TWI470073B - 減少煉焦爐廢氣中之氮氧化物的方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種減少煉焦爐(其包括複數個煉焦腔室及具有配置於該等腔室之間用於間接加熱該等煉焦腔室之煙道的加熱牆)廢氣中之氮氧化物的方法。完全或部份由煉焦爐氣體組成之燃料氣體在該等煙道中燃燒並產生含有氮氧化物之廢氣。在700℃與1100℃之間之溫度下將還原劑供給該廢氣並藉由該還原劑與該等氮氧化物之間之均相氣體反應還原該廢氣中之氮氧化物部份。隨後將該廢氣導引通過用於熱回收之回熱器。
此類型之方法係自EP 0 217 045 A2獲知。在該習知方法中,該還原劑係經注射或吹入該回熱器內部之裝載材料層上方。將由耐熱材料製成之噴嘴噴頭用於此目的。在該廢氣仍處於高溫(例如,900至1100℃)之區域中,難以均勻分佈該還原劑。為此所需之噴頭配置技術上複雜。與還原劑混合之該廢氣隨後經饋送通過用於熱回收之回熱器,其中該回熱器之回熱器裝載材料係經組態為用於至少在200與500℃之溫度區域內選擇性地還原該等氮氧化物之觸媒。
在藉由富氣(例如煉焦爐氣體或具有高煉焦爐氣體比例之燃料氣體)加熱該等煉焦腔室之煉焦爐中,在該富氣流動通過之管道之熱部份(特定而言在該等燃料氣體噴嘴處)會形成必須定期藉由提供脫碳空氣而燃盡之碳沉積物。已知在該回熱器之半週期(在該時間內燃燒器配置內之富氣被關閉)內,引導該脫碳空氣通過該相應之燃燒器供給管線。
基於此,本發明之目的係減少煉焦爐(其中藉由富氣加熱該等煉焦腔室)廢氣中之氮氧化物。在本文中,富氣意指完全或至少實質上由煉焦爐氣體組成之高熱燃料氣體。亦必須除去碳沉積物。
自一開始描述之該方法開始,本發明之目的係藉由利用脫碳空氣使在燃料氣體供給之熱部份處之碳沉積物燃燒而實現,該脫碳空氣係在回熱器半週期(其中關閉供應至煙道之該燃料氣體)期間,經由相關的燃燒器供給管線與燃料氣體噴嘴引入該煙道中並自另一煙道與該熱廢氣一起帶走;及將還原劑添加至該脫碳空氣中且使該還原劑與其一起與該熱廢氣接觸。
根據本發明,在該等加熱階段期間,經由該等連接管線,經由對煉焦爐氣體關閉但隨後對碳化空氣開放之該等轉換閥,經由該等供給及噴嘴管線或通道以及經由該等煉焦爐氣體噴嘴,僅將脫碳空氣及還原劑之混合物引入各別燒盡煙道中。如此在約700℃與1100℃之間,主要在約900℃與1000℃之間之溫度範圍內發生該還原劑與氮氧化物之間之均相氣體反應,結果為氮氧化物減少。將該還原劑添加至該脫碳空氣具有兩大優勢。本發明之方法利用可獲得之技術手段。經由可利用之燃料氣體噴嘴將該還原劑供給至與脫碳空氣流之混合物中使能夠與含有氮氧化物之熱廢氣流均勻接觸並混合且因此產生有效的均相氣體反應。
藉由鼓風機生成一定的脫碳空氣容積流。以使該還原劑在該空氣流中之濃度保持低於可燃混合物之濃度之方式使欲添加之還原劑流成比例。
將用於脫碳之該還原劑/空氣混合物供應至空氣管道系統中,該空氣管道系統及該燃料氣體供給係與轉換接頭連接並藉由引動該轉換接頭選擇性地釋放燃料氣體或該還原劑/空氣混合物供給至該煙道之燃料氣體噴嘴。
用於熱回收之該回熱器包括多個配置在該等煙道下方之個別小室。根據本發明方法之較佳實施例,至少該端面、外部可接近之回熱器小室在各情況中在該等煉焦腔室之煉焦側及該等煉焦腔室之機械側上含有具有裝載材料(其可有效作為用於在200℃與500℃之間之溫度範圍內選擇性地還原氮氧化物之觸媒)之回熱器層。較佳將該等端面回熱器小室之有效作為觸媒之該等回熱器層放進可替換之卡匣中。
