本發(fā)明涉及煉焦技術領域，尤其涉及一種能夠實現(xiàn)焦爐燃燒室立火道內低氮燃燒的方法。
背景技術：
現(xiàn)代焦爐爐體最上部是爐頂，爐頂之下為相間配置的燃燒室和炭化室，爐體下部有蓄熱室和連接蓄熱室和燃燒室的斜道區(qū)，每個蓄熱室下部的小煙道通過交換開閉器與煙道連接。煙道設在焦爐基礎內或基礎兩側，煙道末端通向煙囪。因此焦爐由三室兩區(qū)即炭化室、燃燒室、蓄熱室、斜道區(qū)、爐頂區(qū)，以及基礎部分組成。燃燒室在炭化室兩側，由多個立火道構成。蓄熱室位于爐體下部，分空氣蓄熱室和煤氣蓄熱室。
燃燒室內每兩個立火道構成一對雙聯(lián)立火道(分別稱上升火道、下降火道)分別走上升氣流和下降氣流，每對雙聯(lián)立火道頂部設有跨越孔，底部設有廢氣循環(huán)孔，使2個立火道相連通。自立火道底部進入立火道的助燃空氣、煤氣經(jīng)擴散燃燒后形成上升氣流，上升氣流經(jīng)跨越孔進入下降火道成為下降氣流，下降氣流經(jīng)火道底部廢氣循環(huán)孔進入上升氣流參與循環(huán)。
隨著現(xiàn)代生產(chǎn)方式的轉變，對焦爐提出了更高的要求，如生產(chǎn)能力大，加熱系統(tǒng)阻力小，調節(jié)控制方便，低氮環(huán)保等。目前我國現(xiàn)有的下噴焦爐為改善立火道內高向加熱均勻性，滿足生產(chǎn)負荷要求，采用了高低燈頭、廢氣循環(huán)和助燃氣體分段供給等方式，但在抑制燃燒過程中氮氧化物生成方面仍有改進的空間。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)焦爐燃燒室立火道內低氮燃燒的方法，通過對分段加熱式焦爐燃燒室立火道內各助燃空氣和煤氣的噴出位置以及助燃空氣和煤氣的供入量進行限定，實現(xiàn)溫和與深度低氧稀釋燃燒、濃淡燃燒、燃料分級燃燒及空氣分級燃燒多種低氮氧化物燃燒方式，能夠有效抑制立火道燃燒過程中nox的生成，滿足更高的環(huán)保要求。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)：
實現(xiàn)焦爐燃燒室立火道內低氮燃燒的方法，焦爐燃燒室由多個立火道組成，每兩個立火道組成一個雙聯(lián)立火道，雙聯(lián)立火道的頂部通過跨越孔連通，底部通過廢氣循環(huán)孔連通；每個立火道底部分別設富煤氣磚煤氣道、助燃空氣底部出口及貧煤氣底部出口，立火道隔墻沿高向設多段助燃空氣出口和多段煤氣出口；實現(xiàn)焦爐燃燒室立火道內低氮燃燒的方法包括如下步驟：
1)助燃空氣自立火道底部及沿高向分段供入各立火道，富煤氣通過富煤氣磚煤氣道的富煤氣出口自立火道底部供入，貧煤氣或混合煤氣通過貧煤氣底部出口及沿高向分段供入立火道；
2)立火道內，貧煤氣底部出口高于助燃空氣底部出口50～500mm設置，助燃空氣底部出口低于廢氣循環(huán)孔或與廢氣循環(huán)孔底面等高設置，使預熱后的助燃空氣自助燃空氣底部出口進入立火道后，先與廢氣循環(huán)孔處的廢氣混合，助燃空氣中的中的氧氣濃度降低，然后向上噴射與富煤氣出口或貧煤氣底部出口噴出的貧煤氣/混合煤氣接觸燃燒，形成溫和與深度低氧稀釋燃燒，從而減少燃燒時nox的生成；
3)助燃空氣自助燃空氣底部出口進入立火道的同時，也分別從立火道隔墻上的各段助燃空氣出口噴出，沿立火道高向，各段助燃空氣出口與煤氣出口交錯設置，使各段燃燒過程總存在過量助燃空氣與低濃度煤氣反應或過量煤氣與貧氧助燃空氣反應的情況，在立火道內形成濃淡偏離的燃燒過程，并能夠降低上游燃燒后廢氣的溫度，避免煤氣與助燃空氣快速劇烈燃燒的發(fā)生，從而進一步抑制燃燒時nox的生成；
