減少焦爐氮氧化物產生的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是關于一種減少焦爐對大氣污染的技術措施，尤其涉及一種減少焦爐氮氧化物產生的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]焦爐煙囪排放的污染物主要為S02、N0X及煙塵等，污染物呈有組織高架點源連續(xù)性排放，是污染大氣的主要污染源之一。燃氣在焦爐立火道燃燒時，會生成氮氧化物N0X，按其生成的機理分有溫度熱力型、碳氫燃料快速型和含氧組分燃料型三種。當空氣過剩系數α =I.I，空氣預熱到1100°C時，焦爐煤氣理論燃燒溫度為2350°C，高爐煤氣理論燃燒溫度為2150°C。一般認為實際燃燒溫度要低于此值，實際燃燒溫度介于理論燃燒溫度和測定的火道砌體溫度之間。燃燒溫度對溫度熱力型NO生成有決定性的作用。當燃燒溫度低于1500°C時，NO量很少，但當溫度高于1500 °C時，NO量按指數規(guī)律迅速增加，而焦爐煤氣實際燃燒溫度在1800°C左右，氮氧化物產生量將超過3000ppm。氮氧化物(NOx)包括Ν0、Ν02、Ν20、Ν203、N2O4等。NOx是光化學煙霧的引發(fā)劑之一，經過復雜的化學變化形成光化學煙霧和酸雨，危害人類健康和破壞生態(tài)環(huán)境。2012年10月I日實施的《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》對焦爐NOx排放有嚴格要求，煉焦爐煙囪排放廢氣中NOx含量為新建企業(yè)執(zhí)行500mg/m3;現有企業(yè)執(zhí)行800mg/m3(執(zhí)行時間為2012年10月I日至2014年度12月31日止，2015年I月I日起執(zhí)行500mg/m3)，深入地研究焦爐低NOx燃燒技術尤顯重要。
[0003]現在工業(yè)上廣泛應用的脫硝技術為SCR(選擇性催化還原法)和SNCR(選擇性非催化還原法)。但是SNCR脫硝效率低，一般不超過70%，所用還原劑消耗量較大，同時SNCR法是在爐膛內部噴射還原劑，會對生產工藝造成影響。焦爐的生產工藝的特點不允許在煉焦爐的內部進行噴氨脫硝，因此SNCR法不適用焦爐煙氣(廢氣)的脫硝。SCR自20世紀80年代初開始逐漸應用于燃煤鍋爐煙氣脫硝，至今已被公認為煙氣脫硝的主流技術。選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduct1n，SCR)技術是一種成熟的商業(yè)性NOx控制處理技術。脫硝原理是在280-400°C下，將含氨的還原劑噴入煙氣中，在催化劑的作用下，還原劑有選擇性地把煙氣中的NOx還原為無毒無污染的N2和H2O,還原劑可以是液氨、氨水、尿素、碳氫化合物(如甲燒、丙稀等)等。
[0004]盡管目前煙氣脫硝技術已較成熟，但在實際應用中SCR、SNCR仍存在4個方面的問題。一是SCR、SNCR需要合適的溫度，SCR溫度要求340°C，一般焦爐煙氣溫度只有280°C以下，低溫催化劑開發(fā)是技術關鍵，難度大;二是SCR、SNCR技術的消耗大量的氨，若80 %的電廠采用此技術，則每年需消耗約500萬噸的氨，占全國氨總產量的10%，這造成環(huán)保與農業(yè)“爭糧”問題，使環(huán)保與農業(yè)兩個基本國策難以協調發(fā)展;三是泄漏的氨不僅與二氧化硫在水蒸氣作用下會生成粘附性、腐蝕性、吸附性強的硫酸氫銨，易造成空預器換熱元件堵塞和催化劑失活，造成運行成本提高，同時還會在環(huán)境中形成二次細粒子；四是煙氣中水溶性堿金屬和氣態(tài)砷化物進入催化劑內部并堆積，在催化劑活性位置與其他物質發(fā)生反應，引起催化劑中毒失活;五是廢催化劑難以安全處置。據預測，我國將產生5萬噸/年的SCR廢催化劑，其重金屬污染不容忽視。
[0005]空氣分級燃燒是比較成熟的低NOx燃燒技術之一，其核心思路是避開高溫和大過?？諝庀禂档耐瑫r出現，從而降低NOx的生成。主要方法是先將一定比例的空氣(小于理論空氣量)從燃燒器送入，使燃料在缺氧條件下燃燒，燃燒溫度和速度都降低，燃料由于不能完全燃燒而生成中間產物HN、HCN、CN、NH3和NH2等，其相互復合生成氮氣或者將已經生成的NOx還原分解。然后將剩余的部分空氣以二次風的形式送入，使燃料在空氣過剩的情況下充分燃燒。在此區(qū)間，由于火焰溫度低，在燃盡區(qū)也不會有大量的NOx生成，因此總NOx生成量減少，此法降氮效果最高為30%。上述生產實踐說明，在無廢氣循環(huán)的條件下，采用分段加熱技術可以降低燃燒溫度，降低NOx濃度。但是對于已經投產的焦爐，焦爐結構無法改變，無法使用空氣分級燃燒解決氮氧化物排放問題。
[0006]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關行業(yè)的經驗與實踐，提出一種減少焦爐氮氧化物產生的裝置及方法，以克服現有技術的缺陷。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種減少焦爐氮氧化物產生的裝置及方法，不用改變焦爐的內部結構，能顯著降低廢氣的氮氧化物濃度和氮氧化物絕對排放量，改善企業(yè)周邊大氣環(huán)境。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實現的，一種減少焦爐氮氧化物產生的裝置，所述裝置包括:
