TW201037069A - Carbonization plant with waste gas recirculation - Google Patents

Description

201037069 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種根據非回收（Non-Recovery )法或熱 回收（Heat Recovery )法設計及建造之用於自煤生產焦炭 之碳化設備。對於達成根據非回收法或熱回收法（以下簡 稱為NR/HR )碳化設備的經濟效率來說，高通量率尤為重 要此主要歸因於此項技術一直被認為操作時間較長，亦 即經濟效率較低，因為與習知的臥式容室技術相比，燃燒 氣體的釋放僅略微受到影響。僅可藉由在若干階段向製程 均勻供應空氣來影響碳化技術之速度，以最佳化燃燒。 【先前技術】 因此，在過去幾年中，為確保自上而下平面加熱煤料/ 焦炭料，已提出許多改進措施以使上部爐中之一次空氣及 下部爐中之二次空氣的饋入均勻〖。藉此，有可能縮短煤 料完全碳化所需之操作時間且提高經濟效率。然而，目前 的解決方法僅呈現出一種近似平面的加熱法，因為上部爐 中之-次空氣與下部爐中之二次空氣始終僅可經由爐底部 區域如同點狀方式供應。 圖1所示之俯視圖呈現下部爐中的财火結構的實施 例。上部爐之燃燒室中所形成的粗氣體/廢氣混合物經由每 :爐： '至20個降流管通道被供應至下部爐中之爐底煙 ^ 乳祖乱體7廢軋混合物在爐底煙道中 凡全燃燒。爐底煙道中所產生的熱量用於礙化來自底部的 201037069 煤料，由此確保爐之操作時間縮短且效能等級較高。為達 成此效果，經由下部爐前側之開口處吸入所謂的二：空 氣’且經由縱橫交錯的垂直通道系統將其送入實際的爐： 通道加熱煙道中供二次燃燒可燃氣體。在此製程期間，爐 底通道中形成多個短的個別火焰。該等爐底通道的加熱煙 道中所產生的熱量隨後以經由熱傳導通過爐底煤料以垂直 方式供應，用於碳化此煤料。圖解明確顯示，下部爐之多 〇 ^道β又置幾乎不存在任何增加二次空氣階段的數目且因此 提高二次燃燒效率之可能性。就加工技術而言，此種解決 方案亦將需要在校準程序上花費不合理的額外高額支出。 此外，就對環境無害之爐操作而言，需要在最大可能 程度上降低來自工業設備的氮氧化物（N〇x )排放量。由於 燃燒空氣之分子氮以及燃料中以化學方式結合之氮的部分 氧化，故氮氧化物係在石化燃料（例如煤）的燃燒製程中 在火及周圍的高溫區中產生。以熱學方式形成之NO為主 〇要NOx組份’其由分子氮在溫度超過13〇〇。〇之火焰中藉 著與分子氧的氧化而形成。因為NR/HR爐中可能出現高達 約1450 C之溫度’故應在技術上努力減少此熱no形成且 由此降低所導致的生態負荷。以下說明中綜合概述減少NO 的最顯著理論可能性： •低的總體空氣數（air figUre ); •布置空氣階段； • NH3喷射； •蒸汽/水噴射； 5 201037069 •廢氣再循環。 【發明内容】 為有效地而共同地解決上文所概述的兩組問題，建蟻 在NR/HR爐之燃燒室中應用廢氣再循環之程序工程措施： 一方面，可在下部爐之爐底通道系統中應用内部廢氣再循 環因此，一部分廢氣流在即將自爐之爐底通道中最終排 二之别分流，且經由通道系統或經由上游的一或多個孔返 回爐底通道中。廢氣再循環由位於上游與下游的爐底通道 之間的壓力差驅動，由此再循環至位於上游的通道中。