CN111720838A - 一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用*** - Google Patents

一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用*** Download PDF

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Abstract

一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，从前向后，依次设有阀组***(100)、焚烧***(101)、余热锅炉***(102)、空气预热器***(103)、PSA尾气预热器***(104)、省煤器***(105)、引风机***(106)和烟囱***(107)，此外，助燃空气可经空气预热器入口管线(312)进入空气预热器***(103)换热经空气预热器出口管线(131)送入焚烧***(101)与尾气、副产物混合进行燃烧以减少燃料气消耗。余热锅炉***(102)利用来自省煤器***(105)的原料水副产蒸汽。本***提高了烟气余热的回收利用效率，节能效益更加显著。

Description

一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***
技术领域
本发明涉及烟气余热回收利用技术领域，具体涉及一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***。
背景技术
我国煤炭资源相对丰富，焦炭需求量较大，焦炉装机量大，产生了大量的“荒煤气”。荒煤气H2、CO含量大，热值较高，以往荒煤气主要是经过简单燃烧甚至不经燃烧直接放空处理，不但污染了环境更是对资源的极大浪费。荒煤气较合理的资源化途径为经乙二酸二甲酯(DMO)工艺制备乙二醇(EG)。DMO制EG工艺废气、废液成分复杂、污染物含量较高，依照《危险废物鉴别标准易燃性》(GB5085.4)《危险废物鉴别标准通则》(GB5085.7)《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484-2001)等必须采用焚烧无害化处理。
而且，锅炉排烟中的含氧量对焚烧处理影响较大。当烟气氧量较低时，说明空气量不足，燃烧会不充分，产生“烟气偏流”现象。
因此开发一种可用于荒煤气资源化的烟气无害化、余热回收利用、节能环保、经济可行的***是非常必要的。
现有技术中对于烟气或尾气的处理一般采用串并联结合的方式，参见图1。来自余热锅炉***102的烟气/尾气经303后：一路经空气预热器烟气入口管线303A到达空气预热器***103A；经PSA预热器烟气入口管线304-1到达PSA尾气预热器***104-1；经PSA预热器烟气入口管线304-2到达PSA尾气预热器***104-2；经烟囱入口管线307到达烟囱***107；另一路经空气预热器烟气入口管线303B到达空气预热器***103B；经省煤器烟气入口管线305-1到达省煤器***105-1；经省煤器烟气入口管线305-2到达省煤器***105-2；经烟囱入口管线307到达烟囱***107。此类处理方式中烟气/尾气单独经过PSA尾气预热器***和省煤器***，不利于烟气余热的梯级回收利用，存在能量浪费现象。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，能满足单独焚烧副产物以及工况或尾气/副产物统一焚烧处理时无需额外消耗燃料气，节能效益更加显著。更易避免“烟气偏流”和烟气“析碳”现象的发生。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，包括阀组***、焚烧***、余热锅炉***、空气预热器***、PSA尾气预热器***、省煤器***、引风机***和烟囱***；
待处理的污染物经烟气管线进入阀组***中，所述阀组***内设有稳压稳流装置，稳压稳流后的污染物经焚烧炉烟气入口管线进入焚烧***，此后烟气顺序经过余热锅炉***、空气预热器***、PSA尾气预热器***和省煤器***，最后经引风机***和烟囱***排出。
如上所述的烟气余热梯级利用***中，所述阀组***包括废气阀组、废液阀组和燃料气阀组中的一组或几组。每类阀组的输送管线上设有切断阀、过滤器、减压阀、缓冲罐、过滤器、温度压力监测和紧急切断阀。通过减压阀、缓冲罐等设备的作用可以达到稳压稳流的目的。
