JP2022534669A - コークスを製造するコークス炉装置、コークス炉装置を運転する方法、及び使用 - Google Patents
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Abstract
Description
この混合ガスは、典型的には、年間の90%以上にわたってコークス炉の加熱ガスとして使用される。出発ガス(高炉ガス、コークス炉ガス)の代替成分として時折混合される他の種類のガスは、用語「コンバータガス」または「ジェネレータガス」によって知られている(得られるガス混合物は、典型的には「コークス炉混合ガス」と呼ばれる)。
「コンバータガス」は、通常、製鋼産業から生じる。「ジェネレータガス」は、多くの産業分野で、通常、石炭処理作業で生成される。本発明は、主に、より狭い意味での混合ガスの使用、すなわち、上記で定義される「コンバータガス」または「ジェネレータガス」の一部を含まない混合ガスの使用に関する。
温度勾配は、特に1000~1100℃の範囲の炉室温度において、可能な限り40Kまたは40℃未満である。この種の小さな温度勾配も最適コークス品質に有益である。平均温度を大幅に上回る温度最大は、NOXの熱形成を促進しうる。コークス炉は、おそらく、温度分布が非常に均一である又は熱によるNOX生成が起こるかまたは指数関数的に有利になる温度の直下に留まる場合に、高出力と低NOX排出との間の特に最適なトレードオフで操作されることができる。
特に、1つおきのヘッダー壁に少なくとも1つの再循環開口が設けられる。例えば、個々の再循環開口部(より詳細には比較的大きな開口部)が、ヘッダー壁の中心に設けられる。例えば、段付き空気ダクト及び再循環開口部は、それぞれ、対応するヘッダー壁に一緒にのみ配置される。好ましくは、少なくとも1つのさらなる再循環開口部が、この上に位置する壁層のうちの少なくとも1つに存在する。
比較的大きな表面積の場合、特に、質量とエネルギーの流れの有利な分布を確保することができる。特に、利用可能な基部領域にわたる入口の広範に分布した構成によって、加熱(それぞれ混合ガス加熱およびコークス炉ガス加熱)の典型的なモードのための垂直方向における特に有利な燃焼(特に、非常に遅れた燃焼)を確実にすることが可能である。
-加熱煙道における比較的高い圧力損失(例えば、夏季):圧力損失を最小にするために開かれたスライダ;
-特にプラントの出力能力を(特に所望のコークス出力に応じて)適合させるための圧力損失及び流量の調整;
-特にガスの質の変化に関するパラメータの最適化:寿命の過程で、低カロリー混合ガス(特に、1Nm3当たり4185kJ未満のより低いカロリー値を有する;1Nm3当たり4185~5500kJの混合ガスの典型的なより低いカロリー値)が、一時的にまたは永続的に使用されてもよい;
-垂直温度分布に良好な影響を及ぼしながら、比較的広い範囲にわたる基部でのガス/空気比の変化;
-ノズル16として設計された基部での空気開口部(丸い断面形状によって図示されている);特に上方からのアクセスの場合、天井からの、ノズルは、スライダブロックよりも容易にアクセス可能で、交換可能であり得る。
このプロセス-エンジニアリングの配置は、排煙と空気の一次混合として記述することもできる。本発明による配置による効果は、煙道ガス及び空気の外部再循環の必要がないことであり、その結果、再生器内のより大きな流れ断面積の観点からの対策の必要がない。
2 装入炭を有する炉室
3 長手積み壁
4 結合隔壁またはヘッダー壁
4a 通路のない仕切隔壁
4.1 隔壁内のダクト又は段付空気ダクト
4.2 加熱ダクトから/への段付き空気ダクトにおける燃焼ステップまたは入口または出口
4.3 壁面
4.4 二つの加熱ダクトを連結する通路(又は排出ガス反転箇所又は加熱ガスのための反転箇所)
5 双加熱煙道(二つの垂直加熱煙道を一対に配置)
5.1 燃焼加熱ダクト(垂直加熱煙道)
5.2 排出ガス伝導加熱ダクト(垂直加熱煙道)
5.3 内壁
5.4 バーナー面または加熱ダクト/基部領域のまたは基部
5.6 加熱差
