一种炼焦和烟气处理的耦合系统及方法与流程

1.本技术涉及焦化技术领域，特别是涉及一种炼焦和烟气处理的耦合系统及方法。

背景技术：

2.焦炉是炼焦的主要热工设备，用于使煤炭化以产生焦炭。焦炉在炼焦过程中会产生荒煤气，荒煤气可以直接在焦炉内燃烧并为炼焦过程提供热量。具体地，荒煤气中的以碳氢化合物为主的元素与助燃空气中的氧气在一定条件下反应，可以放出大量的热，并生成以二氧化碳、水蒸气以及氮气为主的高温烟气。
3.在相关技术中，通常会对高温烟气进行处理以回收高温烟气中的热量，具体为通过余热锅炉中的水吸收高温烟气中的热量产生蒸汽，再利用产生的蒸汽驱动汽轮机发电，从而可以有效利用高温烟气的热量。但是释放热量后的烟气仍然富含二氧化碳和水蒸气，而二氧化碳作为温室气体，对气候和环境影响巨大。因此，如何降低炼焦过程中的二氧化碳的排放量是亟需解决的问题。

技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种炼焦和烟气处理的耦合系统及方法，以减少炼焦过程中二氧化碳的排放。具体技术方案如下：
5.本技术第一方面的实施例提供了一种炼焦和烟气处理的耦合系统，包括：炼焦装置，包括焦炉与烟道，所述焦炉用于产生烟气；气化单元，所述气化单元通过所述烟道与所述焦炉连通，所述气化单元包括进料口，所述进料口用于供含炭物质从外部进入气化单元；所述气化单元配置为利用所述烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与含炭物质发生气化反应，以得到混合气，所述混合气包括合成气，所述合成气包括一氧化碳和氢气；余热回收单元，所述余热回收单元与所述气化单元连通，所述余热回收单元配置为利用所述混合气的热量产生水蒸汽；气体处理单元，所述气体处理单元与所述余热回收单元连通，所述气体处理单元配置为分离所述混合气以得到所述合成气；引风机，所述引风机设置在所述余热回收单元与所述气体处理单元之间，所述引风机用于抽取所述余热回收单元中的混合气并将所述混合气排出至所述气体处理单元中。
6.在本技术实施例，炼焦和烟气处理的耦合系统包括炼焦装置、气化单元、余热回收单元、气体处理单元以及引风机。其中，炼焦装置包括焦炉，焦炉在炼焦过程中可以产生烟气，烟气中含有二氧化碳和水蒸气，烟气通过烟道进入气化单元中。在气化单元中，烟气中的二氧化碳和水蒸气可以作为反应气体与含炭物质发生气化反应得到混合气，混合气至少包括合成气，合成气包括一氧化碳和氢气，由于气化反应需要吸热，因此烟气还可以为气化反应提供热量，从而可以有效利用烟气的热量。气化反应生成的混合气进入余热回收单元中进行热量回收并产生水蒸汽，产生的水蒸汽可以用于发电，以进一步提高热量的有效利用率。热量回收后的混合气通过引风机进入气体处理单元中进行气体分离以分离出合成气。与相关技术相比较，本技术实施例的炼焦和烟气处理的耦合系统不仅可以回收烟气中
的热量，还可以利用烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与含炭物质发生气化反应，得到合成气，合成气可以用作化工原料，由此既减少了炼焦过程中的二氧化碳的排放，又变废为宝，实现了低碳减排，绿生产。
7.在本技术的一些实施例中，所述炼焦和烟气处理的耦合系统还包括压力转换装置，所述压力转换装置设置于所述烟道，所述压力转换装置用于向所述气化单元的方向输送气流，以使所述气化单元内保持正压状态。
8.在本技术的一些实施例中，所述压力转换装置包括喷头，所述喷头伸入所述烟道中，所述喷头用于向所述气化单元的方向喷射所述气流，所述气流包括二氧化碳和水蒸气。
9.在本技术的一些实施例中，所述混合气还包括二氧化碳，所述气体处理单元还配置为分离所述混合气以得到所述二氧化碳，所述气体处理单元与所述压力转换装置连通，以使所述气体处理单元分离得到的二氧化碳进入所述压力转换装置；所述余热回收单元还与所述压力转换装置连通，以使所述余热回收单元中的水蒸气进入所述压力转换装置。