壓 力差可歸因於位於上游之爐底通道中的較高廢氣溫度及由 此形成的較低密度。 ΔΡ指數2-指數i=g* 、丄2 I) 、 / 此項措施導致二次燃燒延遲，其延長爐底煙道中之個 別火焰且促進燒化特性之均勻化以及下部爐中熱量的釋 放。此外’經由此項措施，下部爐之爐底通道加熱煙道中 的氧氣分壓降低，其導致以熱學方式形成之NOx廢氣部分 減少。原因在於由於廢氣混合，故介質溫度降低且爐底通 道中之熱NO的形成因此會減少。 然而’亦可能僅抽回其他氣流中之廢氣，亦即爐通道 系統外部之廢氣，且經由爐室中的鼓風機使其返回降流管 或返回下部爐中之爐底通道系統。在中間製程技術處理階 段’可在廢氣返回爐中之前自其中除去影響環境或製程之 201037069 其他組份。 本發明利用申請專利範圍中所指示之特性特徵來解決 此項任務。其在圖1至圖5中進一步予以說明。 【實施方式] 圖1以俯視圖與前視圖方式展示2個彼此相鄰排列之 NR/HR爐1及2、二次空氣入口 3、二次空氣出口 4及降流 〇管5。此外’亦可見與底板整合之二次空氣通道6，以及廢 氣通道7，以及内部爐底通道8與外部爐底通道9。 圖2a展示根據先前技術之氣流途徑及爐底通道中之火 焰構成此處，上部爐之粗氣體-廢氣混合物係來自降流管 5且與來自爐底通道8與9中之二次空氣出口 13的空氣一 起在火焰11與12中燃燒。 與之相比，藉由應用本發明方法及在圖2b中所展示之 相應裝置，提供使廢氣能夠回流的個別環流孔丨〇，由此改 ❹良火焰11與12之幾何形狀，且實現本發明關於污染物形 成之優勢。 圖3展示具有一個個別孔10的爐底通道幾何形狀的實 施例’其用於在下部爐中產生内部廢氣再循環。 圖4展示具有兩個個別孔10的爐底通道幾何形狀的實 施例，其用於在下部爐中產生内部廢氣再循環。 圖5展示關於外部廢氣再循環之可能性之兩個實施 例’其中鼓風機1 4各為再循環作準備。 7 201037069 【圖式簡單說明】 圖1展示2個彼此相鄰排列之煉焦爐之爐底系統，以 及氣流。 圖2a及圖2b展示根據先前技術之氣流途徑及爐底通道 中之火焰構成，及與之相比，本發明之氣流途徑及爐底通 道中之火焰構成。 圖3展示2個彼此相鄰排列之煉焦爐之爐底系統的另 一俯視圖。 圖4展示2個彼此相鄰排列之煉焦爐之爐底系統的另 一俯視圖。 圖5展示2個彼此相鄰排列之煉焦爐之爐底系統的另 一前視圖。 【主要元件符號說明】 1 : NR/HR 爐 2 : NR/HR 爐 3 :二次空氣入口 4 :二次空氣出口 5 :降流管 6 :二次空氣通道 7 :廢氣通道 8 :内部爐底通道 9 :外部爐底通道 Μ :環流孔 8 201037069 11 :火焰 12 :火焰 13 :二次空氣出口 14 :鼓風機

Claims (1)

1. 201037069 七、申請專利範圍： 1 · 一種使根據非回收（Non-Recovery )法或熱回收（Heat Recovery )法設計及建造之碳化設備的燒化特性均句化且減 少其熱NOx排放的方法’該碳化設備包含多個爐，各爐包 含以門及側壁為界之爐空間供處理煤料或壓實煤餅，且包 含位於該爐空間上方的孔隙空間，以及包含自該孔隙空間 排出廢氣之裝置、向該孔隙空間供應新鮮空氣之給料裝 置，此外亦包含引導廢氣或二次饋入空氣的爐底通道系 統，該系統至少部分與該爐空間下方之底板整合，其特徵 在於該爐中所產生之廢氣部分地經由孔或通道返回該爐空 間中以用於該爐的燃燒製程。