CN114717014B - 一种高温低氮燃烧焦炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高温低氮燃烧焦炉，其包括炭化室、燃烧室、换热室和回炉废气通道；燃烧室包括立火道和垂直空气道；炭化室的上方设有煤气自动调节道，煤气自动调节道连通所有炭化室；立火道与相邻炭化室通过跨越式煤气分配孔连通；立火道内沿高向设有两个以上的空气供入口，立火道与垂直空气道通过空气供入口连通；换热室位于炭化室和燃烧室之下，空气和来自回炉废气通道的回炉废气在换热室内与来自燃烧室立火道的烟气进行热交换，被预热后进入垂直空气道，然后通过空气供入口输入立火道。该高温低氮燃烧焦炉不仅结焦速度快，且在过程中实现工业废水零排放与NOx达标排放，有效解决焦化企业的治理污染高投资、高运行成本的弊端。
Description
技术领域
本发明属于炼焦工艺技术领域，具体涉及一种高温低氮燃烧焦炉。
背景技术
在国家环保要求越来越严格的今天，污染大户炼焦工业不断的进行整改和限产，带化产回收工艺的的传统蓄热室炼焦炉会产生大量的污染物，从而需要投入高投入、高运行成本的环保治污设备。另外随着石油化工的不断发展，炼焦化工产品被大量高品质的廉价石油化工产品取代，炼焦庞大复杂的化产回收系统，不仅占地大，建设成本也高，其所生产化工产品市场竞争力不断减小。传统炼焦炉型产生的荒煤气必须降温处理，被循环氨水逐步冷却到30℃以下，产生的大量剩余氨水经过净化才能循环使用和排放，大量的废水排放即使经过生化处理，其中仍会含有有害物质，会对环境造成污染。蓄热室炼焦炉每隔30分钟换向一次，立火道内升温降温不断替换，不利于焦炭的快速成熟，降低了炼焦的效率，无法快速结焦，也会导致不能大量的配入廉价的弱粘结煤。传统蓄热室炼焦炉产生的荒煤气和立火道燃烧后的废气中都含有大量的NOx，必须经过脱硝后才能使用和排放。在不上高投资、高运行成本的脱硝装置的前提下，国内外现代蓄热室式炼焦炉，立火道不带废气循环的，废气中的NOx含量高达800-1300mg/m3，甚至更高；若其炼焦炉立火道带废气循环，废气中的NOx含量也只能降到500-800mg/m3；德国焦化行业为了降低NOx含量，在煤气中加入惰性气体，但也只能将废气中的NOx含量降低到250-300mg/m3，还远远达不到国家环保要求的排放烟气中NOx的含量不超过150mg/m3的要求。
目前在焦化方面除了蓄热室炼焦炉外，还有无回收的炼焦炉型。卧室热回收焦炉存在很大缺陷，占地面积大，投资成本高，生产效率低，热耗居高不下，由于其燃烧室与炭化室同室，故结焦末期不可避免的会燃烧一部分的焦炭，使煤耗增加了5％左右，炭化室过宽，煤饼宽达3-4m，导致结焦时间过长，此种炉型炼焦结焦率低，焦炭中灰分高。另一种无回收炼焦炉，是倒焰室式炼焦炉，有炭化室和燃烧室，但没有空气预热手段，助燃空气是在炉顶看火孔进入，冷空气直接进入会导致燃烧温度难以提高，加热速度大大延长，生产效率大大降低。并且由于炭化室结焦后期煤气量越来越少，导致焦炉加热不均衡，结焦时间进一步延长。看火孔的长期打开，也会导致环境极差的炉顶粉尘随空气大量进入立火道内，立火道1200℃以上的高温，导致含大量低熔点粘土的粉尘在立火道内形成熔渣，从而腐蚀焦炉内的硅砖，大大的减短了炼焦炉的使用寿命，所以此种炼焦炉立火道温度不能过高，会导致结焦时间过长，不仅大大的降低了焦炉的生产效率，而且由于加热温度过低，使廉价且结焦率特别高的贫瘦煤难以配入，从而使生产成本大大提高。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供一种高温低氮燃烧焦炉。
具体来说，本发明提供了如下技术方案：
一种高温低氮燃烧焦炉，包括炭化室、燃烧室、换热室和回炉废气通道；所述燃烧室包括立火道和垂直空气道；
所述炭化室中煤进行干馏以得到焦炭，并产生荒煤气；所述炭化室的上方设有煤气自动调节道，所述煤气自动调节道连通所有炭化室，用于将一部分荒煤气由结焦初期煤气压力大的炭化室内导入结焦后期煤气压力小的炭化室内；
