1.本发明涉及一种用于以最小化的no
x
排放来生产焦炭的装置和方法以及相应的用途。本发明更具体地涉及一种根据各个独立权利要求的前序部分的装置和方法。


背景技术：

2.全世界对焦炉的需求仍然很高，并且估计在未来也将继续很高，如在例如以下出版物中所述：k.wessiepe et al.:optimization of combustionand reduction of nox
‑
formation at coke chambers
…
coke makinginternational；9,2；42
‑
53；verlag stahleisen mbh；1997。尽管环境标准日益严格，即使在今天，每年仍新建几百个焦炉并且投入运行。据估计，仅在亚洲，每年新建的焦炉数量就远远超过1000台。然而，现在不仅在工程师中而且在社会中众所周知，借助于焦炉生产能量不是特别环保的。因此，许多方面对新焦炉的构造、或者甚至对现有焦炉的运行施加越来越严格的要求，以使排放最小化，尤其是与氮氧化物(no
x
)有关。在这方面，有许多尝试来提高焦化的效率。焦炉的规划和建设必须在较长的时间内进行。特别是就焦炉所需的长运行时间或寿命而言，重要的是要知道在将来几年中与焦炉相关可以实现哪些环境改进。然而，鉴于焦炉的工程和结构复杂性，对单个优化措施的目标追求不是一件小事；相反，单个优化措施必须在总体方法中相互比较和权衡，其中，存在许多相关性。
3.近年来，来自会议和期刊的报告越来越多，不仅是他们各自国家的地方环境当局，而且客户已经在减少来自烟气排放的环境负载方面强加了非常严格的要求，或者这种紧缩预计在不久的未来会出现。关于这些烟气排放，已证明的主要原因之一是在焦炉的竖直、烟气引导的加热烟道中no
x
的热形成。
4.2018年允许的或现有设备仍然允许的极限排放值可规定如下，特别是对于欧洲地区：500mg/nm3，对应于5％氧气o2下约250ppm。然而，这已经是多年来的极限值，在不久的未来，许多国家可能会进一步减少。因此，人们有兴趣在极近的未来通过技术措施显著低于该极限值。
5.氮氧化物特别是通过烟气释放的，烟气特别是在焦炉气体燃烧时产生的，特别是高于约1250℃的喷嘴砖温度(即，基部上的废气引导加热管道中的温度)；在这种情况下使用的术语是no
x
的热形成。随着温度继续升高，no
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的热形成被激发或进一步以指数方式有利，因此氮氧化物的排放在很大程度上取决于焦炉在相应负载状态下的热运行条件。因此，还公知的是，特别是在焦炉的竖直烟气引导加热烟道中，通过建立和受控地保持限定的温度范围，可以影响no
x
排放。因此，炉操作员的目标是，或受环境要求的强迫，保持废气引导加热管道中的温度尽可能低，更特别地，不允许所述温度上升到1250℃以上。然而，在设备实践中，全世界已经建立了更高的工艺温度，范围从1250℃到1320℃，这是对设备运行的一个折衷，这不仅是环境的，而且是经济的。
6.因此，在no
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排放方面优化的设备制度必须适合于加热烟道中降低的 (相对低的)温度水平。然而，这与焦化性能的降低相关联，并且因此自动地与焦炭产量的损失相关联。
例如，如果允许的运行温度较高，则仅需要建造约95至98个炉，而不是100个炉，这相当于设备节省2％至5％ (投资量较低，设备成本减少高达5％，涉及例如1亿至8亿欧元投资量)。
7.考虑到这些不经济的性能损失，通过避免加热烟道中的局部温度峰值和/或在焦化期间持久地保持较低的温度水平来尝试降低no
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排放的意愿非常少。相反，在法律允许的情况下，相反地允许高no
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排放。尽管如此，炉操作员知道，如果能够在相对适中的温度降低的情况下将热能输入保持在恒定水平，则这对于最小化no
x
的排放是有益的，同时提供相当的输出。
8.焦炉可以特别是相对于焦炭喷射的方向细分为竖直腔炉和水平腔炉。对于水平腔炉，焦化以分批方式进行，然后在水平方向上喷射焦炭(分批运行)。相反，在竖直腔炉中，煤在竖直方向上连续地进给和排出(连续运行)。本发明特别是涉及水平腔炉。
9.焦炉可以通过由高炉气体和焦炉气体产生的混合气体或通过纯焦炉气体(焦炉气体加热通常少于年运行周期的10％)可选地加热。由于高比例的氢气和一氧化碳以及由此产生的高火焰温度，由焦炉气体燃烧产生的烟气特别是负载有高no
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级分。同样由于这个原因，迄今为止的许多措施主要旨在减少no
x
排放，特别是在焦炉气体加热的情况下。下表给出了相应类型气体的元素分布(以体积％计)的概述，该数据来源于多年获得的平均值，特别是从本发明的知识产权所有者获得的平均值：
[0010][0011]
三种气体类型中的微量元素：例如氨、稀有气体；
[0012]
高炉气体在高炉中的铁矿石熔炼运行期间产生，并且由于其典型的低热含量(2700至3800kj/nm3之间的较低热值)，也称为“低热量”气体。高炉气体比较便宜。焦炉气体在焦炉中的焦化工艺期间产生，并且具有高的热含量(在15900至19500kj/nm3之间的较低
的热值)。因此，其也被称为“富气”。焦炉气体相对昂贵。
[0013]
出于经济原因，在实践中通常使用这两种类型的气体，使得其以87 至97体积％的高炉气体与3至13％的焦炉气体的比率预先混合，并且进给到焦炉中用于燃烧。这种混合气体通常在一年中90％以上被用作焦炉中的加热气体。作为起始气体(高炉气体、焦炉气体)的替代组分偶尔混合的其他类型的气体通过术语“转炉气体”或“发生器气体”是已知的(所得气体混合物通常称为“焦炉混合气体”)。“转炉气体”通常来自炼钢工业。“发生器气体”产生于许多工业部门，通常是在煤炭加工运行中。本发明主要涉及使用更狭义的混合气体，换句话说，不含如上定义的“转炉气体”或“发生器气体”的级分的混合气体。
[0014]
参照上表，氢被认为是其燃烧与最高的局部火焰温度相关联并因此与氮氧化物的最高热形成相关联的组分。焦炉气体具有比高炉气大得多的氢级分。因此，就排放的极限值而言，焦炉气体的加热在设备运行中引起特别大的困难。
[0015]
值得一提的是，还存在具有所谓的“富气炉”的焦化设备，其尤其由于孤立的地理位置而不能连接到高炉，并且(必须)利用煤本身热解期间在焦炉中产生的气体来加热100％的运行时间；在这种情况下，气体通常在被称为二次回收设备的适当去除杂质或有价值的化合物之后返回到炉中。然而，这些炉并不是为标准的“混合气体加热”而设计的。
[0016]
上述焦炉的炉腔典型地(如在2018)具有在4至8.5m范围内的高度，炉腔和/或加热管道的优选高度也由运行模式决定。该高度影响在加热管道中建立的压差。如果需要大的压差，则必须选择大的高度。可以假设温度在炉腔的整个高度上尽可能保持恒定，因为只有在这种情况下才有可能建立有效的运行状态而不会过度增加no
x
