焦炉烟气控硫系统的研究与应用

发布时间：2020-10-24 08:03

　　 SO_2是大气主要污染物之一,也是形成酸雨的主要成分之一,而焦化行业产生的烟气中含有较高浓度的SO_2。因此,焦炉烟气中SO_2的治理任务刻不容缓。目前,我国焦化企业多数采用“脱”硫的方法处理焦炉烟气,即使用脱硫剂吸收烟气中的SO_2,该类工艺具有装置占地面积大、成本高、副产品不易处理以及二次污染严重等缺点。本文在结合实际课题的基础上,分析焦炉烟气SO_2的来源,提出对焦炉烟气SO_2浓度进行“控制”的研究。通过对焦炉烟气中SO_2的来源分析发现,烟气中SO_2约30%来源于含有硫成分的加热煤气,约70%来源于炭化室荒煤气的窜漏(荒煤气中的硫成分浓度较高)。因此,控制炭化室荒煤气的窜漏是控制烟气SO_2浓度的关键。本文在此基础上建立焦炉烟气控硫方案,方案根据实际生产过程及工艺控制要求,分别对焦炉炭化室压力及焦炉燃烧室压力进行控制,减小并稳定二者之间在结焦过程中的压差,从而控制焦炉荒煤气的窜漏,降低焦炉烟气SO_2浓度。对于焦炉炭化室压力的控制,针对传统集气管压力控制的不足,设计出单炭化室压力控制系统。根据炭化室结焦特性采集不同结焦时期数据并分别辨识模型,使用模糊PID控制算法对其进行控制,并通过仿真实验验证其有效性。而对于焦炉燃烧室压力的控制,采用PID算法实时改变燃烧室分烟道翻板开度,从而调节焦炉分烟道吸力,保证燃烧室压力的稳定。最终将本文设计的烟气SO_2控制方案在西门子PLC中实现,在系统调试后使用OPTIMA7烟气分析仪对焦炉烟气中SO_2浓度进行检测,验证焦炉烟气控硫方案的可行性。
【学位单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X784
【部分图文】：

体结构及炼焦工艺炉体结构内大部分焦化企业使用的焦炉炉型为鞍山耐焦院研发的 J的是日本研发出的 M 型焦炉。本课题所研究的焦炉炉体结体结构图可以看出，焦炉炉体是由炭化室、燃烧室、蓄热顶等部分组成[21]。炭化室是煤炭在隔绝空气条件下进行高与燃烧室间隔排列，中间仅隔一面炉墙。燃烧室中设有大量气在立火道中燃烧，燃烧产生的热量通过炉墙向炭化室传间，炉墙墙面的平均温度能够高达 1300℃左右。在焦炉炉蓄热室将废气的热量回收，回收的热量继而对焦炉加热煤烧室与蓄热室的结构为焦炉斜道区，由于焦炉斜道区存在之间的距离较近，当不同压力的气流流过时，容易导致炉，由于通道中堆积的灰尘容易造成堵塞。因此，斜道区必度需大于 30°。

.1.2 焦炉炼焦工艺过程焦炉焦化过程是由洗煤、配煤、装煤、高温干馏、出焦和熄焦等工艺流程，具体工艺流程如图 2.2 所示。首先利用物理法、化学法或生物法将煤表面尘等成分清洗，然后在配煤车间按照一定的比例配煤并将其破碎，破碎后的至煤塔处并用捣鼓机捣实成煤饼，最后使用装煤车将煤饼从焦炉机侧运装入室内进行高温干馏。煤饼在隔绝空气以及温度在 1000±50℃左右的条件下干个结焦周期，最后便形成成熟的焦炭。在煤高温干馏结束后，接收到启动命推焦车将炭化室内成熟的焦炭推送到熄焦车内，熄焦车再将成熟的焦炭运送焦塔中，在熄焦塔内使用冷水喷洒成熟的焦炭，使其快速降温。最后将已经处理的成熟焦炭通过刮板机送至筛焦楼进行分类储存。由于不同焦化厂、不炉的生产要求不同，导致焦化结焦时间从 21 小时至 25 小时不等，本课题研焦化厂焦炉生产周期平均为 24 小时。根据炼焦煤以及荒煤气发生量的变化，一般将焦化周期分为三个时间段进行研究，即结焦前期、结焦中期、结焦，每个阶段的结焦时间为结焦周期的三分之一。

含有一定量硫化物的焦在日常的焦化生产过程中，由于焦腐蚀等作用，导致焦炉炉体出现裂度有机硫和无机硫的荒煤气难免会荒煤气在焦炉燃烧室内燃烧生成 S及焦炉炉体窜漏对焦炉烟气 SO2浓气对焦炉烟气中 SO2浓度的影响中存在各种形态的硫化物，硫含量，煤在高温干馏过程中，大约 15达 95%以上的硫元素以 H2S 形式存焦炉焦化所使用的燃料是通过焦炉 H2S 的含量根据脱硫工艺的不同大机硫的质量浓度为 170 mg/m3~250m无机硫等成分的焦炉煤气当作燃料SO2。如图 2.3 所示为焦炉加热煤气在
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本文编号：2854213