脱硝+余热回收技术探讨与实践
2020年第2期焦炉烟气是炼焦过程中排放的废气，是国家重点治理的废气之一。
炼焦生产的主要燃烧气源一般是高炉煤气和焦炉煤气。
燃烧后产生的废气中氮氧化物（质量）浓度在300～1000mg/m 3，二氧化硫（质量）浓度在30～500mg/m 3，颗粒物10～30mg/m 3，烟气温度180℃～240℃，存在低温低硫高氮的特性，不同特性的烟气必须采用不同的脱硫脱硝技术和工艺。
到2018年底，全国焦炭产量约4.3亿吨。
我国炼焦行业每年氮氧化物排放量约50万吨，二氧化硫约18万吨，目前国内仍有约2/3的焦炉烟气没有脱硫脱硝，随着国家推进钢铁行业超低排放实施意见的颁布，全面治理焦炉烟气迫在眉睫。
主流脱硫脱硝技术比较目前主流的焦炉烟气脱硫脱硝技术主要有：SDS 脱硫+低温SCR 脱硝、半干法（钙法）脱硫+中低温SCR 脱硝、湿法（氨法）脱硫+低温SCR 脱硝和活性炭脱硫脱硝等，他们主要的特点见表1。
从指标综合评价看，在关键性指标脱硫效率、脱硝效率、副产品的处置和运行成本方面，SDS 脱硫+低温SCR 脱硝技术较适用于焦炉烟气超低排放改造，并且在国内已经有成功案例在运行。
柳钢焦炉烟气脱硫脱硝技术路线确定柳钢焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术路线的确定采取了排除法。
首先，排除了高温SCR 脱硝+氨法脱硫工艺。
虽然此工艺建设投资低，但需要建设体积庞大的GGH 和焦炉停产对烟囱进行防腐，受制于柳钢基地场地狭小和焦化生产不能停炉等问题，这种的工艺在柳钢无法实现。
其次，排除了SDA 脱硫+低温SCR 脱硝工艺。
虽然这种工艺采用生石灰做脱硫剂其成本较低，但必须采用旋转喷雾法将生石灰浆化再喷入烟气中，浆化后的生石灰遇高温烟气水分迅速蒸发成水蒸汽，将降低烟气温度30℃左右，这使得烟气温度本来就低的焦炉烟气温度进一步降低，势必配置体积庞大的GGH 或者长时间开启补燃再生装置以使烟温达到低温SCR 催化活性温度窗口内。
这就消耗了大量的焦炉煤气，对于低硫高硝的焦炉煤气来讲，节约的脱硫剂成本不足以补偿烟气补燃成本，而且目前SDA 法系统容易结垢且喷嘴故障率高，因此焦炉烟气脱硫脱硝余热回收技术探讨与实践梁杰群（技术中心），黄飞平（焦化厂），胡艳君（技术中心）技术论坛562020年第2期SDA 脱硫+低温SCR 脱硝工艺也被排除。
焦炉烟道气脱硫脱硝及余热回收利用一体化技术
焦炉烟道气脱硫脱硝及余热回收利用一体化技术焦炉烟道气主要污染成分有SO2、NOx等。
SO2和NOx 不仅危害人类身体安康，而且还严重地污染环境。
国家出台了更为严格的炼焦化学工业污染物排放标准。
技术人员研究开发了新型的脱硝催化剂、镁法烟气脱硫工艺和径向热管式余热锅炉等专有的核心技术，并且集成创新地提出了焦炉烟道气脱硫脱硝及余热回收利用的解决方案。
该方案能从根本上解决目前国内焦炉烟道气排放污染环境和余热未回收利用的问题，不仅具有显著的经济效益，还有巨大的社会效益。
1焦炉烟道气的污染特性焦化厂是专门从事冶金焦炭生产及冶炼焦化产品加工、回收的专业工厂。
焦炉烟气以焦炉煤气燃烧后产生的废气为主，主要成分有SO2、NOx等。
在我国二氧化硫和氮氧化物是大气中主要污染物，是衡量大气是否遭到污染的重要标志。
我国的一些城镇，大气中SO2和NOx的危害较为普遍，而且非常严重。
20**年6月环境保护部及国家质量监视检验检疫局联合发布了GB16171-20**《炼焦化学工业污染物排放标准》，明确规定了焦化工业的大气污染物排放标准。
新标准要求焦炉烟囱燃烧尾气中SO2浓度小于50mg/m3，氮氧化物浓度小于500mg/m3，粉尘浓度小于30mg/m3。
特别地区要求SO2浓度小于30mg/m3，氮氧化物浓度小于150mg/m3，粉尘浓度小于15mg/m3。
更为严格的焦化工业大气污染物排放标准和日益紧张的能源供应，急需技术更为先进、经济、合理的焦炉烟气处理方法。