10.在本技术的一些实施例中，所述炼焦和烟气处理的耦合系统还包括氧气供应单元，所述氧气供应单元分别与所述焦炉和所述气化单元连通，所述氧气供应单元配置为给所述焦炉和所述气化单元提供氧气。
11.在本技术的一些实施例中，所述混合气还包括二氧化碳，所述气体处理单元还配置为分离所述混合气以得到所述二氧化碳，所述气体处理单元还与所述焦炉连通，以使所述气体处理单元分离得到的二氧化碳进入所述焦炉中。
12.在本技术的一些实施例中，所述余热回收单元还与所述焦炉连通，以使所述余热回收单元中的水蒸气进入所述焦炉中。
13.在本技术的一些实施例中，所述混合气还包括二氧化碳，所述气体处理单元还配置为分离所述混合气以得到所述二氧化碳；所述炼焦和烟气处理的耦合系统还包括气体混合单元，所述气体混合单元分别与所述气体处理单元、所述氧气供应单元、所述余热回收单元以及所述焦炉连通，所述气体混合单元配置为对来自所述氧气供应单元的氧气、所述气体处理单元的二氧化碳以及所述余热回收单元的水蒸气进行混合以得到富氧助燃气体，并使所述富氧助燃气体进入所述焦炉中。
14.在本技术的一些实施例中，所述焦炉包括燃烧室和炭化室，所述炭化室配置为对煤进行干馏以产生可燃气，所述可燃气包括一氧化碳和氢气，所述燃烧室与所述炭化室连通，所述燃烧室配置为所述可燃气燃烧以产生烟气。
15.在本技术的一些实施例中，炼焦和烟气处理的耦合系统还包括储气罐，所述储气罐与所述气体处理单元连接，所述储气罐用于储存所述合成气。
16.本技术第二方面的实施例提出了一种耦合炼焦和烟气处理方法，应用于第一方面中任一项所述的炼焦和烟气处理的耦合系统。所述耦合炼焦和烟气处理方法包括：
17.将所述焦炉产生的烟气通过所述烟道通入所述气化单元中，并将含炭物质通过进料口输送至所述气化单元中；
18.将烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与进入气化单元的含炭物质发生气化反应，以得到混合气，所述混合气至少包括合成气，所述合成气包括一氧化碳和氢气；
19.将所述混合气通入所述余热回收单元中，以使所述余热回收单元利用所述混合气的热量生成水蒸汽；
20.通过引风机将所述余热回收单元的混合气抽取并排出至所述气体处理单元中；
21.对所述气体处理单元中的混合气进行分离，以得到所述合成气。
22.根据本技术实施例的耦合炼焦和烟气处理方法，焦炉中生成的烟气进入气化单元中，烟气中含有二氧化碳和水蒸气。在气化单元中，烟气中的二氧化碳和水蒸气可以作为反应气体与含炭物质发生气化反应得到混合气，混合气至少包括合成气，合成气包括一氧化碳和氢气，由于气化反应需要吸热，因此烟气还可以为气化反应提供热量，从而有效利用烟气的热量。气化单元中的混合气进入余热回收单元中进行热量回收并产生水蒸汽，产生的水蒸汽可以用于发电，以进一步提高热量的有效利用率。热量回收后的混合气通过引风机进入气体处理单元中进行气体分离，以分离出合成气。与相关技术相比较，使用本技术实施例的耦合炼焦和烟气处理方法不仅可以回收烟气中的热量，还可以利用烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与含炭物质发生气化反应，得到合成气，合成气可以用作化工原料，由此既减少了炼焦过程中的二氧化碳的排放，又变废为宝，实现了低碳减排，绿生产。
23.当然，实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
25.图1为本技术第一种实施例的炼焦和烟气处理的耦合系统的布置示意图；
26.图2为本技术第二种实施例的炼焦和烟气处理的耦合系统的布置示意图；
27.图3为本技术第一种实施例的炼焦和烟气处理的耦合系统的连接示意图；
28.图4为本技术第二种实施例的炼焦和烟气处理的耦合系统的连接示意图；
29.图5为本技术第三种实施例的炼焦和烟气处理的耦合系统的连接示意图；
30.图6为本技术实施例的耦合炼焦和烟气处理方法的流程图；
