O2/CO2气氛下近零NOx近零CO2排放焦炉燃烧系统

本发明涉及一种近零nox、co2排放焦炉，具体是一种氧气与循环利用的燃烧产物co2混合作为立火道燃烧的助燃气体，燃料使用焦炉煤气。燃烧产物除部分再利用外，经过处理后捕集烟气中的co2，实现近零nox和近零co2排放焦炉燃烧系统。

背景技术：

1、碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization,and storage，ccus)被认为是短期内应对气候变化的一种关键技术，可以帮助减少二氧化碳排放，对低碳经济转型方面发挥了重要作用。它提供了一种在使用化石燃料同时减少温室气体排放的途径，为实现碳中和目标提供了一种过渡方案。

2、富氧燃烧(oxy-fuel combustion)也称为o2/co2气氛或空气分离/烟气再循环燃烧技术，采用纯氧与燃烧烟气中的co2混合燃烧，可大幅度提高烟气中的co2浓度。同时，烟气再循环使co2利用率提高，较少排放。因此o2/co2燃烧技术被认为在减少碳排放是具有发展前景的技术。但理论和实际应用中都发现，o2/co2燃烧中由于co2含量较高，比热较大，燃烧易出现着火延迟，燃烧温度低以及燃烧速率降低等现象，采用提高氧气浓度可以改善燃烧条件。同时提高预热温度也可以提高燃烧速度。

3、目前，许多焦炉采用高温蓄热技术预热助燃空气提高燃料的燃烧温度，降低烟气排放温度，从而有效提高了燃烧效率。预热后的空气温度可达到800℃以上，与燃料喷出混合时产生快速的燃烧反应，火焰温度高并且集中，燃烧速度提高非常明显。采用蓄热燃烧技术将空气预热到高温，可有效改善燃烧的着火和火焰稳定特性，但燃烧温度的提高使得燃烧烟气中nox含量增加。

4、对焦炉而言，为降低nox的排放，采用烟气再循环来降低燃烧温度，从而实现低nox排放。对冶金企业或焦炭生产厂，焦炉生产的主要产品是焦炭和焦炉煤气，焦炉煤气的主要成分是碳氢燃料和氢气，含n量少，热值也高。但由于采用空气助燃，因此在高温下，燃烧产生的热力型nox也高。

技术实现思路

1、本发明目的是提供氧气、二氧化碳作为助燃气氛下焦炉燃烧系统。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种o2/co2气氛焦炉煤气蓄热式燃烧系统，包括炭化室，立火道，蓄热式换热器结构，氧气进气结构，焦炉煤气进气结构，烟气(co2)进气结构，氧气与烟气(co2)混合结构和烟气捕集结构。炭化室与立火道连接；炭化室顶部设置有焦炉煤气出口，焦炉煤气出口管道分成两路，一路依次连接焦炉煤气进气结构和立火道，另一路排至后续煤气处理系统；立火道设置有烟气出口，烟气总管道分成两路，一路依次连接烟气(co2)进气结构、氧气与烟气(co2)混合结构、蓄热式换热器结构和立火道；另一路连接烟气捕集结构；氧气进气结构连接氧气与烟气混合结构。

4、进一步的，所述立火道为以炭化室自产煤气焦炉煤气为燃料，焦炉煤气不经过换热器进行预热，直接通入立火道；助燃气体经过高温蓄热体预热，与焦炉煤气在立火道内燃烧。

5、进一步的，从炭化室1产生的焦炉煤气经处理后，部分通过焦炉煤气进气结构不经过预热，直接通入立火道，在立火道内燃烧，其余部分用作他用。

6、进一步的，所述氧气进气结构，为厂内制氧企业提供的氧气，可以按照燃烧需要的氧气量进行供氧。

7、进一步的，焦炉立火道的燃烧烟气主要成分为二氧化碳(co2)和水蒸气，一部分进入到烟气进气结构6，与氧气混合形成助燃气体，部分处理后再进行封存或利用。

8、进一步的，所述助燃气体氧气与焦炉燃烧烟气(co2)在氧气与烟气(co2)混合结构7进行混合，混合箱可按供氧比例从氧气与烟气抽取对应量的气体进行混合，混合的助燃气体进入高温蓄热换热器3进行预热至高温。