5.61 加熱差の単一の開口部
5.7 加熱ダクトの(中間)天井
5.8 天井
6 特にコークス炉ガス加熱のための(第1の)燃焼空気入口
7 更なる燃焼空気入口又は混合ガス加熱用の入口
8 コークス炉ガス入口又はコークス炉ガスノズル
9 円形流
10 特に水平室炉を有するコークス炉装置、
10.2 炉室
11 燃焼加熱ダクト(垂直加熱煙道)
11.1 内壁
12 排出ガス伝導加熱ダクト(垂直加熱煙道)
13 双加熱煙道(一対の二つの垂直加熱煙道の配置)
14 隔壁またはヘッダー壁
14a 通路のない仕切隔壁
14.1 隔壁内のダクト又は段付きの空気ダクト
14.11 加熱ダクトから/への段付きダクトにおける燃焼ステップまたは段付き空気入口または出口
14.2 二つの加熱ダクトを連結する通路
14.3 長手積み壁の内面
14.4 段付空気ダクトの隆起
15 長手積み壁
15.1 長手積み壁の内面
16 (第1の)燃焼空気入口または空気入口、より詳細にはコークス炉ガス加熱用
17 更なる燃焼空気入口又は混合ガス入口、より詳細には混合ガス加熱用
18 コークス炉ガス入口又はコークス炉ガスノズル
19 スライディングブロック
20 結合ダクト
21 入口開口部
22 出口開口部
30 中央部領域
40 再生器領域
A 多角形配列(三角形または四角形)の表面積
B 流動交換部
E 加熱差と通路との間の距離
G1 加熱ガス又は燃焼空気
G1a コークス炉ガス
G1b 混合ガス
G4 再循環排出ガス
G5 燃焼段階からの段付きガス又は段付き空気
G6 排出ガス
GP1 入口を介して導入されるガスのうち少なくとも1つのための流入経路又は流路
GP4 再循環された排出ガス/煙道ガスの流路
GP5 段付きで導入されるガスの流路
M 各加熱ダクトの長手方向中心軸
T1 ノズルブロック温度
T2 加熱煙道/加熱ダクト内の(ガス)温度
T3 炉室内の温度
x 水平方向(幅または長さ;ヘッダー壁の長手方向)
x0 炉部門
x1 対向する長手積み壁からの燃焼空気入口の距離
x2 対向する長手積み壁からの混合ガス入口の距離
xz14 放電面、隔壁
y 突き出しの深さまたは水平方向(長手積み壁の長手方向の広がり)
y0 加熱煙道部分
y1 燃焼空気入口の対向端と混合ガス入口との間の距離
y2 隔壁の内側縁部の距離
z 垂直方向(垂直軸)
Claims (18)
- 少なくとも、混合されたガス加熱と選択的に間欠的なコークス炉ガス加熱とを用いて、石炭又は石炭混合物のコークス化することによりコークスを製造するコークス炉装置(10)であって、
前記コークス炉装置は、鋼工業固有ガス及びコークス炉固有ガス(G1、G4、G5)による内部熱エネルギー均等化によって最小限にされた窒素酸化物排出のために設定され、ガス燃焼加熱ダクト(11)及び排出ガス伝導下降流横断加熱ダクト(12)を各々有する多数の双加熱煙道(13)を有し、
これらの加熱ダクトは、各々の場合において、一対に、隔壁(14)によって互いから区切られ、2つの相互に対向する長手積み壁(15)によって各々の炉室(10.2)から区切られ、
一対の加熱ダクトは、少なくとも1つの上部結合通路(14.2)によって、また、少なくとも1つの下部結合通路によって、各々の場合において、少なくとも1つの円形流路の内部排出ガス再循環のために、互いに流体的に結合され、
各々の双加熱煙道の基部(5.4)上の下部領域において、各々の場合において、以下の群からの少なくとも1つの入口が提供される:コークス炉ガス入口(18)、燃焼空気入口(16)、混合ガス入口(17);
各々の基部(5.4)上において、各々の加熱ダクト(11、12)の前記隔壁(14)の内縁の距離(y2)に対する燃焼空気入口(16)と混合ガス入口(17)の対向縁の間の距離(y1)の比(y1:y2)は、少なくとも10%であり、
前記燃焼空気入口(16)と前記混合ガス入口(17)の前記対向縁の間の前記距離(y1)は、少なくとも50mmであり、
前記燃焼空気入口と混合ガス入口(16、17)の少なくとも1つは、対向する長手積み壁(15)の間の前記加熱ダクトの絶対x-範囲の0.7倍を超えるx-距離で偏心して配置される、