31.图中：炼焦和烟气处理的耦合系统10；炼焦装置100；焦炉101；烟道102；气化单元200；进料口201；余热回收单元300；气体处理单元400；引风机500；压力转换装置600；氧气供应单元700；气体混合单元800；储气罐900。
具体实施方式
32.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员基于本技术所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.如背景技术所言，在相关技术中，通过余热锅炉中的水吸收高温烟气中的热量产生蒸汽，再利用产生的蒸汽驱动汽轮机发电，从而可以有效利用高温烟气的热量。但是释放热量后的烟气仍然富含二氧化碳和水蒸气，而二氧化碳作为温室气体，对气候和环境影响巨大。
34.鉴于此，如图1至图5所示，本技术第一方面的实施例提出了一种炼焦和烟气处理的耦合系统10。炼焦和烟气处理的耦合系统10包括炼焦装置100、气化单元200、余热回收单元300、气体处理单元400以及引风机500。其中炼焦装置100包括焦炉101与烟道102，焦炉101用于产生烟气。气化单元200通过烟道102与焦炉101连通，气化单元200包括进料口201，进料口201用于供含炭物质从外部进入气化单元200。气化单元200配置为利用烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与含炭物质发生气化反应，以得到混合气，混合气包括合成气，合成气包括一氧化碳和氢气。余热回收单元300与气化单元200连通，余热回收单元300配置为利用混合气的热量产生水蒸汽。气体处理单元400与余热回收单元300连通，气体处理单元400配置为分离混合气以得到合成气。引风机500设置在余热回收单元300与气体处理单元400之间，引风机500用于抽取余热回收单元300中的混合气并将混合气排出至气体处理单元400中。
35.在本技术实施例，炼焦和烟气处理的耦合系统10包括炼焦装置100、气化单元200、余热回收单元300、气体处理单元400以及引风机500。其中，炼焦装置100包括焦炉101，焦炉101在炼焦过程中可以产生烟气，烟气中含有二氧化碳和水蒸气，烟气通过烟道102进入气化单元200中。在气化单元200中，烟气中的二氧化碳和水蒸气可以作为反应气体与含炭物质发生气化反应得到混合气，混合气至少包括合成气，合成气包括一氧化碳和氢气，由于气化反应需要吸热，因此烟气还可以为气化反应提供热量，从而有效利用烟气的热量。气化单元200中的混合气进入余热回收单元300中进行热量回收并产生水蒸汽，产生的水蒸汽可以用于发电，以进一步提高热量的有效利用率。热量回收后的混合气通过引风机500进入气体处理单元中进行气体分离，以分离出合成气，合成气可以用作化工原料。与相关技术相比较，本技术实施例的炼焦和烟气处理的耦合系统10不仅可以回收烟气中的热量，还可以利用烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与含炭物质发生气化反应，得到合成气。合成气是制作其它化学产品的原料，由此既减少了炼焦过程中的二氧化碳的排放，又变废为宝，实现了低碳减排，绿生产。
36.需要说明的是，引风机500是一种通过叶轮转动产生负压，进而从系统中抽取气体的设备。在本技术实施例中，引风机500设置在余热回收单元300与气体处理单元400之间，引风机500通过叶轮转动产生负压区，从而使余热回收单元300和引风机500之间产生压差，在压差的作用下，引风机500可以从余热回收单元300内抽取热量回收后的混合气并将抽取出的混合气排出至气体处理单元400中，实现混合气由余热回收单元300流向气体处理单元400。
37.可以理解的是，当引风机500抽取余热回收单元300内的气体后，余热回收单元300内部的气体会减少，气体的减少导致余热回收单元300内部的压强减小并形成负压区，从而使气化单元200与余热回收单元300之间形成压差，在压差的作用下，气化单元200内的混合气会自动流向余热回收单元300。当气化单元200内的混合气流向余热回收单元300后，气化单元200内的气体会减少，从而导致气化单元200内部的压强降低并低于大气压，进而使焦炉101与气化单元200之间形成压差，在压差的作用下，焦炉101产生的烟气可以自动流向气化单元200的内部。