中钢集团***热能研究院公司联合中科院技术人员集成低温SCR烟气脱硝技术、镁法烟气脱硫工艺和径向热管式余热锅炉等专有的核心技术，提出了焦炉烟道气脱硫、脱硝及余热回收利用的综合解决方案。
2一体化解决技术针对客户的要求和焦炉现有煤气处理工序，中钢热能研究人员研究开发并且集成了焦炉烟道气脱硫脱硝及余热回收利用的一体化技术。
2.1方案描述焦炉烟气处理流程(如图1所示):焦炉→焦炉烟道气→脱硝反应器→热管式烟气换热器→增压风机→脱硫塔→塔顶烟囱排放。
焦炉烟气脱硫脱硝余热回收一体化研究应用
焦炉烟气脱硫脱硝余热回收一体化研究应用标签：工业;二氧化硫;一氧化氮;焦炉烟道1焦炉烟道气的特点与现状1.1焦炉烟气的特点电厂焦炉烟气的成分主要是以焦炉煤气燃烧以后产生的各种废气为主，这些废气中，最主要的成分包括SO、NO等。
焦炉烟气温度范围基本为180～300℃左右，且温度的波动较大，焦炉烟气中的成分较为复杂，其中，NOx的含量相对较高，浓度在350～1200mg/m3之间，其次是SO，该气体容易与氨反应，然后转化为硫酸铵，导致反应器的管道堵塞，造成设备被腐蚀的现象。
1.2电厂在处理焦炉烟气中存在的难点焦炉烟气在处理过程中，最大的难点就在于脱硫处理。
传统的焦炉烟气处理方法中，脱硫技术需要的温度在320～420℃之间，需要使烟气中的S02会和NH3进行反应，如果温度较低的，会导致结晶产生，从而堵塞脱硝催化剂表面微孔，导致脱硝催化剂中毒。
目前，因为温度不够，导致S02中毒现象等是非常常见的，因此，如果想要避免S02中毒，就要进行脱硫，这是目前电厂在处理焦炉烟气中存在的最大难点之一。
1.3对焦炉烟气的环保措施就目前而言，我国最常见的大气污染物就是二氧化硫以及氮氧化合物等，且危害性较高，性质非常严重。
为了能够有效改善我国的环境问题，我国在相关会议中就环境保护问题和大气污染排放问题进行了专门的研究和探讨，并制定了相关的标准，其中，包括2012年制定的《炼焦化学工业污染物排放標准》。
2焦炉烟气脱硫脱硝余热回收一体化工艺流程与处理技术2.1焦炉烟气处理流程为了能够更好地对焦炉烟气脱硫脱硝余热进行回收，相关技术人员对设备进行改造，主要流程包括烟气通过焦炉进入焦炉烟道气，然后在脱硝反应器进行反应，采用热管式烟气换热器进行热交换，利用增压风机对其进行处理，并通过脱硫塔进行反应，最后从塔顶烟囱将处理后的气体进行排放。
对该流程做进一步的阐述，并对脱硝、脱硫、余热回收展开说明。
2.2焦炉烟气处理技术2.2.1常用的脱硝方法就目前而言，采用脱硝反应器进行脱硝是目前常用的脱硝方法，在处理硝酸过程中，主要采用的方法有非催化还原法、氧化吸收法、催化还原法等。
焦化行业烟气脱硝--余热回收--脱硫工艺方案
mg/ Nm3
5
入口 SO2 浓度
mg/ Nm3
280-290 20
1800 450
2.3.2 气候条件
2.4. 设计要求
脱硫脱硝工程技术性能指标
序号 2 3
名称 NOx SO2
初始浓度(mg/Nm³) 1800 450
排放浓度(mg/Nm³) ≤500 ≤50
4
氨逃逸
脱除率（%） ≥72.2 ≥77.78 ≤5ppm
因，致使焦炉 250—320℃高温烟气直接排放，浪费了大量的废热能源。 近年来，国内已有部分大型焦化厂开始注重焦炉烟气余热利用，如太钢，采用了煤调
湿装置，利用焦炉烟道部分废气，在流化床设备内将原料煤按要求进行粒度分级，同时利 用焦炉烟道气热量脱出煤中部分水分，从而达到优化炼焦煤粒度、调整水分及预热的目的。
但该项目一是投资费用较大，而且设备占地面大，二是只能利用部分废气的热量，还有较 大的废气未被利用。
2009 年 4 月，天津华能能源设备有限公司开发的国内首套烟道气热管余热锅炉系统， 在唐山达丰焦化有限公司成功运行，生产低压饱和蒸汽或过热蒸汽，生产蒸汽 100Kg/吨焦，
用于焦化生产，大大降低了生产成本。随后旭阳焦化集团、金牛天铁焦化公司、唐山九江 钢铁、山西美锦能源、山东傅山焦化等 40 多家企业进行了改造，为几十家企业，带来了客
产尾气中的SO2, 生产亚硫铵和硫铵。
