在加热富煤气焦炉或复热式焦炉时减少废气中氧化氮含量的方法和用以实施此法的焦炉组

摘要

本发明涉及在加热富煤气焦炉或复热式焦炉时减少废气中的NOx含量的方法。富煤气焦炉或复热式焦炉有由双联火道组成的燃烧室，有在双联火道中的一级或多级燃烧，有回收废气余热的交流换热器和底部燃烧介质的预热器。将焦炉设计成：可将由排气道抽出的废气在焦炉入口处前或焦炉入口处掺和到底部燃烧介质—煤气和/或空气中，并在双联火道内附加地将废气转变成循环流。

说明书

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本发明涉及在加热富煤气焦炉或复热式焦炉时减少废气中NOx含量的方法。富煤气焦炉或复热式焦炉有由双联火道组成的燃烧室，有在双联火道中的一级的或多级燃烧，有回收废气余热的交流换热器和底部燃烧介质的预热器。此外，本发明还涉及用以实施本法的焦炉组。

NOx的形成取决于火焰温度，在用富煤气加热热焦炉时，一方面由于煤气热值高，另一方面由于空气预热好，该火焰温度自然是很高的（高达约3000℃）。与此相反，在用贫煤气加热焦炉时，由于煤气热值较低和比废气量（spez.Abgasmenge）较大，产生火焰温度较低，从而在废气中的NOx浓度比用富煤气在底部燃烧时小。

为了减少焦炉废气中的NOx含量，已知的方法是废气循环或内部废气再循环。在这种情况下，在有双联火道-在中间联结墙上面有回转点，下面有孔-的焦炉中将废气从各下降的火道转送到各上升的即燃烧的火道中，因此废气在双联火道内自动再循环。

此外还知道有外部废气再循环。在外部废气再循环时，从烟道中吸出废气并在焦炉入口处前在焦炉入口处将它掺和在加热用煤气和/或加热用空气中。

直到现在只是互不依赖地使用内部废气再循环和外部废气再循环这两种已知的方法。

众所周知，外部废气再循环需要一些附加费用：吸废气的鼓风机和必要时也要吸空气的鼓风机;带调节机构和控制机构的输入系统和分配系统;更大的交流换热器;此外还要提供底部燃烧量和附加的电力需求量。因为提高了投资费用和生产成本，所以外部废气再循环几乎没有实际意义。与此相反的废气循环没有这些缺点，因此得到广泛应用。鉴于可以达到的再循环率，两种方法当然有其特定的使用范围。此外还得注意，外部返回的废气由于它以较低的入口温度进入燃烧火道，因而在同样循环气流量下有较大的冷却效应。

本发明的基本任务是以尽可能低的代价去进一步降低焦炉废气中NOx的生成，特别是在用富煤气操作时，使其降到比单独使用已知方法可以达到的生成量更低。

为了解决这个任务，本发明建议：将从排气道抽出的废气在焦炉入口处前或焦炉入口处掺和到底部燃烧介质中，即煤气和/或空气中，并在双联火道内附加进行废气循环。

通过本发明的外部和内部废气再循环的联合，在用两种已知方法之一不能单独实现的范围内降低火焰温度是可能的。由于火焰温度降低，特别是用富煤气在底部燃烧时，可大大减少焦炉内NOx的产生，而不因此损害焦炉生产能力。这种联合使得有可能符合理想地扩大混合比，而且与单独的外部废气再循环相比，这种联合明显降低了投资费用和生产成本。

此外，本发明设计用风机从空旷的周围，特别是从焦炉组的辐射位置周围抽吸燃烧空气并通过管道作为强制空气送入焦炉中。这种措施提供了节省费用的可能性，使最大程度排除焦炉辐射能和抽吸底部燃烧用空气互相配合起来。

此外再建议，将外部返回的废气流量在顾及到气流循环量的条件下调节到使所希望的焦炉内火焰温度能在火道热平衡基础上保持恒定。这里建议，在炼焦工艺中借助于联合内部和外部烟道气再循环-与气体种类无关-控制火焰温度，为这种新式控制法设计了一个特殊的控制系统。在此系统中用计算机对流量、热值、氧浓度和温度的测量值进行计算，然后计算机在顾及当时的热耗量和所需火焰温度的条件下发出调节所需流量的指令。