的排放。温度梯度应尽可能显著小于40k或40℃，特别是在1000至1100℃范围内的炉腔温度下。这种较小的温度梯度也有益于优化焦炭质量。显著高于平均温度的最高温度将促进no
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的热形成。当温度分布非常均匀并且当整个炉腔中的温度同时保持刚好低于发生no
x
的热形成的温度或在指数上有利于no
x
的热形成的温度时，焦炉可在高输出和no
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的低排放之间的特别最佳的折衷下运行。
[0017]
焦炉构造的设计变化带来高成本和复杂性。在能够在炉的构造中实施这些措施之前，必须以成本效率尽可能可预测各个优化措施的效果。运行状态的模拟是允许更好地估计各个优化措施的效果的有用工具。然而，焦炉是相对复杂的设备，因此即使是纯粹的计算机辅助模拟也涉及相应程度的成本和复杂性。例如，采用新型气体路线的新建筑可能意味着每次计算需要数周的计算工作量(即使在2018年的技术可能性下)，这意味着即使是纯电子/计算机辅助模拟的工作量也可能达到数年(例如，在需要一百多种变化的情况下)。因此，不仅必须在有限的可能性下在完成的焦炉中对设备规模的新措施进行试验，而且即使是简单的构造措施，仅处于成本的考虑，也必须首先在多个方面进行检查，然后才能通过模拟更详细地研究该措施。其结果是，对现有炉设计的构造变化仅以非常温和、保守的方式提出、检验和实验验证。
[0018]
迄今为止的措施直接在焦炉或在其构造设计上进行试验，并且在对输出进行优化的运行的情况下也是有效的，通常是烟气的内部再循环，其由压差或温度和密度的差异驱动，从向下进入向上流动的加热烟道(烟气的部分体积流动的内部循环路线，称为循环流动)，和/或燃烧空气的分阶，换句话说，将燃烧气体从不同竖直位置的隔板或黏合壁(binderwand)引入加热烟道中。在此，燃烧空气的分阶特别是与以下标准相关地进行：在煤装料上方的相邻炉腔内的最大气体收集空间温度必须/应当例如低于 820℃；例如，顶板表
面温度必须尽可能低于或等于65℃；炉腔壁内部温差必须例如低于或等于40k，特别是在炉底/燃烧器平面上方500mm和炉腔上边缘下方500mm的竖直位置之间。
[0019]
这里，通常在所谓的双加热烟道中实现循环流动路径(部分地仅在加热管道的一端处，或者以完全圆周的圆形方式)。相邻的成对加热烟道或加热管道(特别是在竖直方向上)彼此耦合，其中，来自燃烧加热管道的气体仅在上/下反转点处或者在顶部和底部两者处返回到未燃烧的加热管道中。在水平腔炉的情况下，可以存在大约24至48个加热管道以及因此大约12至24个双对加热管道，当沿喷射方向观察时它们彼此串联。可选地能够实现的循环流动可以由于压力差而自主地产生，因此仅基于两个相应的双加热烟道中的温度和密度差，并且因此没有附加的主动流体调节或支持。换句话说，构造设计的变化也受到敏感(热)平衡的限制，这必须通过压差来实现。
[0020]
在工业规模上，早在20世纪20年代就开始优化循环流动路线，包括特别是为了均匀热分布的目的。自20世纪70年代以来，还对循环流动路径对no
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排放的影响进行了更系统/深入的研究。
[0021]
在成对的加热管道(双加热烟道)中，有必要控制或限制平均喷嘴砖温度，更具体地说，必须通过降低局部火焰温度(富气加热时高于 2000℃，混合气体加热时低于2000℃)将喷嘴砖温度保持在中等水平(例如，喷嘴砖温度为1240至1300℃)。其效果是控制no
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的排放。在混合气体加热的情况下，火焰温度位于例如1500至1700℃的范围内，更特别地在大约1600℃。
[0022]
例如，在成对的加热管道之间的下部通道的以下布置(竖直位置)可以被标识为：在0mm(即，直接在燃烧器平面的水平处)到燃烧器平面上方300mm之间。在这种情况下，通道的横截面面积通常由约110mm至 150mm的层高度(或层的宽度)决定。当需要时，布置在基部上的下部通道可通过滚轮关闭，该滚轮可在燃烧器平面上的通道前方滚动。该通道有利地通过壁层中的间隙(间隙或不存在的砖)来实现。在本说明书涉及单个通道的情况下，也可以是一对设置在相同竖直位置上的通道。
[0023]
在此，燃烧器平面被理解为竖直水平，在竖直水平处入口在构造上旨在通向加热烟道，并且在竖直水平处，可选地由于延伸的入口喷嘴(更特别地，在燃烧器平面上方高达1000mm)而在一定限度内实现高度变化。与此不同的是炉的类型，其被指定为分阶燃气炉，并且其中，至少一个入口仅设置在燃烧器平面上方远高于1000mm的高度处。
[0024]
下部通道或一对下部通道的竖直位置也可以设置在燃烧器平面上方 1000mm的高度。
[0025]
下部通道或一对下部通道的竖直位置也可以设置在燃烧器平面下方，更具体地，在燃烧器平面下方高达500mm。
[0026]
烟气的部分体积流动(通常返回到燃烧的加热管道中)例如在富气加热的情况下达到在向上横越的加热管道中产生的总烟气积的30％至45％。具有循环流动的双加热烟道的这种布置的一个例子是自20世纪80年代末建立的所谓的combifame加热系统。在这种情况下，存在空气阶段和循环流动路径由的组合。以前，直到20世纪80年代中期，要么只有空气阶段 (otto系统)，要么只有循环流动路径由(koppers系统)。
[0027]
如上所述，燃烧也可以通过以下方式来分阶，即，通过在燃烧器平面 (基部)上方的至少一个竖直位置中的气体或空气经由至少一个分阶空气管道进入相应的加热烟道中，
或者相应地排出废气。分阶燃烧可以与循环流动路线相结合。
[0028]
如果特别关注直接针对焦炉的措施，换句话说，特别是通过介质路径的优化模式的用于热优化的措施，焦炉的结构设计以及与此相关的还有焦炉的稳定性是至关重要的，特别是相应的炉腔和相应的加热烟道的单个壁 (顺砖砌合壁、隔板)的结构设计。结构设计中的小措施可能对温度平衡和焦化工艺具有大的影响。然而，任何措施也可能对例如加热壁的静力学、流动阻力或最终建立的温度曲线和流率具有非常不利的、要被避免的副作用。因此，可以预期的是，对下面更详细地描述的构造的改变可以仅在窄的公差范围内实施。特别地，本领域技术人员面临的任务之一是通过新措施使任何弱化加热壁组件的风险不存在。原因在于，根据运行状态，高的横向力可以作用在任何壁上。例如，在大约75％的碳化时间之后，特别是在顺砖砌合壁上形成高的横向内压(煤装料的推进压力)，其中，在燃烧器平面上方约1m的高度处具有最大压力，并且该推进压力甚至可能导致隔板的砖石中的接头膨胀到炉腔，还可能影响在各个加热烟道和(相邻的)炉腔之间发生不希望的绕行流动(伴随焦炉气体的迁移和相关的 co的形成)。这也破坏了气体混合物的平衡；特别地，可用于在加热管道中燃烧的额外量的气体的空气量是不足的。此外，不同的填充时间(例如，彼此偏移几个小时)也导致相邻炉腔中的相应壁中的横向力的差异。因此，在上述用于减少排放的必要措施的背景下，炉的稳定性也是高度优先的。通常通过砖的榫槽布置来实现高稳定性。这种同时高度灵活的构造模式对于密封也是优选的，以便避免绕行流动和过早燃烧。本领域技术人员没有理由在没有特定原因的情况下偏离结合了最大柔性和最大稳定性的坚固构造。