如上所述的烟气余热梯级利用***中，所述省煤器***上连接有省煤器进水管线和余热锅炉进水管线，所述余热锅炉进水管线与余热锅炉***相连。省煤器***通过省煤器烟气入口管线接纳PSA尾气预热器***排出的烟气或尾气，吸收其热量为余热锅炉***补水加热，进一步减少***的能源消耗。
如上所述的烟气余热梯级利用***中，所述空气预热器***上连接有空气预热器入口管线和空气预热器出口管线，所述空气预热器出口管线与焚烧***相连，助燃空气自空气预热器入口管线进入空气预热器***进行换热后经空气预热器出口管线送入焚烧***中，通过与焚烧***中尾气、副产物混合进行燃烧以减少燃料气消耗。
如上所述的烟气余热梯级利用***中，所述PSA尾气预热器***上连接有PSA预热器入口管线和PSA预热器出口管线，PSA气体自PSA预热器入口管线进入PSA尾气预热器***，并从PSA预热器出口管线排出。
如上所述的烟气余热梯级利用***中，所述空气预热器***、PSA尾气预热器***和省煤器***中的一种或几种，其内部设备采用并联布置方式，以提高烟气余热的回收效率。
优选的，所述空气预热器***、PSA尾气预热器***和省煤器***在各并联线路上的位置顺序相同。
如上所述的烟气余热梯级利用***中，还包括燃料供应***，所述燃料供应***通过燃料气供应管线向焚烧***供应燃料气，可作为点火、长明灯使用。
如上所述的烟气余热梯级利用***的主要工艺流程为：
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明烟气余热梯级利用***，通过梯级设计的烟气余热利用***，提高了烟气余热的回收利用效率，节能效益更加显著。
2、本发明烟气余热梯级利用***，助燃空气经空气预热器预热后送入焚烧***，能满足单独焚烧尾气或副产物之一的工况，或同时焚烧尾气或副产物两种废气的工况，且这两种工况无需额外消耗燃料气。
3、本发明烟气余热梯级利用***，空气预热器***、PSA尾气预热器***和省煤器***可采用并联连接方式，以缩小单个换热器负荷。而且单个设备的换热面积较小，承重需求、占地面积小，方便制造、运输，投资更低。
4、本发明烟气余热梯级利用***，空气预热器***、PSA尾气预热器***和省煤器***在各并联线路上的位置顺序一致，可有效避免“烟气偏流”和烟气“析碳”现象的发生。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
在附图中：
图1为现有技术的工艺原理图；
图2为本发明实施例1的总体工艺原理图；
图3为图2中分系列工艺原理图；
图中各附图标记所代表的组件为：
100、阀组***，101、焚烧***，102、余热锅炉***，103、空气预热***，104、PSA尾气预热***，105、省煤器***，106、引风机***，107、烟囱***，108、燃料供应***，300、烟气管线，301、焚烧炉烟气入口管线，302、余热锅炉烟气入口管线，303、空气预热烟气入口管线，304、PSA尾气预热烟气入口管线，305、省煤器烟气入口管线，306、引风机入口管线，307、烟囱入口管线，308、烟囱出口管线，309、省煤器进水管线，310、余热锅炉进水管线，311、余热锅炉蒸汽管线，312、空气预热器入口管线，313、空气预热器出口管线，314、PSA尾气预热器入口管线，315、PSA尾气预热器出口管线，316、燃料气供应管线。
具体实施方式
下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例1
参见图2，本实施例可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***包括阀组***100、焚烧***101、余热锅炉***102、空气预热器***103、PSA尾气预热器***104、省煤器***105、引风机***106、烟囱***107和燃料供应***。
待处理的污染物经烟气管线进入阀组***100中，所述阀组***100内设有稳压稳流装置，稳压稳流后的污染物经焚烧炉烟气入口管线301进入焚烧***101，此后烟气顺序经过余热锅炉***102、空气预热器***103、PSA尾气预热器***104和省煤器***105，最后经引风机***106和烟囱***107排出。本实施例中的污染物包括烟气、尾气或其他副产物，为方便描述，以下简称烟气。
