一种焦炉喷吹生物质燃料的系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及焦炉燃烧技术领域，具体涉及一种焦炉喷吹生物质燃料的系统与方法。该系统包括生物质燃料破碎筛分装置、生物质燃料粉仓、喷吹输运装置、生物质燃料分配器、焦炉烟道、高温引风机、除尘器、高压喷吹罐、压缩空气罐、氮气罐和焦炉；本发明专利技术方法通过对燃烧室顶部喷吹生物质燃料，可以有效的节约煤气的用量，同时可以扩大燃烧室内的高温区范围，降低炉墙的高度方向的温度差，改善炼焦过程中焦炭床层加热的均匀性；可有效减少焦炉燃烧过程中焦炉煤气或高炉煤气的使用，降低总体CO2排放；对焦炉烟气进行循环燃烧，可有效的减少能源消耗，降低焦炉烟道中的含氧量，减少NO

【技术实现步骤摘要】
一种焦炉喷吹生物质燃料的系统与方法


[0001]本专利技术涉及焦炉燃烧
，具体涉及一种焦炉喷吹生物质燃料的系统与方法。

技术介绍

[0002]钢铁工业是国民经济的基础产业，也是能源资源消耗和碳排放的重点行业。而清洁能源在利用过程中基本不产生碳排放，钢铁企业应用清洁能源将从源头直接改变企业用能结构，发展新能源对钢铁行业双碳工作至关重要，是钢铁行业要实现碳中和的必要途径。钢铁工业低碳可持续发展势在必行，因此开发新的焦化生产的碳减排技术是十分有必要的。
[0003]生物质是唯一的可再生碳源，具有环境友好、能量利用率高的特点。生物质其燃烧产生的二氧化碳和吸收的二氧化碳基本相等，因此可以实现二氧化碳的零排放。生物质能在钢铁企业的应用逐渐引起重视，目前生物质或生物质炭在钢铁企业的应用主要体现在烧结工序、高炉喷吹工艺中用于替代煤焦粉或煤粉用于低碳烧结和高炉固体燃料喷吹在炼焦领域，针对生物质或者生物炭的利用工艺还没有，亟需设计焦化工序生物质燃料的利用系统和方法，焦炉燃烧室喷吹生物质燃料可以节省高炉煤气或者焦炉煤气气体燃料的用量，有效的减少煤气能源的消耗，降低焦炉烟道中的含氧量，减少NO
x
的排放，并进一步提高企业可再生能源生物质的利用比例。
[0004]本专利技术设计了一种焦炉喷吹生物质燃料的系统与方法，对实现焦化行业碳达峰、碳减排的目标具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了解决上述缺陷与不足，本专利技术的目的在于提供一种焦炉喷吹生物质燃料的系统与方法，可以有效减少焦炉燃烧过程中焦炉煤气或高炉煤气的使用，降低总体CO2排放，利用可再生生物质能源。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种焦炉喷吹生物质燃料的系统，所述系统包括生物质燃料破碎筛分装置、生物质燃料粉仓、喷吹输运装置、生物质燃料分配器、焦炉烟道、高温引风机、除尘器、高压喷吹罐、压缩空气罐、氮气罐和焦炉；其中，
[0008]所述生物质燃料破碎筛分装置出料口与生物质燃料粉仓进料口连接，所述生物质燃料粉仓出料口与喷吹输运装置进料口连接，所述喷吹输运装置出料口与高压喷吹罐进料口连接，所述高压喷吹罐出料口与生物质燃料分配器进料口连接，所述氮气罐出气口与高压喷吹罐进气口连接，所述生物质燃料分配器出料口与焦炉燃烧室生物质燃料进料口连接，所述压缩空气罐出气口与生物质燃料分配器出料口连接，所述焦炉燃烧室烟气出口通过焦炉烟道与除尘器进风口连接，所述除尘器出风口与高温引风机进风口连接，所述高温引风机出风口分别与生物质燃料分配器出料口和烟囱连接。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述生物质燃料分配器出料口与设置在焦炉燃烧室顶部的喷枪连接，用于将生物质燃料和载气喷入焦炉内的焦炉燃烧室中。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述系统还包括N个并联的高压喷吹罐，N≥1个，所述高压喷吹罐出气口汇总与生物质燃料分配器进料口连接，所述氮气罐出气口分别N个并联的高压喷吹罐进气口连接。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述喷枪从焦炉燃烧室顶部插入，插入深度为50～100mm，所述喷枪为弯管式喷枪，弯曲角度为10
°
～15
°
，枪体为高温合金材料，喷枪通径为16～20mm，吹管枪道为42～48mm；所述喷枪内衬陶瓷涂层，喷枪陶瓷涂层为a
‑
Al2O3，涂层厚度为0.8～2.5mm。
[0012]本专利技术提供一种所述系统的焦炉喷吹生物质燃料的方法，所述方法包括：
[0013](1)生物质燃料首先通过生物质燃料破碎筛分装置进行破碎筛分，收集的生物质燃料进入生物质燃料粉仓储存，再由喷吹输运装置输运至高压喷吹罐中，通过氮气罐将生物质燃料运输至生物质燃料分配器，再由生物质燃料分配器将生物质燃料与生物质燃料载气经喷枪从焦炉顶部喷入焦炉燃烧室中；
[0014](2)焦炉燃烧室燃料燃烧产生的废气由燃烧室底部通过焦炉烟气管道进入除尘器，然后通过高温引风机将焦炉产生的部分焦炉烟气循环用作喷吹生物质燃料的载气，并进入焦炉燃烧室进行二次燃烧，未循环的焦炉烟气通过烟囱排出。
