[实用新型]一种焦化能量耦合优化及污染物协同治理系统

说明书

技术领域

本实用新型属于工业余热回收利用技术领域，特别涉及一种焦化能量耦合优化及污染物协同治理系统。

背景技术

焦化行业能耗高、污染重，备受行业关注。从焦炉生产的整个能量流和物质流平衡看，从焦炉炭化室推出的950℃-1050℃红热焦炭所带出的显热约占整个焦炉热量支出的37％；进入焦炉上升管中温度在650℃-750℃的荒煤气，其含有的显热约占整个焦炉热量支出的36％；180℃-230℃的焦炉烟气带出的余热约占整个焦炉热量支出的16％；焦炉炉体表面各种散热损失约占整个焦炉热量支出的11％，所以，高效回收并且利用焦炉炼焦过程中所产生的余热资源已经成为提高焦炉能源利用效率的主要途径之一，也是节约资源及节能的主要发展方向和潜力所在。迄今为止，国内外已针对焦化区域的节能技术展开了很多研究，取得了许多成果，高温段的红焦显热已经有成熟商业化应用的干熄焦显热回收技术予以回收利用，可将950-1100℃的红热焦炭冷却到200℃左右，实现了红热焦炭显热的高效回收，其已经成为国家大力推广的节能技术之一。低温段的焦炉烟气余热回收技术也已有一定的商业应用。焦炉荒煤气的显热回收尚处于中试阶段，这是国内外当前重点发展的技术。炉体表面的热释放可通过加强炉壁绝热减少损失。虽然上述几种余热都有相应的热回收手段，但由于各个措施相互孤立，热回收利用总体效率不高。

同时，炼焦过程所排放的各种污染物的治理也是行业研究热点。焦炉区域环境污染因素较多，焦炉烟气中的二氧化硫和氮氧化物是国家环保政策重点管控对象。近年来研发实施的脱硫脱硝焦炉烟气净化工艺，普遍具有能耗高、成本高、投资高的不足；同时焦化过程中产生的VOC(挥发性有机物)等也是国家环保政策管控的重点大气污染源，达标排放将显著增加企业成本。

一方面，干熄焦技术、焦炉烟气余热回收技术、荒煤气显热回收技术等，都是针对单一品位热源所开发的技术，还未从系统的角度分析各种品位热源之间的关系，由于不同热源所能回收的能源品位及利用效率是不同的，缺少整体考虑导致能源利用效率不高；另一方面，焦炉烟气脱硫脱硝、焦化挥发性有机物治理等环保技术也是单一开发的技术，缺少从焦化整体工艺的角度进行系统整合和优化，导致能耗增加和成本上升。煤炭的干馏需要煤气加热，煤气燃烧后还产生热烟气；煤炭干馏的同时产生煤气，煤气中还带有显热；干馏产生的红焦还带有大量热量。在此过程中，物质流、能量流和碳素流的流动是同时进行的，要使整个生产的能源消耗最低，除了充分发挥各种单项节能技术的效率外，它们之间的耦合关系也需整体考虑，因为各部分有相互影响，引起各种能源可利用的总量和能源品位的变化，而能源品位的高低与各种单项节能技术效率的发挥密切相关。同时，现有脱硫脱硝烟气净化技术的高能耗和VOCs的治理和能量回收也与炼焦生产的能源使用效率息息相关。因此，要进一步提高炼焦生产的能源使用效率，有必要对焦化能量系统的耦合优化及排放物治理做深入研究。

现有技术中，申请号为CN201610061286.3的中国专利申请公开了一种焦化厂烟气节能环保综合治理装置及工艺，该实用新型仍然只是针对焦炉烟气的单一节能技术，未考虑红焦、荒煤气显热的耦合优化，该专利也只考虑了烟气的治理，没有考虑VOCs的治理。

总体而言，焦炉炼焦工艺要实现能源效率的提升及污染物的减排，有必要从焦化工艺的角度对红焦显热、荒煤气显热、烟气余热、烟气净化和挥发性有机物治理等进行耦合优化，在提高能源利用效率的同时实现污染物协同治理，实现节能与减排同时推进，提升焦化工序的环境效益和经济效益。

发明内容

本实用新型提供一种焦化能量耦合优化及污染物协同治理系统，通过对焦炉的能量流和物质流分析，将其分成红焦显热回收子系统、荒煤气显热回收子系统和烟气余热回收子系统，形成高中低蒸汽，并将蒸汽输送给热量调控利用子系统，提升各子系统余热回收方式和热能利用方式的效率，实现整个焦化能量系统的能源使用效率最大化，并充分利用焦炉区域烟气净化后的余能和挥发性有机物富含热量的特点，通过VOCs污染物协同利用子系统、烟气净化子系统将其耦合治理，实现节能减排同时推进。

本实用新型的技术方案如下：