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    谁有重庆时时彩直播网站: 一种COSUB2/SUB/OSUB2/SUB蓄热燃烧降低NOSUBX/SUB排放的方法.pdf

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    一种 COSUB2 SUB OSUB2 蓄热 燃烧 降低 NOSUBX 排放 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410079027.4

    申请日:

    2014.03.05

    公开号:

    CN103851609A

    公开日:

    2014.06.11

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):F23C 9/06申请日:20140305|||公开
    IPC分类号: F23C9/06; F23L15/00 主分类号: F23C9/06
    申请人: 北京科技大学
    发明人: 朱荣; 李智峥; 王雪亮; 王欢; 刘润藻; 吕明; 林腾昌
    地址: 100083 北京市海淀区学院路30号
    优先权:
    专利代理机构: 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 代理人: 皋吉甫
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410079027.4

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2014.07.09|||2014.06.11

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明属于冶金技术领域,涉及一种利用CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法。本发明采用经混匀装置(4)混匀的CO2(3)和O2(2)的混合气(5)代替空气进行燃烧,燃烧尾气中CO2体积分数为50-95%,尾气经过蓄热体(7)后温度由900-1400℃降低至200-400℃,实现对尾气显热的储存。炉内燃烧稳定后尾气中20-70%的用于循环,剩余气体(11)排出。循环尾气(10)经风机(9)进入混匀装置(4)中与O2(2)均匀混合,混合助燃气体中O2体积分数为3-30%?;旌掀?5)再经过高温蓄热体(7)后温度升高至700-1100℃,通过烧嘴(8)进入燃烧区域与燃料(1)反应,通过换向阀(6)定期切换,实现蓄热式燃烧。使用该方法可使NOx排放降低30-90%。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,其特征在于,采用经混匀装置(4)混匀的CO2(3)和O2(2)的混合气(5)代替空气进行燃烧,燃烧尾气中CO2体积分数为50-95%,尾气经过蓄热体(7)后温度由900-1400℃降低至200-400℃,实现对尾气显热的储存;炉内燃烧稳定后尾气中20-70%的用于循环,剩余气体(11)排出;循环尾气(10)经风机(9)进入混匀装置(4)中与O2(2)均匀混合,混合助燃气体中O2体积分数为3-30%;混合气(5)再经过高温蓄热体(7)后温度升高至700-1100℃,通过烧嘴(8)进入燃烧区域与燃料(1)反应,通过换向阀(6)定期切换,实现蓄热式燃烧。

    2.  按照权利要求1所述CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,其特征在于,点火时用O2作为助燃剂,生产一段时间后,返回烟气与O2进行混合,循环利用烟气中的CO2,随着炉内燃烧逐渐稳定,形成CO2自身循环利用。

    3.  按照权利要求1所述的CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,其特征在于,将体积分数为85-99.9%的O2和体积分数为50-99.9%的CO2分别通过旋流喷枪喷入混合装置内,在高回旋率作用下,均匀混合后,作为助燃剂用于燃烧。

    4.  按照权利要求1所述的CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,其特征在于,高温烟气经过低温蓄热体后温度降低,和O2混合后,在风机牵引下再经过高温蓄热体后混合气温度升高,进入燃烧区域与燃料反应。

    5.  按照权利要求1所述的CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,其特征在于,炉内燃烧稳定后尾气中20-70%的用于循环,剩余尾气用于CO2的捕集回收或直接排放。

    6.  按照权利要求1所述的CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,其特征在于,燃料为天然气气体燃料、煤粉固体燃料、重油液体燃料。

    7.  按照权利要求1所述的CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,其特征在于,助燃剂中的O2采用液氧槽车供氧,再对液氧进行气化;或利用低温精馏法将空气中的N2分离出去后得到O2,用氧气管道供氧。

    8.  按照权利要求1所述的CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,其特征在于,该法适用于转底炉、轧钢加热炉、钢包烘烤炉、回转窑、石灰窑。