所述立火道与相邻炭化室通过跨越式煤气分配孔连通，所述跨越式煤气分配孔用于将炭化室中的荒煤气导入立火道；
所述立火道为多段燃烧，即沿立火道高向设有两个以上空气供入口，所述立火道与垂直空气道通过所述空气供入口连通；立火道内燃烧产生的热量加热炭化室；
所述换热室位于炭化室和燃烧室之下，来自外界的空气和来自回炉废气通道的回炉废气在换热室内与来自立火道的烟气进行热交换，被预热后进入垂直空气道，然后通过所述空气供入口输入燃烧室立火道；立火道内燃烧产生的烟气进入换热室将所述空气和回炉废气间接预热，然后一部分烟气经烟囱排出，一部分烟气进入所述回炉废气通道成为回炉废气。
优选的，所述立火道内设有一次空气供入口和二次空气供入口，所述一次空气供入口位于立火道顶部，所述二次空气供入口沿立火道高向位于所述一次空气供入口的下方；
更优选的，所述立火道内还设有三次空气供入口，所述三次空气供入孔沿立火道高向位于所述二次空气供入口的下方。
优选的，上述的高温低氮燃烧焦炉中，所述垂直空气道设在相邻立火道之间的隔墙内，所述垂直空气道包括一次垂直空气道和二次垂直空气道，两者相间排列，所述一次垂直空气道与相邻两侧立火道的一次空气供入口连通，所述二次垂直空气道与相邻两侧立火道的二次空气供入口连通；
更优选的，所述二次垂直空气道还与相邻两侧立火道的三次空气供入口连通。
优选的，上述的高温低氮燃烧焦炉中，还包括位于燃烧室之下、换热室之上的斜道，所述斜道包括废气斜道和空气斜道；
所述换热室包括废气道和空气预热道；换热室废气道通过所述废气斜道与燃烧室立火道相连，换热室空气预热道通过所述空气斜道与垂直空气道相连。
优选的，上述的高温低氮燃烧焦炉中，所述空气斜道包括一次空气斜道和二次空气斜道；
换热室空气预热道通过所述一次空气斜道与一次垂直空气道相连，通过所述二次空气斜道与二次垂直空气道相连。
优选的，上述的高温低氮燃烧焦炉中，任一立火道的顶部连通一煤气调节孔，任一所述一次垂直空气道的顶部连通一空气调节孔，任一所述二次垂直空气道的下部相连二次空气斜道中设置一空气调节孔。
优选的，上述的高温低氮燃烧焦炉中，换热室废气道和换热室空气预热道呈迂回式多层相间排列，两者由波纹状隔墙分开。
优选的，上述的高温低氮燃烧焦炉中，所述换热室的最上层设有可除尘的气尘分离道，其一端与废气斜道连通，另一端与换热室废气道连通，所述气尘分离道与换热室最上层的空气预热道相间排列。
优选的，上述的高温低氮燃烧焦炉中，还包括位于换热室之下的空气垫层和位于空气垫层之下的焦炉基础，所述焦炉基础内设有分烟道，所述回炉废气通道环绕所述分烟道布置；
所述空气垫层的一端与所述空气预热道连通，另一端分别与外界空气和回炉废气通道相连通；所述分烟道与所述换热室废气道相连通。
优选的，上述的高温低氮燃烧焦炉中，所述煤气自动调节道的数量为多个，且相互平行设置，每个煤气自动调节道均与所有炭化室的顶部相连通。
本发明所取得的有益效果：
1、入炉煤在结焦早期产生大量热煤气，大部分由可调节的跨越式分配孔进入燃烧室各立火道，另一部分煤气经煤气自动调节道自动进入结焦后期煤气压力小的炭化室，有效调节整个炉体各炭化室煤气的压力，解决了结焦前期煤气过剩、后期不足的技术难题；
2、混合有回炉废气的空气由换热室预热后经垂直空气道，分段进入立火道与热煤气混合燃烧，在多段燃烧和回炉废气的共同作用下，立火道内的燃烧温度可以在高达1500℃左右的情况下，使废气中NOx远低于国家排放标准，突破性的降低了焦炉荒煤气高温燃烧后废气中的NOx含量，不经脱硝装置直接达到国家要求的排放标准；
3、每个立火道内一次、二次空气量与煤气量均可有效调节，使得每个立火道内的燃烧情况均能精准调控，可有效的控制炼焦炉炉头温度、横排温度及整个炼焦炉燃烧室立火道温度，也可有效的调控立火道上下高向温度均匀，保证了炭化室焦饼上下受热均匀。
