CN108774537A - 一种低氮排放的复热式焦炉加热系统及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低氮排放的复热式焦炉加热系统及其调节方法，所述焦炉加热系统包括小烟道、可控换热通道、气体通道、燃烧室，气体通道与可控换热通道一一对应，可控换热通道包括可控贫煤气换热通道和可控空气换热通道；可控空气换热通道、可控贫煤气换热通道的底部分别与对应的小烟道连接，对应可控空气换热通道的小烟道连接管上设空气进气孔，对应可控贫煤气换热通道的小烟道连接管上设贫煤气进气孔和空气进气孔，空气进气孔和贫煤气进气孔处分别设进气流量调节装置。采用本发明所述加热系统后，无论采用富煤气加热还是贫煤气加热，均可实现低氮排放，无需后续脱硝工艺即可以实现烟气达标排放，节约了建设成本和生产成本。

Description

一种低氮排放的复热式焦炉加热系统及其调节方法

技术领域

本发明涉及可燃气体下喷式焦炉技术领域，尤其涉及一种低氮排放的复热式焦炉加热 系统及其调节方法。

背景技术

目前国内投产的复热式焦炉为控制立火道内的燃烧温度、改善立火道内高向加热均匀 性，多采用高低灯头、废气循环和助燃气体分段供给等方式。采用上述措施的焦炉加热系 统如图1-图3所示，采用贫煤气加热时，贫煤气从煤气蓄热室1进入煤气斜道3，在煤气斜道3处分流，一部分通过立火道底部贫煤气出口12直接进入立火道底部，另一部分通 过立火道隔墙内的煤气通道5，从煤气分段出口7进入立火道14；空气从空气蓄热室2进 入空气斜道4，分流后一部分通过立火道底部空气出口13直接进入立火道底部与贫煤气 相遇燃烧，另一部分通过立火道隔墙内的空气通道6，从空气分段出口8进入立火道14， 与剩余的贫煤气相遇燃烧。采用富煤气加热时，空气同时从空气蓄热室2和煤气蓄热室1 进入立火道14，即有大量空气从立火道底部直接进入立火道与富煤气相遇燃烧。这种结 构形式的焦炉要同时兼顾两种煤气完全燃烧，当采用贫煤气加热时，立火道底部的过量空 气系数可以控制在小于0.8的范围内，但采用富煤气加热时，只能通过调整斜道口调节砖 9和分段出口调节砖10的分布，调整进入立火道底部和中上部的助燃空气分配比例，进 而调整立火道底部和中上部的加热量；而实际生产中上述调节手段形同虚设，立火道底部 的过量空气系数均高于0.9，燃烧剧烈，燃烧温度高，在此高温区生成了大量的氮氧化物， 使得采用该结构的复热式焦炉在富煤气加热时，氮氧化物排放水平高达1000mg/m³左右。 为了实现焦炉达标排放，只能在炉后增加脱硝工序，使得建设成本和生产成本大幅提高。 目前国内尚没有一种无论采用何种煤气，均能实现低氮排放的复热式焦炉

发明内容

本发明提供了一种低氮排放的复热式焦炉加热系统及其调节方法，无论采用富煤气加 热还是贫煤气加热，均可实现低氮排放，无需后续脱硝工艺即可以实现烟气达标排放，大 大节约了建设成本和生产成本；其调节方式简单方便。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种低氮排放的复热式焦炉加热系统，包括自下至上依次连接的小烟道、可控换热通 道、气体通道、燃烧室，气体通道与可控换热通道一一对应设置，可控换热通道包括可控 贫煤气换热通道和可控空气换热通道，且对应每个燃烧室设置至少1个可控贫煤气换热通 道和至少2个可控空气换热通道；其中1个可控贫煤气换热通道与立火道底部贫煤气出口 相连通，1个可控空气换热通道与立火道底部空气出口相连通，其余可控换热通道通过各 自对应的气体通道与立火道内其它高度出口相连通，其它高度出口的数量及具体高度根据 立火道的高度确定；可控空气换热通道、可控贫煤气换热通道的底部分别与对应的小烟道 连接，小烟道的一端通过小烟道连接管和废气开闭器与分烟道相连，对应可控空气换热通 道的小烟道连接管上设空气进气孔，对应可控贫煤气换热通道的小烟道连接管上设贫煤气 进气孔和空气进气孔，空气进气孔和贫煤气进气孔处分别设进气流量调节装置，废气开闭 器内与各个小烟道一一对应地设有多个废气盘，各个进气流量调节装置、各个废气盘均能 够与焦炉热交换控制系统联锁控制。