[0029]
在具有多个炉腔—例如，至少15个炉腔至最多90个炉腔—的组的情况下，炉腔由来自气体引导加热管道的顺砖砌合壁限定，特别是在相应管道的相对较窄的端侧，更特别地，通过沿整个相应的炉腔延伸的两个相对的顺砖砌合壁限定。在这种情况下，各个加热管道通过所谓的黏合壁(隔板)彼此分隔，黏合壁特别正交于两个顺砖砌合壁在顺砖砌合壁之间延伸。黏合壁将两个管道彼此分隔开，或者两个黏合壁将一对双加热烟道与相邻的另外一对双加热烟道分隔开。因此，相应的加热管道由两个顺砖砌合壁部分和两个黏合壁限定。在喷射方向(深度y)上，相应的加热管道具有例如大约400至550mm的长度或深度(中心到中心)。这里的顺砖砌合壁厚度位于例如80至120mm的范围内。在此，黏合壁的厚度例如位于120至150mm的范围内。
[0030]
术语“黏合壁”是在通常的语法使用内建立的。在本说明书中，该术语与术语“隔板”同义地使用，以便特别清楚地表明，顺砖砌合壁和黏合壁/隔板可以以相同的构造模式生产，具体地，借助于分别在其窄侧处成排地彼此相邻铺设的砖来生产。水平腔炉的“顺砖砌合壁”也可以描述为沿喷射方向纵向设置的纵向壁，并且“黏合壁”也可以描述为横向于喷射方向设置的横向分隔壁(隔板)。
[0031]
在相应的加热管道的下侧设置有燃烧空气开口和混合气体开口，其功能可以根据加热类型(混合气体加热或焦炉气体加热)来选择或设定。焦炉气体开口通向下侧的加热管道中。在循环流动路径的情况下，一对加热管道分别经由设置在炉腔的下侧上的废气再循环开口彼此耦合，以形成具有循环流动路径的双加热烟道。可选择性地调节、更特别地通过调节滚轮来调节通过废气再循环开口的体积流动，该调节滚轮设置在燃烧器平面中的基部上并且可在那里移动。在黏合壁中设置有分阶气体管道，其在一个或多个竖直位置将燃烧
空气(分阶气体)引入到炉腔(空气阶段或黏合壁开口)中。引入到炉腔中的体积流动的典型比率可以引用如下：大约30％通过基部上的燃烧空气入口，大约30％通过基部上的混合气体入口，以及大约40％通过至少一个分阶气体入口(黏合壁开口)。也可以根据性能要求类似地设定该比率，以用于从炉腔排出气体。
[0032]
在废气反转点(再循环通道)上方构造以差热器的方式的绕行流动，以适应焦化参数。绕行流动可通过壁、更特别地水平壁或顶板与加热烟道隔开，该顶板包含通道，该通道可以借助于例如滑动砖覆盖或该通道的横截面可以借助于滑动砖进行调节。
[0033]
k.wessiepe的上述出版物还特别关注具有双加热烟道的炉的措施，并且在20世纪90年代还已经发现，所谓的循环流动布置可以提供尽可能低的no
x
浓度方面的优点。
[0034]
作为现有技术，可以说明性地提及专利说明书de 34 43 976c2和de 38 12 558c2，其讨论了用于分阶引入燃烧空气的最佳循环流率和合理竖直位置的方面，特别地使用koppers循环流动炉作为示例。其中，还提到，烟气在加热烟道底板区域中的竖直位置处的再循环允许相应加热烟道中的温度被降低，从而具有减少no
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排放的效果。
[0035]
2017年8月的公开说明书cn 107033926 a描述了一种具有双加热烟道的布置，其具有燃烧空气的分阶引入以及具有循环流动开口，所述循环流动开口横向地布置在分阶空气管道的两侧。
[0036]
为了能够影响焦炉中的热分布，也已经用特定类型的气体引导部件或填充元件进行了实验。例如，专利说明书de 39 16 728 c1提供了加热空间(加热烟道)，该加热空间具有可渗透蜂窝元件或网或卵石床形式的内部件，并且特定类型的烟气路径也被认为是部分有利的。在这种情况下的问题是改进加热空间中的流动条件，并且还提出了在不同竖直位置处进料燃烧空气。
[0037]
还已经进行了使用特定涂层的实验，以用于有效地转移或反射来自内表面的热能。
[0038]
直接在焦炉或加热烟道上或在加热烟道中描述的以上措施在这里可被描述为主要措施，这些措施旨在抵消加热烟道中的主要no
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形成机制(更具体地，内部烟气再循环或循环流动、燃烧空气的分阶)。对于上述所有措施，必须注意的是，此处描述的炉通常通过自燃(尤其是在800℃以上)运行，因此，冷却或降低气体温度的相应措施只能在严格的边界条件下执行，或者只能在狭窄的温度范围内执行，尤其是为了防止燃烧熄灭。
[0039]
此外，还已经试验了所谓的二次措施，所述二次措施可以在随后连接的设备部件中在焦炉下游进行，例如通过在烟道中使用选择的催化剂 (scr或deno
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)以在烟气被抽真空到大气之前还原烟气中的no
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级分，或者已经抽真空的烟气从烟囱外部再循环到焦炉。不管这些下游措施有多有效，其在许多情况下受挫于极高的成本(高达整个焦炉总投资的 50％)或额外的维护成本和复杂性。这些措施虽然有效，但在许多情况下成本太高。
[0040]
还可以提及专利申请de 40 06 217 a1，其描述了多种措施的组合，不仅包括在炉的中心部分中的蓄热器的措施，而且还包括用于烟气的外部循环流动的措施，目的是均匀加热状态和低no
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排放，即使在较高的炉腔的情况下也是如此。
[0041]
此外，还考虑了化学、反应性质的措施，例如引入ch4气体或通过注入水增加水分含量，或氨的进料。然而，水或蒸汽不能在炉腔中的任何任意位置注入，而是特别地仅在中心竖直位置的中心处可注入；此外，这种措施还对所使用的(硅酸盐)材料具有不利影响。提
高气体和空气的再生预热温度是目前被认为已经耗尽且并不经济的措施。
[0042]
在2018年，似乎无论如何都无法想象上述要求能够得到满足，特别是通过单独或累计的上述内部主要措施。因此，将no
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排放降低相当大的系数，更特别是2至5的系数，似乎是不可能实现的，更特别是降低到低于200mg/nm3或低于100mg/nm3的范围，或者至少不能以合理的成本和复杂性来实现，因此不是经济的。
[0043]
尽管存在上述问题，本发明涉及通过直接在焦炉上或在其结构设计上的措施来优化焦炉，更具体地，通过在已建立的加热系统上的措施来优化焦炉，所述加热系统具有至少一个再循环开口，特别是具有循环流动路径，以便特别是在性能优化的运行模式下可以提供能够运行焦炉的选项甚至完全没有下游设备部件(专门用于减少no
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的内部主要措施)。这可以提供改进的巨大潜力的希望，对于炉操作员也具有很大的优点，并且因此也为该技术概念在商业上实施提供了良好的机会。