コークス炉装置。 - 前記距離(y1)は、少なくとも100mmであり、及び/または、
前記比(y1:y2)は、少なくとも25%である、
請求項1に記載のコークス炉装置。 - 各加熱煙道の前記入口及び前記少なくとも1つの下部連結通路の幾何学的中心点、より詳細には、燃焼空気入口および混合ガス入口に対してさらに除去された複数の下部結合通路のうちの1つ、は、
平面図における表面積(A)が、少なくとも50cm2、より詳細には、少なくとも200cm2、少なくとも300cm2、少なくとも500cm2、少なくとも700cm2、または、少なくとも900cm2、より詳細には、1000cm2と1350cm2との間である三角形または四角形を定義し、及び/または、
前記三角形または四角形の構成が、2000cm2以下、より詳細には、1800cm2以下、1500cm2以下、1300cm2以下、又は、または、700cm2以下であり、より詳細には、1000cm2と1300m2との間、の平面図において表面積(A)を有する、
請求項1又は請求項2に記載のコークス炉装置。 - 前記燃焼空気入口(16)及び/又は前記混合ガス入口(17)の断面積は、前記各々の基部上で、少なくとも30cm 又は少なくとも50cm2であり、及び/又は、
前記燃焼空気入口(16)及び/又は前記混合ガス入口(17)の断面積は、500cm2以下又は400cm2以下であり、及び/又は、
前記燃焼空気入口(16)及び/又は前記混合ガス入口(17)の断面幾何学は、矩形、楕円形、又は、丸形である、
請求項1~請求項3のいずれかに記載のコークス炉装置。 - 前記燃焼空気入口(16)および/または前記混合ガス入口(17)の断面積は、前記各々の基部上で、幾何学および/またはサイズに関して、より詳細には、少なくとも1つの変位可能なスライダブロックによって、および/または、少なくとも1つの交換可能な/取り外し可能なノズルによって、調整可能に構成される、
請求項1~請求項4のいずれかに記載のコークス炉装置。 - 前記上部領域の各々の双加熱煙道の前記2つの各々の加熱ダクトを結合する前記少なくとも1つの上部再循環通路(14.2)は、ガスの相互移動のために設定され、
再循環通路(14.2)は、少なくとも250cm2、より詳細には、1200cm2以下または1000cm2以下の断面積を有し、および/または、
前記一対の加熱ダクトは、少なくとも2つの下部結合通路によって、互いに流体的に結合され、
前記燃焼空気入口(16)は、対応する下部結合通路と少なくともほぼ同じx位置に、より詳細には、同じx座標における構成において、前記燃焼空気入口および対応する通路の各々の中心点に、配置され、および/または、
少なくとも2つの下部結合通路は、より詳細には、同じ垂直位置に一対の構成で設けられている、
請求項1~請求項5のいずれかに記載のコークス炉装置。 - 前記燃焼空気入口(16)および前記混合ガス入口(17)は、前記対向する長手積み壁(15)に対して前記x方向にオフセットして配置され、及び/または、
前記長手積み壁(15)に対面する、前記燃焼空気入口(16)および前記混合ガス入口(17)の縁が、前記各々の基部上で、前記各々の双加熱煙道の前記2つの対向する長手積み壁(15)のうちの少なくとも1つに対して異なる距離(x1、x2)に配置され、より詳細には、少なくとも10mmまたは少なくとも50mmの距離差を有し、及び/または、
前記対向する長手積み壁(15)から前記距離(y1)までの前記燃焼空気入口(16)および/または前記混合ガス入口(17)の前記距離(x1、x2)の前記比(x1:y1)または(x2:y1)が、各々の場合において、少なくとも、90%、および/または、290%以下、より詳細には、200%と250%の間である、
請求項1~請求項6のいずれかに記載のコークス炉装置。 - 前記燃焼空気入口(16)は、前記混合ガス入口(17)よりも前記対向する長手積み壁(15)にさらに内側に近接して配置されるか、またはその逆であり、より詳細には、少なくとも10mmまたは少なくとも50mmの距離差を有し、より詳細には、前記対向する長手積み壁(15)の間の少なくともほぼ中央領域に配置される、
