一种降低NOx生成的焦炉加热方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种降低NOx生成的焦炉加热方法及装置，先双联立火道，炼焦用煤装入碳化室并炼成焦炭，采用焦炉煤气下喷、空气分段供入立火道，与焦炉煤气混合后进行燃烧，分段燃烧后的废气经跨越孔转向进入下降气流立火道，在下降气流立火道顶部进行完全燃烧；完全燃烧后，经下降气流立火道底部斜道进入相邻蓄热室，在蓄热室内与格子砖进行热交换，降温后的废气经可调箅子孔进入小烟道，最后通过分烟道、总烟道至烟囱排放。本发明专利技术可实现焦炉煤气的分段燃烧，并根据燃烧状况进行调节，提高了焦炭质量，减少了热损失，提高了热效率，减少立火道内高温点，从而降低NOx的产生，利于环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金炼焦
，特别涉及一种降低NOx生成的焦炉加热方法及装置。
技术介绍
燃烧过程中氮氧化物形成机理可分为三种:(1)高温下形成的温度热力型NOx；(2)低温火焰中含碳自由基形成的瞬时型NOx；(3)燃料中固定氮生成的NOx为燃料型NOx。一般焦炉主要是利用焦炉煤气、高炉煤气或者二者的混合煤气做为热源对煤炭进行干馏。焦炉煤气加热因具有燃烧速度快，所需煤气量少，炼焦耗热量低等优点而被目前绝大焦炉使用，但因燃烧火焰局部温度过高，也是热力型氮氧化物的主要来源。燃烧温度对热力型NOx生成有决定性的作用，当燃烧温度高于1600℃，NOx量按指数规律迅速增加。资料表明，焦炉加热立火道温度在1300-1350℃时，温差±10℃，则NOx生成量在±30mg/m3波动。仅采用焦炉煤气做热源的焦炉所生成的氮氧化物一般都高于500mg/m3(大于国家规定排放标准)。如果采用分段加热的方法，通过对立火道中的空气进行分段输入，同时利用废气循环，则既可以降低燃烧过程中的氧浓度含量，减少快速型NOx的生成，同时也可降低燃烧温度，减少热力型NOx的生成量。对减少燃烧产物总的NOx含量具有显著效果。目前运行的焦炉大多有废气循环的功能，而分段加热技术一般只在新设计的7m以上大型焦炉才有应用，已有的中小型焦炉结构基本没有，废气循环与分段加热技术是在设计焦炉时就已经设计完成。对于已经运行多年的中小型焦炉，受到炉体结构、加热方式等已确定条件的限制，通过分段供气加热减少NOx的方法一直无法普及，因此导致满足环保要求的脱硝技术成本居高不下。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种在现有焦炉结构基础上结合废气循环燃烧技术，使用空气分段供给加热，从而达到降低立火道燃烧温度，控制燃烧过程中温度热力型NOx的生成，同时提高焦饼高向加热均匀性的的焦炉加热方法及装置。为解决此技术问题，本专利技术第一方面提供降低NOx生成的焦炉加热方法，包括如下步骤：S1、双联立火道，炼焦用煤装入碳化室，由相间排列的燃烧室提供热量，将碳化室内的煤炼成焦炭；S2、燃烧室由若干个上升气流立火道和下降气流立火道，每一上升气流立火道和一下降气流立火道组成一个双联火道，双联火道上方观火孔处设有可调节的进风口，在两立火道之间设有隔墙，其顶部通过跨越孔连通，隔墙根部有废气循环孔；S3、采用焦炉煤气下喷、空气分段供入立火道，与焦炉煤气混合后进行燃烧，分段燃烧后的废气经跨越孔转向进入下降气流立火道，在下降气流立火道顶部进行完全燃烧；S4、完全燃烧后，经下降气流立火道底部斜道进入相邻蓄热室，在蓄热室内与格子砖进行热交换，降温后的废气经可调箅子孔进入小烟道，最后通过分烟道、总烟道至烟囱排放。进一步地，步骤S3包括：燃烧一段：焦炉加热交换后，由下往上喷的焦炉煤气在上升气流立火道底部燃烧，其空气与煤气配比在70％-80％，燃烧因不充分使火焰温度降低，抑制了热力型氮氧化物的生成；燃烧二段：未燃尽的一部分焦炉煤气在上升气流立火道上部，与来自炉顶进风口供入的空气进行第二次燃烧，通过炉顶可调节进风口处的翻板对进风口截面积进行调节，供入的空气通过与炉顶蓄热室进行热交换，空气预热温度达到500℃以上，接近焦炉煤气着火温度，为燃烧二段区域与剩余煤气量的持续燃烧反应做准备；燃烧后的废气横穿双联立火道跨越孔，在下降气流立火道顶部的空气供入口的空气进行第三次完全燃烧。