在本实施例中，所述阀组***100包括废气阀组、废液阀组和燃料气阀组中的。每类阀组的输送管线上设有切断阀、过滤器、减压阀、缓冲罐、过滤器、温度压力监测和紧急切断阀。通过减压阀、缓冲罐等设备的作用可以达到稳压稳流的目的。阀组***100中使用的各类设备及其组合方式均为现有成熟技术，这里不再附图对此现有技术做过多介绍。
在本实施例中，所述焚烧***101的主要作用是焚烧来***烧炉烟气入口管线301中尾气或烟气及副产物，将烟气管线300中的污染物充分燃烧转化为简单的H2O、CO2等可排放的无机物，并释放大量的燃烧热，其中：
经焚烧炉烟气入口管线301接纳阀组***100送出的尾气、烟气及荒煤气制备乙二醇副产物并燃烧处理。
此外，焚烧***100还经焚烧炉燃料气供应管线316接纳燃料供应***108的燃料气，如荒煤气，但主要作为点火、长明灯使用，燃料气消耗量较小。
在本实施例中，所述余热锅炉***102的锅筒上设有安全阀、压力表、温度计、流量计等。所述余热锅炉***102的主要作用为副产蒸汽。其热量来源于焚烧***101后面通过余热锅炉烟气入口管线302引入的烟气，优选的，余热锅炉烟气入口管线302引入的烟气温度为900℃左右。原料水经省煤器进水管线309进入省煤器***105升温后，再通过余热锅炉进水管线310进入余热锅炉***102，经高温烟气作用后，产出蒸汽参数为1.2MPa饱和蒸汽，产出的蒸汽经余热锅炉蒸汽管线311排出。
进一步的，余热锅炉***102后面通过空气预热烟气入口管线303与空气预热***103连接。高温烟气经余热锅炉***102移走热量后，空气预热器烟气入口管线303中的的烟气温度将至400℃左右。
在本实施例中，所述空气预热器***103主要作用是通过空气预热器烟气入口管线303接纳余热锅炉***102排出的烟气，吸收其热量为助燃空气赋热。然后，烟气再经PSA尾气预热烟气入口管线304进入PSA尾气预热***104。
进一步的，助燃空气经空气预热器入口管线312进入空气预热器***103换热后经空气预热器出口管线313送入焚烧***101中与尾气、副产物混合进行燃烧以减少燃料气消耗，无需额外向焚烧***101中供应燃料气了。相比现有技术需一直向焚烧***101中供应燃料气满足其燃烧条件而言，大大节约了能量消耗。
本实施例中空气预热器入口管线312和空气预热器出口管线313中空气的选温度分别为30℃和310℃。空气预热器***103出口进入PSA尾气预热烟气入口管线304中的烟气温度为310℃。
在本实施例中，所述PSA尾气预热器***104上连接有PSA预热器入口管线314和PSA预热器出口管线315，PSA气体自PSA预热器入口管线314进入PSA尾气预热器***104，并从PSA预热器出口管线315排出。PSA尾气预热***104主要作用是通过PSA预热器烟气入口管线304接纳空气预热器***103排出的烟气，吸收其热量为加热PSA气体以便脱附再生。其中：
PSA预热器烟气入口管线304、省煤器烟气入口管线305中烟气的优选温度分别为310℃、250℃；
PSA预热器入口管线314、PSA预热器出口管线315中的PSA气体的优选温度分别为40℃、200℃。
在本实施例中，所述省煤器***105上连接有省煤器进水管线309和余热锅炉进水管线310，所述余热锅炉进水管线与余热锅炉***102相连。其主要作用是进一步利用烟气余热，所述省煤器***105通过省煤器烟气入口管线305接纳PSA尾气预热器***104排出的烟气或尾气，吸收其热量为余热锅炉***102补水加热，进一步减少***的能源消耗。其中：
省煤器烟气入口管线305、引风机入口管线306中烟气的优选温度分别为250℃、150℃；
省煤器进水管线309、余热锅炉进水管线310中水的优选温度分别为104℃、170℃。
本实施例中，烟气余热梯级利用***的主工艺流程为：烟气经烟气管线300到达阀组***100，稳压稳流后到达烟气焚烧***101，经余热锅炉烟气入口管线302到达余热锅炉***102，生产蒸汽后烟气经空气预热器烟气入口管线303到达空气预热器***103，给烟气焚烧***101助燃空气赋热后经PSA预热器烟气入口管线304到达PSA尾气预热器***104，给PSA气体赋热后经省煤器烟气入口管线305到达省煤器***105，预热余热锅炉***102进水后经引风机入口管线306到达风机***106，经风机***106升压后通过烟囱入口管线307到达烟囱***107，最终达标的烟气经烟囱出口管线308排空。
下面结合图3，作为本实施的一种变形，所述空气预热器***103、PSA尾气预热器***104和省煤器***105分别采用两台设备并联运行的方式连接在一起，且所述空气预热器***103、PSA尾气预热器***104和省煤器***105在各并联线路上的位置顺序相同。