38.由此，在本技术实施例中，通过设置引风机500，可以实现焦炉101内部的烟气向气化单元200的流动以及气化单元200内的混合气依次流向余热回收单元300和气体处理单元
400。
39.可以理解的是，含炭物质可以是含有炭的成品、如焦炭，半成品，如半焦或者用于生成炭的原料，例如煤。
40.在本技术的一些实施例中，气化单元200包括气化炉，气化炉通过烟道102与焦炉101连通，进料口201位于气化炉，气化炉用于发生气化反应。如图2和图3所示，气化单元发生气化反应后，得到包含水蒸气、二氧化碳、一氧化碳和氢气的混合气。混合气进入到余热回收单元300。余热回收单元300包括余热锅炉，余热锅炉与气化炉连通，余热锅炉中的锅炉给水不断吸收混合气的热量从而产生水蒸汽。烟道102可以采用非金属耐高温材料，例如耐高温浇注料等。
41.如图2和图4所示，在本技术的一些实施例中，炼焦和烟气处理的耦合系统10还包括压力转换装置600，压力转换装置600设置于烟道102，压力转换装置600用于向气化单元200的方向输送气流，以使气化单元200内保持正压状态。在本技术实施例中，压力转换装置600用于向气化单元200的方向输送气流，由此，可以不断向气化单元200中补充气体，使气化单元200保持正压状态，从而有利于提高气化反应的反应速度，加快工艺进程。
42.另外，当压力转换装置600向气化单元200的方向输送气流时，还可以使焦炉101的内部处于负压状态，从而有利于助燃气体进入焦炉101内部参与燃烧。具体的，当压力转换装置600向气化单元200的方向输送气流时，气流的流速必然大于烟道102中的烟气的流速。根据伯努利原理，等高流动时，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大，由于气流的流速大，所以气流流过的部分压强较小并形成一个负压区，在焦炉101与气流流经处所形成的负压区的压差作用下，焦炉101中的烟气可以自动地向气化单元200的方向流动并且流动速度增大，由此，焦炉101中烟气的流出速度增大。在焦炉101中烟气的生成速度不变的条件下，焦炉101中的烟气流出速度增大，使得焦炉101中的烟气不断减少，进而导致焦炉101的压强不断减小并达到负压状态。
43.在本技术的一些实施例中，压力转换装置600包括喷头，喷头伸入烟道102中，喷头用于向气化单元200的方向喷射气流，如图4所示，气流可以包括二氧化碳和水蒸气，气流可以分别来自气体处理单元400和余热回收单元300。在本技术实施例中，通过设置喷头可以在气流喷出时提高气流的压强，有利于气流进入烟道102中。气流包括二氧化碳和水蒸气，二氧化碳和水蒸气进入气化单元200后可以作为反应气体参与气化反应。由此，通过设置压力转换装置600不仅可以使气化单元200保持正压状态，使焦炉101保持负压状态，还可以调节进入气化单元200的二氧化碳和水蒸气的量，从而调节反应气体的组成比例，增加转化率。
44.在一个具体的实施例中，压力转换装置600还包括管道，管道用于通过二氧化碳和水蒸气，管道的一端与喷头连接，管道的另一端可以分别与二氧化碳供应单元以及水蒸气供应单元连通，或者，管道的另一端可以与包括二氧化碳和水蒸气的混合气体的供应单元连通。
45.如图2和图4所示，在本技术的一些实施例中，混合气还包括二氧化碳，气体处理单元400还配置为分离混合气以得到二氧化碳，气体处理单元400与压力转换装置600连通，以使气体处理单元400分离得到的二氧化碳进入压力转换装置600。余热回收单元300还与压力转换装置600连通，以使余热回收单元300产生的水蒸气进入压力转换装置600。在本技术
