一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统的制作方法

本发明属于炼焦生产，尤其涉及一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统。

背景技术：

1、传统的炼焦系统中助燃气体均采用空气，空气与煤气在燃烧室掺混燃烧，燃烧后废气余热经焦炉蓄热室回收后，通过烟囱排入大气。由于焦炉采用的燃料气大多是含碳燃料，因此燃烧废气中含有大量的二氧化碳，直接排入大气不满足的要求，若对废气中二氧化碳进行捕集脱除，又因为废气中二氧化碳浓度不高而使得二氧化碳处理成本过高。同时，由于空气中约78％都是不可燃烧的氮气，使得燃烧后废气中氮气含量均在75％以上甚至更高。氮气作为非极性双原子分子，不具有辐射能力，降低了燃烧室内的辐射强度，降低了炉内辐射传热效率。

2、另外燃烧废气虽经蓄热室换热降温到300℃后排出，但仍然带走了大量的热量；因此，助燃气体中大量氮气的存在，造成了焦炉加热过程中热量的损失与浪费。但采用富氧气体作为助燃气体时，需要有固定的氧气来源，而大规模的工业制氧通常有大量的能量消耗，进一步增加了生产成本。

3、综合以上考虑，需要开发一套采用富氧燃烧的焦炉加热系统，在降低工业制氧成本的同时，减少炼焦热量损失，降低废气中二氧化碳的回收成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，克服现有技术的不足，引入富氧燃烧技术，将富氧气体作为焦炉的助燃气体，提高焦炉燃烧室内辐射强度，减少废气带走的热量损失，同时增加燃烧废气中二氧化碳含量，降低二氧化碳回收的成本。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，其特征在于，包含制氧单元、焦炉加热单元、烟气处理单元和热回收单元，所述制氧单元的贫氧出口与热回收单元相连接，制氧单元的富氧出口与焦炉加热单元相连接，焦炉加热单元的烟气出口与烟气处理单元相连通；所述焦炉加热单元连接燃料气管道；所述焦炉加热单元的烟气出口还设有返回管道与制氧单元的进风口相连接；制氧单元利用空气和高温焦炉烟气的热量制造氧气，并与烟气中的二氧化碳混合成为氧气和二氧化碳的混合气，剩余高温贫氧空气进入热回收单元回收热量；所述焦炉加热单元利用氧气和二氧化碳的混合气作为助燃气体与燃料气掺混燃烧为炼焦生产提供热量，生成的高温焦炉烟气一部分返回制氧单元，一部分进入烟气处理单元；所述烟气处理单元接收焦炉加热单元产生的焦炉烟气，对烟气的热量进行回收，对烟气中的二氧化碳进行处理回收。

4、进一步的，所述制氧单元为高温膜分离制氧装置。

5、进一步的，所述制氧单元中配有化学链高温空分制氧反应器。

6、进一步的，所述制氧单元输出的氧气和二氧化碳混合气中，氧气的体积百分比含量为28-65％。

7、进一步的，所述制氧单元的混合气输出流量可调节。

8、进一步的，所述燃料气为甲烷、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气或天然气中的任一种。

9、进一步的，所述热回收单元为板式换热器或管式换热器。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、1)本发明焦炉加热系统将富氧气体作为焦炉的助燃气体，燃烧后废气的主要成分是二氧化碳和水蒸气，均为极性三原子分子，相比氮气，具有较强的辐射能力，可以提高焦炉燃烧室内辐射强度，提高燃烧室内的辐射传热效率，缩短结焦时间；

12、2)减少废气中的氮气含量，进而减少了氮气带走的热量损失，同时增加燃烧废气中二氧化碳含量，降低二氧化碳回收的成本；

13、3)通过将焦炉加热单元与制氧单元集成，采用焦炉加热单元的高温焦炉烟气作为制氧单元的载气，并为制氧过程提供所需的能量，提高能量利用效率，大幅降低制氧成本。

技术特征：

1.一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，其特征在于，包含制氧单元、焦炉加热单元、烟气处理单元和热回收单元，所述制氧单元的贫氧出口与热回收单元相连接，制氧单元的富氧出口与焦炉加热单元相连接，焦炉加热单元的烟气出口与烟气处理单元相连通；所述焦炉加热单元连接燃料气管道；所述焦炉加热单元的烟气出口还设有返回管道与制氧单元的进风口相连接；

2.根据权利要求1所述的一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，其特征在于，所述制氧单元为高温膜分离制氧装置。

3.根据权利要求1所述的一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，其特征在于，所述制氧单元中配有化学链高温空分制氧反应器。

4.根据权利要求1所述的一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，其特征在于，所述制氧单元输出的氧气和二氧化碳混合气中，氧气的体积百分比含量为28-65％。

5.根据权利要求1所述的一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，其特征在于，所述制氧单元的混合气输出流量可调节。

6.根据权利要求1所述的一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，其特征在于，所述燃料气为甲烷、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气或天然气中的任一种。

7.根据权利要求1所述的一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，其特征在于，所述热回收单元为板式换热器或管式换热器。

技术总结
本发明属于炼焦生产技术领域，尤其涉及一种采用富氧燃烧的焦炉加热系统，其特征在于，包含制氧单元、焦炉加热单元、烟气处理单元和热回收单元，所述制氧单元的贫氧出口与热回收单元相连接，制氧单元的富氧出口与焦炉加热单元相连接，焦炉加热单元的烟气出口与烟气处理单元相连通；所述焦炉加热单元连接燃料气管道；所述焦炉加热单元的烟气出口还设有返回管道与制氧单元的进风口相连接。本发明的有益效果是：焦炉加热系统将富氧气体作为焦炉的助燃气体，燃烧后废气的主要成分是二氧化碳和水蒸气，均为极性三原子分子，具有较强的辐射能力，可以提高焦炉燃烧室内辐射强度，提高燃烧室内的辐射传热效率，缩短结焦时间。

技术研发人员：康婷,王满
受保护的技术使用者：中冶焦耐（大连）工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8