CN205223094U - 一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，对于贫煤气加热焦炉，采用位于可燃气体入口或空气入口前的可燃气体通道或空气通道竖直或相背倾斜设置，可燃气体入口与空气入口之间的距离不小于70mm或鼻梁砖高出立火道底部的距离不小于80mm的结构；对于富煤气加热焦炉，限定可燃气体入口与空气入口之间的距离不小于170mm；对于设有调节砖的焦炉，将调节砖紧贴鼻梁砖两侧设置。通过上述具体结构将立火道内可燃气体与空气的掺混点上移,推迟二者的掺混燃烧；能够有效减小立火道底部高温区的大小，降低最高燃烧温度，减少立火道内氮氧化物的生成，从源头上减少焦炉烟囱氮氧化物的排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及焦化技术领域，尤其涉及一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构。
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。
目前广泛采用的降低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。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空气分段供给等方式。如图1-图2所示，在立火道底部，可燃气体从底部贫煤气入口1或富煤气入口2进入立火道8，空气从底部空气入口3进入立火道8，进入立火道8后可燃气体与空气发生掺混燃烧。采用贫煤气加热的焦炉中，贫煤气入口1与空气入口3之间通过鼻梁砖4相隔，二者距离通常在40mm～50mm，且鼻梁砖4低于立火道底部；而采用富煤气加热的焦炉中，富煤气入口2与空气入口3之间的距离通常小于150mm。这种结构使得可燃气体与空气一进入立火道8后迅速发生掺混燃烧，无法在燃烧前与从废气循环孔5进入的循环废气进行充分混合，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8底部形成了较大的高温区，在此区域内极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。
如图3-图4所示，是一种带有调节砖的焦炉立火道底部结构，为了控制进入立火道8底部的气体流量，在底部贫煤气入口1和空气入口3靠近炭化室隔墙6而远离鼻梁砖4一侧放置了数量可调的调节砖7，但这种调节砖的布置方式不利于降低氮氧化物的生成。
实用新型内容
本实用新型提供了一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，通过将立火道内可燃气体与空气的掺混点上移,推迟二者的掺混燃烧；能够有效减小立火道底部高温区的大小，降低最高燃烧温度，减少立火道内氮氧化物的生成，从源头上减少焦炉烟囱氮氧化物的排放。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于贫煤气加热焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道底部设有可燃气体入口和空气入口；位于可燃气体入口或空气入口前的可燃气体通道或空气通道竖直或相背倾斜设置，可燃气体入口与空气入口之间的距离不小于70mm。
一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于贫煤气加热焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道底部设有可燃气体入口和空气入口；可燃气体入口与空气入口之间设鼻梁砖，且鼻梁砖高出立火道底部的距离不小于80mm。
一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于富煤气加热焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道底部设有可燃气体入口和空气入口；位于可燃气体入口或空气入口前的可燃气体通道或空气通道竖直或相背倾斜设置，可燃气体入口与空气入口之间的距离不小于170mm。
一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于立火道底部设有调节砖的焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道底部设有可燃气体入口和空气入口；所述调节砖紧贴鼻梁砖两侧设置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)推迟了立火道底部气流的掺混燃烧，使可燃气体和空气在立火道底部先与循环废气掺混，再燃烧，降低了可燃气体和氧气浓度，削弱燃烧强度，降低最高燃烧温度；
2)实验验证结果表明，本实用新型增加了立火道下部可燃气体和空气的掺混点与立火道底部的距离，使燃烧位置升高，改善了立火道高向加热均匀性；
3)降低了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，当贫煤气入口与空气入口之间的距离从40mm增加到150mm时，立火道内氮氧化物生成量降低了30％以上；
4)对于已投产的焦炉，可直接通过调整立火道底部调节砖的放置位置，即将调节砖从远离鼻梁砖侧放置在贴近鼻梁砖侧来实现，易于操作，且效果明显。
附图说明
图1是传统焦炉立火道底部结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是已投产带调节砖的焦炉立火道底部结构示意图。
图4是图3的B-B剖视图。
图5是本实用新型所述采用贫煤气加热焦炉的立火道底部结构示意图一。
图6是本实用新型所述采用贫煤气加热焦炉的立火道底部结构示意图二。
图7是图6的C-C剖视图。
图8是本实用新型所述采用富煤气加热焦炉的立火道底部结构示意图。
图9是本实用新型所述已投产带调节砖焦炉的立火道底部结构示意图。
图10是图9的D-D剖视图。
图11是采用本实用新型前后的立火道高向燃烧实验结果对比图。
图中：1.贫煤气入口2.富煤气入口3.空气入口4.鼻梁砖5.废气循环孔6.炭化室隔墙7.调节砖8.立火道