本發明方法可用於經設計為「底部噴射器」之煉焦爐、及「頂部加熱」煉焦爐或經設計為側面燃燒器之煉焦爐兩者中。本發明方法適用於僅藉由富氣操作之採礦煉焦爐設備中之煉焦爐。然而,本發明方法亦可用於與鋼鐵產品聯合作為「聯立爐」操作且可藉由貧氣與富氣兩者加熱之煉焦爐中。若可取得在該等燃料氣體供給之熱部份藉由脫碳空氣燃燒碳沉積物之方式,則始終可利用本發明之方法。
以下將參考僅闡述一實施例之圖示描述本發明。
圖1係基於包括複數個煉焦腔室及具有配置在該等煉焦腔室之間用於間接加熱該等煉焦腔室之煙道之加熱牆的煉焦爐,且以不同截面在該圖像之右半邊顯示該等煉焦腔室1之一者之橫截面,在該圖像之左半邊顯示加熱牆2之橫截面,並在該圖像之下半部顯示具有用於熱回收之回熱器4之該下方爐3之截面。藉由中間層5使該等煉焦腔室1與該下方爐3分離。空氣及廢氣之專用煙道6、7係在該等回熱器之下方延伸。
經由配置在該爐頂8中之填充開口9自上部填充該煉焦爐之該等煉焦腔室1。在該煉焦側10上側向地擠出該製成之焦煤。經由升流管11將進入之粗氣體轉移至收集幹線。將內襯耐高溫磚之該等加熱牆2及該等牆之該等煙道12、12'設置於該等煉焦腔室1之間。該等煙道12之間之分隔壁13係空心構架,其形成空氣或廢氣之通道並藉由開口與該等煙道連接。燃料氣體噴嘴15係配置在該等煙道12之下端並與燃料氣體管線連接。例如,該燃料氣體管線係配置於該煉焦爐之該中間層5中。
成對地連接該等煙道12、12'以形成「雙煙道」17。圖2中闡述此類型之雙煙道17中的流動引導。經由專用煙道6藉由回熱器4引入並預熱新進的空氣14。該經預熱之空氣14經由底部空氣開口以及經由該雙煙道17之第一煙道中之其他開口(該等開口係沿該煙道之整個高度分布配置)進入。作為完全或至少實質上由煉焦爐氣體組成之富氣之該燃料氣體16係經由燃料氣體管線到達與該煙道連接之燃燒器供給管線19並經由配置在該煙道下端之燃料氣體噴嘴15引入該煙道12中。在此,該燃料氣體16係經引入該煙道12中之該空氣流之氧氣燃燒。含有氮氧化物之廢氣由於其高溫而在該頂端進入該雙煙道17之第二煙道12',向下地流經其並經由其空氣開口離開第二煙道12'。該廢氣流流經與第二煙道12'連接之該等回熱器4,釋放熱並在通常200℃至280℃(鮮少更高)之溫度下轉移至相連之專用煙道7中。
當藉由富氣(即煉焦爐氣體或含有高比例煉焦爐氣體之燃料氣體)加熱該等煉焦腔室時,形成沉積在該富氣流經之該等管線之熱部份(特定而言在該燃料氣體噴嘴15處)之碳,且必須定期藉由供給脫碳空氣將其燃盡。在回熱器半週期(其中關閉供給至煙道12、12'之燃料氣體)期間經由該相連之燃燒器供給管線19'及燃燒器氣體噴嘴15'將脫碳空氣引入至此煙道12'中,並自該雙煙道17之另一煙道12與該熱廢氣一起移除。
為減少該廢氣中之氮氧化物含量,將還原劑添加至該脫碳空氣中並與其一起與具有700℃與1100℃之間之溫度之熱廢氣接觸。較佳使用氨作為該還原劑。
特定而言,自圖3可推斷由鼓風機20或風扇配置(其亦可包括複數個鼓風機)生成一定的脫碳空氣容積流21,及將一定的還原劑22添加至該流,其中以使該空氣流中之該還原劑之濃度維持低於可燃性混合物之濃度的方式調整該還原劑流容積之比例。當使用氨時,該脫碳空氣流中之最大NH3
濃度必須在2體積%以下。氨係在蒸汽狀態下供給至該脫碳空氣流且在蒸發裝置23中生成。該還原劑流22與該空氣容積流21係受控製程中之受控變數。
在空氣管道系統中提供用於脫碳之該還原劑/空氣混合物18,其與該燃料氣體供給相似係連接至經配置成三向接頭之轉接頭25。藉由引動該轉換接頭25而選擇性地釋放燃料氣體16或還原劑/空氣混合物18之供應至煙道12之燃料氣體噴嘴15。