9、进一步的，蓄热式换热器结构3由耐火砖组成，积蓄立火道出口高温烟气的热量，当助燃气体进入后进行换热，使其温度达到700℃以上。

10、进一步的，立火道2采用分级供燃料与助燃气体。在立火道内设置多个燃料或助燃气体进口通道，可以进行燃料或助燃分级供入，从而实现立火道内燃烧温度满足实际生产要求。

11、采用本发明提供的技术方案，具有如下显著效果：

12、(1)利用蓄热换热结构预热助燃气体，提高了o2/co2气氛下的燃烧速度及燃烧的稳定性，保证了燃烧的着火稳定；

13、(2)利用焦炉自产煤气作为燃烧，形成了近零氮燃料，在o2/co2气氛下实现燃烧产物中nox近零排放；

14、(3)利用o2/co2气氛下焦炉煤气燃烧产物直接循环利用，提高了烟气产物中的co2浓度，有利于co2捕集与应用，实现零co2排放；

15、(4)利用分级供给燃料与助燃气体的方式使立火道内燃烧更均匀，温度更均匀，利于于煤焦生成。

技术特征：

1.一种o2/co2气氛下近零nox近零co2排放焦炉燃烧系统，其特征在于，包括炭化室(1)，立火道(2)，蓄热式换热器结构(3)，氧气进气结构(4)，焦炉煤气进气结构(5)，烟气(co2)进气结构(6)，氧气与烟气(co2)混合结构(7)和烟气捕集结构(8)；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，立火道(2)分为上升立火道(2-1)和下降立火道(2-2)，上升立火道(2-1)和下降立火道(2-2)顶部相连通，所述立火道(2)为以炭化室(1)自产煤气焦炉煤气为燃料，焦炉煤气不经过换热器进行预热，直接通入上升立火道(2-1)燃烧。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧气进气结构(4)，可为厂内制氧企业提供的氧气，可以按照燃烧需要的氧气量进行供氧。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，焦炉立火道的燃烧烟气主要成分为二氧化碳(co2)和水蒸气，一部分进入到烟气进气结构(6)，与氧气混合形成助燃气体，另一部分处理后再进行封存或利用。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述助燃气体氧气与焦炉燃烧烟气(co2)在氧气与烟气混合结构(7)进行混合，混合箱可按供氧比例从氧气与烟气抽取对应量的气体进行混合，混合的助燃气体进入高温蓄热换热器结构(3)进行预热至高温。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，蓄热式换热器结构(3)由耐火砖组成，积蓄立火道的热量，当助燃气体进入后进行换热，使其温度达到700℃以上。

技术总结本发明公开一种O<subgt;2</subgt;/CO<subgt;2</subgt;气氛下近零NOx近零CO<subgt;2</subgt;排放焦炉燃烧系统，包括炭化室，立火道，蓄热式换热器结构，氧气进气结构，焦炉煤气进气结构，烟气进气结构，氧气与烟气混合结构和烟气捕集结构；炭化室连接立火道；炭化室设有焦炉煤气出口，焦炉煤气出口总管道分成两路，一路依次连接焦炉煤气进气结构和上升立火道，另一路连接煤气处理系统；下降立火道设置有烟气出口，烟气总管道分成两路，一路依次连接烟气进气结构、氧气与烟气混合结构、蓄热式换热器结构和立火道；氧气进气结构连接氧气与烟气混合结构，另一路连接烟气捕集结构。本发明提高了O<subgt;2</subgt;/CO<subgt;2</subgt;气氛下的燃烧速度及燃烧的稳定性，保证了燃烧的着火稳定；形成了近零氮燃料，实现燃烧产物中NOx近零排放。技术研发人员：顾明言,陈川福,叶乐,陈杰,欧阳子浩,常坤卓,黄庠永,郑明东受保护的技术使用者：安徽工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/8