[0044]
迄今为止的措施主要旨在在焦炉气体加热的情况下降低不成比例的高 no形成，换句话说，在用纯焦炉气体(不是用混合气体)加热的情况下—在用混合气体加热的情况下，这些措施可能往往不那么有效。在混合气体加热的情况下，这些措施中的许多甚至可能对no
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的形成具有负面影响。然而，通常，焦化厂首先通过混合气体加热来运行；在估计超过90％的应用场景中，或者在估计超过90％的运行时间中，混合气体加热是主要的加热方法(例如，仅在紧急情况下或在维护工作期间，焦炉气体加热)。因此，理论上，针对焦炉气体加热的措施必须比用于混合气体加热的措施有效大约十倍，以便能够在炉的寿命期间总共节省相同的no
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。此外，许多针对焦炉气体加热的措施具有炉内压力损失增加的缺点，结果是设备规划必须包括具有增加的输出的负压源。
[0045]
此外，迄今为止，用于降低不成比例高no形成的较新的措施主要与焦炉气体加热有关。因此，存在对现有加热方法的no
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相关优化以及对加热烟道设计(特别是对于混合气体加热方法)的兴趣，该设计迄今为止在许多情况下受到较少的关注。在本文中，当然可以首先考虑已知的主要 no
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减排技术。


技术实现要素：

[0046]
本发明的目的是提供一种焦炉装置和用于运行该焦炉装置的方法，利用该焦炉装置可以最小化no
x
排放，尤其是用于混合气体加热的no
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排放，并且在现有设备或新设备的情况下也可以在满负载运行下最小化，其中，该焦炉装置能够实现有利的低no
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排放水平，优选地没有下游设备部件。更具体地，目的是提供一种焦炉装置和用于运行该焦炉装置的方法，其允许通过加热烟道中的内部措施、更特别地仅通过内部初级措施来减少 no
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排放，特别是在混合气体加热的背景下。特别是对于混合气体加热，这种措施优选地仅要求最小程度的更大的压力损失；特别地，由于这些措施在炉中所需的压力损失的任何增加都应位于小于50pa的非临界范围内。特别是对于混合气体加热，这些措施最终也尽可能地与用于焦炉气体加热的措施兼容，或者至少不对焦炉气体加热的运行模式具有任何特别不利的影响，即使焦炉气体加热仅在年度运行时间的一小部分内进行。这将能够实现相对灵活的运行模式，换句话说，对于广泛的任务来说，能够实现非常可变的炉。
[0047]
根据本发明，该目的通过一种焦炉装置来实现，该焦炉装置用于通过对煤或煤混合物进行焦化来生产焦炭，其中，该焦炉装置至少具有混合气体加热以及可选地还具有间
歇的焦炉气体加热，其中，该焦炉装置设置为通过焦炉装置内部的措施，借助于钢厂固有气体(特别是高炉产地)和焦炉固有气体g1、g4、g5，通过内部热能平衡来最小化氮氧化物的排放，该焦炉装置具有多个双加热烟道，每个加热烟道具有气体燃烧加热管道和引导废气的、向下流动的加热管道，这些加热管道分别通过隔板(也称为黏合壁)彼此成对地界定，并且由两个彼此相对的顺砖砌合壁与相应的炉腔分隔开，其中，加热管道成对地借助于至少一个上部耦合通道并且还借助于至少一个下部耦合通道彼此流体地耦合，以分别用于至少一个循环流动路径上的内部废气再循环，其中，在相应的双加热烟道的基部上的下部区域中，分别设置以下组的至少一个入口：焦炉气体入口、燃烧空气入口、混合气体入口；其中，在相应的基部上，燃烧空气入口和混合气体入口的面对边缘之间的距离y1与相应的加热管道的隔板的内边缘(内表面)的距离y2的比率y1:y2为至少10％，其中，燃烧空气入口和混合气体入口的面对边缘之间的距离在此为至少50mm，其中，燃烧空气入口和混合气体入口中的至少一个偏心地设置在大于相对的顺砖砌合壁之间的加热管道的绝对x长度的0.7倍的x距离处。这使得能够借助于内部热措施来减少no
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排放。
[0048]
在本发明中，燃烧空气入口与混合气体入口之间沿y方向的距离相对较大，其中，相对最小距离相对于相应的加热管道的整个y长度来限定。另外，在本发明中，限定了绝对最小距离(y1min＝50mm)。这分别能够有利地影响温度和流动曲线。最小距离y1位于例如60至220mm的范围内。相对的隔板之间的距离y2位于例如250至400mm的范围内。
[0049]
此处的混合气体入口的绝对位置也可以通过例如在y方向上相对于顺砖砌合壁的最小距离，和/或在混合气体开口的外边缘和隔板的内边缘(黏合壁)之间相对于隔板的最小距离(例如特别是＞10mm)来限定。这里混合气体开口和焦炉气体喷嘴之间在x方向上的距离(相对位置)可以特别地为至少100mm。
[0050]
在本发明中，已经发现，可以确保1250℃以上的经济上有利的工艺温度和因此高的设备产量，同时基于基于加热烟道的几何测量遵守上述严格的极限值，具有良好的效果。在这种情况下，也可以将压力损失的任何增加保持在相对适中的限度内。通过根据本发明的混合气体入口的相对和/或绝对定位，也可以以特别有效的方式实现期望的温度分布。
[0051]
混合气体的燃烧，由于低氢级分而被认为是不那么关键的，到目前为止，在组合焦炉中的竖直加热管道设计的背景下，还不是氮氧化物减少发展的主要主题。然而，利用混合气体加热的运行模式通常涉及炉的绝对运行时间的相当大比例。根据本发明，特别是通过混合气体加热，能够实现特别有利的no
x
还原效果。
[0052]
增加“基础空气”和“混合气体”燃烧介质的出口位置之间的绝对距离，特别是结合相对于沿y方向的加热管道的整个范围的相对最小距离，使得可以特别地独立于炉的特定体积或输出范围来设计炉。
[0053]
就各个入口的各自功能而言，也可以关于不同的运行模式来描述。对于连接到具有混合气体加热的钢铁厂的组合炉，在加热烟道基部设置有两个开口或入口，这两个开口或入口是用于混合气体的入口和用于(燃烧) 空气的入口。对于经受焦炉气体加热的组合炉，混合气体管道同样被供给空气。对于专门用于焦炉气体加热的炉(所谓的富气炉)，仅需要空气入口(不需要混合气体入口)。后一种结构设计应更多地理解为一种特殊情况。
[0054]
在纯混合气体加热的情况下，焦炉气体入口的布置相对不重要，因此，焦炉气体入口的相对布置可以根据具体情况在纵向方向或横向方向或两者上或多或少地变化。在这种
情况下，合理的折衷还取决于在相应的加热模式中预期的运行时间。根据本发明，通过用于燃烧空气和混合气体的入口的绝对和相对布置，对于不同的炉设计，可以在绝对运行时间的大部分时间内供应具有最小化no
x
排放的有效折衷。
[0055]