实施例中，混合气还包括二氧化碳，也就是说，气化单元200中未参与气化反应的二氧化碳与气化反应后生成的合成气共同组成混合气，混合气依次流向余热回收单元300和气体处理单元400。气体处理单元400分离出混合气中的二氧化碳，并将二氧化碳输送至压力转换装置600，使未参与气化反应的二氧化碳再次进入气化单元200中进行气化反应，从而进一步提高二氧化碳的利用率，降低二氧化碳的排放量。另外，在余热回收单元300中，混合气的热量被回收利用以生成水蒸汽，水蒸汽除了用于发电外还可以直接通入压力转换装置600，从而通过压力转换装置600进入气化单元200中参与气化反应。
46.在本技术的一些实施例中，炼焦和烟气处理的耦合系统10还包括氧气供应单元700，氧气供应单元700分别与焦炉101和气化单元200连通，氧气供应单元700配置为给焦炉101和气化单元200提供氧气。在本技术实施例中，通过氧气供应单元700给焦炉101提供氧气，可以提高助燃气体中的氧气含量，实现富氧燃烧，从而不仅可以减少氮氧化物的生成，还可以提高燃烧所产生烟气中的二氧化碳和水蒸气的含量，通过提高烟气中二氧化碳和水蒸气的含量，可以使得更多的二氧化碳和水蒸气参与气化反应，从而提高气化反应后所得到的合成气的产量，提高生产效益。另外，通过将氧气供应单元700与气化单元200连通，可以使氧气与气化单元200中的含炭物质发生反应生成二氧化碳的同时提供热量，从而提高气化单元200中参与气化反应的二氧化碳的量，进而有利于提高合成气中一氧化碳的产量。可以理解的是，通过控制氧气供应单元700向气化单元200所提供的氧气量，可以控制氧气与含炭物质反应后所生成的二氧化碳的含量，从而可以调节参与气化反应的二氧化碳的量，进而可以调节合成气中一氧化碳的含量。
47.在本技术的一些实施例中，氧气供应单元700可以包括制氧机，通过制氧机制作纯氧。
48.在本技术的一些实施例中，混合气还包括二氧化碳，气体处理单元400还配置为分离混合气以得到二氧化碳，气体处理单元400还与焦炉101连通，以使气体处理单元400分离得到的二氧化碳进入焦炉101中。在本技术实施例中，混合气还包括二氧化碳，也就是说，气化单元200中未参与气化反应的二氧化碳与气化反应后生成的合成气共同组成混合气，混合气依次流向余热回收单元300和气体处理单元400。气体处理单元400分离出混合气中的二氧化碳并将二氧化碳输送至焦炉101中，由此，二氧化碳可以吸收焦炉101中的可燃气燃烧时产生的热量，避免燃烧温度过高，从而有利于保护焦炉101以及炼焦和烟气处理的耦合系统10的其他设施如气化单元等。吸收热量后的二氧化碳与燃烧产生的烟气一起进入气化单元200中参与气化反应。由此，不仅可以避免燃烧温度过高，保护焦炉101，还可以使二氧化碳再次进入气化单元200中参与气化反应生成合成气，降低二氧化碳的排放，实现绿生产。
49.如图1和图3所示，在本技术的一些实施例中，气体处理单元400还与烟道102直接连通，以使气体处理单元400分离出的二氧化碳经由烟道102进入气化单元200中参与气化反应，从而提高气化单元200中参与气化反应的二氧化碳的量，进而有利于提高合成气中一氧化碳的产量。
50.在本技术的一些实施例中，余热回收单元300还与焦炉101连通，以使余热回收单元300中的水蒸气进入焦炉101中。由此，可以使进入焦炉101的水蒸气吸收可燃气燃烧时产生的热量，避免燃烧温度过高，从而有利于保护焦炉101以及炼焦和烟气处理的耦合系统10
的其他设施如气化单元等。吸收热量后的水蒸气与燃烧产生的烟气一起进入气化单元200中参与气化反应，生成合成气，有利于提高水蒸气的利用率。
51.如图1和图3所示，在本技术的一些实施例中，余热回收单元300还与烟道102直接连通，以使余热回收单元300中的水蒸气经由烟道102进入气化单元200中参与气化反应，从而提高气化单元200中参与气化反应的水蒸气的量，进而有利于提高合成气中氢气和一氧化碳的产量。