[0015]作为本专利技术方法的进一步优选，该方法中还包括气体燃料与空气从焦炉燃烧室下方进入燃烧室中进行燃烧，生物质燃料由燃烧室顶部喷入，扩大燃烧室内的高温区范围，改善炉墙温度均匀性；所述气体燃料为焦炉煤气或者高炉煤气，所述空气与燃料的空燃比为1:1～1.35:1，所述空气为分段供入以帮助燃烧。
[0016]作为本专利技术方法的进一步优选，所述从燃烧室底部喷入的空气与燃烧室顶部喷入的空气的流量之比为6:1～10:1。
[0017]作为本专利技术方法的进一步优选，所述生物质燃料载气包括烟气、压缩空气和氮气，所述氮气来自高压喷吹罐，高压喷吹罐的压力为0.2～1.0Mpa，所述氮气流量为0.035～0.065m3/s。
[0018]作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤1)中喷枪的流速20～30m3/s。
[0019]作为本专利技术方法的进一步改进，其特征在于步骤(1)所述生物质燃料为生物质颗粒或生物质炭，筛分后的生物质燃料直径为50～80μm；
[0020]生物质燃料从焦炉燃烧室顶部喷入，生物质燃料的喷吹量为20～40kg/吨焦。
[0021]作为本专利技术方法的进一步改进，步骤(2)所述循环的焦炉烟气与压缩空气作为喷吹生物质燃料的载气，焦炉烟气进入燃烧室二次燃烧，所述焦炉烟气的循环率为8～20％，空气消耗系数为1.0～1.35。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0023]本专利技术方法通过对燃烧室顶部喷吹生物质燃料，可以有效的节约煤气的用量，同时可以扩大燃烧室内的高温区范围，降低炉墙的高度方向的温度差，改善炼焦过程中焦炭床层加热的均匀性。此外对焦炉烟气进行了循环燃烧，可以有效的减少能源的消耗，降低焦炉烟道中的含氧量，减少NO
x
的排放。生物质作为可再生碳源对实现钢铁企业绿色、低碳化发展具有一定的作用。
附图说明
[0024]图1为本专利技术焦炉喷吹生物质燃料的系统示意图；
[0025]图2为本专利技术焦炉喷吹生物质燃料的N个高压喷吹罐系统示意图。
[0026]其中1
‑
生物质燃料破碎筛分装置、2
‑
生物质燃料粉仓、3
‑
喷吹输运装置、4、高压喷吹罐、5
‑
氮气罐、6
‑
压缩空气罐、7
‑
生物质燃料分配器、8
‑
焦炉、9
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喷枪、10
‑
焦炉燃烧室、11
‑
焦炉烟道、12
‑
除尘器、13
‑
高温引风机、14
‑
烟囱、15
‑
焦炉焦化室。
具体实施方式
[0027]下面将结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焦炉喷吹生物质燃料的系统，其特征在于，所述系统包括生物质燃料破碎筛分装置、生物质燃料粉仓、喷吹输运装置、生物质燃料分配器、焦炉烟道、高温引风机、除尘器、高压喷吹罐、压缩空气罐、氮气罐和焦炉；其中，所述生物质燃料破碎筛分装置出料口与生物质燃料粉仓进料口连接，所述生物质燃料粉仓出料口与喷吹输运装置进料口连接，所述喷吹输运装置出料口与高压喷吹罐进料口连接，所述高压喷吹罐出料口与生物质燃料分配器进料口连接，所述氮气罐出气口与高压喷吹罐进气口连接，所述生物质燃料分配器出料口与焦炉燃烧室生物质燃料进料口连接，所述压缩空气罐出气口与生物质燃料分配器出料口连接，所述焦炉燃烧室烟气出口通过焦炉烟道与除尘器进风口连接，所述除尘器出风口与高温引风机进风口连接，所述高温引风机出风口分别与生物质燃料分配器出料口和烟囱连接。2.根据权利要求1所述的焦炉喷吹生物质燃料的系统，其特征在于，所述生物质燃料分配器出料口与设置在焦炉燃烧室顶部的喷枪连接，用于将生物质燃料和载气喷入焦炉内的焦炉燃烧室中。3.根据权利要求1所述的焦炉喷吹生物质燃料的系统，其特征在于，所述系统还包括N个并联的高压喷吹罐，N≥1个，所述高压喷吹罐出气口汇总与生物质燃料分配器进料口连接，所述氮气罐出气口分别N个并联的高压喷吹罐进气口连接。4.根据权利要求2所述的焦炉喷吹生物质燃料的系统，其特征在于，所述喷枪从焦炉燃烧室顶部插入，插入深度为50～100mm，所述喷枪为弯管式喷枪，弯曲角度为10
°
～15
°
，枪体为高温合金材料，喷枪通径为16～20mm，吹管枪道为42～48mm；所述喷枪内衬陶瓷涂层，喷枪陶瓷涂层为a
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Al2O3，涂层厚度为0.8～2.5mm。5.一种基于权利要求1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，王中学，耿斐，楚世豪，田超，刘智伟，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：