專利名稱：在加熱富煤氣焦?fàn)t或復(fù)熱式焦?fàn)t時(shí)減少?gòu)U氣中氧化氮含量的方法和用以實(shí)施此法的焦?fàn)t組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在加熱富煤氣焦?fàn)t或復(fù)熱式焦?fàn)t時(shí)減少?gòu)U氣中NOx含量的方法。富煤氣焦?fàn)t或復(fù)熱式焦?fàn)t有由雙聯(lián)火道組成的燃燒室，有在雙聯(lián)火道中的一級(jí)的或多級(jí)燃燒，有回收廢氣余熱的交流換熱器和底部燃燒介質(zhì)的預(yù)熱器。此外，本發(fā)明還涉及用以實(shí)施本法的焦?fàn)t組。
NOx的形成取決于火焰溫度，在用富煤氣加熱熱焦?fàn)t時(shí)，一方面由于煤氣熱值高，另一方面由于空氣預(yù)熱好，該火焰溫度自然是很高的(高達(dá)約3000℃)。與此相反，在用貧煤氣加熱焦?fàn)t時(shí)，由于煤氣熱值較低和比廢氣量(spez.Abgasmenge)較大，產(chǎn)生火焰溫度較低，從而在廢氣中的NOx濃度比用富煤氣在底部燃燒時(shí)小。
為了減少焦?fàn)t廢氣中的NOx含量，已知的方法是廢氣循環(huán)或內(nèi)部廢氣再循環(huán)。在這種情況下，在有雙聯(lián)火道-在中間聯(lián)結(jié)墻上面有回轉(zhuǎn)點(diǎn)，下面有孔-的焦?fàn)t中將廢氣從各下降的火道轉(zhuǎn)送到各上升的即燃燒的火道中，因此廢氣在雙聯(lián)火道內(nèi)自動(dòng)再循環(huán)。
此外還知道有外部廢氣再循環(huán)。在外部廢氣再循環(huán)時(shí)，從煙道中吸出廢氣并在焦?fàn)t入口處前在焦?fàn)t入口處將它摻和在加熱用煤氣和/或加熱用空氣中。
直到現(xiàn)在只是互不依賴地使用內(nèi)部廢氣再循環(huán)和外部廢氣再循環(huán)這兩種已知的方法。
眾所周知，外部廢氣再循環(huán)需要一些附加費(fèi)用吸廢氣的鼓風(fēng)機(jī)和必要時(shí)也要吸空氣的鼓風(fēng)機(jī);帶調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)的輸入系統(tǒng)和分配系統(tǒng);更大的交流換熱器;此外還要提供底部燃燒量和附加的電力需求量。因?yàn)樘岣吡送顿Y費(fèi)用和生產(chǎn)成本，所以外部廢氣再循環(huán)幾乎沒有實(shí)際意義。與此相反的廢氣循環(huán)沒有這些缺點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。鑒于可以達(dá)到的再循環(huán)率，兩種方法當(dāng)然有其特定的使用范圍。此外還得注意，外部返回的廢氣由于它以較低的入口溫度進(jìn)入燃燒火道，因而在同樣循環(huán)氣流量下有較大的冷卻效應(yīng)。
本發(fā)明的基本任務(wù)是以盡可能低的代價(jià)去進(jìn)一步降低焦?fàn)t廢氣中NOx的生成，特別是在用富煤氣操作時(shí)，使其降到比單獨(dú)使用已知方法可以達(dá)到的生成量更低。
為了解決這個(gè)任務(wù)，本發(fā)明建議將從排氣道抽出的廢氣在焦?fàn)t入口處前或焦?fàn)t入口處摻和到底部燃燒介質(zhì)中，即煤氣和/或空氣中，并在雙聯(lián)火道內(nèi)附加進(jìn)行廢氣循環(huán)。
通過本發(fā)明的外部和內(nèi)部廢氣再循環(huán)的聯(lián)合，在用兩種已知方法之一不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的范圍內(nèi)降低火焰溫度是可能的。由于火焰溫度降低，特別是用富煤氣在底部燃燒時(shí)，可大大減少焦?fàn)t內(nèi)NOx的產(chǎn)生，而不因此損害焦?fàn)t生產(chǎn)能力。這種聯(lián)合使得有可能符合理想地?cái)U(kuò)大混合比，而且與單獨(dú)的外部廢氣再循環(huán)相比，這種聯(lián)合明顯降低了投資費(fèi)用和生產(chǎn)成本。