第一步， SO2和NH3的反应为基础的吸收过程：
SO2＋H2O＋xNH3 = (NH4) xH2－XSO3 因此，采用氨法脱硫首先得到亚硫酸铵中间产品。
（1）
第二步，采用空气对亚硫铵直接强制氧化：
(NH4)XH2-XSO3+1/2O2 +(2-x)NH3=(NH4)2SO4
用热管锅炉回收焦炉烟道气余热
＊ 仆
５ ）采用 Ｐ Ｌ Ｃ控 制柜 ， 更 加 方 便 观测 数 据 ， 克服 环 境影 响 ， 系统更 加 可靠 。 ６ ）利 用先 进 的前 馈 和反馈 相 结合 的控 制 技术 ， 采 用特 殊 的算法 ， 实 现加水 过程 的精 细控 制 ， 在捣 固
焦 炉加 水控 制方 面具 有领 先水 平 。
是将 其通 过焦 炉烟 囱放 散至 大气 中 ， 余 热 被 白 白浪 费 。极 少数 焦 化 厂将 其用 于 干燥 入 炉 煤 ， 目前世 界 上 ， 只
有 日本 和我 国近 ｌ ０套 以焦 炉烟道 气 为热 源 的煤调湿 装 置投 入运 行或 正在 建设 中 。 天津 华 能能 源设备 有 限公 司开发 出另一种 设 备简单 成 熟 、 占地少 、 投资省、 效果 显 著 的 焦 炉烟 道 气 余 热
型蝶 阀入余 热 回收 系统 （ 热 管 锅炉 ） ， 换热 降 温后 约 １ ５ ０ ￣ Ｃ的烟气 通 过风 机抽 送 ， 再 经 开关 型蝶 阀排 入 主烟 道 翻板 阀后 的地下 主 烟道 ， 最后 经焦 炉烟 囱排 人大 气 。其核 心技 术是 采用 高科 技产 品—— 热 管技 术 ， 回收 烟气
厚度 不 匀 ， 频 繁调 整加水 量 。 ４ ）对皮 带速 度或加 煤 量进行 补偿 ， 在 皮 带入 口 和 出 口分 别加 装水 分检 测装 置 ， 在 线 测评加 水 效果 ， 减小 煤层 水分 分 布不均 匀 的影 响 。
不均 ， 需要 增加 煤粉 混合 搅拌 装置 ， 以改善 加水 后煤
到如下 效果 。
１ ）人 炉 煤 水分 在 １ ％范 围内波 动 ， 煤 饼成 型 合
格率 １ ０ ０ ％。
２ ）研 制 特 殊 的 加 水 喷 头 ， 克 服 常 规 加 水 的 不 足， 煤 层 加水后 水分 更加 均 匀 。
某焦炉燃烧烟气余热回收
目录1.总论 (1)2.焦炉 (3)3.热力 (6)4.电气部分 (10)5.自动化仪表 (12)6.土建 (13)7.采暖通风 (14)8.给排水 (16)9.总图运输 (17)10.消防 (19)11.能源评价 (21)12. 三废、环境保护以及综合利用 (21)13.劳动安全与卫生 (21)1.总论1.1．工程概述某焦化厂焦炉属于38.5m3大容积焦炉，使用两座并联排列方式，年产量100万吨。
焦炉采用焦炉煤气做为燃料，属于双联火道、废气循环、复热、焦炉煤气下喷形式的焦炉。
焦炉煤气通过立火道进入焦炉燃烧室，在焦炉燃烧室内燃烧后，再经过斜道进入蓄热室，将蓄热室的蓄热体加热之后，进入分烟道。
各燃烧室的燃烧烟气通过分烟道汇集到二个总烟道，再由总烟道排出。
各分烟道和总烟道上设有闸板，用于调节和温度焦炉的烟道的吸力。
整个烟道采用自然排烟方式，完全靠烟囱的抽力所产生的负压使炉膛维持微负压燃烧状态。
两座焦炉最终排放烟气平均温度达到250℃左右，蓄热室与烟囱之间的烟道上未采取任何余热回收装置，因此烟气余热损失巨大，约占焦炉总能耗的21%左右。
根据某焦化厂焦炉生产现状，对烟道进行改造，增加余热回收系统，使焦炉烟气排放温度降低到150～170℃，所回收的余热产生0.6MPa和0.4MPa饱和蒸汽用于生产和生活，达到节能降耗减排的目的，提高能源利用率。
系统改造包括烟道改造、新建余热回收设备、水泵房建设等内容。
1.2. 具体设计范围（1）烟道改造：在原有一个总烟道的基础之上，增设一个旁路烟道，在旁路烟道上安装余热回收装置、增压风机、烟道闸板。
同时另外一个总烟道也需要连接到此旁路烟道上，这样两个总烟道并联进入此旁路烟道。