燃烧空气和混合气体的两个入口之间相对于焦炉气体入口的相对较大的距离确实可以被认为是有用的或者甚至是理想的；然而，已经发现，本发明的效果甚至可以在很大程度上与焦炉气体入口的相对布置无关地实现。在本发明的背景下，这也提供了进一步的结构或工艺工程变量(或自由度)，用于使炉适应特定的应用。
[0056]
例如，提供在从100至300mm的范围内的距离y1。例如，选择在 30％和60％之间的范围内的比率y1/y2(或0.3和0.6)。这里的比率y1/y2 也可以大得多，例如高达90％(或0.9)。比率y1/y2优选位于低于0.5的中心范围内。已经证明，特别是对于竖直方向上的温度分布也是有利的。
[0057]
已经发现，距离y1的变化可以用作no
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优化的有效措施。特别地，对于根据本发明的距离y1的大小或范围，已经以系统的方式示出了对 no
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的形成的积极影响。迄今为止，炉制造者已经避免改变距离y1。特别地，该距离没有标识为no
x
节省的措施。因此，距离y1的这种出于目的的变化也是没有理由的，特别是由于在第一眼看到距离的变化根本不/不允许关于no
x
排放的任何系统结论。
[0058]
燃烧空气入口和混合气体入口的x位置可以特别地相对于其中心点来限定。特别地，燃烧空气入口和混合气体入口中的至少一个，更特别是其中心点，可以偏心地设置在相对的顺砖砌合壁之间的大于加热管道的绝对 x长度的0.8倍的x距离处。在x方向上的这种偏心程度还可确保在燃烧之前气体的有利的初级混合。
[0059]
钢铁厂
‑
固有气体在这里应当被理解为广义上与钢铁生产相关的气体，特别是包括所谓的转炉气体。严格地说，转炉气体与高炉中粗铁的生产无关，而是被认为属于钢厂实际钢铁生产的下游工艺链。术语“钢厂固有气体”也可以理解为特别是包括烃级分或天然气，特别是作为混合物组分。
[0060]
相对小的比率y1：y2，更特别地低于15％，特别是在相对大的设备中可能是有利的。
[0061]
根据本发明的布置还能够例如对于相对高的喷嘴砖温度实现相对适中的火焰温度，更特别地，在喷嘴砖温度为至少1300℃或1320℃的情况下，混合气体加热时的火焰温度不超过约1600℃。
[0062]
已经发现，对于以“背对背”加热方式的双加热烟道的结构设计(在相邻的双加热烟道中的流动方向分别竖相同地竖直定向)和在双加热烟道的结构设计中以正向流动横越方式(在相邻加热中竖直方向上相反的流动方向)，都可以实现根据本发明的布置烟道)。在“背对背”加热的情况下，可以选择性地提供单个下部再循环通道或多个再循环通道，特别是成对的再循环通道。在正向流动横越的情况下，优选地设置成对的下部再循环通道。
[0063]
在“正向燃烧”运行模式的情况下，例如，奇数编号#1、#3、#5、 #7、#9、..(n+2)的加热烟道进行燃烧，或者在加热转换后，偶数编号 #2、#4、#6、#8、..(n+2)的加热烟道进行燃烧。特别地，在每个黏合壁中具有至少一个再循环开口。对于这种类型的炉，优选地，存在至少两个下部再循环开口，下部再循环开口围绕或界定或包围黏合壁中的分阶空气管道。已经发现，借助于流过再循环开口的烟气，可以在相对于至少一种所接纳的介质(气体和/或
空气)的水平方向上至少部分地形成燃烧惰性夹层。已经发现，通过这种方式，可以在竖直方向上延迟燃烧，这对温度分布是有利的。例如，在每个黏合壁中，每层具有至少两个再循环开口。在最下面的五个黏合壁层之一中，优选地存在第一对再循环开口。更特别地，出于稳定性的原因，仅在位于其上方的下一层(例如，竖直层号3) 中提供另外的开口，并且这些开口可以特别平行于层号1(对称)布置。
[0064]
在“背对背”运行模式的情况下，特别是，加热烟道编号#1、#4、 #5、#8、#9、..(以1开始，n+3/n+1)进行燃烧，或者在加热转换之后，加热烟道编号#2、#3、#6、#7、#10、#11、..(以2开始，n+1/n+3)进行燃烧。已经发现，借助于通过再循环开口流回的烟气，可以相对于所接纳的介质(气体和/或空气)中的至少一种形成燃烧惰性夹层。特别地，在每个第二黏合壁中设置有至少一个再循环开口。例如，在黏合壁的中心设置单独的再循环开口(更特别地，相对较大的开口)。例如，分阶空气管道和再循环开口各自仅共同地位于相应的黏合壁上。优选地，在位于其上方的至少一个壁层中具有至少一个另外的再循环开口。
[0065]
至少一个再循环通道的相应布置可以在很大程度上自由地选择。选择性地，其布置可以相对于其他入口的布置来限定。选择性地，可以为再循环通道的中心点的布置指定x坐标和/或z坐标。例如，(最下面的)一个或多个再循环通道设置在基部上方小于2m的竖直位置处。在一个变型中，再循环通道成对地设置在每个竖直位置处，更具体地，以相对于加热烟道的x长度对称的布置设置。例如，一对或两对再循环通道布置在与空气入口和混合气体入口中的至少一个相同的x坐标的竖直位置上。
[0066]
已经发现，有利的是，将空气入口和混合气体入口中的至少一个设置在相对较近的顺砖砌合壁相对较小的x距离处，更特别地不大于50mm或甚至仅不大于20mm或10mm。
[0067]
另外，已经发现，空气入口和混合气体入口可以可选地设置成在x方向上完全重叠，换句话说没有任何偏移，或者没有几何上较小的入口在x 方向上突出超过几何上较大的入口。另外已经发现，空气入口和混合气体入口也可以可选地设置成在x方向上完全不重叠，换句话说，具有如此大的偏移，使得不可能确定在x方向上的重叠。
[0068]
特别地，每个加热烟道仅提供这里描述的一种类型的入口，即，仅设置一个燃烧空气入口和仅一个混合气体入口。
[0069]
此外，已经发现，燃烧空气可以优选地以分阶方式供应，更具体地，通过在相应的加热烟道的整个高度上的两阶燃烧来供应。用于分阶空气的对应凸起或入口可以以最佳地适应于特定应用的方式设置。
[0070]
在一个示例性实施例中，比率y1:y2为至少25％。这也使得气体能够在加热管道的整个范围内有效地分布/混合。
[0071]
在一个示例性实施例中，距离y1为至少100mm，例如至少150mm，例如200至250mm。这允许更单独地设置和控制气体流动路径。
[0072]
在一个示例性实施方案中，比率y1:y2为至少35％，更特别地不大于 50％或不大于60％或不大于70％。已经发现，从10％或15％开始，距离 y1可以进一步增加或甚至最大化，而在no
x
排放方面或在其他炉运行参数方面没有任何伴随的可感知的缺点。这进一步打开了结构自由度。
[0073]
在一个示例性实施例中，距离y1为至少150mm或至少200mm。这允许即使使用相对高体积的炉也确保有利的相对布置。
[0074]
在一个示例性实施例中，距离y1不大于350mm或不大于375mm。已经发现，距离y1大于400mm可能与其他炉工艺参数方面的缺点相关联。本发明中的建议是将距离限制在低于400mm的上限。
[0075]
在一个示例性实施例中，距离y1的范围为200mm至300mm或的范围为150mm至250mm。这些范围或该距离谱在许多实验中已经或已经证明是特别有利的。距离的更精确规格可以分别根据炉和/或加热管道的总长度来限定。
