[发明专利]一种内热式清洁炼焦工艺及系统

说明书

本发明涉及一种内热式清洁炼焦工艺及系统，所述内热式清洁炼焦系统包括依次连接的焦炉加热系统、煤高温干馏系统、煤气收集与净化系统及煤气提氢系统；本发明能够有效减少或避免炼焦生产过程中包括CO2在内的大气污染物生成，生产出清洁能源产品，提高炼焦生产过程资源和能源的利用效率，减少炼焦生产过程大气污染物及温室气体的排放，打造焦化行业绿色生态工程。

技术领域

本发明涉及煤焦化技术领域，尤其涉及一种内热式清洁炼焦工艺及系统。

背景技术

炼焦是用适合炼焦的煤经高温干馏转化成焦炭和煤气的过程。目前，在煤焦化领域应用最为广泛的炼焦设备是机械化蓄热式焦炉，采用炭化室和燃烧室相邻间隔布置的形式。在燃烧室内，用于给焦炉加热的燃气(焦炉煤气或其他类型燃气)与空气混合后发生燃烧反应，同时放出大量热量。燃烧产生的热量通过燃烧室与炭化室之间的炉墙传递给炭化室内的煤料，煤料在持续不断的高温热量供给作用下在炭化室内被干馏成焦炭，同时煤料中的挥发性成分在高温作用下形成荒煤气。炭化室中煤料干馏得到的荒煤气在经过焦炉顶部的上升管、桥管时被循环氨水冷却降温，同时荒煤气中的焦油等成分被冷凝后与煤气分离，再经过焦炉煤气集气管的汇集导引到煤气净化系统中，在煤气净化系统中，煤气中的焦油、氨、苯、硫等杂质和其中有价值的成分被有效分离出来，通过相应的加工生产工艺处理形成各种高附加值的化工产品。

对于钢铁联合企业的焦化生产，上述工艺过程中，焦炉加热时通常采用来自高炉生产过程的高炉煤气(又称贫煤气)与少量经过煤气净化系统处理后的焦炉煤气掺杂而成的混合煤气与空气燃烧为焦炉生产提供热能。对于独立的焦化生产企业，则通常采用焦炉自身生产得到的经过净化的焦炉煤气(又称富煤气)与空气燃烧为焦炉生产提供热能。无论使用混合煤气加热还是焦炉煤气加热，在燃烧室内发生燃烧反应放出热量的同时，煤气中的含碳成分燃烧后会生成CO₂，而在高温条件下，空气中的氮气会氧化生成NOx，煤气中的硫化物会氧化生成SO₂，这些燃烧后生成的CO₂、NOx和SO₂会随着燃烧废气一同依次进入焦炉的小烟道、分烟道、总烟道，最后通过焦炉烟囱排入大气中。

在焦炉排出的废气中，NOx和SO₂是对大气具有污染作用的污染物，随着环保政策和相关法律法规的日益严格，必须将有害物从废气中尽可能地脱除，通常采用焦炉烟气脱硫脱硝系统对焦炉烟气进行净化。而废气中的CO₂是公认的温室气体，其向大气的大量排放是造成地球表面温度升高、引发冰川消融、海平面上升、飓风、洪水以及干旱等自然灾害的重要因素，因此控制CO₂排放越来越受到世界各国和各类国际组织的关注。

在当前的炼焦生产工艺中，对于焦炉加热过程中生成的NOx和SO₂可以通过设置脱硫脱硝系统对焦炉烟气进行净化处理，但脱硫脱硝系统的建设和运行需要焦化生产企业不断投入更多的费用和精力。而对于焦炉废气中的CO₂则到目前为止还没有能够有效实施的减排措施。

以一座焦炭生产能力为100万吨/年的焦化生产设施为例，若采用混合煤气加热，粗略计算，每年大约产生约50万吨的CO₂，仅按照我国钢铁联合企业年焦炭产量近1.2亿吨的数据计算，每年我国钢铁联合企业的焦化生产会向大气排放0.6亿吨的CO₂。

可见，为了保护人类赖以生存的环境，减少焦化生产企业对大气的污染，有必要不断改进焦化生产工艺，开发清洁环保的炼焦工艺。

发明内容

本发明提供了一种内热式清洁炼焦工艺及系统，能够有效减少或避免炼焦生产过程中包括CO₂在内的大气污染物生成，生产出清洁能源产品，提高炼焦生产过程资源和能源的利用效率，减少炼焦生产过程大气污染物及温室气体的排放，打造焦化行业绿色生态工程。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：