综上，本发明提供的焦炉采用独创的高温低氮燃烧技术，使废气中NOx可直接达标排放，是目前各种焦炉中最低的。相比与其他热回收焦炉，该技术不仅结焦速度快，且在过程中实现工业废水零排放与NOx达标排放，有效解决污染大户焦化企业最头疼的治理污染高投资、高运行成本的弊端。
附图说明
图1为本发明实施例中的焦炉内部结构示意图；
图2为本发明实施例焦炉基础中的分烟道、回炉废气通道结构示意图；
图3为本发明实施例中环绕分烟道两侧的回炉废气上升通道示意图；
图4为本发明实施例中的一次空气分配口结构示意图。
图中：1-一次空气调节孔；2-煤气调节孔；3-煤气自动调节道；4-跨越式煤气分配孔；5-一次空气分配口；6-炭化室；7-立火道；8-二次空气分配口；9-一次垂直空气道；10-二次垂直空气道；11-一次空气斜道；12-废气斜道；13-气尘分离道；14-第三层空气预热道；15-第二层空气预热道；16-换热室隔墙；17-第二层废气道；18-第一层空气预热道；19-第一层废气道；20-空气垫层；21-回炉废气口；22-二次空气斜道；23-烟气连接道；24-分烟道两侧回炉废气通道；25-分烟道；26-回炉废气上升道；27-回炉废气冷却道；28-孔板砖通道；29-左空气进口；30-左空气喷出口；31-右空气进口；32-右空气喷出口；33-一次空气供入口；34-二次空气供入口。
具体实施方式
本发明针对现有的热回收炼焦炉调节手段过低、生产效率过差、热能利用率低和废气中NOx高等诸多缺陷，设计出一种通过多种调节手段使煤气与助燃气体均可合理分配，使空气有效预热；采用独创的高温低氮燃烧技术，即废气回炉循环与多段燃烧从而实现高温条件下使硝的产生量最低，其废气中NOx可直接达标排放，是目前各种焦炉中最低的；同时具有结焦速度快、焦炭质量高、环保无废水、投资成本低、生产效率高、配煤煤种适应广等特点的新型环保室式热回收炼焦炉。随着对环保要求越来越严格，本发明实现了焦化企业的洁净生产，有效的源头控制污染，且在过程中实现工业废水零排放与NOx达标排放，有效解决污染大户焦化企业最头疼的治污环保高投资、高运行成本的弊端。
国内外现代蓄热室式炼焦炉，废气中的NOx含量最高达1300mg/m3，最低的NOx含量也超过500mg/m3，德国焦化行业在国际上领先，为了环保想要降低NOx含量，在煤气中加入惰性气体，但也只能将废气中的NOx含量降低到250-300mg/m3，并不理想，远远达不到国家环保要求的排放烟气中NOx的含量不超过150mg/m3的要求。本发明中的炼焦炉却克服了这一世界性难题，在不需要上脱硝装置的前提下，废气中的NOx含量直接达到国家要求的排放标准，且可低于要求含量。本发明的空气混合回炉废气循环多段式燃烧工艺与焦炉结构，实现了高温低氮燃烧，而且使废气中NOx的含量低于国家排放标准的150mg/m3，经示范工程证明NOx含量可控制在100mg/m3以下，最低值可达40mg/m3左右，不仅节约了脱硝装置的投资，而且100％节约了高消耗的运行成本，实现了对环保方面的科技创新要求。
本发明焦炉炉体，自上而下由炉顶区、炭化室+燃烧室、斜道、换热室、空气垫层、烟道、回炉废气通道等组成。炉顶区在燃烧室上方设有煤气调节孔和一次空气调节孔，使每个立火道的煤气量与一次空气量均可在炉顶进行有效调节。由于各调节部位与炉顶面距离很短，且此区域温度很低，故每个立火道的煤气量与一次空气量很容易调节。
炉顶区下方的炭化室与燃烧室相间排列，炭化室上方设有多个煤气自动调节道，每个煤气自动调节道都连通所有炭化室，可将全焦炉的所有炭化室压力得到有效平衡，从而使各燃烧室每个立火道的煤气供给均衡。
