CN108949194B - 焦炉炉外废气循环量的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种焦炉炉外废气循环量的测量方法，获取焦炉加热用煤气的气体成分；获取燃烧后废气中O2和CO2的体积含量；获取当地环境空气中O2和CO2的体积含量；获取空气与循环废气掺混后的助燃气体中O2和CO2的体积含量；采用标记法计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比；通过煤气燃烧化学反应方程式，计算得到燃烧过程中助燃气体与燃烧废气的体积比；并算出循环废气量与燃烧产生总废气量的体积比；根据焦炉加热煤气总量和化学反应方程式，计算得到加热生成的废气总量结合步骤四的计算结果和循环废气量。能够有效准确的测量风机从烟道废气中抽取的循环废气量，实现精确调节，提高废气循环自动控制的精度，保证立火道内燃烧的稳定性。

Description

焦炉炉外废气循环量的测量方法
技术领域
本发明涉及焦炉技术领域，特别涉及一种焦炉炉外废气循环量的测量方法。
背景技术
采用炉外废气循环方法降低焦炉废气中氮氧化物浓度，即抽取焦炉烟道废气掺混到焦炉加热的上升空气中，降低立火道内的燃烧强度，降低燃烧温度，减少立火道内氮氧化物的生成，进而达到降低焦炉外排废气中氮氧化物含量的目的，由于其采用的装置结构简单、投资少、占地小、调节方便、可实现自动控制，并且降氮效果明显，已被越来越多的焦化厂广泛采用。
该方法中，排放废气中氮氧化物含量与废气循环量成反比，即循环废气越多，降低氮氧化物排放的效果越明显，但为了保证燃烧的稳定性，并不能一味地增加废气循环量，因此在使用过程中必须对废气循环量进行监控，同时废气循环量作为使用过程中的调节依据也是实现自动控制重要参考指标，因此废气循环量的准确测量是使用废气循环方法降低焦炉废气中氮氧化物浓度过程中关键环节。
目前通用的测量废气循环量的方法是采用流量计进行测量，而由于流量计本身的特点，必须安装在循环废气管道上，而由于炉体结构和废气循环的工艺设计本身无法保证气密性，使得废气从小烟道到分烟道，到废气循环管道，再经过风机最后回配入焦炉前，沿程不可避免的有大量空气泄漏，与循环废气发生掺混，此种情况下，位于循环废气主管道上的流量计的实测结果实际是包含了循环废气本身和沿程泄漏进来的空气的总量。现场实际测量结果显示，焦炉小烟道位置废气中O2含量为2％～3％时，循环风机前后的废气中O2含量则高达7％～8％，换算后可得出从小烟道到循环风机附近，空气泄漏约25％，即此时流量计对废气循环量的测量结果至少有25％的误差。因此，采用传统的流量测量方法测量废气循环量，会引入大量误差，误导调节方向，影响自动控制的精度。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种焦炉炉外废气循环量的测量方法，简单方便，可以准确测量废气循环过程中的循环废气量。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种焦炉炉外废气循环量的测量方法，包括如下步骤:
步骤一：获取焦炉加热用煤气的气体成分；获取燃烧后废气中O2和CO2的体积含量；获取当地环境空气中O2和CO2的体积含量；获取空气与循环废气掺混后的助燃气体中O2和CO2的体积含量；
步骤二：根据步骤一获得的数据，采用标记法计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比；
Figure BDA0001748430270000021
或
Figure BDA0001748430270000022
其中：V循为循环废气的体积,m3；V空为空气的体积,m3；pO2，空为空气中O2的体积含量，pO2，助为助燃气体中O2的体积含量，pO2，废为循环废气中O2的体积含量，pCO2，空为空气中CO2的体积含量，pCO2，助为助燃气体中CO2的体积含量，pCO2，废为循环废气中CO2的体积含量；
步骤三：根据步骤一、二获得的数据，通过煤气各成分燃烧化学反应方程式，计算得到燃烧过程中助燃气体与燃烧废气的体积比；
Figure BDA0001748430270000023
Figure BDA0001748430270000024
其中，V助为助燃气体体积,m3；V废为燃烧产生的废气的体积,m3；α助为以助燃气体O2含量为基准计算得到的燃烧过程中的过量空气系数，pO2，助为助燃气体中O2的体积含量，VCO2,理为1m3煤气完全燃烧时，按照煤气各成分燃烧化学反应方程式理论计算所生成的CO2的体积，m3；VO2,理为1m3煤气完全燃烧时，按照煤气各成分燃烧化学反应方程式理论计算需要的O2的体积,m3；
步骤四：结合步骤二、三的计算结果，计算得到循环废气量与燃烧产生总废气量的体积比；
Figure BDA0001748430270000025
或
Figure BDA0001748430270000026
步骤五：根据焦炉加热煤气总量和煤气中各成分化学反应方程式，计算得到加热生成的废气总量,结合步骤四的计算结果，计算得到循环废气量。
Figure BDA0001748430270000031
Figure BDA0001748430270000032
或
Figure BDA0001748430270000033
其中，V煤为加热煤气总量,m3；V废,理为1m3煤气在助燃气体成分下完全燃烧时，按照煤气各成分燃烧化学反应方程式理论计算所生成的废气的体积，m3；
所述步骤二采用O2作为标记物计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比。
所述步骤二采用CO2作为标记物计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述焦炉炉外废气循环量的测量方法，可以排除管道沿程泄漏空气导致的误差，能够有效准确的测量风机从烟道废气中抽取的循环废气量，实现精确调节，提高废气循环自动控制的精度，保证立火道内燃烧的稳定性。
附图说明
图1为一实施例的废气循环量测量方法的示意图；
图2为图1所示废气循环量测量方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1-2所示，一种焦炉炉外废气循环量的测量方法，包括如下步骤:
步骤一：获取焦炉加热用煤气的气体成分；获取燃烧后废气中O2和CO2的体积含量；获取当地环境空气中O2和CO2的体积含量；获取空气与循环废气掺混后的助燃气体中O2和CO2的体积含量；
步骤二：根据步骤一获得的数据，采用标记法计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比；
Figure BDA0001748430270000034
或
Figure BDA0001748430270000035
其中：V循为循环废气的体积,m3；V空为空气的体积,m3；pO2，空为空气中O2的体积含量，pO2，助为助燃气体中O2的体积含量，pO2，废为循环废气中O2的体积含量，pCO2，空为空气中CO2的体积含量，pCO2，助为助燃气体中CO2的体积含量，pCO2，废为循环废气中CO2的体积含量；
步骤三：根据步骤一、二获得的数据，通过煤气各成分燃烧化学反应方程式，计算得到燃烧过程中助燃气体与燃烧废气的体积比；
Figure BDA0001748430270000041
Figure BDA0001748430270000042
其中，V助为助燃气体体积,m3；V废为燃烧产生的废气的体积,m3；α助为以助燃气体O2含量为基准计算得到的燃烧过程中的过量空气系数，pO2，助为助燃气体中O2的体积含量，VCO2,理为1m3煤气完全燃烧时，按照煤气各成分燃烧化学反应方程式理论计算所生成的CO2的体积，m3；VO2,理为1m3煤气完全燃烧时，按照煤气各成分燃烧化学反应方程式理论计算需要的O2的体积,m3；
步骤四：结合步骤二、三的计算结果，计算得到循环废气量与燃烧产生总废气量的体积比；
Figure BDA0001748430270000043
或
Figure BDA0001748430270000044
步骤五：根据焦炉加热煤气总量和煤气中各成分化学反应方程式，计算得到加热生成的废气总量,结合步骤四的计算结果，计算得到循环废气量。
Figure BDA0001748430270000045
Figure BDA0001748430270000046
或
Figure BDA0001748430270000047
其中，V煤为加热煤气总量,m3；V废,理为1m3煤气在助燃气体成分下完全燃烧时，按照煤气各成分燃烧化学反应方程式理论计算所生成的废气的体积，m3；
所述步骤二采用O2作为标记物计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比。
所述步骤二采用CO2作为标记物计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比。
所述步骤一中，获取燃烧后废气中O2和CO2的体积含量的位置应尽可能接近下降气流小烟道。
在实际使用中，本发明所提供的废气循环量测量方法所涉及的计算过程可以通过计算机语言编程实现，通过以太网或硬接线的形式获取上述数据，并将计算结果显示在运行人员的监控窗口中，同时可将结果传送到各需要的控制系统。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (2)