此外，本發(fā)明設(shè)計(jì)用風(fēng)機(jī)從空曠的周圍，特別是從焦?fàn)t組的輻射位置周圍抽吸燃燒空氣并通過管道作為強(qiáng)制空氣送入焦?fàn)t中。這種措施提供了節(jié)省費(fèi)用的可能性，使最大程度排除焦?fàn)t輻射能和抽吸底部燃燒用空氣互相配合起來(lái)。
此外再建議，將外部返回的廢氣流量在顧及到氣流循環(huán)量的條件下調(diào)節(jié)到使所希望的焦?fàn)t內(nèi)火焰溫度能在火道熱平衡基礎(chǔ)上保持恒定。這里建議，在煉焦工藝中借助于聯(lián)合內(nèi)部和外部煙道氣再循環(huán)-與氣體種類無(wú)關(guān)-控制火焰溫度，為這種新式控制法設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中用計(jì)算機(jī)對(duì)流量、熱值、氧濃度和溫度的測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算，然后計(jì)算機(jī)在顧及當(dāng)時(shí)的熱耗量和所需火焰溫度的條件下發(fā)出調(diào)節(jié)所需流量的指令。
此外在用以富煤氣加熱的復(fù)熱式焦?fàn)t時(shí)，應(yīng)把外部返回的廢氣只輸給在貧煤氣操作下通有煤氣的交流換熱器，而在用富煤氣煉焦?fàn)t時(shí)應(yīng)把外部返回的廢氣只輸給每一個(gè)第二交流換熱器。
另外還對(duì)通過摻和外部返回的廢氣把富煤氣變成貧煤氣，然后進(jìn)行再生式預(yù)熱作了設(shè)計(jì)。用這種工作方法可用一定數(shù)量的返回廢氣將富煤氣混合，使其混合物的熱值等于貧煤氣的熱值(2500至5200千焦?fàn)?標(biāo)準(zhǔn)米2)。然后將這種“被沖淡了的富煤氣”或“人造貧煤氣”像“真正的”貧煤氣一樣進(jìn)行再生式預(yù)熱并按本發(fā)明再另將循環(huán)氣流導(dǎo)入雙聯(lián)火道內(nèi)的燃燒產(chǎn)物中。在復(fù)熱式焦?fàn)t中使用本發(fā)明的加熱系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是，可以取消富煤氣分配系統(tǒng)和地下噴管室。
按照本發(fā)明的其它建議已作了這樣的設(shè)計(jì)，即在兩個(gè)或兩個(gè)以上的焦?fàn)t組中作周期性加熱切換的轉(zhuǎn)換間歇在時(shí)間上是錯(cuò)開進(jìn)行的。返回的廢氣只從正在燃燒著的焦?fàn)t組的排氣道中抽出。因此可保證，在一個(gè)焦?fàn)t組轉(zhuǎn)換時(shí)即在新的加熱周周期開始時(shí)不從自己的管道吸入吹洗空氣，而從其它一個(gè)正在燃燒著的焦?fàn)t組吸入廢氣。實(shí)施這個(gè)建議需要相應(yīng)的連接管道和控制機(jī)構(gòu)。在用此種處理方法時(shí)，也可同時(shí)用富煤氣加熱焦?fàn)t組的一部分，用貧煤氣加熱其它部分。
此外，按本發(fā)明設(shè)計(jì)，在復(fù)熱式焦?fàn)t上所有煤氣交流換熱器和所有空氣交流換熱器的廢氣裝置上的通氣量或在富煤氣焦?fàn)t上所有第一和第二交流換熱器的廢氣裝置上的通氣量分系列地作這樣的調(diào)節(jié)。此兩種系列的交流換熱器各被通以相同的或不同的廢氣量，因而使所有裝置上具有相同的廢氣溫度。例如在“人造貧煤氣”生成時(shí)，隨著提高廢氣混合率或提高廢氣溫度在交流換熱器中的貧煤氣混合溫度或貧煤氣入口溫度越來(lái)越高，與此相應(yīng)的是煤氣交流換熱器的廢氣溫度也高。為了消除這種影響，可取的是，廢氣流量分配給所接通的煤氣交流換熱器和空氣交流換熱器不象通常的50%/50%，而采用使得出口溫度各相等的比例。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式是對(duì)交流換熱器系列的通氣量調(diào)節(jié)作這樣的控制，即有目的地使各交流換熱器裝置上的廢氣溫度不相等，外部廢氣再循環(huán)只使用溫度較低的廢氣流。視生產(chǎn)條件而定，這種措施有可能優(yōu)于上述實(shí)施形式。用這種措施尤其能節(jié)省底部供熱。