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，在該爐 中產生且自燃燒室帶離之廢氣在該爐中實現再循環。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其特徵在在該爐 中產生且自煉焦室帶離之廢氣經由該等爐底通道之間的爐 底通道隔壁中的獨特孔實現再循環。 4. 如申請專利範圍第2項之方法，其特徵在於，在該爐 中產生且自該燃燒室帶離之廢氣經由該等爐底通道之間的 爐底通道隔壁中的若干個孔實現再循環。 5. 如申請專利範圍第2項之方法’其特徵在於，在該爐 產生且自煉焦室帶離之廢氣經由該等爐底通道之間的爐 =道隔壁中的—或多個孔實現再循環，且該廢氣的量係 經由滑動磚、噴嘴、令&其 1 H文氏官（Venturi)裝置校準。 6·如申凊專利範圍第i項之方法其特徵在於，在該爐 10 201037069 中產生且自煉焦室帶離之廢氣在該爐外部實現再循環。 7·如申請專利範圍第6項之方法，其特徵在於，在該爐 中產生且自該煉焦室帶離之廢氣藉助於鼓風機再循環至位 於上游之爐底通道中。 8.如申請專利範圍第6項 〈万/ί：其特徵在於，在該爐 中產生且自§亥練焦室帶離之廢齑並Β·/ι·^ϋπ 潑氣藉助於豉風機再循環至降 -π υ π爻万法 / 穴何做隹於，在該爐 中產生且自該煉焦室帶離之 pa φ ^ h而产 廢礼藉助於豉風機再循環至爐 門中之一次空氣孔中。 10. 如申請專利範圍第 項之方法，其特徵在於，在續 爐中產生且自該後隹玄嫌私 社及 爐頂部之一次空氣I中之廢氣藉助於鼓風機再循環至 11. —種如前述申請專利 々七、+ 耗圍弟1項至第9項中任_馆 之方法之應用，其用於如、*沾 r ^項 〇 、、速煉焦爐之操作時間。 12. -種實施如前述中請專利範圍第 一項之方法的裝置，苴白 喟至第4項中任 理煤料或壓實煤餅，且人 爐工間供處 ρβ 匕3位於該爐空間上方的：?丨（¾光 間，以及包含自該孔隙办 ]上方的孔隙空 〆〜I承二間排出廢教 間供應新鮮空氣之仏料# $ 孔之裝置、向該孔隙空 h X之 科裝置，此外亦 空氣的爐底通道系統，兮 廢氣或饋入 底板整合，其特徵在_， ^刀該爐空間下方之 道之間的爐底通道隔壁中。 〃美仏於該等爐底通 13 ·—種實施如申往亩1, 甲°月專利範圍第5項之太i Θ之方法的裝置，其 11 201037069 包含以門及側壁為界之爐空間供 、处理煤料或壓實煤餅，且 包含位於該爐空間上方的孔隙空 ηα π 以及包含自該孔隙空 間排出廢氣之裝置、向該孔隙空 』應新鮮空氣之給料裝 置’此外亦包含引導廢氧咨錯人 “ Hi饋^氣的爐底通道系統，該 系統至少部分與該爐空間下方之底板整合，其㈣在於， 遠等爐底通道之間的爐底通道隔壁中的孔可藉助於滑動碍 封閉，或廢氣體積可經由適合的滑動磚、喷嘴或 置來校準。 衣 14.-種實施如前述中請專利範圍第㈣至第w項中任 -項之方法的裝置’其包含以門及側壁為界之爐空間供處 理煤料或壓實煤餅’且包含位於該爐空間上方的孔隙空 間，以及包含自該孔隙空間排出廢氣之裝置、向該孔隙空 間供應新鮮空氣之給料裝置，此外亦包含引導廢氣或饋入 空氣的爐底通道系統’該系統至少部分與該爐空間下方之 底板整合’其特徵在於’設有鼓風機係，且所述鼓風機係 被連接成使得自該煉焦室帶離之廢氣可轉移至位於上游的 爐底通道、降流管中’或轉移至該爐門或爐頂部之一次空 氣開口中。 八、圖式： (如次頁） 12