燃烧室由立火道和垂直空气道组成，炭化室和立火道顶部设有可调节的跨越式煤气分配孔，使两者相连通。所述燃烧室立火道内沿焦炉高向设有两个以上的空气供入口，立火道均为不间断加热，相邻立火道隔墙内设有垂直空气道，垂直空气道的两侧均设有空气分配口，与相邻两侧立火道的空气供入口连通，供给相邻两个立火道助燃空气。在一种优选的实施方式中，燃烧室立火道内设有一次空气供入口和二次空气供入口，所述第一段空气供入口位于燃烧室立火道顶部，二次空气供入口沿立火道高向位于所述一次空气供入口的下方；垂直空气道分一次垂直空气道和二次垂直空气道，两者相间排列，一次垂直空气道顶部设一次空气分配口与相邻两侧立火道的一次空气供入口连通，二次垂直空气道顶部设二次空气分配口与相邻两侧立火道的二次空气供入口连通，二次空气分配口低于一次空气分配口。炭化室特别高时在立火道的二次空气供入口下方增设三次空气供入口，二次垂直空气道的二次空气分配口下部可增设三次空气分配口，多个空气口可使立火道形成多段燃烧，其最主要目的是可有效减少NOx的产生。
炭化室与燃烧室下方设有斜道，斜道中设有废气斜道与空气斜道，其中空气斜道分一次空气斜道与二次空气斜道，分别与一次垂直空气道和二次垂直空气道连通。
一次空气分配口的空气分配量在焦炉顶部用更换调节砖的方式调节，一次空气分配口中从左进口进入的气体会喷入右侧的立火道，从右进口进入的气体会喷入左侧的立火道，进口的斜面陡且截面积小，出口的斜面缓且截面积大，在炉顶一次空气调节孔处可清楚的观察到一次空气分配口左右两个喷出口的斜面，非常容易对调节砖进行放置更换，调节空气分配量，故一次空气斜道不作特殊处理。
二次及三次空气分配口空气分配量的调节，是在斜道中设一机焦侧相通的孔板砖通道，孔板砖通道可以水平设置，也可倾斜设置或垂直设置；更换孔面积不同的孔板砖时，可自孔板砖通道一端将其推入，换掉的砖从另一端排出，以调节二次及三次空气分配量。
用高导热耐火材料砌筑的换热室位于斜道下方，其中设置有废气道和空气预热道；换热室设为两层或多层，其层数的多少取决于入炉煤的挥发分，当入炉煤挥发分高时层数趋少，挥发分低时须增加回收废气的热量以提高燃烧室温度，故层数趋多；各层废气道和空气预热道相间排列，使空气预热道中气流两侧均受到加热。
本高温低氮燃烧换热室式热回收炼焦炉，是用废气道与空气预热道相间排列的换热室取代蓄热室回收废气热量，使空气间接连续预热的室式焦炉；不设换向装置，且增加了一倍的同时加热火道。
换热室顶部设有可除尘的气尘分离道，立火道通过废气斜道与其连通，废气经气尘分离道除尘后从侧面隔墙中通道进入下层废气道，气尘分离道与燃烧室最上层的空气预热道相间排列。
换热室最下层每个废气道都通过对应的烟气连接道与焦炉基础下方的分烟道相连通，每个换热室最下层的空气预热道与冷却基础的空气垫层相连通，空气垫层另一端分别与外界空气和回炉废气通道相连通。
回炉废气通道一端与余热锅炉后的低温回炉废气管道连通，另一端与空气垫层连通，位于焦炉基础下的回炉废气通道凹形环绕分烟道布置。在一种优选的实施方式中，回炉废气通道包括不紧贴位于分烟道两侧的回炉废气通道(即分烟道两侧回炉废气通道)、紧贴铺设在分烟道底部的回炉废气冷却道和紧贴铺设在分烟道两侧的回炉废气上升道，回炉废气冷却道一端与回炉废气通道相通，另一端沿分烟道两侧的回炉废气上升道向上与空气垫层相通；低温回炉废气在吸收分烟道向外扩散的热量后，进入空气垫层与空气混合沿系统进入立火道助燃，加之立火道采用多段燃烧，故大幅度减缓了燃烧速度，使废气中的NOx可降低到排放标准以内。
从各炭化室干馏出的热荒煤气大部分经过跨越式煤气分配孔均匀的分配给相邻的燃烧室各立火道，与助燃气体分段混合燃烧加热；其余热荒煤气通过炭化室顶部的煤气自动调节道分配给结焦后期炭化室，有效调节整个炉体各炭化室煤气的压力，解决了结焦前期煤气过剩、后期不足的技术难题。煤气自动调节道只能连通所有炭化室，通过炭化室再均匀的分配给相邻燃烧室的各个立火道，如果煤气自动调节道直接连通燃烧室，第一，会导致煤气更容易大量进入煤气自动调节道下方的立火道内，使得燃烧室横排温度不均匀，且不容易调控；第二，会使煤气直接进入燃烧室，而进入结焦后期的炭化室内的煤气量非常少，导致该炭化室煤气压力仍然不足，在热浮力的作用下，炭化室下部气体会往上大量流动，在炉门下方有缝隙的情况下，炭化室内煤气压力的不足，会导致从炉门下方空气被大量抽入，燃烧炭化室内的焦炭，增加了焦炭的灰分，从而导致焦炭的产量和质量降低。