52.如图3和图4所示，在本技术的一些实施例中，混合气还包括二氧化碳，气体处理单元400还配置为分离混合气以得到二氧化碳。炼焦和烟气处理的耦合系统10还包括气体混合单元800，气体混合单元800分别与气体处理单元400、氧气供应单元700、余热回收单元300以及焦炉101连通，气体混合单元800配置为对来自氧气供应单元700的氧气、气体处理单元400的二氧化碳以及余热回收单元300的水蒸气进行混合以得到富氧助燃气体，并使富氧助燃气体进入焦炉101中。在本技术实施例中，通过设置气体混合单元800对来自氧气供应单元700的氧气、气体处理单元400的二氧化碳以及余热回收单元300的水蒸气进行混合以得到富氧助燃气体，由此，不仅可以实现可燃气的富氧燃烧，还可以利用富氧助燃气体中的二氧化碳和水蒸气吸收可燃气燃烧时产生的热量，降低燃烧温度，从而有利于保护焦炉101以及炼焦和烟气处理的耦合系统10的其他设施如气化单元等。燃烧后，富氧助燃气体中的二氧化碳和水蒸气随燃烧产生的烟气进入气化单元200中进行气化反应生成合成气，由此，可以提高参与气化反应的二氧化碳和水蒸气的含量，从而提高合成气的产量。
53.在本技术的一些实施例中，气体混合单元800包括流量控制系统，流量控制系统用于调节富氧助燃气体中的各气体的比例。具体地，流量控制系统包括第一阀门，第二阀门以及第三阀门，气体混合单元800分别通过管道与氧气供应单元700、余热回收单元300以及气体处理单元400连通，第一阀门设置在氧气供应单元700与气体混合单元800之间的管道上，第一阀门用于控制氧气的流量，第二阀门设置在余热回收单元300与气体混合单元800之间的管道上，第二阀门用于控制水蒸气的流量，第三阀门设置在气体处理单元400与气体混合单元800之间的管道上，第三阀门用于控制二氧化碳的流量。通过调节第一阀门、第二阀门以及第三阀门可以对进入气体混合单元800的各气体的流量进行控制，从而可以调节混合后的各气体的比例即富氧助燃气体中的各气体的比例，从而使得富氧助燃气体与燃烧工况相匹配，进而既有利于提高富氧助燃气体的有效利用率，也可以改善燃烧工况。
54.在本技术的一些实施例中，焦炉101包括燃烧室和炭化室，炭化室配置为对煤干馏进行以产生可燃气，可燃气包括一氧化碳和氢气，燃烧室与炭化室连通，燃烧室配置为可燃气燃烧以产生烟气。在本技术实施例中，通过设置炭化室对煤进行干馏产生焦炭，在干馏过程中生成的可燃气进入燃烧室中与助燃气体进行燃烧生成烟气。烟气可以为炭化室中煤的干馏过程提供热量，然后再进入气化单元200为气化反应提供热量和反应气体即二氧化碳和水蒸气。
55.如图5所示，在本技术的一些实施例中，炼焦和烟气处理的耦合系统10还包括储气罐900，储气罐900与气体处理单元400连通，储气罐900用于储存合成气。由此，方便根据生产需求对合成气进行后续处理。
56.在本技术的其他实施例中，炼焦和烟气处理的耦合系统10不包括储气罐900，气体处理单元400分离得到的合成气可以作为化学原料直接输送到其他设备中。
57.如图6所示，本技术第二方面的实施例提出了一种耦合炼焦和烟气处理方法，应用于第一方面任一实施例的炼焦和烟气处理的耦合系统10。耦合炼焦和烟气处理方法包括：
58.s10、将焦炉101产生的烟气通过烟道102通入气化单元200中，并将含炭物质通过进料口201输送至气化单元200中；
59.s20、将烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与进入气化单元200的含炭物质发生气化反应，以得到混合气，混合气至少包括合成气，合成气包括一氧化碳和氢气；
60.s30、将混合气通入余热回收单元300中，以使余热回收单元300利用混合气的热量生成水蒸汽；
61.s40、通过引风机500将余热回收单元300的混合气抽取并排出至气体处理单元400中；
62.s50、对气体处理单元400中的混合气进行分离，以得到合成气。