（2）余热利用系统:在旁路烟道中安装热管蒸汽发生器、热管水预热器，增压引风机，烟道调节闸板等设备。
新建一座水泵车间，在车间内安装2台补给水泵、2台循环泵，给水和蒸汽管网。
1.3. 建设条件（1）建设所需的公辅介质基本上从焦炉作业区内部接取。
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焦炉烟气余热回收流程图
烟气
地下总烟道
烟囱排放
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焦化行业★焦炉烟气余热回收项目★可行性分析报告
四、工艺流程简述�
1、烟气系统
来自焦炉燃烧室的烟气�经蓄热室、斜道、小烟道进入地下分烟道�然后 汇总到地下总烟道�经地上钢制烟道约 340℃左右�进入换热器�烟气经换热 器将温度降到 160℃以下�经引风机再次排入地下总烟道�经烟囱排入大气。
2、水汽系统
外来 20℃水经过软化水处理系统�进入除氧器�经除氧器除氧后�进入 软化水箱�经锅炉给水泵加压后�进入省煤器�再进入蒸汽聚集器�蒸汽发生 器和蒸汽聚集器自然循环�在蒸汽聚集器内蒸汽与水分离产生 1.0MPa 饱和蒸 汽�饱和蒸汽进入外管网�用于生产。
五、焦炉烟气余热回收装置
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焦化行业★焦炉烟气余热回收项目★可行性分析报告
4 管道阀门
蒸汽聚集器 热管蒸发器 热管省煤器
除氧器 平台、爬梯
DG12-25 18m³
烟气阀门 烟气管道 膨胀节
5
引风机
含400千瓦电机及变频
6
控制系统
7
设备防雨棚
单位 数量 备注
台
1
台
1
台
1
台
1
套
1
台
2
台
1
台
1
套
1
台
2
套
1
套
1
套
1
插板阀
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焦化行业★焦炉烟气余热回收项目★可行性分析报告
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焦化行业★焦炉烟气余热回收项目★可行性分析报告
一、焦化工艺概述
由备煤车间来的洗精煤�由输煤栈桥运入煤塔�由煤塔漏嘴经装煤车按序 装入炭化室。洗精煤在 950�1050°C 的温度下高温干馏成焦炭。成熟的焦炭 被推焦车经拦焦车导焦栅推出落入熄焦车内�由熄焦车送至干熄焦炉进行熄 焦�熄焦后的焦炭放至皮带送焦场。湿熄焦作为备用熄焦系统�熄焦塔处设光 电自动控制器�通过控制器中的时间继电器调整喷洒时间�保证红焦熄灭。
六、主要技术经济指标�
1、烟气参数�
烟道气流量�180000 Nm3/h 烟道气温度�300-340℃ 烟道气压力�-350Pa 烟道气成份如下�
焦炉废烟气成分组成
ห้องสมุดไป่ตู้
H2O
CO2
O2
N2
20%
6.4%
3.7%
69.9%
焦炉废烟气成分组成�%�
2、余热回收系统参数� �110万吨级焦化�
名称
参数
焦炉公称容量 废烟气流量�Nm3/h�
三、节能工艺方案
工艺流程�焦炉烟气经蓄热室、斜道、小烟道、分烟道、总烟道、地上钢制 烟道约 340℃左右进入换热器�经换热器降到 160℃以下�经引风机排入总烟道� 经烟囱排入大气。焦炉烟气余热回收装置工艺技术路线如下图所示�
蒸汽
外网
汽
包
给水泵
软水
除氧器
烟气
焦炉
总烟道翻板阀
对流 换热面
对流换热式余热锅炉
3
24.26m
180000
地下烟道出口烟气温度�℃�
340
换热器出口温度�℃�
≤160
产出蒸汽压力�MPa�
1.0
产蒸汽量 (吨/小时)
14-16
系统阻力(Pa)
≤2000
全年工作时间�小时�
8640
焦炉压力不影响焦炉的正常操作�不影响烟囱烟气的正常排放
备注 360 天计
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焦化行业★焦炉烟气余热回收项目★可行性分析报告
燃烧室
蓄热室
