CN1036786A - 炼焦炉加热时减少烟气中NOx含量的方法和实施此方法的炼焦炉 - Google Patents

炼焦炉加热时减少烟气中NOx含量的方法和实施此方法的炼焦炉 Download PDF

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Abstract

采用位于高处或低处的燃烧级以及在火道底部 高度处的烟气回流装置。回流率调整在20％至 50％之间，对于级数I大于等于2时级比调整在 80/I％和140/I％之间，这时，上部的燃烧级设在 火道高度的[45％—10％×(I-1)]和[45％+10％× (I-1)]之间。

Description

本发明涉及一种在炼焦炉加热时减少烟气中氮氧化物（NOx）含量的方法，炼焦炉有成对共同工作的火道、设在高处和低处的燃烧级以及一个在火道底部高度处的烟气再循环（回流）装置。本发明还涉及一种实施此方法的炼焦炉。
众所周知，在炼焦炉中形成的氧化氮首先涉及的是所谓的热氮氧化物，它的生成率与火焰中的氧和氮浓度的乘积几乎成线性关系，与火焰温度为指数关系。
现有的减少NOx生成所采取的措施，是通过烟气回流以降低火焰温度，或通过部分燃烧以降低氧和氮的浓度为目的的。
烟气回流原理在炼焦炉中尤其是考伯斯型回流炉中得到了实现。其中在每第二个砖砌壁上火道底所在高度，通过一个或两个孔将烟气掺入空气流和加热用煤气流中。这样做的结果是，首先通过降低火焰最高温度，并也通过减小O2和N2的浓度，显著地降低了NOX的生长速率。
部分燃烧以减少NOX的原理被用在分级加热式炼焦炉中。
为了进一步减少在炼焦炉中NOX的排放量，开展了理论和实验研究工作。这项工作的重要结果是确知，NOX减少原理、烟气回流（回流加热）和部分加热（分级加热）的一种组合可以使NOX产物得到进一步下降。
在炼焦炉中分级加热和回流加热的组合原则上是已知的。但上述研究证明，回流加热和分级加热的一种任意的组合，不见得一定会导致NOX有显著的减少。只有在分级加热，回流加热和配置第二个燃烧级的一种最佳组合的情况下，才能最大程度地减少NOX。
由此项研究工作所获得的成果已概括在DE-OS    3443976中。这主要是涉及具有两个燃烧级和烟气回流的富煤气工作炉，以及具有空气分级和燃气分级与烟气回流的复式炼焦炉。
继续的研究工作还表明，通过设置两个以上用富煤气和贫煤气或混合煤气工作的级，以及通过纯粹的空气分级和两个或两个以上用贫煤气或混合煤气工作的级，再加上烟气回流，可以达到显著减少NOX排放量的目的。
从这些研究结果出发，本发明建议采用以下措施的组合：
a）回流率调整为20%至50%之间，回流率指回流的烟气的体积流量除以没有烟气回流时的烟气体积流量;
b）级数大于等于2时的级比调整在80/I%（80%除以级数I）和140/I%（140%除以级数I）之间，级比被定义为，下部级的空气体积流量除以空气总体积流量;
c）上部的燃烧级设在火道高度的〔45%-10%×（I-1）〕（但最小为15%）和〔45%+10%×（I-1）〕（但最大为85%）之间。
对于上述特征b），例如当级数为3时，算出之级比在26.7%和46.7%之间，亦即下部的级中供入的空气体积流量在总空气体积流量的26.7%和46.7%之间，余下的空气量最好在上部的两个级中大体均匀分配。
对于特征c），举级数3为例，算出上部的燃烧级应设在火道高度的25%至65%之间。
为了实施本发明的方法，提出一种炼焦炉，它的特点是，一次和二次空气的输入位置均只设在构成各成对火道边界的砖砌壁上。
附图表示了这种炼焦炉的结构形式。图中表示了燃烧介质由未画出的蓄热室向火道的输入，蓄热室、火道或火道对的配置，它们既对于复式炉，即选用富煤气加热或贫煤气加热的炼焦炉，也对于富煤气炉。图中用箭头表示在一个加热周期中介质（空气，贫煤气，富煤气、烟道气）的流向。因为这里涉及的是蓄热式炉，故对于两个周期，介质的流向改换。
图1按图2A-A线的复式炉两个并列火道对的垂直纵剖面;
图2按图1B-B线的这两个火道对的水平横断面;
图3按图4C-C线的富煤气炉的两个并列火道对的垂直纵剖面;
图4按图3D-D线的两个火道对的水平横截面。
图中符号的含义是：
1    火道对
2    火道（燃烧的）
2a    火道（未燃烧的）
3    一次空气通道
3a    一次空气通道（烟道气通道）
4    3的调节装置
4a    3a的调节装置（烟道气通道）
5    一次贫煤气通道
5a    一次贫煤气通道（烟道气通道）
6    5的调节装置
6a    5a的调节装置（烟道气通道）
7    富煤气通道
8    富煤气喷嘴
9    二次空气
9a    二次空气（烟道气通道）
Figure 891008578_IMG2
11    回流孔
11a    回流孔调节辊
12    烧嘴平面至二次空气输入的高度
13    回转点
14    分通道
15    砖砌体的纵向侧壁
16    在二次空气位置上部的砖砌壁
17    带有回转点和回流的砖砌壁
各种流动介质按以下所述流入燃烧的火道2中：
-    一次空气从空气发生器经通道3和可调出口4
-    一次贫煤气以煤气蓄热室经通道5和可调出口6
-    富煤气经通道7和可更换喷嘴8
-    二次空气经通道9和可调出口10
-    回炉煤气经可调通道11（回流孔）
在燃烧火道中高度12以上进行部分燃烧。烟气的途径是，从燃烧的火道2经回转点13（一部分经分通道16）。进入未燃烧的火道2a，并经过喷嘴和通道4a，3a，6a，5a，10a，9a进入图中未表示的烟道气蓄热室。
在图1和图2中用箭头表示了贫煤气加热和富煤气加热的介质流动方向。在用贫煤气工作的情况下没有富煤气流动，而在用富煤气工作时，在贫煤气通道中导入燃烧用空气。
火道对1的侧面边界由砖砌纵向侧壁15和被通道9穿过的砖砌壁16构成。火道对1用砖砌壁17分成火道2和2a，砖砌壁17上设有回转点13和回流孔11。
通过区别或在空间上分开“有回流”和“有空气通道”的砖砌壁，再加上松动安置的富煤气出口，保证了有利的流动条件，它们可以使回流与下部级的燃烧介质彻底掺混。

Claims (2)

1、在炼焦炉加热时减少烟气中氮氧化物含量的方法，炼焦炉有成对共同工作的烟道，设有高处和低处的燃烧级以及一个在火道底部高度处的烟气再循环(回流)装置，其特征为下列措施的组合：
a)回流率调整为20%至50%之间，回流率指回流的烟气的体积流量除以没有烟气回流时的烟气体积流量；
b)级数大于等于2时的级比调整在80/I%(80%除以级数I)和140/I%(140%除以级数I)之间，级比被定义为，下部级的空气体积流量除以空气总体积流量；
c)上部的燃烧级设在火道高度的[45%-10%×(I-1)](但最小为15%)和[45%+10%×(I-1)](但最大为85%)之间。
2、实施按权利要求1所述方法之炼焦炉，其特征为：二次空气输入位置（9）只设在那些构成各成对火道（1）边界的砖砌壁（16）上。
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