實(shí)施本發(fā)明方法用的富煤氣焦?fàn)t或復(fù)熱式焦?fàn)t的爐組有由雙聯(lián)火道組成的燃燒室，有在雙聯(lián)火道中的一級(jí)或多級(jí)燃燒，有回收廢氣余熱的交流換熱器和預(yù)熱底部燃燒介質(zhì)的交流換熱器，設(shè)計(jì)成的煉焦?fàn)t組配備有外部廢氣再循環(huán)的一些裝置，如風(fēng)機(jī)、吸入管道和分配管道、節(jié)流裝置和關(guān)閉裝置、測(cè)量裝置和調(diào)節(jié)裝置，此外焦?fàn)t組還配備有雙聯(lián)火道的中間連接墻，在這些連接墻上面有回轉(zhuǎn)點(diǎn)，下面在火道底部范圍內(nèi)各有一個(gè)或多個(gè)孔，廢氣通過這些孔由下降的火道流到上升的或燃燒的火道中。
在這里富煤氣焦?fàn)t或復(fù)熱式焦?fàn)t的燃燒室可以由雙聯(lián)火道以順次或交替燃燒的順序構(gòu)成。此外在這兒還作了進(jìn)一步設(shè)計(jì)，即在焦?fàn)t組的分配管中或在焦?fàn)t入口處配備上眾所周知的混合裝置，例如文邱里混合器旋流裝置，足夠長(zhǎng)度的混合段、一種促進(jìn)快速混合的匯聚裝置等。
此外本發(fā)明的焦?fàn)t組配備一個(gè)借助內(nèi)外聯(lián)合的，與氣體種類無(wú)關(guān)的廢氣再循環(huán)雜恒定保持所要火焰溫度的控制系統(tǒng)。其中當(dāng)時(shí)應(yīng)有的火焰溫度由一臺(tái)計(jì)算機(jī)從所需的測(cè)量值，特別是從流量、熱值、氧濃度和溫度計(jì)算出來(lái)。該計(jì)算機(jī)然后在顧及當(dāng)時(shí)的熱量需要和上述火焰溫度的條件下發(fā)出調(diào)節(jié)所需流量的指令。
此外本發(fā)明的焦?fàn)t組配備一個(gè)測(cè)量和控制系統(tǒng)。該測(cè)量和控制系統(tǒng)控制貧煤氣生產(chǎn)時(shí)裝有煤氣或空氣的各偶數(shù)或奇數(shù)交流換熱器的平均通氣量和平均廢氣溫度，并根據(jù)預(yù)先規(guī)定，通過控制通氣量在兩個(gè)交流換熱器系列上調(diào)成相同的或不同的廢氣溫度。
最后還設(shè)計(jì)成將偶數(shù)或奇數(shù)交流換熱器系列即通有煤氣或空氣的交流換熱器系列分別與各自的排氣道連接。
權(quán)利要求
1.在加熱富煤氣焦?fàn)t或加熱復(fù)熱式焦?fàn)t時(shí)減少?gòu)U氣中的NOx含量的方法，富煤氣焦?fàn)t或復(fù)熱焦?fàn)t有由雙聯(lián)火道組成的燃燒室，有在雙聯(lián)火道中的一級(jí)或多級(jí)燃燒，有回收廢氣余熱的交流換熱器和底部燃燒介質(zhì)的預(yù)熱器，其特征在于將從排氣道吸出的廢氣在焦?fàn)t入口處前或焦?fàn)t入口處摻和到底部燃燒介質(zhì)--煤氣和/或空氣中并在雙聯(lián)火道內(nèi)附加地將廢氣轉(zhuǎn)變成循環(huán)流。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用鼓風(fēng)機(jī)從空曠的周圍，特別是從焦?fàn)t組的輻射位置周圍吸入燃燒用空氣，并通過管道作為強(qiáng)制空氣送入焦?fàn)t中。
3.按權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于在顧及循環(huán)氣流量的條件下，調(diào)節(jié)外部返回的廢氣流量到使得所要的焦?fàn)t內(nèi)火焰溫度在火道內(nèi)熱平衡的基礎(chǔ)上保持恒定。
4.按權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于外部返回的廢氣在復(fù)熱式焦?fàn)t以富煤氣加熱時(shí)，只可送入在貧煤氣操作下通有煤氣的交流換熱器中，而在富煤氣焦?fàn)t中只可送入每一個(gè)第二交流換熱器中。
5.按權(quán)利要求1至4所述的方法，其特征在于通過摻和外部返回的廢氣把富煤氣變成貧煤氣，然后進(jìn)行再生式預(yù)熱。