所有跨越式煤气分配孔及一次空气分配口均可放置和更换不同规格的调节砖，对两者的通过气体量进行有效调节；二次及三次空气分配口空气分配量的调节，是在斜道区设一机焦侧相通的孔板砖通道，孔板砖通道可以水平设置，也可以倾斜设置或垂直设置；更换不同规格孔板砖时可以自孔板砖通道一端将其推入，换掉的砖从另一端排出，以调节二次及三次空气分配量。由于可以有效调节控制进入每个立火道内的一次、二次、三次空气量与煤气量，从而控制每个立火道的温度，使整个燃烧室横排温度均匀可控。一次空气口和二次及三次空气口的多段空气口设置，可以有效减少废气中NOx的产生。如果将一次、二次、三次空气分配口设置在同一垂直空气道上，会使每个空气分配口进入立火道内的空气量不易调节，需要预先根据入炉煤的挥发分来设置每个空气口的面积大小，如果配煤挥发分变大或变小，都会导致立火道上中下空气分配口进入的空气量变化，导致立火道高向温度不均匀，从而使结焦时间延长，焦炭质量降低。
本发明换热室采用了与高导热高温稳定的耐火材料换热装置，利用高温废气对助燃气体进行间接预热，再进入立火道内与煤气燃烧，燃烧后的高温废气经过燃烧室与换热室温度有所降低，但仍然含有大量的余热，然后通过总烟道(出了焦炉基础下的分烟道后，烟气会进入总烟道)进入余热锅炉，经过锅炉回收热量降温后，被引风机送入后续的脱硫装置，脱硫前的废气部分回炉降硝，其余废气脱硫后由烟囱排出。低温回炉废气通过回炉废气管道进入焦炉基础下的烟道两侧的回炉废气通道，再通过凹形环绕烟道的各分支回炉废气通道(回炉废气冷却道和回炉废气上升道)进入对应的空气垫层内与外部进入的冷空气混合，低温回炉废气进入空气垫层的进入口处有调节装置，可调节进入空气垫层内的回炉废气量，冷空气和回炉废气进入空气垫层的量可以实现电脑连接控制。分烟道两侧回炉废气通道和环绕分烟道的回炉废气通道(回炉废气冷却道和回炉废气上升道)，通过低温回炉废气回收利用烟道向外的散热，提高了热利用率，并且很好地保护了烟道四周基础。本发明设置回炉废气通道，将回炉废气和空气混合，进入立火道内与煤气燃烧，会使立火道内的燃烧速度减缓，从而大大的降低了燃烧室内高温燃烧后废气中NOx的含量，实现高温低氮燃烧，使废气中NOx的含量低于国家要求的排放标准。本发明实现高温低氮燃烧后，不仅省去了后续脱硝装置的建设投资，更省去大量脱硝剂的消耗，节约大量的运行成本，可使污染大户的焦化行业脱胎换骨。
冷空气进入空气垫层与低温回炉废气混合，在空气垫层内，混合气体经气尘分离后进入换热室空气预热道，换热室设有空气预热道和废气道，两者由波纹状的隔墙分开，两侧气体进行间接换热，换热通过隔墙不间断持续进行；把隔墙设置成波纹状，有效提高了换热效率；换热室设置有两层以上迂回式通道，空气预热道和废气道在各层中相间排列，空气与回炉废气的混合气体在换热室被预热到500℃～800℃甚至更高，之后由一次空气斜道和二次空气斜道进入燃烧室的各自垂直空气道内，之后通过一次空气分配口-一次空气供入口和二次空气分配口-二次空气供入口进入立火道与煤气混合燃烧；每个立火道均至少有两个空气供入口，使煤气得以充分燃烧，并且拉长了火焰长度，使立火道内的上下温度更均匀稳定，保证了炭化室焦饼上下受热均匀，同时成熟。
炭化室通过跨越式煤气分配孔直接与燃烧室相连通，整个燃烧室均处于负压状态，装煤时，荒煤气直接通过跨越式煤气分配孔进入燃烧室燃烧，实现了无烟装煤。立火道燃烧后的高温废气通过废气斜道进入换热室顶部设置的可除尘的气尘分离道中，高温废气中的少量粉尘，会在气尘分离道内与气体分离沉淀，灰尘留在该道内，通过气尘分离道机焦两侧预留的观察孔，可观察该道是否需要清理灰尘，需要清理时，打开其两侧封墙即可将灰尘清除。除尘后的废气会进入换热室废气道，然后废气通过分烟道进入总烟道，再被送入余热锅炉。在换热室的废气道内，高温废气会将大量的热量连续不间断的传递给波纹状的隔墙，然后由波纹状隔墙预热换热室空气预热道内的助燃气体，进行高效率的换热，实现了对废气中热量的有效回收利用。换热室与焦炉基础之间设有空气垫层，进入换热室前的空气和低温回炉废气，大量持续性经过空气垫层，有效的隔断了换热室和焦炉基础之间的热量传递，保护了焦炉基础不被高温影响，增加了炼焦炉使用寿命，同时也使空气和回炉废气的混合气体进行了第一次预热。