63.根据本技术实施例的耦合炼焦和烟气处理方法，焦炉101中生成的烟气进入气化单元200中，烟气中含有二氧化碳和水蒸气。在气化单元200中，烟气中的二氧化碳和水蒸气可以作为反应气体与含炭物质发生气化反应得到混合气，混合气至少包括合成气，合成气包括一氧化碳和氢气，由于气化反应需要吸热，因此烟气还可以为气化反应提供热量，从而可以有效利用烟气的热量。气化单元200中的混合气进入余热回收单元300中进行热量回收并产生水蒸汽，产生的水蒸汽可以用于发电，以进一步提高热量的有效利用率。热量回收后的混合气通过引风机500进入气体处理单元中进行气体分离，以分离出合成气，合成气可以用作化工原料。与相关技术相比较，使用本技术实施例的耦合炼焦和烟气处理方法不仅可以回收烟气中的热量，还可以利用烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与含炭物质发生气化反应，得到合成气，由此既减少了炼焦过程中的二氧化碳的排放，又变废为宝，实现了低碳减排，绿生产。
64.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
65.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
66.以上仅为本技术的较佳实施例，并非用于限定本技术的保护范围。凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本技术的保护范围内。

技术特征：

1.一种炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，包括：炼焦装置(100)，包括焦炉(101)与烟道(102)，所述焦炉(101)用于产生烟气；气化单元(200)，所述气化单元(200)通过所述烟道(102)与所述焦炉(101)连通，所述气化单元(200)包括进料口(201)，所述进料口用于供含炭物质从外部进入气化单元(200)；所述气化单元(200)配置为利用所述烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与含炭物质发生气化反应，以得到混合气，所述混合气包括合成气，所述合成气包括一氧化碳和氢气；余热回收单元(300)，所述余热回收单元(300)与所述气化单元(200)连通，所述余热回收单元(300)配置为利用所述混合气的热量产生水蒸汽；气体处理单元(400)，所述气体处理单元(400)与所述余热回收单元(300)连通，所述气体处理单元(400)配置为分离所述混合气以得到所述合成气；引风机(500)，所述引风机(500)设置在所述余热回收单元(300)与所述气体处理单元(400)之间，所述引风机(500)用于抽取所述余热回收单元(300)中的混合气并将所述混合气排出至所述气体处理单元(400)中。2.根据权利要求1所述的炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，所述炼焦和烟气处理的耦合系统(10)还包括压力转换装置(600)，所述压力转换装置(600)设置于所述烟道(102)，所述压力转换装置(600)用于向所述气化单元(200)的方向输送气流，以使所述气化单元(200)内保持正压状态。3.根据权利要求2所述的炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，所述压力转换装置(600)包括喷头，所述喷头伸入所述烟道(102)中，所述喷头用于向所述气化单元(200)的方向喷射所述气流，所述气流包括二氧化碳和水蒸气。4.根据权利要求3所述的炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，所述混合气还包括二氧化碳，所述气体处理单元(400)还配置为分离所述混合气以得到所述二氧化碳，所述气体处理单元(400)与所述压力转换装置(600)连通，以使所述气体处理单元(400)分离得到的二氧化碳进入所述压力转换装置(600)；所述余热回收单元(300)还与所述压力转换装置(600)连通，以使所述余热回收单元(300)中的水蒸气进入所述压力转换装置(600)。5.