所述一种低氮排放的复热式焦炉加热系统的调节方法，包括：

1)焦炉采用富煤气加热时，富煤气从管砖进入立火道，停止贫煤气的供入；通过关闭与立火道底部贫煤气出口相连的可控贫煤气换热通道对应小烟道连接管上的贫煤气进气孔和空气进气孔、解除对应的废气盘与焦炉换热控制系统的联锁状态，使对应的小烟道连接管上的贫煤气进气孔、空气进气孔和废气盘处于关闭状态，使与立火道底部贫煤气出口相连的可控贫煤气换热通道完全关闭，不再有气体从立火道底部贫煤气出口进入立火道；通过关闭其余可控贫煤气换热通道对应小烟道连接管上的贫煤气进气孔、将与其余可控贫煤气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使其余可控贫煤气换热通道对应的空气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启其余可控贫煤气换热通道，使空气从对应的立火道内其它高度出口进入立火道；将所有可控空气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控空气换热通道对应的空气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启所有可控空气换热通道，使空气通过所有空气换热通道从对应的空气出口进入立火道；调节各可控换热通道对应小烟道连接管上的进气流量调节装置，控制立火道不同高度位置燃烧时的过量空气系数，实现生产过程中氮氧化物的低排放；以上调节过程均在炉外实现；

2)焦炉采用富煤气加热时，富煤气从管砖进入立火道，停止贫煤气的供入；通过关闭所有可控贫煤气换热通道对应小烟道连接管上的贫煤气进气孔、将与所有可控贫煤气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控贫煤气换热通道对应的空气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联；开启所有可控贫煤气换热通道，使空气通过所有可控贫煤气换热通道从对应的出口进入立火道；通过关闭与立火道底部空气出口相连的可控空气换热通道对应小烟道连接管上的空气进气孔、解除对应的废气盘与焦炉换热控制系统的联锁状态，使对应的小烟道连接管上的空气进气孔和废气盘处于关闭状态，使与立火道底部空气出口相连的可控空气换热通道完全关闭，不再有空气从立火道底部空气出口进入立火道；将与其余可控空气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使其余可控空气换热通道对应的空气进气孔及废气盘与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启其余可控空气换热通道，使空气从对应的立火道内其它高度的空气出口进入立火道；调节各可控换热通道对应小烟道连接管上的进气流量调节装置，控制立火道不同高度位置燃烧时的过量空气系数，实现生产过程中氮氧化物的低排放；以上调节过程均在炉外实现；

3)焦炉采用贫煤气加热时，贫煤气从可控贫煤气换热通道进入立火道，空气从可控 空气换热通道进入立火道，停止富煤气的供入；通过关闭所有可控贫煤气换热通道对应的 小烟道连接管上的空气进气孔、将与所有可控贫煤气换热通道对应的小烟道连接管上的贫 煤气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控 贫煤气换热通道对应的贫煤气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相 关联，开启所有可控贫煤气换热通道，使贫煤气通过所有可控贫煤气换热通道从对应的贫 煤气出口进入立火道；通过将所有空气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量 调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控空气换热通道对 应的空气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启所有可控空 气换热通道，使空气通过所有空气换热通道从对应的空气出口进入立火道；调节各个小烟 道连接管上的进气流量调节装置，控制立火道不同高度位置燃烧时的过量空气系数，实现 生产过程中氮氧化物的低排放，以上调节过程均在炉外实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)无论对采用富煤气加热还是贫煤气加热的焦炉，均可实现低氮排放，无需后续脱 硝工艺即可以实现达标排放，节约建设成本和生产成本；