請求項1~請求項7のいずれかに記載のコークス炉装置。 - 内部熱エネルギー補償を通して最小限にされた窒素酸化物排出を有し、一対の加熱ダクトを備える多数の双加熱煙道(13)を有し、少なくとも混合ガス加熱を有する石炭のコークス化によりコークスを製造するためのコークス炉装置(10)であって、
これらのダクトは、隔壁(14)によって対になって各々の場合に互いに区画され、2つの互いに対向する長手積み壁(15)によって区画され、
前記各々の加熱ダクトの前記基部(5.4)上に、次の群から少なくとも一つの入口が設けられる:コークス炉ガス入口(18)、燃焼ガス入口(16)、混合ガス入口(17);
一対の前記加熱ダクトは、少なくとも1つの上部結合通路と、少なくとも2つの下部結合通路と、によって、各々の場合において、少なくとも1つの円形流路上で内部の流出ガスの再循環のために、互いに流体的に結合され、
前記各々の基部(5.4)において、前記隔壁(14)の前記内側の縁の前記距離(y2)の前記燃焼空気入口(16)と前記混合ガス入口(17)の前記対面する縁の間の前記距離(y1)に対する比(y1:y2)は、少なくとも10%であり、
前記燃焼空気入口(16)と前記混合ガス入口(17)の対面する縁の間の距離(y1)は、少なくとも50mmであり、
前記燃焼空気入口及び混合ガス入口(16,17)の少なくとも1つは、対向する長手積み壁(15)間の前記加熱ダクトの絶対x-範囲の0.7倍より大きいx-距離で偏心して配置され、
一対の前記加熱ダクトは、少なくとも2つの下部結合通路によって互いに流体的に結合され、
前記燃焼空気入口(16)は、対応する下部結合通路と少なくともほぼ同じx位置に配置され、より詳細には、同じx座標における配置において、前記燃焼空気入口及びその対応する通路の前記各々の中心点を備え、より詳細には、請求項1~8のいずれかに記載の前記コークス炉装置(10)である、
コークス炉装置(10)。 - 内部熱エネルギー補償を通して最小化された、少なくとも、混合ガス加熱及び窒素酸化物排出を備え、各々の場合において、一対に、隔壁(14)によって互いから区切られ且つ2つの相互に対向する長手積み壁(15)によって区切られる、加熱ダクトを有する多数の双加熱煙道(13)を有する、石炭をコークス化することによりコークスを製造するためのコークス炉装置(10)であって、
一対の前記加熱ダクトは、少なくとも1つの上部結合通路によって、また、少なくとも1つの下部結合通路によって、各々の場合に、少なくとも1つの内部排出ガス再循環のために、互いに流体的に結合され、
前記各々の加熱ダクトの前記基部(5.4)上の前記下部領域において、以下の群からの少なくとも1つの入口が提供される:コークス炉ガス入口(18)、燃焼空気入口(16)、混合ガス入口(17)、
前記各々の基部(5.4)上において、前記隔壁(14)の前記内側縁部の前記距離(y2)に対する前記燃焼空気入口(16)および前記混合ガス入口(17)の対面縁の間の前記距離(y1)の前記比(y1:y2)は、少なくとも10%であり、前記燃焼空気入口(16)および前記混合ガス入口(17)の前記対面縁の間の前記距離(y1)は、少なくとも50mmであり、
前記燃焼空気入口および混合ガス入口(16、17)の少なくとも一つは、対向する長手積み壁(15)間の前記加熱ダクトの絶対x範囲の0.7倍を超えるx距離で偏心して配置され、より詳細には、請求項1~請求項9のいずれかに記載の前記コークス炉装置(10)であり、
さらに、前記距離(y1)は、少なくとも100mm、より詳細には少なくとも150mmであり、前記燃焼空気入口(16)および前記混合ガス入口(17)は、前記対向する長手積み壁(15)に対してx方向にオフセットして配置される、
コークス炉装置(10)。 - 少なくとも、混合されたガス加熱と選択的に間欠的なコークス炉ガス加熱とを用いて、石炭又は石炭混合物のコークス化によってコークスを製造するコークス炉装置(10)であって、