本发明燃烧室的立火道均为连续不间断加热火道，而传统蓄热式双联火道焦炉只有50％为加热火道，相当于平均烟气温度提高了50℃左右，本发明炼焦炉结焦速度不仅比其它热回收焦炉快，效率成倍提高，而且也比常规蓄热室式换向焦炉结焦速度快10％以上。结焦速度越快越能改善煤的结焦性能，因此在同样配煤的条件下，结焦速度的快慢对焦炭的热强度影响很大。换言之，在保证焦炭相同热强度的前提下，可以大幅提高廉价弱粘结煤的配比。本发明炼焦炉由于采取过程中控制技术，使消烟除尘装置大大简化，环保投资同步大大减少。同时由于NOx发生量可以控制在排放标准之内，故不必上脱硝装置，减少了投资成本，并节省了很高的运行成本。
本发明采用换热室结构，其换热过程为间接连续式，不存在换向问题，火道加热连续稳定。空气在换热室可被间接预热到500℃～800℃(可根据入炉煤挥发分设计预热温度)，之后经垂直空气道上升过程中又被二次加热到800℃～950℃。由于热荒煤气中所含大量焦油以及气态的多碳烃体积比热是空气4倍以上，携带相当高显热的热荒煤气与800℃以上的空气直接混合燃烧，其温度比常规低温煤气与1000℃以上的空气混合燃烧的温度相差无几。当入炉煤挥发分大于25％时，由于含有大量碳氢化合物的热荒煤气全部燃烧，其燃烧室总热量是常规蓄热式焦炉燃烧室总热量的4倍左右。因此在实际实施中，其过多的热量由于受炭化室墙导热速度限制，无法及时传递给炭化室中物料，从而导致燃烧室高温事故，故采用回炉废气降低温度，同时延缓燃烧速度可以降低废气中NOx的产生。
在换热室中助燃气体与废气连续间接换热，根据入炉煤的挥发分的不同，预设不同的助燃气体预热温度，以达到燃烧室温度要求的目标值。即用可变换的换热室结构，根据需要将助燃气体预热温度预设在400℃到950℃中某一温度段，在入炉煤挥发分高时，助燃气体预热温度可设定低值，用来增加燃烧室内的热量消耗；在入炉煤挥发分低时，助燃气体预热温度设定高值，增加热量的回收，用来补充因挥发分低致燃烧室温度达不到目标值的热量。因此，只要入炉煤挥发分不低于16％，都可以使燃烧室达到目标温度要求。
机动的预设助燃气体预热温度，使用户对入炉煤的选择性大大提高，这是提高企业效益非常重要的因素。目前大多设计单位要求业主按照他们的设计进行配煤，这种惰性设计，导致许多用户就近的廉价煤，尤其是结焦率达85％左右的贫煤或贫瘦煤难以大量配入，必然大大影响企业的效益。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
参见图1-图4，本实施例以三层换热室炼焦炉为例，换热室实际层数可根据实际需求进行选择，本实施例不作进一步限定。如图所示，为本实施例中的炼焦炉内部结构，炼焦炉炉顶设置有一次空气调节孔1和煤气调节孔2，一次空气调节孔1用来放置更换一次空气分配口5处的不同规格调节砖，可以调节一次空气分配口5进入每个立火道7内的气体量，气流方向如图4所示，助燃气体从一次垂直空气道9上来后，分别进入一次空气分配口5上的左空气进口29和右空气进口31，左空气进口29进入的助燃气体经过调节砖放置的通道，从左空气喷出口30喷入一次垂直空气道9右侧的立火道；右空气进口31进入的助燃气体经过调节砖放置的通道，从右空气喷出口32经一次空气供入口33喷入一次垂直空气道9左侧的立火道7。在二次空气斜道22中设一机焦侧相通的孔板砖通道28，其通道与二次空气斜道垂直设置，可以自孔板砖通道28一端向另一端推入更换不同规格的孔板砖，调节进入二次垂直空气道10的助燃气体气量，用来控制二次空气分配口8经二次空气供入口34进入每个立火道7内的空气量。煤气调节孔2可以放置更换跨越式煤气分配孔4处的不同规格调节砖，调节两侧炭化室6进入各立火道7的煤气量，还可以对立火道7进行测温。