2)将传统的炉内调节方式改为炉外调节，通过小烟道连接管上的进气流量调节装置 即可实现助燃空气进气量和贫煤气进气量的调节，进气流量调节装置和废气盘与焦炉热交 换控制系统联锁控制，可实现某个可控贫煤气换热通道和/或可控空气换热通道的关闭或 开启，调节过程在焦炉烟道走廊即可完成，调节方式简单方便，避免了工人在恶劣环境下 的操作，节省人力，降低劳动强度。

附图说明

图1是常规焦炉加热系统的结构示意图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是图1中的B-B剖视图。

图4是本发明所述一种低氮排放的复热式焦炉加热系统的结构示意图。

图5是图4中的C-C剖视图。

图6是图4中的D-D剖视图。

图7是图4中的E-E剖视图。

图8是图4中的G-G剖视图。

图9是图6中的F-F剖视图。

图中：1.煤气蓄热室 2.空气蓄热室 3.煤气斜道 4.空气斜道 5.煤气通道 6. 空气通道 7.煤气分段出口 8.空气分段出口 9.斜道出口调节砖 10.分段出口调节 砖 11.管砖 12.立火道底部贫煤气出口 13.立火道底部空气出口 14.立火道 15/16.可控贫煤气换热通道 17/18.可控空气换热通道 19/20/21/22.小烟道 23/24/25/26.空气进气孔 27.进气流量调节装置 28.气体通道 29.煤气出口30.空 气出口 31.废气开闭器 32.烟道弯管 33/42.贫煤气进气孔 34/35/36/37.废气盘 38/39/40/41.废气盘联锁控制端

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：

如图4-图9所示，本发明所述一种低氮排放的复热式焦炉加热系统，包括自下至上依次连接的小烟道19、20、21、22、可控换热通道、气体通道、燃烧室，气体通道与可 控换热通道一一对应设置，可控换热通道包括可控贫煤气换热通道15、16和可控空气换 热通道17、18，且对应每个燃烧室设置至少1个可控贫煤气换热通道15/16和至少2个 可控空气换热通道17、18；其中1个可控贫煤气换热通道15/16与立火道底部贫煤气出 口12相连通，1个可控空气换热通道17/18与立火道底部空气出口13相连通，其余可控 换热通道通过各自对应的气体通道与立火道内其它高度出口相连通，其它高度出口的数量 及具体高度根据立火道14的高度确定；可控空气换热通道17、18、可控贫煤气换热通道 15、16的底部分别与对应的小烟道19、20、21、22连接，小烟道19、20、21、22的一 端通过小烟道连接管和废气开闭器31与分烟道相连，对应可控空气换热通道17、18的小 烟道连接管上设空气进气孔25、26，对应可控贫煤气换热通道15、16的小烟道连接管上 设贫煤气进气孔33、42和空气进气孔23、24，空气进气孔23、24、25、26和贫煤气进 气孔33、42处分别设进气流量调节装置27，废气开闭器31内与各个小烟道19、20、21、 22一一对应地设有多个废气盘34、35、36、37，各个进气流量调节装置27、各个废气盘 34、35、36、37能够通过废气盘联锁控制端38、39、40、41与焦炉热交换控制系统联锁 控制。

所述一种低氮排放的复热式焦炉加热系统的调节方法，包括：

1)焦炉采用富煤气加热时，富煤气从管砖11进入立火道14，停止贫煤气的供入；通过关闭与立火道底部贫煤气出口12相连的可控贫煤气换热通道16对应小烟道连接管上的贫煤气进气孔33和空气进气孔24、解除对应的废气盘35与焦炉换热控制系统的联锁 状态，使对应的小烟道连接管上的贫煤气进气孔33、空气进气孔24和废气盘35处于关 闭状态，使与立火道底部贫煤气出口12相连的可控贫煤气换热通道16完全关闭，不再有 气体从立火道底部贫煤气出口16进入立火道14；通过关闭其余可控贫煤气换热通道15 对应小烟道连接管上的贫煤气进气孔42、将与其余可控贫煤气换热通道15对应的小烟道 连接管上的空气进气孔23流量调节装置27及废气盘34切换到与焦炉热交换控制系统联 锁的状态，使其余可控贫煤气换热通道15对应的空气进气孔23及废气盘34均与焦炉热 交换控制系统的开启和关闭相关联，开启其余可控贫煤气换热通道15，使空气从对应的 立火道内其它高度出口29进入立火道；将所有可控空气换热通道17、18对应的小烟道连 接管上的空气进气孔流量调节装置27及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状 态，使所有可控空气换热通道对应的空气进气孔及废气盘40、41均与焦炉热交换控制系 统的开启和关闭相关联，开启所有可控空气换热通道17、18，使空气通过所有空气换热 通道17、18从对应的空气出口13、30进入立火道；调节各可控换热通道15、17、18对 应小烟道连接管上的进气流量调节装置27，控制立火道不同高度位置燃烧时的过量空气 系数，实现生产过程中氮氧化物的低排放；以上调节过程均在炉外实现；