[0076]
该距离优选在焦炉装置的每个加热烟道中是相同的。就所有加热烟道而言，类似的构造或对称设计也具有热和结构上的优点。
[0077]
相对大的比率y1：y2，更特别地高于25％或甚至高于35％或40％，在相当小的设备的情况下可能特别有利。
[0078]
在一个示例性实施例中，相应的加热烟道的入口和至少一个下部耦合通道的入口的几何中心点，更特别是，相对于燃烧空气入口和混合气体入口进一步去除的多个下部耦合通道中的一个的几何中心点，限定三角形或四边形布置(多边形布置)，其在平面图中的表面积(a)为至少50cm 2
，更特别地，至少200cm2或至少300cm2或至少500cm2或至少700cm2或至少900cm2，更特别地，在1000cm2至1350cm2之间。这使得质量流和能量流的有效分布能够在很大程度上独立于相应炉的各个结构特性。已经发现，超过仅200cm2的表面积可以实现特别强的效果。特别是超过 300cm2或500cm2的效果可以进一步增强。
[0079]
在一个示例性实施例中，三角形或四边形布置在平面图中具有不大于 2000cm2、更具体地不大于1800cm2或不大于1500cm2、或不大于 1300cm2或不大于700cm2、更具体地在1000cm2和1300cm2之间的表面积 (a)。这些上限也可以标记从结构观点来看仍然可接受地实现的有利范围。已经发现，所选择的表面积不能太大，以便特别是能够避免取决于炉构造的可能不利的副作用。小于1500cm2的表面积对于特别大量的炉构造可能已经是有利的，尽管特别是在非常大或非常高的炉腔的情况下，上限也可以大于1500cm2。
[0080]
这里特别优选的下限/上限也可以例如取决于炉腔高度，例如，如结合附图的描述更详细地说明的。更具体地，对于高度大于七(7)米的炉腔腔，下限可以增加100或200cm2。
[0081]
具有由混合气体入口和燃烧空气入口以及(进一步移除的)下部再循环通道的几何中心点限定的顶点(相对于彼此的层几何形状)的相对三角形或四边形布置也提供了非常有效地利用可用(燃烧)空间的优点，更特别地使得可以有利地调节气体的混合比。特别地，在相对大的表面积的情况下，可以确保质量流和能量流的有利分布。特别地，通过在可用的基部区域上广泛分布的入口布置，对于典型的加热模式(分别为混合气体加热和焦炉气体加热)，可以确保在竖直方向上特别有利的燃烧(特别地，大大延迟的燃烧)。
[0082]
特别地，三角形布置的顶点由混合气体入口和燃烧空气入口的几何中心点以及(进一步移除的)下再循环通道的中心点限定，因此相对于排出平面从相应的隔板向内偏移。
[0083]
在一个示例性实施例中，在相应的基部上，燃烧空气入口和混合气体入口的面向顺砖砌合壁的边缘相对于相应的双加热烟道的两个相对的顺砖砌合壁中的至少一个设置在不同的距离x1、x2处，更具体地，具有至少 10mm或至少50mm的距离差。在x方向上的这种偏移还能够实现温度分布和流量分布方面的附加区分。
[0084]
已经发现，相对于两个顺砖砌合壁的距离x1、x2可以相对自由地设置。相应的开
口/入口也可以在x方向和y方向上的尺寸不同，并且可以具有不同的几何形状。同时，入口也可以在x方向上偏移，横截面保持恒定。
[0085]
在一个示例性实施例中，燃烧空气入口和/或混合气体入口在相应基部上的横截面表面积为至少30cm2或至少50cm2。这也使得进一步促进温度峰值的平坦化成为可能。
[0086]
在一个示例性实施例中，燃烧空气入口和/或混合气体入口的横截面表面积不大于500cm2或不大于400cm2。这些相对高的表面积也促进了热量的广泛引入。
[0087]
在一个示例性实施例中，相应的入口横截面面积相对较大，更特别地比迄今为止通常的横截面表面积大2至3倍。在现有技术中，仅描述了显著更小的横截面表面积，例如在约50至100cm2的范围内。例如， k.wessiepe的上述出版物描述了51mm
×
144mm的尺寸，换句话说，仅约75cm2。
[0088]
特别地，在这种情况下，还可以设计用于废气流动或烟气流动(通道)的反转的连接开口，该连接开口具有至少500cm2的通道表面积。这使得不仅可以将加热管道中的压力损失的不期望的增加保持在可接受的范围内，这从经济观点来看也是有利的，更特别地，在小于50pa时。这不仅具有消除加强的或附加的负压源的效果。换句话说，不需要升高废气堆和/或不需要额外的鼓风机。
[0089]
在一个示例性实施例中，燃烧空气入口和/或混合气体入口的横截面几何形状是矩形或椭圆形或圆形。例如，该几何形状也可以相对于结构指示或稳定性方面进行优化。更特别地，还可以通过可调节的排出开口(入口)、更具体地通过滑动砖对气体进行进一步的优化。
[0090]
进一步的措施可具有进一步的有利效果。特别地，基于入口的位置相对于非对称布置的变化(至少对于基础空气和混合气体)，可以通过例如相对于顺砖砌合壁在基础上的非平行布置来进行进一步的优化。
[0091]
已经发现，通过根据本发明的措施，特别是在混合气体加热的情况下，与当前状态(现有技术)相比，可以实现no
x
的形成或no
x
排放的减少。乍一看，这一百分比似乎并不是革命性的高，但其可能证实经济运行，特别是在由于排放规定和限制在指定的最高温度而迄今无法实现经济运行的情况下。
[0092]
在一个示例性实施例中，在相应的基部上，燃烧空气入口和/或混合气体入口的横截面面积在几何形状和/或尺寸方面可调节，更具体地，借助于至少一个可移动的滑动砖和/或借助于至少一个可互换/可拆卸的喷嘴可调节地构造。通过这些手段，可以实现进一步的优化，特别是同样在运行期间(微调)。
[0093]
在一个示例性实施例中，在上部区域中将相应的双加热烟道的两个相应的加热管道相耦合的至少一个上部再循环通道设置为往复传送气体，其中，再循环通道具有至少250cm2的横截面表面积，更特别地不大于 1200cm2或不大于1000cm2。通过这种方式，除了其他因素之外，还可以通过相对大的通道开口以相对灵活的方式进行优化。
[0094]
在一个示例性实施例中，成对的加热管道借助于至少两个下部耦合通道流体地彼此耦合，其中，燃烧空气入口设置在与对应的下部耦合通道至少近似相同的x位置，更具体地，燃烧空气入口和对应通道的相应中心点布置在相同的x坐标处。这以特别有利的方式促进再循环气体和燃烧空气的混合，特别是在燃烧之前。
[0095]
在一个示例性实施例中，燃烧空气入口和混合气体入口相对于相对的顺砖砌合壁
在x方向上偏移。这种变化可促进有效混合。在这种情况下也可以设置不同的几何形状和/或横截面面积。
[0096]
在一个示例性实施例中，燃烧空气入口和/或混合气体入口相对于相对的顺砖砌合壁的距离x1、x2的比率x1:y1或x2:y1，分别相对于距离y1为至少90％和/或不大于290％，更特别是在200％至250％之间。换句话说，入口在x方向上保持相对远离中心，即入口中的至少一个。这允许进一步区分气体分布。
[0097]
在一个示例性实施例中，燃烧空气入口设置为比混合气体入口更向内更靠近相对的顺砖砌合壁(或者反之亦然)，更特别地，更特别是在相对的顺砖砌合壁之间的至少近似的中心区域中具有至少10mm或至少50mm 的距离差。在y方向上的这种偏移允许流动路径进一步扇出。
[0098]