前記コークス炉装置は、鋼工業固有ガス及びコークス炉固有ガス(G1、G4、G5)による内部熱エネルギー均等化によって最小限にされた窒素酸化物排出のために設定され、ガス燃焼加熱ダクト(11)及び排出ガス伝導下方流通加熱ダクト(12)を各々有する多数の双加熱煙道(13)を有し、
これらの加熱ダクトは、一対の各々の場合において、隔壁(14)によって互いから区切られ、2つの相互に対向する長手積み壁(15)によって各々の炉室(10.2)から区切られ、
一対の前記加熱ダクトは、少なくとも1つの上部結合通路(14.2)によって、また、少なくとも1つの下部結合通路によって、各々の場合において、少なくとも1つの円形流路の内部排出ガス再循環のために、互いに流体的に結合され、
前記各々の双加熱煙道の基部(5.4)上の前記下部領域において、各々の場合において、以下の群からの少なくとも1つの入口が提供される:コークス炉ガス入口(18)、燃焼空気入口(16)、混合ガス入口(17);
前記内部排出ガス再循環のための前記下部結合通路は、一対の前記加熱ダクトの下方に位置して中央部分領域(30)を通って少なくとも部分的に延び、前記ガス燃焼加熱ダクト(11)を前記排出ガス伝導下降流横断加熱ダクト(12)に接続する、結合ダクト(20)である、
コークス炉装置(10)。 - 少なくとも、混合されたガス加熱と選択的に間欠的なコークス炉ガス加熱とを有するコークス炉装置の内部対策により、製鉄所固有のガスとコークス炉固有のガス(G1、G4、G5)により、内部熱エネルギー補償により最適化して最小化した窒素酸化物排出を石炭または石炭混合物のコークス化することによりコークスを製造するためのコークス炉装置(10)を操作するための、より詳細には、請求項1~11のいずれかに記載のコークス炉装置(10)を操作するための、方法であって、
燃焼加熱ダクト(11)および排出ガス伝導加熱ダクト(12)を有する、前記コークス炉装置の各々の双加熱煙道(13)において、隔壁(14)の周りの少なくとも1つの円形流路上の内部排出ガス再循環は、前記隔壁を通る少なくとも1つの結合通路(14.2)によって確立され、
前記各々の双加熱煙道の前記基部(5.4)の前記下側領域において、以下の群からの少なくとも2つのガスが流入される:コークス炉気体(G1a)、燃焼空気(G1)、混合気体(G1b)、
導入される前記ガスの前記群は、少なくとも前記2つのガス燃焼空気(G1)及び混合ガス(G1b)を含み、
前記各々の基部(5.4)上で、前記燃焼空気および前記混合ガスは、各々の加熱ダクト(11、12)の前記隔壁(14)の前記内側縁部(内側表面)の前記距離(y2)に対する少なくとも10%の比(y1:y2)で互いに距離(y1)で流路上に流入され、
これら2つの流入される流路の前記距離(y1)は、少なくとも50mmであり、
燃焼空気および/または混合ガスは、対向する長手積み壁(15)間の前記加熱ダクトの絶対x-範囲の0.7倍を上回るx-範囲で偏心して流入される、
方法。 - 前記燃焼空気入口(16)及び/又は前記混合ガス入口(17)の前記断面積は、前記各々の基部において、幾何学及び/又はサイズに関して、より詳細には少なくとも1つのスライダブロックによって、調整される、
請求項12に記載の方法。 - 混合ガス加熱を有する火炎温度は、1700℃以下、1600℃以下、または、1500℃以下であり、より詳細には、少なくとも1300℃または少なくとも1320℃のノズルブロック温度であり、および/または、
前記各々の加熱煙道内のガス流は、ノズルブロック温度に対する火炎温度対の比が最小になるように、より詳細には、少なくとも1300℃または1320℃のノズルブロック温度で、確立される、
請求項12又は請求項13に記載の方法。 - 前記流入されたガスおよび/または循環ガスは、
水平方向に配向または経路指定され、より詳細には、複数の垂直レベルで、より詳細には、バッフル内部、バッフルプレート、ブロック又はシールドによって、より詳細には、各々のケースにおいて、耐火材料で作られ、および/または、
前記ガスは、