对比图1和图3，不难发现，本***工艺相较现有技术工艺的串并联更加科学合理，具有以下特点：更能实现烟气余热的梯级回收利用，节能效益更加显著；采用两组空气预热器***103、PSA尾气预热器***104和省煤器***105，可以缩小单个换热器负荷。而且单个设备的换热面积较小，承重需求、占地面积小，方便制造、运输，投资更低；每条支路上的设备相同，顺序一致，可有效避免“烟气偏流”现象的发生；更避免烟气“析碳”现象的发生。
最后要说明的是：以上实施方式其中的部分合理的方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，所述技术内容相关领域技术人员应该能理解，凡是根据本发明所揭示的等效修饰和修改替换，都没有脱离本发明技术内涵，且应该纳入到专利的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，其特征在于，包括阀组***(100)、焚烧***(101)、余热锅炉***(102)、空气预热器***(103)、PSA尾气预热器***(104)、省煤器***(105)、引风机***(106)和烟囱***(107)；
待处理的污染物经烟气管线(300)进入阀组***(100)中，所述阀组***(100)内设有稳压稳流装置，稳压稳流后的污染物经焚烧炉烟气入口管线(301)进入焚烧***(101)，此后烟气顺序经过余热锅炉***(102)、空气预热器***(103)、PSA尾气预热器***(104)和省煤器***(105)，最后经引风机***(106)和烟囱***(107)排出。
2.根据权利要求1所述的一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，其特征在于，所述阀组***(100)包括废气阀组、废液阀组和燃料气阀组中的一组或几组。
3.根据权利要求2所述的一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，其特征在于，所述阀组***(100)中每类阀组的输送管线上设有切断阀、过滤器、减压阀、缓冲罐、过滤器、温度压力监测和紧急切断阀。
4.根据权利要求1所述的一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，其特征在于，所述省煤器***(105)上连接有省煤器进水管线(309)和余热锅炉进水管线(310)，所述余热锅炉进水管线(310)与余热锅炉***(102)相连。
5.根据权利要求1所述的一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，其特征在于，所述空气预热器***(103)上连接有空气预热器入口管线(312)和空气预热器出口管线(313)，所述空气预热器出口管线(313)与焚烧***(101)相连，助燃空气自空气预热器入口管线(312)进入空气预热器***(103)进行换热后经空气预热器出口管线(313)送入焚烧***(101)中。
6.根据权利要求1所述的一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，其特征在于，所述PSA尾气预热器***(104)上连接有PSA预热器入口管线(314)和PSA预热器出口管线(315)，PSA气体自PSA预热器入口管线(314)进入PSA尾气预热器***(104)，并从PSA预热器出口管线(315)排出。
7.根据权利要求4-6任一项所述的一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，其特征在于，所述空气预热器***(103)、PSA尾气预热器***(104)和省煤器***(105)中的一种或几种，其内部设备采用并联布置方式。
8.根据权利要求7所述的一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，其特征在于，所述空气预热器***(103)、PSA尾气预热器***(104)和省煤器***(105)在各并联线路上的位置顺序相同。
9.根据权利要求1所述的一种可应用于荒煤气资源化的烟气余热梯级利用***，其特征在于，还包括燃料供应***(108)，所述燃料供应***(108)通过燃料气供应管线(316)向焚烧***(101)供应燃料气。
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