进一步地，所述步骤S3中，通过焦炉分烟道吸力调节确定各段燃烧区域的最佳进风口截面积与最佳的炉内负压环境，以最优过剩空气系数为基准，通过实时反馈炉温、废气中氧含量、NOx含量等参数，利用模糊算法智能调节分烟道吸力、蓄热室顶部吸力，调节各段燃烧区域入口空气量，对入炉的空气与煤气比重进行调节，将整体空气过剩系数、炉内负压保持在一定值，作为分烟道吸力调节的目标，实现各段燃烧区域的空气与煤气配比，控制各段燃烧区域的最高温度以及整体温度分布均匀性，减少因温度分布不均匀导致的煤气浪费，实现立火道燃烧温度既满足焦炭生产需要节省煤气，又减少氮氧化物的排放的目的。本专利技术第二方面提供一种降低NOx生成的焦炉加热装置，包括燃烧室、碳化室、斜道、蓄热室和观火孔；所述斜道包括煤气上升气流斜道、空气上升气流斜道、下降气流斜道；蓄热室包括煤气蓄热室、空气蓄热室、废气蓄热室；燃烧室包括双联火道、焦炉加热煤气供入口、空气供入口、跨越孔和废气循环孔；所述双联火道由上升气流立火道和下降气流立火道组成，上升气流立火道和下降气流立火道通过双联火道跨越孔连通；焦炉加热煤气供入口位于双联火道底部，交换后只由煤气上升气流斜道供入，空气供入口包括第一段空气供入口、第二段空气供入口，第一段空气供入口位于上升气流立火道底部，第二段空气供入口分别位于上升气流通道和下降气流通道的顶部；蓄热室由多个分格小蓄热室组成，小蓄热室内有多孔格子砖和可调节面积大小的可调箅子孔，小蓄热室下部与小烟道相连，小烟道外端与分烟道相连；所述顶观火孔处设置有可调节进风翻板。优选地，所述可调节进风翻板上设置有旋转主轴、固定螺钉、旋转翻板和孔壁。优选地，所述燃烧室下部是上升气流斜道和下降气流斜道。上升气流斜道包括焦炉煤气上升气流斜道和空气上升气流斜道，分别与煤气蓄热室和空气蓄热室相连通。优选地，所述焦炉加热装置的外壁设置有隔热层。优选地，所述双联火道的底端设置有焦炉煤气通道、空气入口通道和下降废气通道。本专利技术所述的燃烧室内采用焦炉煤气下喷、空气分别从双联火道底部的空气供入口与顶端进风口分段供入，与焦炉煤气混合燃烧，燃烧后的废气经跨越孔流向下降气流立火道，在下降气流立火道顶部进行完全燃烧后，一部分废气经下降气流立火道底部斜道进入相邻蓄热室，在蓄热室内与格子砖进行热交换，降温后的废气经可调箅子孔进入小烟道，最后通过分烟道、总烟道至烟囱排放；另一部分废气通过废气循环孔进入上升流立火道参与燃烧一段的煤气稀释燃烧，减少该段区域因燃烧温度过高引起的热力型NOx。经过一段区域的燃烧，剩余的焦炉煤气浓度很低，在燃烧二段区域的高温环境下，只与空气中氧发生相对较弱的燃烧反应，放出的热量较少，生成的热力型NOx几乎可忽略不计。本专利技术基于分段燃烧既减少总的氮氧化物生成，又保持了立火道上部区域的温度，对提高碳化室高向加热均匀性有很大的帮助。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：(1)不受现有中小型焦炉炉型和结构的限制，在对已有的结构改造最少的基础上，节约改造成本，实现焦炉煤气的分段燃烧。(2)采用焦炉煤气供热时，焦炉煤气下喷，空气分别由立火道底部以及炉顶看火孔进风口分段供入，燃烧气体及空气的输送量均可根据燃烧状况进行调节，可有效改善焦炉加热高向均匀性，提高焦炭质量，减少热损失，提高了焦炉的热效率。(3)采用焦炉煤气加热时，分段燃烧的空气从炉顶看火孔处供入，空气在通过炉顶隔热层时进行预热，加大燃烧空气初始温度，提高燃烧效率。(4)分段燃烧与废气循环技术有利于控制燃烧过程，降低焦炉煤气燃烧的剧烈程度，减少立火道内高温点，从而降低NOx的产生，有利于环保。