2)焦炉采用富煤气加热时，富煤气从管砖11进入立火道14，停止贫煤气的供入；通过关闭所有可控贫煤气换热通道15、16对应小烟道连接管上的贫煤气进气孔42、33， 将与所有可控贫煤气换热通道15、16对应的小烟道连接管上的空气进气孔23、24流量调 节装置27及废气盘34、35切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控贫煤气 换热通道15、16对应的空气进气孔23、24及废气盘34、35均与焦炉热交换控制系统的 开启和关闭相关联；开启所有可控贫煤气换热通道15、16，使空气通过所有可控贫煤气 换热通道15、16从对应的出口12、29进入立火道14；通过关闭与立火道底部空气出口 13相连的可控空气换热通道17对应小烟道连接管上的空气进气孔25，解除对应的废气盘 36与焦炉换热控制系统的联锁状态，使对应的小烟道连接管上的空气进气孔25和废气盘 36处于关闭状态，使与立火道底部空气出口13相连的可控空气换热通道17完全关闭， 不再有空气从立火道底部空气出口13进入立火道14；将与其余可控空气换热通道18对 应的小烟道连接管上的空气进气孔26流量调节装置27及废气盘37切换到与焦炉热交换 控制系统联锁的状态，使其余可控空气换热通道18对应的空气进气孔26及废气盘37与 焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启其余可控空气换热通道18，使空气从对 应的立火道14内其它高度的空气出口30进入立火道14；调节各可控换热通道15、16、 18对应的小烟道连接管上的进气流量调节装置27，控制立火道不同高度位置燃烧时的过 量空气系数，实现生产过程中氮氧化物的低排放；以上调节过程均在炉外实现；

3)焦炉采用贫煤气加热时，贫煤气从可控贫煤气换热通道15、16进入立火道14，空气从可控空气换热通道17、18进入立火道14，停止富煤气的供入；通过关闭所有可控 贫煤气换热通道15、16对应的小烟道连接管上的空气进气孔23、24、将与所有可控贫煤 气换热通道15、16对应的小烟道连接管上的贫煤气进气孔42、33流量调节装置27及废 气盘34、35切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控贫煤气换热通道15、 16对应的贫煤气进气孔42、33及废气盘34、35均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭 相关联，开启所有可控贫煤气换热通道15、16，使贫煤气通过所有可控贫煤气换热通道 15、16从对应的贫煤气出口12、29进入立火道14；通过将所有空气换热通道17、18对 应的小烟道连接管上的空气进气孔25、26流量调节装置27及废气盘36、37切换到与焦 炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控空气换热通道17、18对应的空气进气孔25、 26及废气盘36、37均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启所有可控空气换 热通道17、18，使空气通过所有空气换热通道17、18从对应的空气出口13、30进入立 火道14；调节各个小烟道连接管上的进气流量调节装置27，控制立火道不同高度位置燃 烧时的过量空气系数，实现生产过程中氮氧化物的低排放，以上调节过程均在炉外实现。

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 (2)