4)通過流量調節(jié)裝置分別控制貧煤氣底部出口、助燃空氣底部出口、各段助燃空氣出口及各段煤氣出口的氣體流量；最后一段助燃空氣出口高于最后一段煤氣出口設置，調節(jié)最后一段煤氣出口供入的煤氣量為立火道供入煤氣總量的1％～50％，保證在最后一段煤氣出口處的上升氣流總體空氣過剩系數(shù)＜1；調節(jié)最后一段助燃空氣出口供入的助燃空氣量為供入助燃空氣總量的1％～50％，保證在最后一段助燃空氣出口處的上升氣流總體空氣過剩系數(shù)＞1；在此條件下，立火道內最后一段煤氣出口下游高溫廢氣殘留還原性氣氛能夠還原已生成的nox，從而有效降低廢氣中的nox濃度；最后一段助燃空氣出口后上升氣流的可燃成分完全燃燒，過量的助燃空氣還可使燃燒后的廢氣溫度降低。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
1)通過合理設置貧煤氣底部出口、助燃空氣底部出口及廢氣循環(huán)孔的相對高度，使預熱后的助燃空氣進入立火道時先與廢氣混合，降低了助燃空氣中氧氣的濃度，然后向上噴射與煤氣接觸燃燒，實現(xiàn)溫和與深度低氧稀釋燃燒，從而使立火道內燃燒過程中nox的生成得到有效抑制；
2)立火道內各段助燃空氣出口和貧煤氣出口設置高度不一致，從而保證各段燃燒過程總存在過量助燃空氣與低濃度可燃氣反應或過量可燃氣與貧氧助燃空氣反應的情況，形成立火道內濃淡偏離的燃燒過程，從而避免煤氣與助燃空氣快速劇烈燃燒的發(fā)生；
3)分段供入過量的助燃空氣或者貧煤氣，能夠降低上游燃燒后廢氣的溫度，抑制燃燒過程中nox的生成；
4)立火道內最后一段貧煤氣出口供入的煤氣量占總煤氣量的1～50％，保證該處上升氣流總體空氣過剩系數(shù)小于1，使立火道內高溫廢氣殘留還原性氣氛能夠還原已生成的nox，從而降低廢氣中的nox濃度；
5)立火道內最后一段助燃空氣出口供入的助燃空氣量為供入助燃空氣總量的1％～50％，保證在最后一段助燃空氣出口處的上升氣流總體空氣過剩系數(shù)＞1；在此條件下，溫度相對較低的最后一段助燃空氣過量供入使殘余煤氣完全燃燒，且燃燒后的廢氣溫度降低。
具體實施方式
本發(fā)明所述實現(xiàn)焦爐燃燒室立火道內低氮燃燒的方法，焦爐燃燒室由多個立火道組成，每兩個立火道組成一個雙聯(lián)立火道，雙聯(lián)立火道的頂部通過跨越孔連通，底部通過廢氣循環(huán)孔連通；每個立火道底部分別設富煤氣磚煤氣道、助燃空氣底部出口及貧煤氣底部出口，立火道隔墻沿高向設多段助燃空氣出口和多段煤氣出口；實現(xiàn)焦爐燃燒室立火道內低氮燃燒的方法包括如下步驟：
1)助燃空氣自立火道底部及沿高向分段供入各立火道，富煤氣通過富煤氣磚煤氣道的富煤氣出口自立火道底部供入，貧煤氣或混合煤氣通過貧煤氣底部出口及沿高向分段供入立火道；
2)立火道內，貧煤氣底部出口高于助燃空氣底部出口50～500mm設置，助燃空氣底部出口低于廢氣循環(huán)孔或與廢氣循環(huán)孔底面等高設置，使預熱后的助燃空氣自助燃空氣底部出口進入立火道后，先與廢氣循環(huán)孔處的廢氣混合，助燃空氣中的中的氧氣濃度降低，然后向上噴射與富煤氣出口或貧煤氣底部出口噴出的貧煤氣/混合煤氣接觸燃燒，形成溫和與深度低氧稀釋燃燒，從而減少燃燒時nox的生成；
