[发明专利]扩增焦炉煤气的方法

说明书

本发明提出一种通过优化水蒸气输入时间而可使产生的焦炉煤气量最大化的扩增焦炉煤气的方法。该方法的特征在于，为使在将焦炉碳化室内的煤碳化的步骤中水‑气反应可在至少500℃下进行，向焦炉碳化室中的烟道内输入水蒸气，将水蒸气输入点提前至焦炉煤气产生量为最佳的点之前，从而增加水蒸气的输入时间，使得水蒸气与存在于焦炉碳化室中的碳的反应最大化。

技术领域

本发明涉及一种扩增焦炉煤气量的方法，更具体而言，涉及一种通过优化向焦炉碳化室中的烟道(gas way)内引入水蒸气的起点并因此增加水蒸气进入烟道的引入时间而扩增焦炉煤气量的方法。

背景技术

焦炉是通过在高温下将煤(原料)碳化而制备焦炭的装置。在焦炉中，将煤装载在碳化室中，加热至1100℃至1340℃，然后在相同的温度下保持预定的时间以使煤炭化。此处，为了保持这样的温度状态，向燃烧室中供入空气和燃料气体。

焦炉配备有多个独立的碳化室，并且每个碳化室设有烟气上升管。

这样的焦炉在将储存在每个碳化室中的煤碳化的过程期间产生焦炉煤气(COG)，其为挥发性气体。该焦炉煤气通过焦炉的烟气上升管排出。

通过焦炉烟气上升管排出的焦炉煤气含有大量的环境污染物(例如粉尘、焦油等)和挥发性物质。为了除去这些环境污染物，通常将它们收集在集气管中，然后送至后处理工艺中。

同时，通过精炼法而主要重新利用焦炉煤气作为炼铁厂中的燃料。随着焦炉煤气用量的增加，近年来已研究和开发了扩增焦炉煤气用量的方法。

关于这些研究和开发，公开了多种常规技术。

日本未审查专利申请公开号2000-144142(2000.05.26.)公开了一种“除去附着在焦炉碳化室上的碳的方法”。

该方法是一种通过向碳化室中注入包含二氧化碳和水蒸气的气体混合而除去附着在焦炉碳化室上的碳的技术，其特征在于交替提供二氧化碳(水蒸气)和空气以防止在注入气体时碳化室中的温度过度上升和下降。

此外，韩国专利登记号10-1082127(2011.11.03.)——由本发明的申请人提交和登记——公开了一种“通过使用二氧化碳扩增焦炉煤气量的方法”。该方法是通过利用焦炉产生的余热使高温碳与二氧化碳和水反应而扩增焦炉煤气量的技术，其特征在于向焦炉碳化室中的烟道内供入二氧化碳、水或其混合物(气化剂)，因此气化剂与碳化室中的碳反应，从而扩增焦炉煤气量。

上述常规技术公开了通过向焦炉中注入二氧化碳和水以引发与高温碳的吸热反应而扩增焦炉煤气量的方法，以及从焦炉煤气中回收余热的方法。

然而，本发明人确定当通过常规技术扩增焦炉煤气量时会发生各种问题。

为证实上述问题，本发明人进行了关于位于焦炉碳化室的上部的烟道温度和焦炉煤气的产生量随时间变化的实验，假定在一个循环中焦炉的运行时间设置为24小时。其结果示于图1中。

如图1所示，可确定的是位于碳化室上部的烟道的温度保持在500℃至1100℃，并且焦炉煤气的产生量在约6小时处开始迅速增加，在约10小时处最大、且在约13.5小时处迅速降低。这些数据结果可因多种因素(例如升温速率、焦炉结构、原料装载量等)而变化，但是焦炉煤气的产生方式彼此类似。

根据这种焦炉煤气产生量的变化，当焦炉煤气的产生量小于其平均的产生量时，必须引入二氧化碳。因此，在那之前当将二氧化碳引入时，存在其连同焦炉煤气一起在烟道中移动的问题，因此二氧化碳在烟道中的有效停留时间不充足，从而其与碳在烟道中的反应时间也不充足。

即，仅当在14小时处引入二氧化碳时，才能确保预定水平的停留时间，并且甚至当装载在焦炉中的煤温度达到800℃以上时，才发生二氧化碳与附着在焦炉中的煤的吸热反应。因此，出现了碳化区间——在二氧化碳与碳反应时可使用的区间——被限定在预定区间的问题。