1.一种低氮排放的复热式焦炉加热系统，其特征在于，包括自下至上依次连接的小烟道、可控换热通道、气体通道、燃烧室，气体通道与可控换热通道一一对应设置，可控换热通道包括可控贫煤气换热通道和可控空气换热通道，且对应每个燃烧室设置至少1个可控贫煤气换热通道和至少2个可控空气换热通道；其中1个可控贫煤气换热通道与立火道底部贫煤气出口相连通，1个可控空气换热通道与立火道底部空气出口相连通，其余可控换热通道通过各自对应的气体通道与立火道内其它高度出口相连通，其它高度出口的数量及具体高度根据立火道的高度确定；可控空气换热通道、可控贫煤气换热通道的底部分别与对应的小烟道连接，小烟道的一端通过小烟道连接管和废气开闭器与分烟道相连，对应可控空气换热通道的小烟道连接管上设空气进气孔，对应可控贫煤气换热通道的小烟道连接管上设贫煤气进气孔和空气进气孔，空气进气孔和贫煤气进气孔处分别设进气流量调节装置，废气开闭器内与各个小烟道一一对应地设有多个废气盘，各个进气流量调节装置、各个废气盘均能够与焦炉热交换控制系统联锁控制。

2.如权利要求1所述一种低氮排放的复热式焦炉加热系统的调节方法，其特征在于，包括：

1)焦炉采用富煤气加热时，富煤气从管砖进入立火道，停止贫煤气的供入；通过关闭与立火道底部贫煤气出口相连的可控贫煤气换热通道对应小烟道连接管上的贫煤气进气孔和空气进气孔、解除对应的废气盘与焦炉换热控制系统的联锁状态，使对应的小烟道连接管上的贫煤气进气孔、空气进气孔和废气盘处于关闭状态，使与立火道底部贫煤气出口相连的可控贫煤气换热通道完全关闭，不再有气体从立火道底部贫煤气出口进入立火道；通过关闭其余可控贫煤气换热通道对应小烟道连接管上的贫煤气进气孔、将与其余可控贫煤气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使其余可控贫煤气换热通道对应的空气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启其余可控贫煤气换热通道，使空气从对应的立火道内其它高度出口进入立火道；将所有可控空气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控空气换热通道对应的空气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启所有可控空气换热通道，使空气通过所有空气换热通道从对应的空气出口进入立火道；调节各可控换热通道对应小烟道连接管上的进气流量调节装置，控制立火道不同高度位置燃烧时的过量空气系数，实现生产过程中氮氧化物的低排放；以上调节过程均在炉外实现；

2)焦炉采用富煤气加热时，富煤气从管砖进入立火道，停止贫煤气的供入；通过关闭所有可控贫煤气换热通道对应小烟道连接管上的贫煤气进气孔、将与所有可控贫煤气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控贫煤气换热通道对应的空气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联；开启所有可控贫煤气换热通道，使空气通过所有可控贫煤气换热通道从对应的出口进入立火道；通过关闭与立火道底部空气出口相连的可控空气换热通道对应小烟道连接管上的空气进气孔、解除对应的废气盘与焦炉换热控制系统的联锁状态，使对应的小烟道连接管上的空气进气孔和废气盘处于关闭状态，使与立火道底部空气出口相连的可控空气换热通道完全关闭，不再有空气从立火道底部空气出口进入立火道；将与其余可控空气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使其余可控空气换热通道对应的空气进气孔及废气盘与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启其余可控空气换热通道，使空气从对应的立火道内其它高度的空气出口进入立火道；调节各可控换热通道对应小烟道连接管上的进气流量调节装置，控制立火道不同高度位置燃烧时的过量空气系数，实现生产过程中氮氧化物的低排放；以上调节过程均在炉外实现；

3)焦炉采用贫煤气加热时，贫煤气从可控贫煤气换热通道进入立火道，空气从可控空气换热通道进入立火道，停止富煤气的供入；通过关闭所有可控贫煤气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔、将与所有可控贫煤气换热通道对应的小烟道连接管上的贫煤气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控贫煤气换热通道对应的贫煤气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启所有可控贫煤气换热通道，使贫煤气通过所有可控贫煤气换热通道从对应的贫煤气出口进入立火道；通过将所有空气换热通道对应的小烟道连接管上的空气进气孔流量调节装置及废气盘切换到与焦炉热交换控制系统联锁的状态，使所有可控空气换热通道对应的空气进气孔及废气盘均与焦炉热交换控制系统的开启和关闭相关联，开启所有可控空气换热通道，使空气通过所有空气换热通道从对应的空气出口进入立火道；调节各个小烟道连接管上的进气流量调节装置，控制立火道不同高度位置燃烧时的过量空气系数，实现生产过程中氮氧化物的低排放，以上调节过程均在炉外实现。