3)助燃空氣自助燃空氣底部出口進入立火道的同時，也分別從立火道隔墻上的各段助燃空氣出口噴出，沿立火道高向，各段助燃空氣出口與煤氣出口交錯設置，使各段燃燒過程總存在過量助燃空氣與低濃度煤氣反應或過量煤氣與貧氧助燃空氣反應的情況，在立火道內形成濃淡偏離的燃燒過程，并能夠降低上游燃燒后廢氣的溫度，避免煤氣與助燃空氣快速劇烈燃燒的發(fā)生，從而進一步抑制燃燒時nox的生成；
4)通過流量調節(jié)裝置分別控制貧煤氣底部出口、助燃空氣底部出口、各段助燃空氣出口及各段煤氣出口的氣體流量；最后一段助燃空氣出口高于最后一段煤氣出口設置，調節(jié)最后一段煤氣出口供入的煤氣量為立火道供入煤氣總量的1％～50％，保證在最后一段煤氣出口處的上升氣流總體空氣過剩系數(shù)＜1；調節(jié)最后一段助燃空氣出口供入的助燃空氣量為供入助燃空氣總量的1％～50％，保證在最后一段助燃空氣出口處的上升氣流總體空氣過剩系數(shù)＞1；在此條件下，立火道內最后一段煤氣出口下游高溫廢氣殘留還原性氣氛能夠還原已生成的nox，從而有效降低廢氣中的nox濃度；最后一段助燃空氣出口后上升氣流的可燃成分完全燃燒，過量的助燃空氣還可使燃燒后的廢氣溫度降低。
焦爐燃燒室由多個立火道組成，每兩個立火道組成一個雙聯(lián)立火道，雙聯(lián)立火道的頂部通過跨越孔連通，底部通過廢氣循環(huán)孔連通；每個立火道底部分別設富煤氣磚煤氣道及貧貧煤氣底部出口，立火道隔墻沿高向設多段助燃空氣出口和多段貧煤氣出口。
本發(fā)明中，將所述貧煤氣底部出口高于助燃空氣底部出口50～500mm設置；助燃空氣底部出口低于廢氣循環(huán)孔底面或與廢氣循環(huán)孔底面等高設置；多段助燃空氣出口中的各段助燃空氣出口與多段貧煤氣出口中的各段貧煤氣出口的標高均不相同，且最后一段助燃空氣出口高于最后一段貧煤氣出口設置。
所述立火道隔墻內設助燃空氣道和貧煤氣道，沿高向，助燃空氣道通過多個助燃空氣出口連通立火道，貧煤氣道通過多個貧煤氣出口連通立火道，且助燃空氣出口和貧煤氣出口均為向立火道內上方傾斜、收窄的通道。
所述富煤氣磚煤氣道的富煤氣出口、助燃空氣底部出口、各段助燃空氣出口及各段貧煤氣出口氣體流量分別由各自流量調節(jié)裝置調節(jié)。
所述多段助燃空氣出口與多段貧煤氣出口的分段數(shù)量相同或不同。
本發(fā)明首先對位于立火道底部的助燃空氣底部出口和貧煤氣底部出口進行合理設計，即限定助燃空氣底部出口低于廢氣循環(huán)孔或與其底面等高布置，立火道隔墻底部的貧煤氣底部出口高于高于助燃空氣底部出口布置，從而使預熱后的助燃空氣進入立火道時先與廢氣混合，降低助燃空氣中氧氣的濃度，然后向上噴射與煤氣接觸燃燒，形成溫和與深度低氧稀釋燃燒，進而減少nox的生成量。
立火道底部與焦爐斜道相連，當焦爐采用貧煤氣或混合煤氣加熱時，助燃空氣同時供入立火道底部和立火道隔墻上的助燃空氣道內，其中部分助燃空氣由助燃空氣底部出口噴出，其余的助燃空氣由立火道隔墻上的各段助燃空氣出口噴出。貧煤氣或混合煤氣供入立火道隔墻上的貧煤氣道，其中部分貧煤氣由貧煤氣底部出口噴出，其余的貧煤氣由立火道隔墻上的各段貧煤氣出口噴出。本發(fā)明中，最后一段貧煤氣出口總是低于最后一段助燃空氣出口。
各助燃空氣出口和各貧煤氣出口分別設置流量調節(jié)裝置，用于調節(jié)助燃空氣或煤氣的流量。在焦爐生產(chǎn)加熱過程中，調節(jié)立火道內各出口的煤氣及助燃空氣量，使燃燒過程的空氣過剩系數(shù)總是偏離1，且上段燃燒生成的火焰能夠被下段噴出的煤氣或助燃空氣降溫，以此使立火道燃燒過程中的nox得到綜合控制。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。