    说明书

    说明书一种CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法
    技术领域
    本发明属于冶金工艺领域,特别涉及一种CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法。
    背景技术
    在全球气候逐渐变暖及雾霾天气频现的背景下,各国纷纷提出CO2和NOx的减排目标,降低CO2和NOx的排放已成为全世界共同关注的问题。近年来,CO2/O2燃烧技术被认为是一种能够同时控制CO2和NOx的新型燃烧技术,已引起国内外学术界和工业界的高度重视。
    当燃料通过空气助燃时,空气中含有约79%的N2,在高温炉膛内会发生反应生成NOx污染物,造成大气的污染。O2浓度在促进着火燃烧和降低NOx的生成的作用方面是互相矛盾的。一方面,O2浓度的提高可以改善着火燃烧条件,稳定燃烧;另一方面,O2浓度的提高也促进了NOx的生成,使得NOx排放增加。
    现有的CO2/O2燃烧技术大多是采用余热回收方式来回收热量,降低温度,设备庞大,投资较大,设备运行维护费用较高。
    CO2/O2蓄热燃烧技术是把燃烧产生的尾气,经过蓄热体放出热量后,再返回通过蓄热体升温用于燃烧过程。在此过程中,要将O2与可循环的燃烧废气掺混在一起,利用CO2稀释O2浓度,共同用于助燃。采用此方法,可以有效捕捉回收利用CO2,还能减少燃烧污染物NOx的排放,提高热效率。
    发明内容
    本发明目的是提供一种CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,有效捕捉回收利用CO2,减少燃烧污染物NOx的排放,提高热效率。
    一种CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法,其特征在于,采用经混匀装置混匀的CO2和O2的混合气代替空气进行燃烧,燃烧尾气中CO2体积分数为50-95%,尾气经过蓄热体后温度由900-1400℃降低至200-400℃,实现对尾气显热的储存;炉内燃烧稳定后尾气中20-70%的用于循环,剩余气体排出;循环尾气经风机进入混匀装置中与O2均匀混合,混合助燃气体中O2体积分数为3-30%;混合气再经过高温蓄热体后温度升高至700-1100℃,通过烧嘴进入燃烧区域与燃料反应,通过换向阀定期切换,实现蓄热式燃烧。
    本发明点火时用O2作为助燃剂,生产一段时间后,返回烟气与O2进行混合,循环利用烟气中的CO2,随着炉内燃烧逐渐稳定,形成CO2自身循环利用。
    将体积分数为85-99.9%的O2和体积分数为50-99.9%的CO2分别通过旋流喷枪喷入混合装置内,在高回旋率作用下,均匀混合后,作为助燃剂用于燃烧。
    高温烟气经过低温蓄热体后温度降低,和O2混合后,在风机牵引下再经过高温蓄热体后混合气温度升高,进入燃烧区域与燃料反应。
    炉内燃烧稳定后尾气中20-70%的用于循环,剩余尾气用于CO2的捕集回收或直接排放。
    燃料为天然气等气体燃料、煤粉等固体燃料、重油等液体燃料。
    助燃剂中的O2采用液氧槽车供氧,再对液氧进行气化;或利用低温精馏法将空气中的N2分离出去后得到O2,用氧气管道供氧。
    本发明的原理是:传统燃烧过程中,采用空气进行助燃。在此过程中,生成NOx的方式主要有以下三种,一是热力型,即在1500℃的高温下,空气中N2和O2直接反应生成NO;二是快速型,即燃料富集区的CH基与分子N2碰撞形成氰化物,再被氧化生成NO,该机理温度低于热力型;三是燃料型,即燃料中的N元素(挥发N或焦炭N)释放伴随着挥发分进一步分解为氰和氨,不同条件下,这些中间产物可以反应生成N2或NO。