圖1顯示將包括多個個別小室之回熱器4用於熱回收,其中該等個別小室係配置在該等煙道下方。至少該端面、外部可接近之回熱器小室在各情況中在該等煉焦腔室之煉焦側及該等煉焦腔室之機械側上含有具有裝載材料(其有效作為用於在200℃與500℃之間之溫度範圍內選擇性地還原氮氧化物之觸媒)之回熱器層26。較佳將該等端面回熱器小室之有效作為觸媒之該等回熱器層26放進可替換之卡匣中。
1...煉焦腔室
2...加熱牆
3...下方爐
4...回熱器
5...中間層
6...煙道
7...煙道
8...爐頂
9...填充開口
10...煉焦側
11...升流管
12...第一煙道
12'...第二煙道
13...分隔壁
14...新進空氣
15...燃料氣體噴嘴
15'...燃料氣體噴嘴
16...燃料氣體
17...雙煙道
18...還原劑/空氣混合物
19...燃燒器供給管線
19'...燃燒器供給管線
20...鼓風機
21...脫碳空氣容積流
22...還原劑流
23...蒸發裝置
25...轉換接頭
26...回熱器層
圖1顯示煉焦爐之加熱系統;
圖2顯示圖1中闡述之該加熱系統之雙煙道;且
圖3顯示用於執行可減少煉焦爐廢氣中之氮氧化物的方法之具有還原劑定量給料站之脫碳空氣系統。
4...回熱器
6...煙道
7...煙道
12...第一煙道
12'...第二煙道
13...分隔壁
14...新進空氣
15...燃料氣體噴嘴
15'...燃料氣體噴嘴
16...燃料氣體
17...雙煙道
18...還原劑/空氣混合物
19...燃燒器供給管線
19'...燃燒器供給管線
Claims (6)
- 一種用於減少煉焦爐廢氣中之氮氧化物之方法,其中該煉焦爐包括複數個煉焦腔室(1)及具有配置於該等煉焦腔室之間用於間接加熱該等煉焦腔室(1)之煙道(12,12')的加熱牆(2),完全或部份由煉焦爐氣體組成之燃料氣體在該等煙道(12,12')中燃燒並產生含有氮氧化物之廢氣;在700℃與1100℃之間之溫度下將還原劑(22)供至該廢氣中並藉由該還原劑與該等氮氧化物之間之均相氣體反應還原該廢氣中之氮氧化物部份;及隨後將該廢氣導引通過用於熱回收之回熱器(4),其特徵為藉由脫碳空氣(21)使燃料氣體供給之熱部份處之碳沉積物燃燒,其中該脫碳空氣係在回熱器半週期(其中關閉供應至煙道(12')之該燃料氣體)期間經由該相連的燃燒器供給管線(19')及燃燒器氣體噴嘴(15')引入至該煙道(12')中並自另一煙道(12)與該熱廢氣一起移走;及將還原劑(22)添加至該脫碳空氣(21)中並與其一起與該熱廢氣接觸。
- 如請求項1之方法,其特徵為使用氨作為該還原劑(22)。
- 如請求項1或2之方法,其特徵為藉由鼓風機(20)生成一定的脫碳空氣容積流(21),及以使該還原劑在該空氣流中之濃度維持低於可燃性混合物之濃度之方式使欲添加之還原劑流(22)成比例。
- 如請求項1或2之方法,其特徵為將用於脫碳之該還原劑/空氣混合物(18)供應至空氣管道系統中,該空氣管道系統及該燃料氣體供給係與轉換接頭(25)連接並藉由引動該轉換接頭(25)選擇性地釋放燃料氣體或該還原劑/空氣混合物供給至該煙道(12')之燃料氣體噴嘴(15')。
- 如請求項1或2之方法,其特徵為將包括多個個別小室之回熱器(4)用於熱回收,其中該等個別小室係配置在該等煙道(12,12')之下方,且至少該端面、外部可接近之回熱器小室在各情況中該等煉焦腔室(1)之煉焦側及該等煉焦腔室之機械側上含有具有裝載材料(其有效作為用於200℃與500℃之間之溫度範圍內選擇性地還原氮氧化物之觸媒)之回熱器層(26)。
- 如請求項5之方法,其特徵為將該等端面回熱器小室之有效作為觸媒之該等回熱器層(26)放進可替換之卡匣中。
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