生产过程中，将煤饼装入炭化室6中，进行高温干馏，产生的热荒煤气大部分通过跨越式煤气分配孔4均匀的分配到相邻燃烧室各立火道7内，其余的热荒煤气通过的煤气自动调节道3进入结焦后期的炭化室6，平衡各个炭化室6的煤气压力，保证各炭化室6在不同结焦时间段的煤气用量。热荒煤气进入燃烧室的立火道7内后，先与从一次空气供入口33进入的经过预热的助燃气体接触燃烧，剩余的热荒煤气再与从二次空气供入口34进入的经过预热的助燃气体接触，并燃烧完全，多段的燃烧使的立火道7内的火焰被拉长，保证了高向加热的均匀性，使得炭化室6中的煤饼上下同时成熟，并且延缓了燃烧速度，减少了废气中的NOx。燃烧产生的高温废气通过废气斜道12进入气尘分离道13，其中所含的灰尘分离降落在气尘分离道13中，高温废气在气尘分离道13中的气流方向如图1中所示，而后高温废气通过气尘分离道13一侧墙壁上的通道进入第二层废气道17、第一层废气道19，迂回式的向下流动。高温废气在经过换热室通道时，将热量通过波纹状的换热室隔墙16传递给相邻通道内的助燃气体，换热后的废气通过换热室下的烟气连接道23进入分烟道25，然后送往余热锅炉，燃烧后的高温废气经过燃烧室与换热室温度有所降低，但仍然含有大量的余热，可以生产蒸汽或发电。
经过余热锅炉的废气温度降至200～150℃，而后由引风机送入脱硫塔脱硫后通过烟囱排出，其中一部分脱硫塔前的低温废气通过回炉废气管道送回焦炉，低温回炉废气进入焦炉基础中分烟道25两侧的分烟道两侧回炉废气通道24，然后分烟道两侧回炉废气通道24中的回炉废气分别通过多个回炉废气冷却道27穿过分烟道25底部进入对侧回炉废气上升道26，回炉废气冷却道27铺设遍布整个分烟道25底部，一端与分烟道两侧回炉废气通道24相连接，另一端与对侧的回炉废气上升道26一一对应，分别连接机焦侧回炉废气上升道26的回炉废气冷却道27在分烟道25底部相间排列，机焦侧的回炉废气上升道26铺设遍布分烟道25两侧，环绕分烟道25的回炉废气通道中的低温回炉废气吸收分烟道25向外扩散的热量，提高了热利用率，并且有效的保护了分烟道四周基础。多个回炉废气上升道26中的低温回炉废气通过回炉废气口21进入对应的机焦侧空气垫层20内，回炉废气口21处设置有调节装置，可以调节进入各空气垫层20的回炉废气量。冷空气由空气垫层20机焦两侧的可调节进风口进入，与由回炉废气口21进入的低温回炉废气混合后，混合气体在空气垫层20内经气尘分离后，迂回式的向上进入换热室第一层空气预热道18、第二层空气预热道15、第三层空气预热道14，混合助燃气体经过换热室隔墙16的波纹砖与高温废气换热后，分别通过一次空气斜道11与二次空气斜道22进入燃烧室中的一次垂直空气道9与二次垂直空气道10内，一次垂直空气道9和二次垂直空气道10都位于各立火道7之间的隔墙内，两者在同一燃烧室内相间排列，每个垂直空气道均同时给相邻两侧的立火道7提供助燃气体。每个立火道7上部有一个一次空气供入口33，对侧中部有一个二次空气供入口34，同时给立火道7提供空气和回炉废气的混合助燃气体，用于燃烧荒煤气。在空气中混入回炉废气，回炉废气的比例随着入炉煤挥发分的变化而变化(挥发分含量越大，混入回炉废弃的量越多)，会让立火道7内的燃烧速度减缓，大大得降低了高温燃烧后废气中的NOx含量，经示范工程证明NOx含量可控制在100mg/m3以下，最低值可达40mg/m3左右，如果不混入回炉废气和采用多段燃烧结构，NOx含量一般800-1300mg/m3。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，包括炭化室、燃烧室、换热室和回炉废气通道；所述燃烧室包括立火道和垂直空气道；
所述炭化室中煤进行干馏以得到焦炭，并产生荒煤气；所述炭化室的上方设有煤气自动调节道，所述煤气自动调节道连通所有炭化室，用于将一部分荒煤气由结焦初期煤气压力大的炭化室内导入结焦后期煤气压力小的炭化室内；
所述立火道与相邻炭化室通过跨越式煤气分配孔连通，所述跨越式煤气分配孔用于将炭化室中的荒煤气导入立火道；