6.按權(quán)利要求1至5所述的方法，其特征在于在兩個(gè)或兩個(gè)以上的焦?fàn)t組中周期性加熱切換的轉(zhuǎn)換間歇在時(shí)間上是錯(cuò)開進(jìn)行的，返回的廢氣只從正在燃燒著的焦?fàn)t組的排氣道中抽出。
7.按權(quán)利要求1至6所述的方法，其特征在于在復(fù)熱式焦?fàn)t上所有煤氣交流換熱器的和所有空氣交流換熱器的廢氣裝置上的通氣量或在富煤氣焦?fàn)t上所有第一和第二交流換熱器的廢氣裝置上的通氣量是分系列地這樣控制的此兩種系列的交流換熱器各被通以相同的或不同的廢氣量，因此在所有裝置上有相同的廢氣溫度。
8.按權(quán)利要求1至7所述的方法，其特征在于將交流換熱器系列的通氣量調(diào)節(jié)作這樣的控制，即有目的地使各交流換熱器裝置上的廢氣溫度不相等，外部廢氣再循環(huán)只使用溫度較低的廢氣流。
9.按權(quán)利要求1至8所述實(shí)施本方法用的富煤氣焦?fàn)t組或復(fù)熱式焦?fàn)t組有由雙聯(lián)火道組成的燃燒室，有在雙聯(lián)火道中的一級(jí)或多級(jí)燃燒，有回收廢氣余熱的交流換熱器和底部燃燒介質(zhì)的預(yù)熱器，其特征在于這些焦?fàn)t組配備外部廢氣再循環(huán)的裝置，例如鼓風(fēng)機(jī)、吸入管道和分配管道、節(jié)流裝置和關(guān)閉裝置、測(cè)量裝置和調(diào)節(jié)裝置，此外焦?fàn)t組還配備雙聯(lián)火道的中間連接墻，在這些連接墻上面有回轉(zhuǎn)點(diǎn)，在下面在火道底部范圍內(nèi)各有一個(gè)或多個(gè)孔，廢氣通過這些孔由下降的火道流到上升的或燃燒的火道中。
10.按權(quán)利要求9所述的焦?fàn)t組，其特征在于借助于內(nèi)外聯(lián)合的，與氣體種類無(wú)關(guān)的廢氣再循環(huán)焦?fàn)t組配備了一個(gè)用來(lái)恒定保持所要溫度的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)時(shí)應(yīng)有的火焰溫度由一臺(tái)計(jì)算機(jī)從所需的測(cè)量值，特別是從流量、熱值、氧濃度和溫度測(cè)量值計(jì)算出來(lái)。該計(jì)算機(jī)然后在顧及當(dāng)時(shí)的熱量需要和上述火焰溫度的條件下發(fā)生調(diào)節(jié)所需流量的指令。
11.按權(quán)利要求9和10所述的焦?fàn)t組，其特征在于它配備有一個(gè)測(cè)量和控制系統(tǒng)。該測(cè)量和控制系統(tǒng)控制貧煤氣生產(chǎn)時(shí)分別通有煤氣或空氣的各偶數(shù)或各奇數(shù)交流換熱器的平均通氣量和平均廢氣溫度，并根據(jù)預(yù)先規(guī)定，通過控制通氣量將兩個(gè)交流換熱器系列上的廢氣溫度調(diào)成相同或不相同。
12.按權(quán)利要求9和11所述的焦?fàn)t組，其特征在于將偶數(shù)或奇數(shù)交流換熱器系列即通有煤氣或空氣的交流換熱器系列分別與各自的排氣道連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及在加熱富煤氣焦?fàn)t或復(fù)熱式焦?fàn)t時(shí)減少?gòu)U氣中的NOx含量的方法。富煤氣焦?fàn)t或復(fù)熱式焦?fàn)t有由雙聯(lián)火道組成的燃燒室，有在雙聯(lián)火道中的一級(jí)或多級(jí)燃燒，有回收廢氣余熱的交流換熱器和底部燃燒介質(zhì)的預(yù)熱器。將焦?fàn)t設(shè)計(jì)成可將由排氣道抽出的廢氣在焦?fàn)t入口處前或焦?fàn)t入口處摻和到底部燃燒介質(zhì)—煤氣和/或空氣中，并在雙聯(lián)火道內(nèi)附加地將廢氣轉(zhuǎn)變成循環(huán)流。
文檔編號(hào)C10B21/20GK1043333SQ8910906
公開日1990年6月27日 申請(qǐng)日期1989年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月10日
發(fā)明者海因茨·德賽倫, 阿努爾?！な娓＠? 岡特·邁耶 申請(qǐng)人:克魯普科普斯有限公司