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图5所示，本实用新型所述一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于贫煤气加热焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道8底部设有可燃气体入口1/2和空气入口3；位于可燃气体入口1/2或空气入口3前的可燃气体通道或空气通道竖直或相背倾斜设置，可燃气体入口1/2与空气入口3之间的距离不小于70mm。
如图6-图7所示，本实用新型所述一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于贫煤气加热焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道8底部设有可燃气体入口1/2和空气入口3；可燃气体入口1/2与空气入口3之间设鼻梁砖4，且鼻梁砖4高出立火道8底部的距离不小于80mm。
如图8所示，本实用新型所述一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于富煤气加热焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道8底部设有可燃气体入口1/2和空气入口3；位于可燃气体入口1/2或空气入口3前的可燃气体通道或空气通道竖直或相背倾斜设置，可燃气体入口1/2与空气入口3之间的距离不小于170mm。
如图9-图10所示，本实用新型所述一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于立火道底部设有调节砖7的焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道8底部设有可燃气体入口1/2和空气入口3；所述调节砖7紧贴鼻梁砖4两侧设置。
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。
附图5是本实用新型应用于采用贫煤气加热焦炉时的一种立火道底部结构示意图。立火道底部贫煤气入口1和空气入口3之间的距离不小于70mm，即增加了立火道8下部可燃气体和空气的掺混点与立火道8底部的距离，使得进入立火道8底部的贫煤气和空气与从废气循环孔5进入的循环废气先发生掺混，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，降低了最高燃烧温度，减少了立火道8内氮氧化物的生成。
实验验证结果表明，当贫煤气入口1与空气入口3之间的距离从40mm增加到150mm，立火道8内氮氧化物生成量降低了30％以上。由于立火道8底部喷出的贫煤气与空气气流间距离的增加，使得进入立火道8底部的贫煤气与空气在上升过程中相遇延迟，从而推迟了二者的掺混燃烧，使得燃烧高温区位置向立火道8上部移动，改善了立火道8高向加热均匀性，实验结果如图11所示。
如图6-图7所示，是本实用新型应用于采用贫煤气加热焦炉时的另一种立火道底部结构示意图。立火道底部贫煤气入口1和空气入口3之间的鼻梁砖4高出立火道8底部的距离不小于80mm，即增加立火道8下部可燃气体和空气的掺混点与立火道8底部的距离，使得进入立火道8底部的贫煤气和空气与从废气循环孔5进入的循环废气先发生掺混，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，降低了最高燃烧温度，减少了立火道8内氮氧化物的生成。
如图8所示，是本实用新型应用于采用富煤气加热焦炉时一种立火道底部结构示意图。立火道底部富煤气入口2和空气入口3之间的距离不小于170mm，即增加立火道下部可燃气体和空气的掺混点与立火道8底部的距离，使得进入立火道8底部的富煤气和空气与从废气循环孔5进入的循环废气先发生掺混，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，降低了最高燃烧温度，减少了立火道8内氮氧化物的生成。
可燃气体和空气气流在进入立火道8底部时相距越远，降低氮氧化物生成的作用越明显。本实用新型中，位于可燃气体入口1/2或空气入口3前的可燃气体通道或空气通道竖直或相背倾斜设置，可燃气体入口1/2与空气入口3可以是任意形状。
对于已投产带调节砖的焦炉，如图9-图10所示，可通过直接调整立火道底部调节砖7的放置位置，即将调节砖7从远离鼻梁砖4一侧调整到贴近鼻梁砖4一侧放置,也可增加了立火道8底部可燃气体入口1/2和空气入口3之间的距离，推迟二者的掺混燃烧，降低最高燃烧温度，减少立火道8内氮氧化物的生成。
位于可燃气体入口1/2或空气入口3前的可燃气体通道或空气通道是指高度小于等于立火道8底部衬砖厚度且大于100mm的一段通道，在此范围内，2个通道竖直或相背倾斜设置。
图1、图3、图8和图9中，标号1/3表示焦炉采用贫煤气加热时，此部位为贫煤气入口1，焦炉采用富煤气加热时，此部位为空气入口3。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于贫煤气加热焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道底部设有可燃气体入口和空气入口；其特征在于，位于可燃气体入口或空气入口前的可燃气体通道或空气通道竖直或相背倾斜设置，可燃气体入口与空气入口之间的距离不小于70mm。
2.一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于贫煤气加热焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道底部设有可燃气体入口和空气入口；其特征在于，可燃气体入口与空气入口之间设鼻梁砖，且鼻梁砖高出立火道底部的距离不小于80mm。
3.一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于富煤气加热焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道底部设有可燃气体入口和空气入口；其特征在于，位于可燃气体入口或空气入口前的可燃气体通道或空气通道竖直或相背倾斜设置，可燃气体入口与空气入口之间的距离不小于170mm。
4.一种有效降低焦炉氮氧化物生成的立火道底部结构，适用于立火道底部设有调节砖的焦炉，包括设于斜道区的可燃气体通道和空气通道，可燃气体通道和空气通道分别在立火道底部设有可燃气体入口和空气入口；其特征在于，所述调节砖紧贴鼻梁砖两侧设置。
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