異なる垂直レベルの前記入口によって、より詳細には、前記燃焼空気入口の上方の垂直レベルの前記混合ガス入口で、より詳細には、前記基部の上方の台座上の構成の前記混合ガス入口によって、流入される、
請求項12~請求項14の何れか一項に記載の方法。 - 少なくとも混合されたガス加熱と選択的に間欠的なコークス炉ガス加熱とを有するコークス炉装置の内部対策により、製鉄所固有のガスとコークス炉固有のガス(G1、G4、G5)により、内部熱エネルギー補償により最適化して最小化した窒素酸化物排出を石炭または石炭混合物のコークス化することによりコークスを製造するためのコークス炉装置(10)を操作するための、より詳細には、請求項1~11のいずれか一項に記載のコークス炉装置(10)の操作するための、方法であって、
燃焼加熱ダクト(11)および排出ガス伝導加熱ダクト(12)を有する、前記コークス炉装置(10)の各々の双加熱煙道(13)において、隔壁(14)の周りの少なくとも1つの円形流路上の内部排出ガス再循環は、前記隔壁を通る少なくとも1つの結合通路(14.2)によって確立され、
前記各々の双加熱煙道の前記基部(5.4)上の前記下部領域において、以下の群からの少なくとも2つのガスが流入される:コークス炉気体(G1a)、燃焼空気(G1)、混合気体(G1b)、
流入される前記気体の前記群は、少なくとも前記2つの気体燃焼空気(G1)および混合気体(G1b)を含み;
前記排出ガス再循環からの再循環排出ガス(G4)の流れは、一対の前記加熱ダクトの下方に位置する中央部領域(30)に延び、前記燃焼加熱ダクト(11)と前記 排出ガス伝導下降流横断加熱ダクト(12)とを接続する結合ダクト(20)を横切り、
前記流れは、前記再循環ガス(G5)が、前記ガス燃焼加熱ダクト(11)の中に実質的に垂直方向に導入されるようになっている、
請求項12~請求項15の何れか一項に記載の方法。 - 少なくとも、混合されたガス加熱と選択的に間欠的なコークス炉ガス加熱とを用いて、石炭または石炭混合物をコークス化することによってコークスを生成するための2つの加熱ダクト(11、12)を有する各々の場合において多数の双加熱煙道(13)を有するコークス炉装置(10)内の、より詳細には、請求項1~11のいずれか一項に記載のコークス炉装置(10)内の、燃焼空気入口および混合ガス入口の使用であって、
少なくとも1つの円形流路上の内部排出ガス再循環が、各々の双加熱煙道(13)において、少なくとも1つの連結通路(14.2)によって確立され、
内部熱エネルギー補償を通じた窒素酸化物排出を最小限にするための前記入口が、各々の加熱ダクト(11、12)の前記隔壁(14)の前記内側縁部の前記距離(y2)に対する前記燃焼空気入口(16)および前記混合ガス入口(17)の対面縁部間の距離(y1)の比(y1:y2)が少なくとも10%になるように配置され、前記燃焼空気入口(16)および前記混合ガス入口(17)の前記対向する縁部間の前記距離(y1)は、少なくとも50mmである、
使用。 - コークス炉装置(10)、より詳細には、請求項1~11のいずれか一項に記載のコークス炉装置(10)、の多数の双加熱煙道(13)の加熱ダクトにおける内部熱エネルギー補償による窒素酸化物排出を最小化するための燃焼空気および混合ガスの使用であって、
少なくとも1つの円形流路上の内部排出ガス再循環は、各々の双加熱煙道(13)において、少なくとも1つの連結通路(14.2)によって確立され、
前記燃焼空気および前記混合ガスは、それらの入口(16、17)の間の前記距離(y1)と、各々の加熱ダクト(11、12)の隔壁(14)の内側縁部の距離(y2)と、の距離比率(y1:y2)が、少なくとも10%であって、互いに対して少なくとも50mmの距離において、より詳細には、1700℃以下、1600℃以下、または、1500℃以下である混合ガス加熱を伴う火炎温度で、より詳細には、少なくとも1300℃、または、少なくとも1320℃のノズルブロック温度において、流入される、
使用。
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