CN102378803A - 带有废气回流的焦化设备 - Google Patents

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Abstract

使用大量锅炉按照不回收方法或者热回收方法用于燃烧特性的均衡并用于减少焦化设备的热力学NOx排放的方法和设备，对于煤的填料或者密实的煤砖所述大量锅炉分别具有由炉门和侧壁限定出的炉腔，并具有位于煤的填料或密实的煤砖以上的空腔、用于将废气从空腔中排出的排出装置、将新鲜空气导入空腔的输入装置，此外还有用于引导废气或二级输入空气的底部管道系统，该系统至少部分地整合在炉腔以下的底部中，其中，在锅炉中产生的废气通过开口或管道部分地回流到炉腔里，用于锅炉燃烧过程中。

Description

带有废气回流的焦化设备
本发明涉及依据不回收方法或热回收方法由煤制造焦炭的焦化设备。高处理量对于依据不回收方法或热回收方法，随后统称为NR/HR，的焦化设备的经济性具有非常重要的意义。因为在这项技术中，由于相对于传统的横向室技术而言，燃烧气体排放微小的可影响性总是延长运行时间，所以这尤其造成了比较低的经济性。焦化技术的速度仅能够通过将空气分多级均匀注入到过程中并因此优化燃烧的方式来受到影响。
近年来提出了大量的改进建议，以便平衡进入上炉(Oberofen)和下炉(Unterofen)的初级和次级空气输入，并且由此保证从上面和下面对煤/焦炭的填料的表面加热
Figure BDA0000095218630000011
由此，煤的填料完全焦化所需的运行时间能够缩短，并提高经济性。尽管如此，当前的方案仅是近似的表面加热，因为上炉中的初级空气和下炉中的次级空气始终仅能够逐点地通过炉底面输入。
下炉中耐火结构的例子在图1的俯视图中展示。在上炉燃烧室中形成的原料气体/废气的混合物将按每个锅炉2至20个下导管通道输入到下炉中的底部管道
Figure BDA0000095218630000012
在这里，该混合气将在输入燃烧空气的情况下完全燃烧。由此产生的热量用于从下焦化煤的填料，由此保证了缩短运行时间和提高锅炉效率。对此，在下炉中，通过正面上的开口吸入所谓的次级空气，为了可燃气体的次级燃烧次级空气通过分支的垂直管道系统被提供到实际的底部管道加热通气管。此外，在底部管道中形成大量的短的单个火焰。在底部管道加热通气管中产生的热量将随后垂直地经过传热过程通过炉底用于同样地焦化煤的填料。由图中可见，下炉的多管道结构几乎没有提供如下可能，即提高次级空气级数和因此提高次级燃烧的效率。这个方案还带来在校准过程中不可接受的较高的方法技术的额外花费。
此外，出于对环境友好的锅炉运行方面的要求，工业装置的氮氧化物(NOx)排放要尽可能地降低。氧化氮在化石燃料燃烧，例如煤在火焰中和在周围高温区中的过程中产生，通过燃烧空气中的分子态的氮气以及在燃烧物中化学地结合的氮气的部分氧化。热力学上形成的NO作为NOx的主要组分由分子态的氮气N2在火焰中通过与分子态的氧气在＞1300℃的温度下氧化而形成。因为在NR/HR锅炉中温度能够达到大约1450℃，在技术上努力解决该困难，以便降低热力学上NO的形成并由此减轻环境压力。在接下来的说明中，综合地提出了最重要的减少NO的理论可能性：
●较低的总空气数
●空气等级
●NH3注入
●蒸汽/水注入
●废气再循环
为了有效地并共同地解决两个所述的问题，提出了在NR/HR锅炉的燃烧室中进行废气再循环的技术方案。对此，首先在下炉的底部管道系统中能够使用内部废气再循环。在此，部分废气流直接在其最后从锅炉排出之前在底部管道中通过管道系统或者一个或多个开口流体向上地回流入底部管道。处于流体向上和处于流体向下之间的底部管道的压力差构成废气再循环的驱动力，该底部管道用于处于流体向上的管道中的回流。压力差的解释来自于较高的废气温度和由此在流体向上的底部管道内的较小的密度。
Figure BDA0000095218630000021
本方案的作用是放慢次级燃烧，延长在底部管道内的单个火焰，并且要求燃烧特性的均衡，以及在下炉内的热释放。此外，通过本方案，在下炉的底部管道加热通气管中氧气的分压将降低，从此导致热力学上形成的NOx废气部分的减少。这是基于，由于废气混合物，介质的温度降低以及由此在底部管道内热力学上NO的形成的减少。
还有可能的是，废气首先在其他流体运行中，即在锅炉的管道系统外面获取，并且通过锅炉室的鼓风回流到下炉内的下导管或底部管道系统。在中间连接的方法技术的准备阶段中，在对环境或方法有妨害的组成部分回流到锅炉之前，将废气从其他对环境或方法有妨害的组成部分中提取出来。
本发明借助在权利要求中表明的特征来完成该任务。这些特征在附图图1至图5中得以阐释。
图1：展示了由两个相邻安装的焦化炉构成的底部系统以及气流
