CN105349158A - 一种降低焦炉氮氧化物生成的方法及立火道底部结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降低焦炉氮氧化物生成的方法及结构，可燃气体入口前的可燃气体通道及助燃气体入口前的助燃气体通道分别向外侧斜向设置，且2个通道的中心线夹角不小于3°。本发明通过改变斜道区内可燃气体通道和助燃气体通道的走向,使可燃气体和助燃气体沿相背离的方向分别进入立火道内,可燃气体和助燃气体在立火道底部先与循环废气掺混后再燃烧,以降低可燃气体和氧气的浓度，削弱燃烧强度，降低燃烧温度；可燃气体和助燃气体进入立火道后的掺混点上移，以此改善立火道高向加热均匀性，降低立火道内燃烧过程中氮氧化物的生成量。

Description

一种降低焦炉氮氧化物生成的方法及立火道底部结构

技术领域

本发明涉及焦炉技术领域，尤其涉及一种能够降低焦炉氮氧化物生成的方法及立火道底部结构。

背景技术

焦炉加热时，可燃气体在立火道内高温燃烧，会产生氮氧化物。氮氧化物作为污染排放物，不但可以引起酸雨、光化学烟雾、温室效应、及臭氧层的破坏等环境问题，同时会对人体健康造成极大危害。研究表明，焦炉立火道内燃烧温度越高，生成的氮氧化物越多。因此，在焦炉加热过程中，必须对氮氧化物的排放进行严格控制。

目前广泛采用的控制焦炉氮氧化物排放的方法可分为源头减排和末端治理两大类。目前我国现有的焦炉普遍采用氮氧化物源头减排的方法，为控制立火道内的燃烧温度，采用了高低灯头、废气循环和可燃气体与助燃气体分段供给等措施，以控制立火道内氮氧化物的生成。如附图1和附图2所示，在斜道区，可燃气体和助燃气体分别通过可燃气体通道1和助燃气体通道2进入立火道，发生掺混燃烧。传统设计的斜道区结构形式(如附图2所示，可燃气体入口4和助燃气体入口5垂直于立火道底部设置)，使得可燃气体与助燃气体气流从立火道底部平行或相向喷出，气流一进入立火道后即发生掺混燃烧，无法在燃烧前与从废气循环孔3进入的循环废气充分掺混，使得可燃物和氧气以较高的浓度参与燃烧，燃烧剧烈，燃烧温度高，且在立火道底部形成了较大的高温区，在此区域内易生成大量氮氧化物，使得焦炉氮氧化物排放量处于较高的水平。

发明内容

本发明提供了一种降低焦炉氮氧化物生成的方法及立火道底部结构，能够有效减小立火道底部的高温区域，降低燃烧温度，减少立火道内氮氧化物的生成，从源头上减少焦炉氮氧化物的排放量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种降低焦炉氮氧化物生成的方法，通过改变斜道区内可燃气体通道和助燃气体通道的走向,使可燃气体和助燃气体沿相背离的方向分别进入立火道内,可燃气体和助燃气体在立火道底部先与循环废气掺混后再燃烧,以降低可燃气体和氧气的浓度，削弱燃烧强度，降低燃烧温度；可燃气体和助燃气体进入立火道后的掺混点上移，以此改善立火道高向加热均匀性，降低立火道内燃烧过程中氮氧化物的生成量。

所述可燃气体和助燃气体相背进入立火道时其气流中心线的夹角不小于3°。

用于实现一种降低焦炉氮氧化物生成的方法的立火道底部结构，包括设置在斜道区内的可燃气体通道和助燃气体通道，可燃气体通道和助燃气体通道在立火道底部分别设有可燃气体入口和助燃气体入口；所述可燃气体入口前的可燃气体通道及助燃气体入口前的助燃气体通道分别向外侧斜向设置，且2个通道的中心线夹角不小于3°。

所述斜向设置的可燃气体通道及助燃气体通道的长度不小于100mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)延迟了立火道底部气流的掺混燃烧，使可燃气体和助燃气体在立火道底部与循环废气充分掺混后再燃烧，降低了可燃气体和氧气的浓度，削弱燃烧强度，降低燃烧温度；

2)使立火道下部可燃气体和助燃气体掺混点上移即掺混点与立火道底部的距离增加，改善了立火道高向加热均匀性；

3)降低立火道内燃烧过程中氮氧化物的生成量，进而减少焦炉氮氧化物排放，减小对环境的污染。实验验证结果表明，采用此方法，当可燃气体气流与助燃气体气流的中心线的夹角达到20°时，立火道内氮氧化物生成量降低了30％以上。

附图说明

图1是常规焦炉立火道底部和斜道区的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本发明所述立火道底部和斜道区的结构示意图。

图4是图3的B-B剖视图。

图中：1.可燃气体通道2.助燃气体通道3.废气循环孔4.可燃气体入口5.助燃气体入口6.斜道区7.立火道

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图3-图4，是本发明所述立火道底部和斜道区的结构示意图。本发明所述一种降低焦炉氮氧化物生成的方法，通过改变斜道区6内可燃气体通道1和助燃气体通道2的走向,使可燃气体和助燃气体沿相背离的方向分别进入立火道7内,可燃气体和助燃气体在立火道7底部先与循环废气掺混后再燃烧,以降低可燃气体和氧气的浓度，削弱燃烧强度，降低燃烧温度；可燃气体和助燃气体进入立火道7后的掺混点上移，以此改善立火道7高向加热均匀性，降低立火道7内燃烧过程中氮氧化物的生成量。