所述立火道为多段燃烧，即沿立火道高向设有两个以上空气供入口，所述立火道与垂直空气道通过所述空气供入口连通；立火道内燃烧产生的热量加热炭化室；
所述换热室位于炭化室和燃烧室之下，来自外界的空气和来自回炉废气通道的回炉废气在换热室内与来自立火道的烟气进行热交换，被预热后进入垂直空气道，然后通过所述空气供入口输入燃烧室立火道；立火道内燃烧产生的烟气进入换热室将所述空气和回炉废气间接预热，然后一部分烟气经烟囱排出，一部分烟气进入所述回炉废气通道成为回炉废气；
所述立火道内设有一次空气供入口和二次空气供入口，所述一次空气供入口位于立火道顶部，所述二次空气供入口沿立火道高向位于所述一次空气供入口的下方；
所述垂直空气道设在相邻立火道之间的隔墙内，所述垂直空气道包括一次垂直空气道和二次垂直空气道，两者相间排列，所述一次垂直空气道与相邻两侧立火道的一次空气供入口连通，所述二次垂直空气道与相邻两侧立火道的二次空气供入口连通。
2.根据权利要求1所述的高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，所述立火道内还设有三次空气供入口，所述三次空气供入孔沿立火道高向位于所述二次空气供入口的下方。
3.根据权利要求2所述的高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，所述二次垂直空气道还与相邻两侧立火道的三次空气供入口连通。
4.根据权利要求1所述的高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，还包括位于燃烧室之下、换热室之上的斜道，所述斜道包括废气斜道和空气斜道；
所述换热室包括废气道和空气预热道；换热室废气道通过所述废气斜道与燃烧室立火道相连，换热室空气预热道通过所述空气斜道与垂直空气道相连。
5.根据权利要求4所述的高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，所述空气斜道包括一次空气斜道和二次空气斜道；
换热室空气预热道通过所述一次空气斜道与一次垂直空气道相连，通过所述二次空气斜道与二次垂直空气道相连。
6.根据权利要求5所述的高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，任一立火道的顶部连通一煤气调节孔，任一所述一次垂直空气道的顶部连通一空气调节孔，任一所述二次垂直空气道的下部相连二次空气斜道中设置一空气调节孔。
7.根据权利要求4-6任一项所述的高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，换热室废气道和换热室空气预热道呈迂回式多层相间排列，两者由波纹状隔墙分开。
8.根据权利要求7所述的高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，所述换热室的最上层设有可除尘的气尘分离道，其一端与废气斜道连通，另一端与下一层的废气道连通，所述气尘分离道与换热室最上层的空气预热道相间排列。
9.根据权利要求4所述的高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，还包括位于换热室之下的空气垫层和位于空气垫层之下的焦炉基础，所述焦炉基础内设有分烟道，所述回炉废气通道环绕所述分烟道布置；
所述空气垫层的一端与所述空气预热道连通，另一端分别与外界空气和回炉废气通道相连通；所述分烟道与所述换热室废气道相连通。
10.根据权利要求1所述的高温低氮燃烧焦炉，其特征在于，所述煤气自动调节道的数量为多个，且相互平行设置，每个煤气自动调节道均与所有炭化室的顶部相连通。
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| GR01 | Patent grant | ||
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