图2a和图2b：展示了根据背景技术的底部管道中的流体导向和火焰形成，和与之相比的本发明的底部管道中的流体导向和火焰形成。
图3：展示了由两个相邻安装的焦化炉构成的底部系统的另一个俯视图
图4：展示了由两个相邻安装的焦化炉构成的底部系统的另一个俯视图
图5：展示了由两个相邻安装的焦化炉构成的底部系统的另一个正视图
图1以俯视图和正视图展示了相邻安装的NR/HR锅炉1和2，次级空气入口3、次级空气出口4和下导管5。另外可见在底部中整合的次级空气管道6，以及废气管道7，以及内部底部管道8和外部底部管道9。
图2a展示了根据现有技术在底部管道中的流体向导和火焰形成。在此，上炉的原料气体-废气的混合物从下导管5流出，并且与从次级空气出口13流出的空气一起在底部管道8和9中在火焰11和12内燃烧。
与此相比，如图2b所示，根据本发明的方法和相应的设备中设有单个环形流开口10，该开口实现了废气的回流，由此，火焰11和12的几何形状得以改善，并且在有害物的形成方面体现出根据本发明的优势。
在图3中可见用于在下炉中制造内部废气再循环的、带有一个单独开口10的底部管道几何排布的例子。
在图4中可见用于在下炉中制造内部废气再循环的、带有两个单独开口10的底部管道几何排布的例子。
在图5中可见两个关于外部废气回收可能性的例子，其中，鼓风机14分别用于回收。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
修改后的权利要求于2010年9月2日(02.09.2010)递交国际局
1.使用大量锅炉(1、2)按照不回收方法或者热回收方法用于燃烧特性的均衡并用于减少焦化设备的热力学NOx排放的方法，对于煤的填料或者密实的煤砖所述大量锅炉分别具有由炉门和侧壁限定出的炉腔，并具有位于煤的填料或密实的煤砖以上的空腔、用于将废气从所述空腔中排出的排出装置(7)、将新鲜空气导入所述空腔的输入装置，此外还有用于引导废气或二级输入空气的底部管道系统(8、9)，该底部管道系统至少部分地整合在炉腔以下的底部中，
其特征在于，
在锅炉(1)中产生的废气在其他流体运行中回流到炉室中流体向上的锅炉(1)的燃烧过程中、“下导管”(5)中、或者下炉里的底部管道系统(8、9)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述锅炉(1)中产生的、并且从燃烧室导出的废气，它的回流通过从所述锅炉(1)的外部管道系统(7)中提取，并通过炉室的鼓风机(14)到达所述下导管(5)，或者到达下炉里的底部管道系统(8、9)，并且在所述锅炉(1)之内实现。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废气在其最后从所述锅炉(1)中排出之前在底部管道(9)中通过开口(10)或管道(10)流体而上地回流入底部管道(8)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述锅炉(1)中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流通过在所述底部管道(8、9)之间的底部管道分隔壁中的唯一开口(10)实现。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述锅炉(1)中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流通过在所述底部管道(8、9)之间的底部管道分隔壁中的多个开口(10)实现。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述锅炉(1)中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流通过在所述底部管道(8、9)之间的底部管道分隔壁中的一个或多个开口(10)实现，并且量的校准通过滑块、喷嘴、文氏管实现。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述锅炉(1)中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流在所述锅炉(1)外实现。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述锅炉(1)中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流借助鼓风机(14)在流体向上地安装的底部管道(8)中实现。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述锅炉(1)中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流借助鼓风机(14)在下导管(5)中实现。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述锅炉(1)中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流借助鼓风机(14)在炉门的初级空气开口中实现。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述锅炉(1)中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流借助鼓风机(14)在炉顶的初级空气开口中实现。