[0009]雙向軸流式風機，所述雙向軸流式風機設置于焦爐的分煙道走廊，所述雙向軸流式風機具有兩個風口，一個風口通過管道與焦爐的廢氣通道連通，另一個風口通過管道與焦爐的空氣通道連通;所述雙向軸流式風機將焦爐的廢氣通道中的廢氣抽出并強制送入到焦爐的空氣通道中與空氣混合；
[0010]電氣控制系統，所述電氣控制系統控制所述雙向軸流式風機的轉速、轉向；
[0011]測量裝置，所述測量裝置檢測所述管道中廢氣的氮氧化物的濃度。
[0012]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，雙向軸流式風機的風口與廢氣通道連通或與空氣通道連通的管道中設有調節(jié)風門，所述調節(jié)風門調整所述管道中的廢氣通過量。
[0013]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，雙向軸流式風機的一個風口通過管道與焦爐地下室機側或焦側分煙道末端的烘爐孔連通取廢氣;所述雙向軸流式風機的另一個風口通過管道與焦爐的交換開閉器的側蓋連通，將廢氣送入交換開閉器的上升氣流。
[0014]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，雙向軸流式風機的一個風口通過管道與焦爐地下室機側或焦側分煙道末端的烘爐孔及分煙道翻板處連通取廢氣;所述雙向軸流式風機的另一個風口通過管道與焦爐的交換開閉器的側蓋連通，將廢氣送入交換開閉器的上升氣流。
[0015]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，雙向軸流式風機的一個風口通過管道與焦爐機側或焦側的某一交換開閉器下端的分煙道處連通取廢氣;所述雙向軸流式風機的另一個風口通過管道與該交換開閉器兩側的其它交換開閉器的側蓋連通，將廢氣送入兩側的其它交換開閉器的上升氣流。
[0016]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，焦爐中每相鄰四個交換開閉器為一組，所述雙向軸流式風機的一個風口通過管道與焦爐機側或焦側的η和n+2交換開閉器的側蓋連通，從所述η和n+2交換開閉器的下降氣流取廢氣;所述雙向軸流式風機的另一個風口通過管道與η+I和n+3交換開閉器的側蓋連通，將廢氣送入所述n+1和n+3交換開閉器的上升氣流；
[0017]其中η為機側或焦側交換開閉器的編號，n= l，5，9，……。
[0018]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，焦爐中每相鄰兩個交換開閉器為一組，所述雙向軸流式風機的一個風口通過管道與焦爐機側或焦側的η交換開閉器的側蓋連通，從所述η交換開閉器的下降氣流取廢氣;所述雙向軸流式風機的另一個風口通過管道與η+1交換開閉器的側蓋連通，將廢氣送入所述η+1交換開閉器的上升氣流；
[0019]其中η為機側或焦側交換開閉器的編號，η= 1，3，5，……。
[0020]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，雙向軸流式風機包括一支架，所述支架通過減振裝置設置在所述分煙道走廊的底板上;所述支架上固定一防爆電機，所述防爆電機的電機軸水平設置，且同軸固定連接一不銹鋼主軸;所述不銹鋼主軸兩端分別通過耐高溫軸承轉動支撐在所述支架上;所述不銹鋼主軸中部同軸固定連接一不銹鋼葉輪，所述不銹鋼葉輪的外部封閉罩設有一錳碳鋼機殼，所述錳碳鋼機殼在所述不銹鋼葉輪兩側形成兩個風口；所述防爆電機與變頻控制器連接，所述變頻控制器控制所述防爆電機的轉速與轉向。
[0021]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，管道由至少兩段首尾連接的方形管道組成，所述方形管道之間采用耐高溫硅膠布連接，所述管道上設有氣體取樣口，所述測量裝置設在氣體取樣口處;所述不銹鋼主軸上設有主軸散熱裝置。
[0022]本發(fā)明的目的還可以是這樣實現的，一種減少焦爐氮氧化物產生的方法，所述方法采用雙向軸流式風機將焦爐的廢氣通道中的廢氣抽出并強制送入到焦爐的空氣通道中與空氣混合形成混合氣，用廢氣稀釋空氣中的氧含量;通過電氣控制系統控制所述雙向軸流式風機的轉速及轉向，調節(jié)混合氣中的廢氣量，利用測量裝置檢測廢氣中的氮氧化物的濃度。
[0023]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，方法具體包括如下步驟:
[0024]S1、調節(jié)燃燒室的空氣過剩系數，使煤氣接近完全燃燒，且立火道不冒火、不冒煙；
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