根据权利要求1所述的炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，所述炼焦和烟气处理的耦合系统(10)还包括氧气供应单元(700)，所述氧气供应单元(700)分别与所述焦炉(101)和所述气化单元(200)连通，所述氧气供应单元(700)配置为给所述焦炉(101)和所述气化单元(200)提供氧气。6.根据权利要求5所述的炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，所述混合气还包括二氧化碳，所述气体处理单元(400)还配置为分离所述混合气以得到所述二氧化碳，所述气体处理单元(400)还与所述焦炉(101)连通，以使所述气体处理单元(400)分离得到的二氧化碳进入所述焦炉(101)中。7.根据权利要求5所述的炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，所述余热回收单元(300)还与所述焦炉(101)连通，以使所述余热回收单元(300)中的水蒸气进入所述焦炉(101)中。8.根据权利要求5所述的炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，所述混合气还包括二氧化碳，所述气体处理单元(400)还配置为分离所述混合气以得到所述二氧化碳；所述炼焦和烟气处理的耦合系统(10)还包括气体混合单元(800)，所述气体混合单元(800)分别与
所述气体处理单元(400)、所述氧气供应单元(700)、所述余热回收单元(300)以及所述焦炉(101)连通；所述气体混合单元(800)配置为对来自所述氧气供应单元(700)的氧气、所述气体处理单元(400)的二氧化碳以及所述余热回收单元(300)的水蒸气进行混合以得到富氧助燃气体，并使所述富氧助燃气体进入所述焦炉(101)中。9.根据权利要求1所述的炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，所述焦炉(101)包括燃烧室和炭化室，所述炭化室配置为对煤进行干馏以产生可燃气，所述可燃气包括一氧化碳和氢气，所述燃烧室与所述炭化室连通，所述燃烧室配置为所述可燃气燃烧以产生烟气。10.根据权利要求1所述的炼焦和烟气处理的耦合系统，其特征在于，还包括储气罐(900)，所述储气罐(900)与所述气体处理单元(400)连接，所述储气罐(900)用于储存所述合成气。11.一种耦合炼焦和烟气处理方法，应用于权利要求1-10中任一项所述的炼焦和烟气处理的耦合系统(10)，其特征在于，所述耦合炼焦和烟气处理方法包括：将所述焦炉(101)产生的烟气通过所述烟道(102)通入所述气化单元(200)中，并将含炭物质通过进料口(201)输送至所述气化单元(200)中；将烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与进入气化单元(200)的含炭物质发生气化反应，以得到混合气，所述混合气至少包括合成气，所述合成气包括一氧化碳和氢气；将所述混合气通入所述余热回收单元(300)中，以使所述余热回收单元(300)利用所述混合气的热量生成水蒸汽；通过引风机(500)将所述余热回收单元(300)的混合气抽取并排出至所述气体处理单元(400)中；对所述气体处理单元(400)中的混合气进行分离，以得到所述合成气。

技术总结

本申请实施例提供了一种炼焦和烟气处理的耦合系统及方法。炼焦和烟气处理的耦合系统包括炼焦装置、气化单元、余热回收单元、气体处理单元以及引风机。炼焦装置包括焦炉与烟道，焦炉用于产生烟气；气化单元通过烟道与焦炉连通，气化单元配置为利用烟气中的二氧化碳和水蒸气作为反应气体与含炭物质发生气化反应，以得到混合气，混合气包括合成气；余热回收单元与气化单元连通，余热回收单元配置为利用混合气的热量产生水蒸汽；气体处理单元与余热回收单元连通，气体处理单元配置为分离混合气以得到合成气；引风机设置在余热回收单元与气体处理单元之间，引风机用于抽取余热回收单元中的混合气并将混合气排出至气体处理单元中。混合气并将混合气排出至气体处理单元中。混合气并将混合气排出至气体处理单元中。