斜道
小烟道
大气
烟囱
总烟道
分烟道
原工艺流程图
本技术改造方案就是为回收这一部分烟气的余热而设计的。
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焦化行业★焦炉烟气余热回收项目★可行性分析报告
二、节能技术改造方案
节能技术改造方案综述�经对现有工艺的技术分析�提出对现有烟气处理作 如下设计修改�
1、现有地下烟道保持不变。 2、在现有地下总烟道翻板前开两个孔�将烟气从地下烟道引出依次进入地 上钢制烟道、余热锅炉、锅炉引风机、钢烟道、地下烟道、经烟囱排放。 3、当锅炉检修时�关闭余热锅炉前烟道阀�开启地下总烟道翻板阀�烟气 沿原地下烟道排出。 4、新增配套的余热锅炉、除氧器、锅炉给水泵、软化水装置、引风机等设 备。将换热器产生的蒸汽源�与厂区原有蒸汽管网连接并网。
焦化厂 110 万吨/每年焦炉烟道废气
余热回收项目-焦化余热回收设备
唐山德业环保设备有限公司
二〇一一年 8 月
焦化行业★焦炉烟气余热回收项目★可行性分析报告
目录�
一、焦化工艺概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 二、节能技术改造方案。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 三、节能工艺方案。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 四、工艺流程简述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 五、焦炉烟气余热回收装置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 六、主要技术经济指标。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 七、改造方案前后能源消耗比较。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 八、系统投资概算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 九、余热回收效益经济分析。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 十、可申报节能减排奖金。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 十一、项目研究结论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 十二、用户及资料图片。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11
3、改造方案前后能源消耗比较
消 耗: 引风机电能� 400Kw 水泵�380V 22KW�水泵电机一开一备�且间断使用�� 软 化 水�0.6�0.8MPa 15t/h � 产 出�蒸汽1.0MPa 14t/h �
七、主要工艺设备汇总表
序号 项目名称 设备名称型号及性能参数
余
热
回
1
收
装
置
2
补水泵
3 软化水箱
干馏过程中产生的荒煤气经炭化室顶部、上升管、桥管汇入集气管。在桥 管和集气管处用压力为�0.3MPa�温度为�78°C 的循环氨水喷洒冷却�使� 800°C 的荒煤气冷却至 84°C 左右�再经吸气弯管和吸气管抽吸至冷鼓工段。 在集气管内冷凝下来的焦油和氨水经焦油盒、吸气主管一起至冷鼓工段。
焦炉加热用回炉煤气由外管送至焦炉�经煤气总管、煤气预热器、主管、煤 气支管进入各燃烧室�在燃烧室内与经过蓄热室预热的空气混合燃烧�燃烧后的 废气经跨越孔、立火道、斜道�在蓄热室与格子砖换热后经分烟道、总烟道�最 后从烟囱排出。对于其中经总烟道进入烟囱的热烟气仍有较大的余热回收价值。 原工艺流程如下图所示