所述可燃气体和助燃气体相背进入立火道7时其气流中心线的夹角不小于3°。

用于实现一种降低焦炉氮氧化物生成的方法的立火道底部结构，包括设置在斜道区6内的可燃气体通道1和助燃气体通道2，可燃气体通道1和助燃气体通道2在立火道7底部分别设有可燃气体入口4和助燃气体入口5；所述可燃气体入口4前的可燃气体通道1及助燃气体入口5前的助燃气体通道2分别向外侧斜向设置，且2个通道1、2的中心线夹角不小于3°。

所述斜向设置的可燃气体通道1及助燃气体通道2的长度不小于100mm。

常规焦炉中，炭化室和燃烧室相间设置，炭化室墙表面积较大，为了获得成熟均匀、含挥发分比较一致的焦炭，要求燃烧室立火道高向和沿长度方向供热能满足要求，即立火道上下温度均匀。如果焦饼沿焦炉高向加热不匀，会使焦炭粒度均匀性和耐磨性降低、耗热量增加、焦炉操作困难，及因焦饼加热落后部分收缩不好而增加推焦力等。

影响焦炉高向加热的因素主要有煤气燃烧的速度、气流的速度和炉墙的传热、装煤沿高向堆比重等，其中煤气燃烧的速度起主要作用。通常煤气和空气先预热后进入温度很高的燃烧室，可燃混合物加热到着火温度并进行燃烧，化学反应在瞬间完成。煤气在立火道中的燃烧速度取决于可燃物分子和空气分子相互接触的物理过程，即扩散过程。扩散燃烧时，由于局部氧的不足而发生炭氢化合物热解，产生游离碳，使燃烧带中因固体微粒的存在而产生强烈的光和热辐射，形成光亮的火焰。火焰的长短与煤气燃烧的速度有关，煤气燃烧速度愈慢，火焰愈长。为拉长火焰，改善高向加热的均匀性，焦炉立火道内应使煤气和空气缓慢接触混合。

加热煤气(可燃气体)与空气(助燃气体)在立火道中燃烧过程所耗用的时间是参加燃烧的各成分加热到燃点，可燃成分与氧会合和完成燃烧反应所需时间的总和。在立火道温度很高的条件下，煤气和空气在进入立火道前，即在蓄热室内已被加热到发火点。从发火点开始到完成燃烧过程中所耗用的全部时间，实际上就是煤气和空气混合所需的那一段时间。

本发明通过调整斜道区6可燃气体通道1和助燃气体通道2的结构形式，使气流在通道内的流向发生变化，使得可燃气体和助燃气体气流从立火道7底部的喷出方向相背离，两气流中心线的夹角不小于3°，这样做可以加大可燃气体和助燃气体在立火道7内的掺混点与立火道底部之间的距离。进入立火道7底部的可燃气体和助燃气体先与从废气循环孔3进入的循环废气发生掺混，再进行燃烧，有效降低了反应区可燃成分和氧气的浓度，削弱了反应强度，降低了燃烧温度，减少了立火道7内氮氧化物的生成。

实验验证结果表明，采用此方法，当可燃气体气流与助燃气体气流的中心线的夹角达到20°时，立火道7内氮氧化物生成量降低了30％以上。由于立火道7底部可燃气体与助燃气体的喷出方向相背离，使进入立火道7底部的可燃气体与助燃气体相遇延迟，延迟了二者的掺混燃烧，使得燃烧高温区位置向火道上部移动，改善了立火道7高向加热均匀性。

本发明中，可燃气体出口4与助燃气体出口5可以是任意形状。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种降低焦炉氮氧化物生成的方法，其特征在于，通过改变斜道区内可燃气体通道和助燃气体通道的走向,使可燃气体和助燃气体沿相背离的方向分别进入立火道内,可燃气体和助燃气体在立火道底部先与循环废气掺混后再燃烧,以降低可燃气体和氧气的浓度，削弱燃烧强度，降低燃烧温度；可燃气体和助燃气体进入立火道后的掺混点上移，以此改善立火道高向加热均匀性，降低立火道内燃烧过程中氮氧化物的生成量。

2.根据权利要求1所述的一种降低焦炉氮氧化物生成的方法，其特征在于，所述可燃气体和助燃气体相背进入立火道时其气流中心线的夹角不小于3°。

3.用于实现权利要求1所述的一种降低焦炉氮氧化物生成的方法的立火道底部结构，包括设置在斜道区内的可燃气体通道和助燃气体通道，可燃气体通道和助燃气体通道在立火道底部分别设有可燃气体入口和助燃气体入口；其特征在于，所述可燃气体入口前的可燃气体通道及助燃气体入口前的助燃气体通道分别向外侧斜向设置，且2个通道的中心线夹角不小于3°。

4.根据权利要求1所述的一种降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，其特征在于，所述斜向设置的可燃气体通道及助燃气体通道的长度不小于100mm。