[發(fā)明專利]一種焦化能量耦合優(yōu)化及污染物協(xié)同治理系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710241313.X
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106918029B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹先常;陳池;劉詠梅;張嘉陵;潘金榮;楊興龍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海寶鋼節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司
• 主分類號: F22B1/18
• 分類號: F22B1/18;F22G1/00;F22D1/50;F23J15/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 葉龍飛;胡晶

本發(fā)明公開了一種焦化能量耦合優(yōu)化及污染物協(xié)同治理系統(tǒng)，包括焦?fàn)t、紅焦顯熱回收子系統(tǒng)、荒煤氣顯熱回收子系統(tǒng)、煙氣余熱回收子系統(tǒng)、VOCs污染物協(xié)同利用子系統(tǒng)、煙氣凈化子系統(tǒng)和熱量調(diào)控利用子系統(tǒng)，紅焦由紅焦顯熱回收子系統(tǒng)回收其顯熱；荒煤氣由荒煤氣顯熱回收子系統(tǒng)回收其顯熱；煙氣余熱回收子系統(tǒng)回收煙氣的余熱；VOCs污染物協(xié)同利用子系統(tǒng)將VOCs污染物送至燃燒室燃燒；匯集的煙氣經(jīng)煙氣凈化子系統(tǒng)凈化；熱量調(diào)控利用子系統(tǒng)將回收的熱量進(jìn)行調(diào)配，并將其轉(zhuǎn)化為電能。本發(fā)明將煉焦過程中余熱分級回收，產(chǎn)生高中低品位蒸汽，同時充分利用煙氣凈化后的余能和VOCs富含熱量的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)能源使用效率最大化和污染物協(xié)同治理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和減排并舉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)余熱回收利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種焦化能量耦合優(yōu)化及污染物協(xié)同治理系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

焦化行業(yè)能耗高、污染重，備受行業(yè)關(guān)注。從焦?fàn)t生產(chǎn)的整個能量流和物質(zhì)流平衡看，從焦?fàn)t炭化室推出的950℃-1050℃紅熱焦炭所帶出的顯熱約占整個焦?fàn)t熱量支出的37％；進(jìn)入焦?fàn)t上升管中溫度在650℃-750℃的荒煤氣，其含有的顯熱約占整個焦?fàn)t熱量支出的36％；180℃-230℃的焦?fàn)t煙氣帶出的余熱約占整個焦?fàn)t熱量支出的16％；焦?fàn)t爐體表面各種散熱損失約占整個焦?fàn)t熱量支出的11％，所以，高效回收并且利用焦?fàn)t煉焦過程中所產(chǎn)生的余熱資源已經(jīng)成為提高焦?fàn)t能源利用效率的主要途徑之一，也是節(jié)約資源及節(jié)能的主要發(fā)展方向和潛力所在。迄今為止，國內(nèi)外已針對焦化區(qū)域的節(jié)能技術(shù)展開了很多研究，取得了許多成果，高溫段的紅焦顯熱已經(jīng)有成熟商業(yè)化應(yīng)用的干熄焦顯熱回收技術(shù)予以回收利用，可將950-1100℃的紅熱焦炭冷卻到200℃左右，實(shí)現(xiàn)了紅熱焦炭顯熱的高效回收，其已經(jīng)成為國家大力推廣的節(jié)能技術(shù)之一。低溫段的焦?fàn)t煙氣余熱回收技術(shù)也已有一定的商業(yè)應(yīng)用。焦?fàn)t荒煤氣的顯熱回收尚處于中試階段，這是國內(nèi)外當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)。爐體表面的熱釋放可通過加強(qiáng)爐壁絕熱減少損失。雖然上述幾種余熱都有相應(yīng)的熱回收手段，但由于各個措施相互孤立，熱回收利用總體效率不高。

同時，煉焦過程所排放的各種污染物的治理也是行業(yè)研究熱點(diǎn)。焦?fàn)t區(qū)域環(huán)境污染因素較多，焦?fàn)t煙氣中的二氧化硫和氮氧化物是國家環(huán)保政策重點(diǎn)管控對象。近年來研發(fā)實(shí)施的脫硫脫硝焦?fàn)t煙氣凈化工藝，普遍具有能耗高、成本高、投資高的不足；同時焦化過程中產(chǎn)生的VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)等也是國家環(huán)保政策管控的重點(diǎn)大氣污染源，達(dá)標(biāo)排放將顯著增加企業(yè)成本。

一方面，干熄焦技術(shù)、焦?fàn)t煙氣余熱回收技術(shù)、荒煤氣顯熱回收技術(shù)等，都是針對單一品位熱源所開發(fā)的技術(shù)，還未從系統(tǒng)的角度分析各種品位熱源之間的關(guān)系，由于不同熱源所能回收的能源品位及利用效率是不同的，缺少整體考慮導(dǎo)致能源利用效率不高；另一方面，焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝、焦化揮發(fā)性有機(jī)物治理等環(huán)保技術(shù)也是單一開發(fā)的技術(shù)，缺少從焦化整體工藝的角度進(jìn)行系統(tǒng)整合和優(yōu)化，導(dǎo)致能耗增加和成本上升。煤炭的干餾需要煤氣加熱，煤氣燃燒后還產(chǎn)生熱煙氣；煤炭干餾的同時產(chǎn)生煤氣，煤氣中還帶有顯熱；干餾產(chǎn)生的紅焦還帶有大量熱量。在此過程中，物質(zhì)流、能量流和碳素流的流動是同時進(jìn)行的，要使整個生產(chǎn)的能源消耗最低，除了充分發(fā)揮各種單項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的效率外，它們之間的耦合關(guān)系也需整體考慮，因?yàn)楦鞑糠钟邢嗷ビ绊懀鸶鞣N能源可利用的總量和能源品位的變化，而能源品位的高低與各種單項(xiàng)節(jié)能技術(shù)效率的發(fā)揮密切相關(guān)。同時，現(xiàn)有脫硫脫硝煙氣凈化技術(shù)的高能耗和VOCs的治理和能量回收也與煉焦生產(chǎn)的能源使用效率息息相關(guān)。因此，要進(jìn)一步提高煉焦生產(chǎn)的能源使用效率，有必要對焦化能量系統(tǒng)的耦合優(yōu)化及排放物治理做深入研究。

現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮镃N201610061286.3的中國專利申請公開了一種焦化廠煙氣節(jié)能環(huán)保綜合治理裝置及工藝，該發(fā)明仍然只是針對焦?fàn)t煙氣的單一節(jié)能技術(shù)，未考慮紅焦、荒煤氣顯熱的耦合優(yōu)化，該專利也只考慮了煙氣的治理，沒有考慮VOCs的治理。

總體而言，焦?fàn)t煉焦工藝要實(shí)現(xiàn)能源效率的提升及污染物的減排，有必要從焦化工藝的角度對紅焦顯熱、荒煤氣顯熱、煙氣余熱、煙氣凈化和揮發(fā)性有機(jī)物治理等進(jìn)行耦合優(yōu)化，在提高能源利用效率的同時實(shí)現(xiàn)污染物協(xié)同治理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與減排同時推進(jìn)，提升焦化工序的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容