管式爐作為一種直接受熱式加熱設備，廣泛應用于焦油加工、石油煉制、石油化工、煤化工以及原油輸送等工業的液體或者氣體的工藝加熱。由于其加熱方式為直接受火式，加熱溫度高，傳熱能力大，并且能夠長周期連續運轉，不間斷操作，便于管理的特點，一直受到生產企業的青睞。但是管式爐被加熱物質在管內流動，故僅限于加熱氣體和液體。而且，這些氣體或液體通常都是易燃易爆的烴類物質，同鍋爐加熱水和蒸汽相比，危險性大，操作條件要苛刻得多；其燃料僅限于氣體或液體燃料，加劇了管式爐使用過程中的危險性。管式爐燃用的氣體或者液體燃料的凈化程度以及爐內燃燒的溫度控制，均使得燃燒后的煙氣中不同程度的含有SO2、NOx、顆粒物等污染物質。2018年以前，焦化企業“燃用凈化后的焦爐煤氣”即可滿足管式爐煙氣排放要求；焦油加工企業被按照《石油化學工業污染物排放標準》嚴格要求后，管式爐煙氣的脫硫、脫硝、除塵深度治理便提上了議事日程。
管式爐煙氣相對于鍋爐、焦爐等爐窯煙氣來收，量小且連續性不強，受生產或者環保的影響，管式爐開開停停是經常的事情，更何況單個管式爐要求煙氣量連續、穩定也是很難實現的。縱使煤焦油加工廠有5-6臺管式爐，也難以確保匯總后的煙氣連續、穩定，因而給管式爐煙氣的超低排放治理帶來了挑戰。
1.1、管式爐被加熱物質都是易燃易爆的烴類物質，加熱燃料是焦爐煤氣，因而危險性大，操作條件要苛刻得多，所以保證管式爐安全運行，是確保本項目實施的前提；
1.2、每臺管式爐煙氣量、煙溫不等，且距離煙氣治理裝置的距離不等，加上管式爐爐膛微負壓運行，壓力波動小等特點，因而保證每臺管式爐爐膛負壓安全、穩定，是本項目實施的核心；
1.3、焦油加工企業5-6臺管式爐煙氣總量低并且連續性不強，因而確保CFB脫硫煙氣穩定是保證脫硫效果以及脫硫正常運行的關鍵；
1.4、鈣基脫硫劑脫硫效率低且活性低，如何保證脫硫效果并且提高脫硫劑的利用效率，是CFB脫硫設計的難點；
1.5、降低煙氣治理系統的阻力，減少系統引風機的電耗，降低生產運行費用，符合國家能源雙控的政策要求，是本項目設計的重點；
1.6、一體化協同處理裝置分倉室設計，滿足不停車檢修，在線更換陶瓷纖維管，滿足煙氣治理24小時運行，365天100%運行效率是滿足目前環保排放要求的目的！
為實現焦油加工企業5-6臺燃氣管式爐煙氣超低排放，深度脫硫脫硝治理的目的，煙氣治理工藝就必須緊密結合管式爐煙氣的特點以及管式爐安全生產的要點進行規劃和設計，其治理工藝如下：
管式爐煙氣脫硫工藝選定采用鈣基干法CFB脫硫工藝后，根據5-6臺管式爐生產的特點以及煙氣量，為指導優化脫硫塔結構設計選型，公司技術部積極進行脫硫流場模擬，從流場模擬中能直觀描繪煙氣在脫硫塔內的流動狀態，預測煙氣在脫硫塔各個部位的分布均勻度，并確認了系統的壓降，從而選取最優的脫硫塔結構用于煙氣治理中。
從流場模擬選定最優結構后，接下來的工作是有針對性的詳細設計，僅僅對于脫硫塔文丘里喉管的設計，技術部門進行上百次的核算修改，目的就是選取適合的最佳設計：
3.1、脫硝除塵一體化結構設計，保證整體設備性能：
管式爐煙氣治理設計一體化設備采用分倉室設計，能夠滿足不停車檢修，在線更換設備配件的功能。因而系統年運行365天，設備運轉率為 24 小時/天，全年不停車檢修、在線更換陶瓷纖維管，按照全年100%運轉率設計。
3.1.1、采用分室設計，做到單個倉室進行檢修，不影響正常運行。
陶瓷纖維濾管一體化裝置采用獨立分室設計，每個分室進出口煙道上均設有關斷閥門。通過在線監測每分室的壓差和粉塵濃度數據，當發現有濾管破損時，可將該分室暫時切斷，以實現系統在線更換濾筒、不停車檢修的功能。
3.1.2、一體化裝置整體為框架結構，花板落在框架上面，保證結構穩定。
3.1.3、分倉室煙氣進口采用調節閥，可以調節煙氣量，均衡各室氣量和氣壓。
3.1.4、煙氣進口設計有煙氣均布器，均衡煙氣在管室的分布。
3.1.5、煙氣出口采用電動開關閥，可以離線噴吹，配合進口實現單室完全切斷。
3.1.6、保溫采用硅酸鋁+巖棉，硅酸鋁100mm，巖棉100mm，共計200mm，保證煙氣溫度損失小，煙道、壁板等不結露，減少煙氣對設備設施的腐蝕。
3.2、除塵脫硝一體化陶瓷纖維管自身結構，保證整體設備性能：
除塵脫硝高溫陶瓷纖維管是以陶瓷纖維復合膜材料為支撐體，通過負載環境友好型稀土—金屬氧化物體系的納米脫硝催化劑，而制備的具有除塵脫硝一體化功能的過濾元件，以滿足國家大氣污染物綜合排放標準中對粉塵、氮氧化物、硫化物的排放要求。