在一个示例性实施例中，双加热烟道的燃烧空气入口和混合气体入口相对于彼此设置为使得连接入口的线是对角线的或者至少大致对角地延伸穿过相应的加热管道，更具体地是穿过入口的中心点的直线对角线，更特别地，相对于水平x方向成40
°
至50
°
范围内的角度的对角线，更特别地，穿过顺砖砌合壁和黏合壁之间的顶点的对角线。通过这种方式，可以在相应的加热烟道中设置温度传输和质量传输的有利的局部多样化。对角设计的特征还可以是在对角相对的角之间的线上的至少近似齐平的布置。
[0099]
根据本发明，上述目的还借助于一种焦炉装置来实现，该焦炉装置用于通过对煤进行焦化来生产焦炭，其中，该焦炉装置至少具有混合气体加热，该焦炉装置通过内部热能补偿来最小化的氮氧化物的排放，该焦炉装置包括多个具有成对的加热管道的双加热烟道，这些管道分别通过隔板彼此成对地界定并且由两个彼此相对的顺砖砌合壁分隔开，其中，在相应加热管道的基部上设置以下组中的至少一个入口：焦炉气体入口、燃烧空气入口、混合气体入口；其中，加热管道成对地借助于至少一个上部耦合通道并且还借助于至少两个下部耦合通道彼此流体地耦合，以分别用于至少一个循环流动路径上的内部废气再循环，其中，在相应的基部上，燃烧空气入口和混合气体入口的面对边缘之间的距离与隔板的内边缘的距离的比率为至少10％，其中，燃烧空气入口和混合气体入口的面对边缘之间的距离为至少50mm，其中，燃烧空气入口和混合气体入口中的至少一个偏心地设置在大于相对的顺砖砌合壁之间的加热管道的绝对x长度的0.7倍的 x距离处，并且其中，加热管道成对地借助于至少两个下部耦合通道彼此流体地耦合，其中，燃烧空气入口设置在与对应的下部耦合通道至少近似相同的x位置，更特别是所述燃烧空气入口和对应的通道的相应中心点布置在相同的x坐标处，更特别是与上述焦炉装置的特征结合。这提供了上述优点，特别是关于在燃烧之前再循环气体和燃烧空气的初级混合。
[0100]
根据本发明，上述目的还借助于一种焦炉装置来实现，该焦炉装置用于通过对煤进行焦化来生产焦炭，其中，该焦炉装置至少具有混合气体加热并且通过内部热能补偿来最小化的氮氧化物的排放，该焦炉装置包括具有加热管道的多个双加热烟道，加热管道分别成对地由隔板彼此界定并且由两个彼此相对的顺砖砌合壁分隔开，其中，加热管道成对地借助于至少一个上部耦合通道并且还借助于至少一个下部耦合通道彼此流体地耦合，以分别用于在至少一个循环流动路径上的内部废气再循环，其中，在相应的加热管道的基部上的下部区域中设置以下组的至少一个入口：焦炉气体入口、燃烧空气入口、混合气体入口；其中，在相应的基部上，燃烧空气入口和混合气体入口的面对边缘之间的距离y1与隔板
的内边缘的距离y2 的比率y1:y2为至少10％，其中，燃烧空气入口和混合气体入口的面对边缘之间的距离为至少50mm，其中，燃烧空气入口和混合气体入口中的至少一个偏心地设置在大于相对的顺砖砌合壁之间的加热管道的绝对x长度的0.7倍的x距离处；更特别是上述的焦炉装置；其中，该距离进一步为至少100mm，更特别是至少150mm，其中，燃烧空气入口和混合气体入口相对于相对的顺砖砌合壁在x方向上偏移设置。这产生了上述的许多优点。
[0101]
根据本发明，上述目的还借助于一种焦炉装置来实现，该焦炉装置用于通过对煤或煤混合物进行焦化来生产焦炭，其中，焦炉装置至少具有混合气体加热以及可选地还具有间歇的焦炉气体加热，其中，该焦炉装置设置为通过借助于钢厂固有气体和焦炉固有气体的内部热能平衡来最小化氮氧化物的排放，该焦炉装置具有多个双加热烟道，每个加热烟道具有气体燃烧加热管道和引导废气的、向下流动的加热管道，这些加热管道分别成对地由隔板彼此限定，并且由两个彼此相对的顺砖砌合壁与相应的炉腔分隔开，其中，加热管道成对地借助于至少一个上部耦合通道并且还借助于至少一个下部耦合通道彼此流体地耦合，以分别用于至少一个循环流动路径上的内部废气再循环，其中，在相应的双加热烟道的基部上的下部区域中，分别设置以下组中的至少一个入口：焦炉气体入口、燃烧空气入口、混合气体入口，其中，用于内部废气再循环的下部耦合通道为耦合管道，耦合管道至少分段地延伸通过成对地位于加热管道下方的中心部段区域，并且将气体燃烧加热管道连接到引导废气的、向下流动的加热管道。有利地，通过耦合管道，再循环气体基本上在竖直方向上被引入气体燃烧加热管道。替代地，从一般现有技术中已知的是再循环气体向内流入该气体燃烧加热管道的基本水平方向。
[0102]
在此，耦合管道可以以这样的方式在双加热烟道的下方延伸，即，耦合管道的入口开口被设计用于在引导废气的、向下流动的加热管道的基部区域中接纳或容纳再循环废气，而耦合管道的出口开口被设计用于在气体燃烧加热管道的基部区域中排出再循环废气。此外，可以想到的是，至少入口开口在中心/耦合隔板和与该中心/耦合隔板相对的外部/分隔隔板之间居中地构造。另一种可能性是，出口开口在中心/耦合隔板和与该中心/耦合隔板相对的外部/分隔隔板之间居中地构造。在这种情况下，中心/耦合隔板至少具有通道开口或耦合通道，更具体地，具有用于再循环气体的再循环的上部耦合通道，并且设置在双加热烟道的两个加热管道之间。然而，还可能的是，至少出口开口和/或入口开口以分散的方式构造在中心/ 耦合隔板和与该中心/耦合隔板相对的外部/分隔隔板之间，更特别是在y 方向上观察时更靠近中心/耦合隔板。在x方向上，入口开口和/或出口开口可以构造在相应的顺砖砌合壁之间的中心。分散式构造也是可以想到的。此外，可以想到的是，耦合管道具有入口开口和/或出口开口，所述入口开口和/或出口开口的尺寸、更特别地横截面尺寸覆盖引导废气的、向下流动的加热管道和/或气体燃烧加热管道的基部面积的四分之一、更特别地三分之一。耦合管道可设计成具有圆形、椭圆形、有角度的、更特别地矩形或多角度的横截面。
[0103]
中心部分区域代表耐火材料砖，其通过管道将单个燃烧井或双加热烟道连接到蓄热器(空气预热)。例如，延伸通过该中心区段区域的是气体管道，在该气体管道中，来自蓄热器的燃料气体和空气往复地向上通入双加热烟道，更具体地，通入用于燃烧的气体燃烧加热管道，并且废气从双加热烟道向下通入蓄热器，更具体地，从引导废气的、向下流动的加热管道通入用于抽空的蓄热器。
[0104]
根据本发明，上述目的还借助于一种方法来实现，该方法用于运行焦炉装置、更特别是用于运行上述的焦炉装置，该焦炉装置用于通过对煤或煤混合物进行焦化来生产焦炭，其中，焦炉装置通过焦炉装置内部的措施，借助于借助于钢厂固有气体(源自高炉的气体)和焦炉固有气体，通过内部热能补偿来使最小化氮氧化物的排放进行优化，该焦炉装置至少具有混合气体加热以及可选地还具有间歇的焦炉气体加热，其中，在焦炉装置的相应的双加热烟道中，借助于通过隔板的至少一个耦合通道在围绕隔板的至少一个循环流动路径上建立内部废气再循环，双加热烟道具有燃烧的加热管道和引导废气的加热管道，其中，在相应的双加热烟道的基部上的下部区域中接纳以下组中的至少两种气体：焦炉气体、燃烧空气、混合气体，其中，所接纳的气体组包括至少两种气体燃烧空气和混合气体；其中，在相应的基部，燃烧空气和混合气体以比相应的加热管道的隔板的内边缘(内侧表面)的距离y2的至少10％的比率y1:y2在相对于彼此的距离 y1处被接纳在流动路径上，其中，这两个被接纳的流动路径的距离y1为至少50mm，其中，燃烧空气和/或混合气体偏心地接纳在大于相对的顺砖砌合壁之间的加热管道的绝对x长度的0.7倍的x距离处。这提供了上述优点。