此外在用以富煤气加热的复热式焦炉时，应把外部返回的废气只输给在贫煤气操作下通有煤气的交流换热器，而在用富煤气炼焦炉时应把外部返回的废气只输给每一个第二交流换热器。

另外还对通过掺和外部返回的废气把富煤气变成贫煤气，然后进行再生式预热作了设计。用这种工作方法可用一定数量的返回废气将富煤气混合，使其混合物的热值等于贫煤气的热值（2500至5200千焦尔/标准米²）。然后将这种“被冲淡了的富煤气”或“人造贫煤气”像“真正的”贫煤气一样进行再生式预热并按本发明再另将循环气流导入双联火道内的燃烧产物中。在复热式焦炉中使用本发明的加热系统。其优点是，可以取消富煤气分配系统和地下喷管室。

按照本发明的其它建议已作了这样的设计，即在两个或两个以上的焦炉组中作周期性加热切换的转换间歇在时间上是错开进行的。返回的废气只从正在燃烧着的焦炉组的排气道中抽出。因此可保证，在一个焦炉组转换时即在新的加热周周期开始时不从自己的管道吸入吹洗空气，而从其它一个正在燃烧着的焦炉组吸入废气。实施这个建议需要相应的连接管道和控制机构。在用此种处理方法时，也可同时用富煤气加热焦炉组的一部分，用贫煤气加热其它部分。

此外，按本发明设计，在复热式焦炉上所有煤气交流换热器和所有空气交流换热器的废气装置上的通气量或在富煤气焦炉上所有第一和第二交流换热器的废气装置上的通气量分系列地作这样的调节。此两种系列的交流换热器各被通以相同的或不同的废气量，因而使所有装置上具有相同的废气温度。例如在“人造贫煤气”生成时，随着提高废气混合率或提高废气温度在交流换热器中的贫煤气混合温度或贫煤气入口温度越来越高，与此相应的是煤气交流换热器的废气温度也高。为了消除这种影响，可取的是，废气流量分配给所接通的煤气交流换热器和空气交流换热器不象通常的50%/50%，而采用使得出口温度各相等的比例。

本发明的另一种实施方式是：对交流换热器系列的通气量调节作这样的控制，即有目的地使各交流换热器装置上的废气温度不相等，外部废气再循环只使用温度较低的废气流。视生产条件而定，这种措施有可能优于上述实施形式。用这种措施尤其能节省底部供热。

实施本发明方法用的富煤气焦炉或复热式焦炉的炉组有由双联火道组成的燃烧室，有在双联火道中的一级或多级燃烧，有回收废气余热的交流换热器和预热底部燃烧介质的交流换热器，设计成的炼焦炉组配备有外部废气再循环的一些装置，如：风机、吸入管道和分配管道、节流装置和关闭装置、测量装置和调节装置，此外焦炉组还配备有双联火道的中间连接墙，在这些连接墙上面有回转点，下面在火道底部范围内各有一个或多个孔，废气通过这些孔由下降的火道流到上升的或燃烧的火道中。

在这里富煤气焦炉或复热式焦炉的燃烧室可以由双联火道以顺次或交替燃烧的顺序构成。此外在这儿还作了进一步设计，即在焦炉组的分配管中或在焦炉入口处配备上众所周知的混合装置，例如文邱里混合器旋流装置，足够长度的混合段、一种促进快速混合的汇聚装置等。

此外本发明的焦炉组配备一个借助内外联合的，与气体种类无关的废气再循环杂恒定保持所要火焰温度的控制系统。其中当时应有的火焰温度由一台计算机从所需的测量值，特别是从流量、热值、氧浓度和温度计算出来。该计算机然后在顾及当时的热量需要和上述火焰温度的条件下发出调节所需流量的指令。

此外本发明的焦炉组配备一个测量和控制系统。该测量和控制系统控制贫煤气生产时装有煤气或空气的各偶数或奇数交流换热器的平均通气量和平均废气温度，并根据预先规定，通过控制通气量在两个交流换热器系列上调成相同的或不同的废气温度。

最后还设计成将偶数或奇数交流换热器系列即通有煤气或空气的交流换热器系列分别与各自的排气道连接。