3.2.1、經濟：高溫過濾，省去降溫成本；運行穩定，可節約人力維護與運行成本。
3.2.2、一體化：可同時實現高效除塵脫硫、脫硝、脫酸、除二噁英，占地更小。
3.2.3、高粉塵過濾效率：粉塵排放可控制到5mg/m3 以下。
3.2.4、高脫硝效率：200-450℃下氮氧化物去除率可達99%以上。
3.2.5、安全：纖維過濾管堅固、耐溫不燃燒，避免布袋破損與意外燒毀的危險，降低企業的安全風險與環境風險。
3.2.6、長效：耐腐蝕、耐磨蝕；催化劑不易中毒，使用壽命長達5年以上。
3.2.8、脫硝催化劑平均分布于濾管上，接觸面積大，能夠使停留時間及去除效率最大化，煙氣與催化劑的接觸時間陶瓷纖維管是傳統蜂窩狀SCR催化劑的2.5倍；
3.2.9、陶瓷纖維管單位體積比傳統蜂窩SCR催化劑負載量大5倍，催化活性更高，單管催化劑負載量1kg-1.5kg。
3.2.10、陶瓷纖維管除塵去除效率的功效來自于極細直徑約2-6微米的纖維孔，系統由于陶瓷纖維管孔隙率高達65%-85%，所以壓損低，系統電耗大大降低；
3.2.11、材料由硅酸鋁纖維與無機粘合劑組成，所以材質輕，密度僅僅0.4g/cm
3。
3.3.1、采用合理的噴吹管間距，保證管在下垂后不能互相碰撞。
3.3.3、壓板采用折彎工藝，強度更大，不易變形。
3.3.4、螺栓緊固采用定扭矩扳手保證陶瓷管能固定住的同時不壓損管，同時有限位裝置，保證壓損。
3.3.5、合理的噴管到陶瓷管的距離，保證噴射時能有效的能量。
3.3.7、噴管的噴嘴孔徑經過嚴格計算和流場模擬確定，確保到達各個管的能量均衡。
3.3.8、花板固定采用康源特有結構設計，區別于傳統的懸掛結構，花板更平整，長期運行有保障。
為確保管式爐煙氣治理運行本質安全，設計中采用如下措施保證整體設備性能的同時，確保安全運行：
4.1、管式爐安全監測系統：保證系統運行時管式爐爐管滲漏抑或爆管后及時發現；
4.2、煙氣安全穩壓系統：確保每臺管式爐爐膛安全燃燒所需的微負壓條件；
4.3、煙氣負荷平衡系統：確保CFB脫硫塔在管式爐非正常狀況下能夠正常運行，不至于出現塌床、脫硫效率降低的狀況；
4.4、脫硫劑高效利用系統：確保鈣基脫硫劑高效利用，降低生產運行成本，確保脫硫高效運行；
4.5、在線監測監控系統：本質安全設計，確保人為狀態下安全運行。
5.1、管式爐安全監測系統：通過增設固定污染源監測系統確保在管式爐爐管有泄漏時在出口煙道里面能夠檢測到泄漏物質；
5.2、煙氣安全穩壓系統：為保證每臺管式爐正常運行，保證爐膛微負壓需要在爐膛出煙口增加穩壓條件系統和煙氣調節閥，與管式爐火焰檢測連鎖調節閥和應急排放閥，煙氣混合收集裝置；
5.3、CFB鈣基干法脫硫系統：CFB文丘里喉管和脫硫塔本體設計、脫硫劑儲存輸送和計量，基礎設計；
5.5、塵硝協同一體化系統：一體化本體設計、進風和出風分配設計，噴吹系統、灰斗；基礎設計；
5.6、氣力輸灰系統：一體化下部輸灰、脫硫塔下部輸灰，脫硫劑高效利用；基礎設計；
5.7、氨氣蒸發和均布系統：氨水緩存、氨水輸送計量、氨水蒸發、高溫熱風系統、氨氣混合均布：
5.8、在線監測系統：前置煙氣檢測包含氧、二氧化硫、氮氧化物；煙囪檢測塵、氧、二氧化硫、氮氧化物、氨逃逸檢測
5.10、電器儀表控制系統：電氣儀表控制以及高壓電源的改造設計等。
焦油加工企業煙氣治理主要工藝流程:5-6臺管式爐的煙氣通過各自的煙氣分管線，經過煙氣監測系統、煙氣安全穩壓系統后與其他管式爐的煙氣在煙氣總管線中匯合，在煙道中與高效的高活性石灰粉混合進入CFB脫硫塔，在脫硫塔中反應生成CaSO
4、CaSO
3，脫硫后的煙氣經噴氨均和系統，與氨氣混合，經均流后進入陶瓷濾管除塵脫硝協同一體化裝置，在陶瓷濾管上發生二次脫硫反應，同時粒徑較大的粉塵在重力作用下沉降，粒徑小的粉塵沉積在濾料表面形成塵餅層，無塵硫氣體通過濾料表面再與濾管壁內的催化劑層接觸發生反應，氮氧化物被一次高效脫除，再通過引風機從煙囪排出。
焦油加工企業管式爐煙氣治理采用鈣基干法CEB脫硫+陶瓷纖維管塵硝協同一體化工藝，包含脫硫系統、陶瓷濾管除塵脫硝系統、煙氣系統、氨氣輸送裝置、在線監測系統及電氣儀表控制系統、安全監測系統、煙氣安全穩壓系統、煙氣平衡調節系統以及脫硫高效利用系統等合理有效利用現有煙氣熱量和溫度梯度，實現煙氣脫硫、除塵、脫硝的綜合深度治理，確保超低達標排放。
