[发明专利]一种焦炉循环烟气双控管网装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种焦炉循环烟气双控管网装置及其使用方法，属于冶金、焦化行业的焦炉设备领域。本发明包括焦炉，焦炉内的炭化室和燃烧室相间配置，燃烧室内通过立火道分隔成相互连通的两部分，其中一部分的底部设有燃烧室通口A，另一部分的底部设有燃烧室通口B；烟气总管与焦炉的烟囱连接，烟气总管上安装有循环风机；混合箱内被分隔成不连通的两空间，每个空间分别通过单独的烟气分管与烟气总管连通；燃烧室通口A分别与烟囱、混合箱内的一个空间以及焦炉的燃料进口连接，燃烧室通口B分别与烟囱、混合箱内的另一个空间以及焦炉的燃料进口连接。本发明低成本、低施工难度地对现有焦炉进行了优化改造，解决了焦炉氮氧化物排放超标的问题。

技术领域

本发明属于冶金、焦化行业的焦炉设备领域，涉及减少焦炉氮氧化物产生的装置及方法，更具体地说，涉及一种焦炉循环烟气双控管网装置及其使用方法。

背景技术

焦炉烟囱排放的污染物主要为SO₂、NO_x及烟尘等，污染物呈有组织高架点源连续性排放，是污染大气的主要污染源之一。燃气在焦炉立火道燃烧时，会生成氮氧化物NO_x，按其生成的机理分有温度热力型、碳氢燃料快速型和含氧组分燃料型三种。当空气过剩系数α＝1.1，空气预热到1100℃时，焦炉煤气理论燃烧温度2350℃，高炉煤气理论燃烧温度为2150℃。一般认为实际燃烧温度要低于此值，实际燃烧温度介于理论燃烧温度和测定的火道砌体温度之间。燃烧温度对温度热力型NO_x生成有决定性的作用。当燃烧温度低于1500℃时，NO_x量很少，但当温度高于1500℃时，NO_x量按指数规律迅速增加，而焦炉煤气实际燃烧温度在1800℃左右，氮氧化物产生量将超过3000ppm。氮氧化物(NOx)包括NO、NO₂、N₂O、N₂O₃、N₂O₄等。NO_x是光化学烟雾的引发剂之一，经过复杂的化学变化形成光化学烟雾和酸雨，危害人类健康和破坏生态环境。2012年10月1日实施的《炼焦化学工业污染物排放标准》对焦炉NO_x排放有严格要求，炼焦炉烟囱排放废气中NO_X含量为新建企业执行500mg/m³；现有企业执行800mg/m³(执行时间为2012年10月1日至2014年度12月31日止，2015年1月1日起执行500mg/m³)，深入地研究焦炉低NOx燃烧技术尤显重要。焦炉主要用来生产高质量的焦炭，其燃料主要为高炉煤气或焦炉煤气，近年来焦炉烟气NO_x排放指标持续不达标已经引起企业高度重视，各种治理措施相继诞生，但是治理效果并不明显。

主流烟气废气脱硝技术主要分为源头治理和末端治理。现在工业上广泛应用的脱硝技术SCR(选择性催化还原法)和SNCR(选择性非催化还原法)即为末端治理技术。但是SNCR脱硝效率低，一般不超过70％，所用还原剂消耗量较大，同时SNCR法是在炉膛内部喷射还原剂，会对生产工艺造成影响。焦炉生产工艺的特点不允许在炼焦炉的内部进行喷氨脱硝，因此SNCR法不适用焦炉烟气(废气)的脱硝。SCR自20世纪80年代初开始逐渐应用于燃煤锅炉烟气脱硝，至今已被公认为烟气脱硝的主流技术。选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduction,SCR)技术是一种成熟的商业性NO_x控制处理技术。脱硝原理是在280-400℃下，将含氨的还原剂喷入烟气中，在催化剂的作用下，还原剂有选择性地把烟气中的NO_X还原为无毒无污染的N₂和H₂O，还原剂可以是液氨、氨水、尿素、碳氢化合物(如甲烷、丙烯等)等，但是SCR投资额高、所使用的催化剂生产和后处理成本也比较高，焦炉烟气温度较低，其中的硫化物和水分对催化剂影响较大，SCR方法应用于焦炉脱硝时，存在改造空间小等问题。源头治理主要采用分段燃烧技术和烟气内循环技术，但是对于已经投产的焦炉，焦炉结构无法改变，优化改造的难度较大，因此难以使用分段燃烧技术和烟气内循环技术解决焦炉氮氧化物排放问题。