1.一种焦炉炉外废气循环量的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：获取焦炉加热用煤气的气体成分；获取燃烧后废气中O2和CO2的体积含量；获取当地环境空气中O2和CO2的体积含量；获取空气与循环废气掺混后的助燃气体中O2和CO2的体积含量；
步骤二：根据步骤一获得的数据，采用标记法计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
或
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为循环废气的体积,m3；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为空气的体积,m3；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为空气中O2的体积含量，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为助燃气体中O2的体积含量，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为循环废气中O2的体积含量，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为空气中CO2的体积含量，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为助燃气体中CO2的体积含量，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为循环废气中CO2的体积含量；
步骤三：根据步骤一、二获得的数据，通过煤气各成分燃烧化学反应方程式，计算得到燃烧过程中助燃气体与燃烧废气的体积比；
Figure DEST_PATH_IMAGE022
Figure DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为助燃气体体积，m3；
Figure DEST_PATH_IMAGE028
为燃烧产生的废气的体积, m3；
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为以助燃气体O2含量为基准计算得到的燃烧过程中的过量空气系数，
Figure 706463DEST_PATH_IMAGE012
为助燃气体中O2的体积含量，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为1m3煤气完全燃烧时，按照煤气各成分燃烧化学反应方程式理论计算所生成的CO2的体积，m3；
Figure DEST_PATH_IMAGE034
为1m3煤气完全燃烧时，按照煤气各成分燃烧化学反应方程式理论计算需要的O2的体积, m3；
步骤四：结合步骤二、三的计算结果，计算得到循环废气量与燃烧产生总废气量的体积比；
Figure DEST_PATH_IMAGE036
或
Figure DEST_PATH_IMAGE038
步骤五：根据焦炉加热煤气总量和煤气中各成分化学反应方程式，计算得到加热生成的废气总量,结合步骤四的计算结果，计算得到循环废气量；
Figure DEST_PATH_IMAGE040
Figure DEST_PATH_IMAGE042
或
Figure DEST_PATH_IMAGE044
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为加热煤气总量，m3；
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为1m3煤气在助燃气体成分下完全燃烧时，按照煤气各成分燃烧化学反应方程式理论计算所生成的废气的体积，m3；
所述步骤二采用O2作为标记物计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉炉外废气循环量的测量方法，其特征在于，所述步骤二采用CO2替换O2作为标记物计算得到助燃气体中循环废气与空气的体积比。
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