12.应用根据权利要求1至11中任一项所述的方法来缩短锅炉的运行时间，所述时间是煤的装料被完全焦化所需的时间，其特征在于，所述底部管道中的单个火焰被延长，并且要求燃烧特性的平衡，使得所述方法的经济性得以提高。
13.用于实施根据权利要求3至5中任一项所述方法的设备，所述设备作为根据不回收或热回收方法用煤生产焦炭的焦化装置，
其特征在于，
在所述底部管道(8、9)之间的底部管道分隔壁中设有一个或多个开口(10)。
14.用于实施根据权利要求6所述方法的设备，所述设备作为根据不回收或热回收方法用煤生产焦炭的焦化装置，
其特征在于，
在所述底部管道(8、9)之间的底部管道分隔壁中的开口(10)借助滑块关闭，或者废气量能够通过合适的滑块、喷嘴或文氏管来校准。
15.用于实施根据权利要求7至11中任一项所述方法的设备，所述设备作为根据不回收或热回收方法用煤生产焦炭的焦化装置，
其特征在于，
设有鼓风机(14)，并且被如下连接：从焦化室导出的废气能够被输送到流体向上地安装的底部管道(8、9)中、下导管(5)中或者炉门或炉顶的初级空气开口中。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
根据条款19(1)进行修改的声明
根据PCT规定46.4的条款19(1)修改的声明
尊敬的女士们先生们：
关于2010年7月2日的国际检索报告。
以删除国际检索报告中检查办公室有异议的第7点和第8点为目的，申请人提交了根据PCT条款19修改后的专利权利要求，所述修改后的专利权利要求符合PCT条例的条款46。
1.修改
以在括号内的附图标记表示专利权利要求的特征。
独立权利要求1被扩展，使得原来的专利权利要求1和其从属的权利要求2至8彼此间不再相互矛盾。
新的专利权利要求1在特征部分中要求保护在锅炉(1)中生成的废气在其他流体运行中回流到炉室中流体向上的锅炉(1)的燃烧过程中、“下导管”(5)中、或者下炉里的底部管道系统(8、9)中。此处修改在原始申请文件的第2页第23至25行和第3页第4至6行中得到支持。
并且根据专利权利要求1撰写新的专利权利要求2和3，
●在锅炉(1)中产生的、并且从燃烧室导出的废气，它的回流通过从所述锅炉(1)的外部管道系统(7)中提取，并通过炉室的鼓风机(14)到达所述下导管(5)，或者到达所述下炉里的底部管道系统(8、9)，并且在锅炉(1)之内，或
●废气的回流在其最后从所述锅炉(1)中排出之前在底部管道(9)中通过开口(10)或管道(10)流体而上地回流入底部管道(8)以上内容要求被保护，并且列为专利权利要求1的实施方式。
这些新的专利权利要求在原始申请文件的第3页第4至6行和第2页第23至25行中能够找到支持。
对从属关系做如下修改：新的专利权利要求2和3从属于专利权利要求1，新的专利权利要求4至6从属于权利要求3，并且新的专利权利要求8至11从属于专利权利要求7。专利权利要求7是专利权利要求1至3的可能的实施方式。设备权利要求13至15的从属关系同样也做出相应修改。
新的方法权利要求12定义了锅炉的运行时间，即使得煤的装料完全被焦化所需的时间。该补充在原始申请文件中第1页第17、18行找到支持。为了不用待达到的效果来定义专利权利要求，在专利权利要求中担保本发明任务的解决方案。该解决方案在原文第2页第33至35行得以支持。则专利权利要求12为：
“应用根据权利要求1至11中任一项所述的方法来缩短锅炉的运行时间，所述时间是煤的装料被完全焦化所需的时间，其特征在于，所述底部管道中的单个火焰被延长，并且要求燃烧特性的平衡，使得所述方法的经济性得以提高。”
作为设备的焦化炉的组成部分已被删除，因为这已经在主权利要求1中提及，使得这些权利要求简明地概括。设备权利要求的标记在原文第1页第3至4行找到支持。
2.申请
申请允许修改后的权利要求。
申请人附上修改页(一份带修改标记，一份誊清稿)。

Claims (14)