    采用CO2稀释助燃剂中O2的浓度,由于氧化剂中没有N2,助燃剂是O2和CO2的混合气,燃烧几乎没有N元素的参与,热力型和快速型的NOx的产生可以忽略,所以与传统燃烧相比,产生的NOx大量减少,从源头上减少了NOx的产生;此外,返回燃烧的循环烟气中有少量的NOx,NOx在再燃烧过程中,部分NOx循环后会被分解,使得尾气中NOx含量减少。
    不直接采用纯氧助燃,而用CO2稀释,是因为CO2具有较高的比热,这样可以降低O2在助燃时的火焰温度,减少燃烧中CO的产生,从而提高烟气中CO2浓度,有利于CO2分离和回收。此外,采用CO2替代N2稀释O2时,由于CO2的等压热容比N2高,而且CO2是辐射气体,有利于燃烧和加热时的辐射传热和对流传热。
    本发明的有益效果是:本发明属于绿色冶金工艺,适用于各种工业燃烧炉窑,如转底炉、轧钢加热炉、钢包烘烤炉、回转窑、石灰窑等。该方法采用CO2和O2的混合气代替空气进行燃烧,利用高浓度的CO2存在使混合气体具有较高的比热和辐射特性,增强传热;同时,由于烟气再循环以及燃烧气氛中N2大幅度减少,污染物NOx的生成量大幅减少,随烟气排入大气的热损失降低。用本发明可减少NOx污染物排放30%-90%,同时生产中CO2可实现自身循环利用。由于CO2有较大比热和红外辐射特性,可使炉窑内温度更加均匀。此外,由于采用蓄热燃烧技术,热效率提高10-40%。
    附图说明
    现在参照附图描述本发明,本发明绝不旨在狭窄地限于本图。
    图1是本发明专利的原理图。
    图1中,1为燃料,2为CO2,3为O2,4为气体混匀装置,5为CO2和O2的混合气体,6为换向阀,7为蓄热体,8为烧嘴,9为风机,10为循环烟气,11为剩余尾气。
    图2是实施例一中的100t钢包烘烤炉的结构示意图。
    图2中,21为钢包,22为烘烤器的一部分钢包盖,23为蓄热体,24为中心燃气氧气入口,25为尾气循环管路,26为可变向风机。
    图3是实施例二中的150t/h步进梁式轧钢加热炉的结构示意图。
    图3中,31为轧钢加热炉,32为烧嘴一,33为蓄热体一,34为风机,35为均匀混合装置,36为换向阀,37为蓄热体二,38为烧嘴二,39为燃料。
    图4是实施例三中的年产20万吨转底炉的结构示意图。
    图4中,41为燃气,42为鼓风机,43为空气,44为空气分离器,45为N2,46为气体混匀装置,47为换向阀,48为蓄热体,49为喷嘴,50为炉膛,51为烟道,52为余热装置,53为除尘器,54为干燥器,55为CO2捕集回收装置,56为CO2气罐,57为引风机一,58为引风机二,59为CO2气体,60为余留气体,61为CO2-O2混合气体。
    具体实施方式
    为进一步了解本发明的内容,下面结合附图和实施例对本发明作详细描述,但本发明的实施方式不限于此。
    实施例一:100t钢包烘烤炉
    在100吨钢包的烘烤过程中使用O2/CO2蓄热燃烧技术,氧气和燃气从钢包盖正中间的烧嘴(24)喷入钢包(21)内,燃烧尾气经由尾气循环管路(25)再次进入钢包(21)内。尾气循环管路中的风机(26),周期性切换牵引方向,两侧的蓄热体分别吸热和放热。燃气使用焦炉煤气,流量为275m3/h,氧气流量500m3/h,烘烤时间约40h,钢包内各处温度较均匀。
    在风机(26)作用下,从钢包内引出尾气先经过低温蓄热体(23)并将其加热,尾气温度降低,进入尾气循环管路(25),再经过风机(26)和高温蓄热体,吸收蓄热体热量后,尾气自身温度升高后再次进入钢包。一段时间后,风机反向牵引,尾气循环方向改变,尾气经过低温蓄热体并将其加热,再经过高温蓄热体,自身温度升高后进入钢包内。尾气按照此流程周期性改变循环方向,实现蓄热式尾气循环。多余的燃烧尾气从钢包盖(22)和钢包(21)之间的缝隙溢出,离开钢包,尾气排放比例约为40-80%。循环尾气与氧气体积比例为4:1到7:1。
    实施例二:150t/h步进梁式轧钢加热炉