附图说明图1为本专利技术焦炉加热装置的正剖面示意图；图2为本专利技术焦炉加热装置的侧剖面示意图；图3为本专利技术燃烧室结构示意图；图4为本专利技术的调节进风口翻板结构示意图。图中：1—燃烧室，2—碳化室，3—上升气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低NOx生成的焦炉加热方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、双联立火道，炼焦用煤装入碳化室(2)，由相间排列的燃烧室(1)提供热量，将碳化室(2)内的煤炼成焦炭；S2、燃烧室(1)由若干个上升气流立火道(3)和下降气流立火道(4)，每一上升气流立火道(3)和一下降气流立火道(4)组成一个双联火道，双联火道上方观火孔(18)处设有可调节的进风口，在两立火道之间设有隔墙，其顶部通过跨越孔连通，隔墙根部有废气循环孔(21)；S3、采用焦炉煤气下喷、空气分段供入立火道，与焦炉煤气混合后进行燃烧，分段燃烧后的废气经跨越孔转向进入下降气流立火道(4)，在下降气流立火道(4)顶部进行完全燃烧；S4、完全燃烧后，经下降气流立火道(4)底部斜道进入相邻蓄热室(8)，在蓄热室(8)内与格子砖进行热交换，降温后的废气经可调箅子孔进入小烟道(9)，最后通过分烟道、总烟道至烟囱排放。

【技术特征摘要】
1.一种降低NOx生成的焦炉加热方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、双联立火道，炼焦用煤装入碳化室(2)，由相间排列的燃烧室(1)提供热量，将碳化室(2)内的煤炼成焦炭；S2、燃烧室(1)由若干个上升气流立火道(3)和下降气流立火道(4)，每一上升气流立火道(3)和一下降气流立火道(4)组成一个双联火道，双联火道上方观火孔(18)处设有可调节的进风口，在两立火道之间设有隔墙，其顶部通过跨越孔连通，隔墙根部有废气循环孔(21)；S3、采用焦炉煤气下喷、空气分段供入立火道，与焦炉煤气混合后进行燃烧，分段燃烧后的废气经跨越孔转向进入下降气流立火道(4)，在下降气流立火道(4)顶部进行完全燃烧；S4、完全燃烧后，经下降气流立火道(4)底部斜道进入相邻蓄热室(8)，在蓄热室(8)内与格子砖进行热交换，降温后的废气经可调箅子孔进入小烟道(9)，最后通过分烟道、总烟道至烟囱排放。2.根据权利要求1所述的一种降低NOx生成的焦炉加热方法，其特征在于，步骤S3包括：燃烧一段：焦炉加热交换后，由下往上喷的焦炉煤气在上升气流立火道(3)底部燃烧，其空气与煤气配比在70％-80％，燃烧因不充分使火焰温度降低，抑制了热力型氮氧化物的生成；燃烧二段：未燃尽的一部分焦炉煤气在上升气流立火道(3)上部，与来自炉顶进风口(15)供入的空气进行第二次燃烧，通过炉顶可调节进风口处的进风翻板(19)对进风口截面积进行调节，供入的空气通过与炉顶蓄热室(8)进行热交换，空气预热温度达到500℃以上，接近焦炉煤气着火温度，为燃烧二段区域与剩余煤气量的持续燃烧反应做准备；燃烧后的废气横穿双联立火道跨越孔(16)，在下降气流立火道(4)顶部的空气供入口(15)的空气进行第三次完全燃烧。3.根据权利要求1所述的一种降低NOx生成的焦炉加热方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过焦炉分烟道吸力调节确定各段燃烧区域的最佳进风口截面积与最佳的炉内负压环境，以最优过剩空气系数为基准，通过实时反馈炉温、废气中氧含量、NOx含量等参数，利用模糊算法智能调节分烟道吸力、蓄热室顶部吸力，调节各段燃烧区域入口空气量，对入炉的空气与煤气比重进行调节，将整体空气过剩系数、炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：何高明，陈勇波，邹婵，盛荣芬，昌立刚，
申请(专利权)人：湖南千盟智能信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43