1.使用大量锅炉按照不回收方法或者热回收方法用于燃烧特性的均衡并用于减少焦化设备的热力学NOx排放的方法，对于煤的填料或者密实的煤砖所述大量锅炉分别具有由炉门和侧壁限定出的炉腔，并具有位于煤的填料或密实的煤砖以上的空腔、用于将废气从所述空腔中排出的排出装置、将新鲜空气导入所述空腔的输入装置，此外还有用于引导废气或二级输入空气的底部管道系统，该底部管道系统至少部分地整合在炉腔以下的底部中，
其特征在于，
在锅炉中产生的废气通过开口或管道部分地回流到所述炉腔里，用于所述锅炉的燃烧过程中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述锅炉中产生的、并且从燃烧室导出的废气，它的回流在所述锅炉之内实现。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述锅炉中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流通过在所述底部管道之间的底部管道分隔壁中的唯一开口实现。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述锅炉中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流通过在所述底部管道之间的底部管道分隔壁中的多个开口实现。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述锅炉中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流通过在所述底部管道之间的底部管道分隔壁中的一个或多个开口实现，并且量的校准通过滑块、喷嘴、文氏管实现。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述锅炉中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流在所述锅炉外实现。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述锅炉中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流借助鼓风机在流体向上地安装的底部管道中实现。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述锅炉中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流借助鼓风机在下导管中实现。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述锅炉中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流借助鼓风机在炉门的初级空气开口中实现。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述锅炉中产生的、并且从焦化室导出的废气，它的回流借助鼓风机在炉顶的初级空气开口中实现。
11.为了缩短锅炉的运行时间应用根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
12.用于实施根据权利要求2至4中任一项所述方法的设备，对于煤的填料或者密实的煤块具有由炉门和侧壁限定出的炉腔，并具有位于煤的填料或密实的煤砖以上的空腔、用于将废气从所述空腔中排出的排出装置、将新鲜空气导入所述空腔的输入装置，此外还有用于引导废气或二级输入空气的底部管道系统，该系统至少部分地整合在炉腔以下的底部中，
其特征在于，
在所述底部管道之间的底部管道分隔壁中设有一个或多个开口。
13.用于实施根据权利要求5所述方法的设备，对于煤的填料或者密实的煤块具有由炉门和侧壁限定出的炉腔，并具有位于煤的填料或密实的煤砖以上的空腔、用于将废气从所述空腔中排出的排出装置、将新鲜空气导入所述空腔的输入装置，此外还有用于引导废气或二级输入空气的底部管道系统，该系统至少部分地整合在炉腔以下的底部中，
其特征在于，
在所述底部管道之间的底部管道分隔壁中的开口借助滑块关闭，或者废气量能够通过合适的滑块、喷嘴或文氏管来校准。
14.用于实施根据权利要求6至10中任一项所述方法的设备，对于煤的填料或者密实的煤块具有由炉门和侧壁限定出的炉腔，并具有位于煤的填料或密实的煤砖以上的空腔、用于将废气从所述空腔中排出的排出装置、将新鲜空气导入所述空腔的输入装置，此外还有用于引导废气或二级输入空气的底部管道系统，该系统至少部分地整合在炉腔以下的底部中，
其特征在于，
设有鼓风机，并且被如下连接：从焦化室导出的废气能够被输送到流体向上地安装的底部管道中、下导管中或者炉门或炉顶的初级空气开口中。
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