    在150t/h步进梁式轧钢加热炉中,采用高温低氧燃烧器,利用O2和CO2混合喷吹作为助燃剂代替空气进行助燃,利用风机(34)增压或负压引射的方式在原有的O2助燃剂系统混入CO2气体,混合后的气体进入均匀混合装置(35),通过调节助燃剂中O2和CO2的喷吹比例,控制喷嘴局部火焰温度、均匀炉内温度。在高温低氧燃烧器中,A状态下,烧嘴一(32)工作时,混合均匀后的助燃气体通过该侧蓄热体一(33),吸收蓄热体一(33)内储存的热升温后与燃料(39)混合燃烧,生成的烟气自烧嘴二(38)流出,放热给蓄热体二(37)后温度下降。经一定时间后,利用换向阀(6)切换为B状态,燃料(39)和从蓄热体二(37)吸热后的助燃空气由烧嘴二(38)射入,烧嘴二(38)处于燃烧工作状态,产生的烟气流入烧嘴一(32),放热给蓄热体一(33)后排出。在换向系统(36)的控制下交替工作,完成烟气与助燃剂热交换,实现高温低氧燃烧。
    坯料入炉可以为冷坯,也可以为热坯,温度为300-600℃。出钢温度为1200-1250℃。坯料采用侧进侧出方式进出轧钢加热炉。燃料为热值3200kJ/m3的高炉煤气,高炉煤气中CO含量为20%,燃耗为1.19GJ/t钢,高炉煤气流量为55000-56000m3/h,助燃剂流量为27500-28000m3/h。其中助燃剂中O2的体积百分比为20%,其余主要为CO2气体。O2消耗量为5500-5600m3/h,CO2消耗量为22000-22400m3/h。采用蓄热式燃烧技术回收废气热量,废气排放温度约200℃。蓄热体中热量可预热煤气和助燃剂,助燃剂预热温度为1000-1050℃,煤气预热温度为1000-1050℃。
    实施例三:年产20万吨转底炉
    转底炉年产量为20万吨,采用CO2-O2蓄热燃烧技术,以铁精粉、高炉污泥、含铁粉尘等为原料,使用煤粉(粒度≤2mm)作为还原剂,先混料制成含碳球团,粒径为6-12mm,燃料为转炉煤气,热值约为6MJ/Nm3。助燃剂采用CO2-O2混合气体替代常规空气,混合气体中O2比例为15%,流量为52000-57000Nm3/h,燃料流量为9200-9700Nm3/h,冶炼周期为15-25min。
    在冶炼过程中,将含碳球团均匀铺在炉膛(50)底部,料层厚20-60mm。采用鼓风机(42)将空气(43)鼓入空气分离器(44),根据低温精馏法分离出N2(45),余留气体(60)中O2浓度为85-99.9%。将浓度为50-99.9%的CO2气体(59)和余留气体(60)按比例在混匀装置(46)中充分混匀。CO2-O2混合气体(61)经换向阀(47)通过蓄热体(48)预热到900-1000℃,在喷嘴处(49)和燃气(41)发生燃烧反应加热含碳球团。加热区、还原一区、还原二区和均热区皆采用蓄热式烧嘴,布置为外侧22个、内侧11个,定期切换内外侧烧嘴进行蓄热式燃烧。含碳球团随着炉底前进,在1250-1350℃高温下逐渐被还原,在出料口处产出还原铁。燃烧生成的烟气含有高浓度的CO2,可经烟道(51)通入余热装置(52)回收热量,从喷嘴处排出的烟气也通过引风机一(57)进入烟气循环,此时烟气温度可低于300℃,再经过除尘(53)、干燥(54)、CO2捕集回收(55)后,储存在CO2气罐(56),气罐(16)数目为2个(或2个以上),一个气罐用于存储CO2,另一个经引风机二(58)返回和O2在混匀装置(46)中混合,两个气罐轮流用于存储和供气,该方法可达到循环利用CO2的目的,同时气罐(56)中高浓度的CO2也可用于其他用途。
    采用该方法进行转底炉还原冶炼,可减少NOx排放30%~70%。
    上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的?;し段е?。

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