[0105]
在一个实施例中，在相应的基部上，燃烧空气入口和/或混合气体入口的横截面面积在几何形状和/或尺寸方面被调节，更具体地，借助于至少一个滑动砖被调节。这允许进一步的优化。
[0106]
在一个实施例中，在混合气体加热的情况下，火焰温度不超过1700℃或不超过1600℃或不超过1500℃，更特别地，在喷嘴砖温度为至少 1300℃或至少1320℃时，这也允许在运行参数和输出方面实现有利的框架。特别地，该装置可以选择性地运行以最大化输出(没有严格的no
x
限制)或选择性地运行以最小化no
x
排放。与现有装置相比，对于可比的 no
x
排放水平，可以实现更高的输出。
[0107]
在一个实施例中，在相应的加热烟道中的气流设置为使得火焰温度与喷嘴砖温度的比率最小化，更具体地，在至少1300℃或1320℃的喷嘴砖温度下。以这种方式最小化的比率可以分别标记相对均匀的温度分布，具有温度峰值的区域非常少或极小。这也产生了与产量和经济性相关的工艺优化。
[0108]
在本发明中，可以在高度上均匀化温度曲线中的凸起。以前，在许多构造中，在高度上通常存在两阶温度曲线，分别具有相对强烈明显的“凸起”或相对显著的不均匀分布。本发明中的布置允许温度曲线被平坦化，特别是在整个加热烟道的大的竖直截面上。
[0109]
在一个实施例中，在相应的基部处，通过相应的入口，混合气体和/或燃烧空气至少大致沿竖直方向被接纳。或者，在相应的基部上，通过相应的入口，混合气体和/或燃烧空气可以在相对于竖直方向倾斜的方向上被接纳。在相应的基础上，在至少一个螺旋流动路径上选择性地允许以涡流或涡流脉冲接纳混合气体和/或燃烧空气。这也使得能够分别对流动路径进行微调。
[0110]
在一个实施例中，被接纳的气体(更具体地，燃烧空气、混合气体) 和/或循环气体在水平方向上定向或导引，更具体地，在多个竖直水平上，更具体地，通过挡板内部件或挡板或砖或护罩，更特别是分别由耐火材料制成。这使得能够在内部能量混合和温度曲线的平坦化方面实现进一步的优化措施，尤其是在加热烟道的高度上。
[0111]
在一个实施例中，气体(燃烧空气和/或混合气体)通过处于不同竖直水平的入口被接纳，更具体地，混合气体入口处于燃烧空气入口上方的竖直水平，更具体地，通过在基
部上方的基部上的布置中的混合气体入口进入。这也允许进一步影响温度分布。
[0112]
根据本发明，上述目的还借助于一种方法来实现，该方法用于运行焦炉装置、更特别是用于运行根据前述权利要求中任一项所述的焦炉装置的方法，该焦炉装置用于通过对煤或煤混合物进行焦化来生产焦炭，其中，该焦炉装置通过焦炉装置内部的措施，借助于钢厂固有气体和焦炉固有气体，通过内部热能补偿来对最小化氮氧化物的排放进行优化，其中，该焦炉装置至少具有混合气体加热以及可选地还具有间歇的焦炉气体加热，其中，在焦炉装置的相应的双加热烟道中，借助于通过隔板的至少一个耦合通道在围绕隔板的至少一个循环流动路径上建立内部废气再循环，该双加热烟道具有燃烧的加热管道和引导废气的加热管道，其中，在相应的双加热烟道的基部(5.4)上的下部区域中接纳以下组中的至少两种气体：焦炉气体(g1a)、燃烧空气(g1)、混合气体(g1b)，其中，所接纳的气体组包括至少两种气体燃烧空气(g1)和混合气体。在此，废气再循环的再循环废气流动通过耦合管道，耦合管道至少分段地在成对地位于加热管道下方的中心部段区域中延伸，并且将气体燃烧加热管道连接到引导废气的、向下流过的加热管道，该流动使得再循环气体基本沿竖直方向引入到气体燃烧加热管道中。这里的“基本”是指再循环气体至少几乎/近似/大致沿竖直方向(z方向)流动或被接纳到加热管道中。
[0113]
根据本发明，上述目的还借助于燃烧空气入口和混合气体入口在焦炉装置、更特别是在上述焦炉装置中的用途来实现，该焦炉装置包括分别具有两个加热管道的多个双加热烟道，该焦炉装置用于通过对煤或煤混合物进行焦化来生产焦炭，其中，该焦炉装置至少具有混合气体加热和可选地还具有间歇的焦炉气体加热，其中，在相应的双加热烟道中，借助于至少一个耦合通道在至少一个循环流动路径上建立内部废气再循环，其中，为了通过内部热能补偿使氮氧化物排放最小化，入口以至少10％的燃烧空气入口和混合气体入口的面对边缘之间的距离y1与相应的加热管道的隔板的内边缘的距离的比率y1:y2设置，其中，燃烧空气入口和混合气体入口的面对边缘之间的距离y1在此为至少50mm。这产生了上述优点。
[0114]
根据本发明，上述目的还通过在焦炉装置的多个双加热烟道的加热管道中、更特别是在上述的焦炉装置中用于通过内部热能补偿来最小化氮氧化物的排放的用途来实现，其中，在相应的双加热烟道中，借助于至少一个耦合通道在至少一个循环流动路径上建立内部废气再循环，其中，燃烧空气和混合气体以至少10％的距离比y1:y2并且在相对于彼此50m的距离处被接纳，更特别是在利用不超过1700℃或不超过1600℃或不超过 1500℃的混合气体加热的火焰温度下，更特别是在至少1300℃或至少 1320℃的喷嘴砖温度下被接纳，该距离比为燃烧空气和混合气体的入口之间的距离y1比相应的加热管道的隔板的内边缘的距离y2。这会产生上述优点，特别是在喷嘴砖温度相对于现有运行模式(可选)增加至少20开尔文的情况下，用于相同或更低的no
x
排放。
[0115]
在所述方法的情况下，获得了已经针对根据本发明第一方面的焦炉装置描述的所有优点。
[0116]
应当了解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和以下将要说明的那些特征不仅可以用于所指定的特定组合，而且可以用于其他组合，或单独使用。
[0117]
通过参考附图对至少一个示例性实施例的描述以及附图本身，本发明的其他特征和优点是显而易见的。在该背景下
附图说明
[0118]
图1a、图1b、图1c、图1d、图1e、图1f、图1g、图1h分别以截面侧视图和平面图的示意图示出了根据现有技术的双加热烟道或焦炉；
[0119]
图2a、图2b、图2c、图2d、图2e分别以截面侧视图和平面图的示意性图示出了根据示例性实施例的双加热烟道或焦炉装置；
[0120]
图3、图4、图5、图6、图7分别以平面示意图的形式示出了根据一个示例性实施例的入口的相对布置；
[0121]
图8以平面示意图示出了根据现有技术的入口的相对布置；
[0122]
图9以平面示意图示出了双加热烟道中的构造变量；
[0123]
图10a、图10b、图10c分别以平面示意图的形式示出了根据一个示例性实施例的入口相对于进一步移除的下部再循环通道的相对布置；
[0124]
图11以平面示意图示出了根据一个示例性实施例的入口相对于单独的下部再循环通道的相对布置；
[0125]
图11a以平面示意图示出了根据一个示例性实施例的入口相对于单独的下部再循环通道的相对布置；
[0126]
图12以平面示意图的形式示出了在根据现有技术的入口的相对布置的情况下的换流部段的图示；
[0127]
图13a、图13b分别以平面示意图的形式示出了在根据示例性实施例之一的入口的相对布置的情况下的换流部段的图示；
[0128]
图14、图15、图16、图17、图18、图19分别以截面侧视图示意性示出了根据示例性实施例的双加热烟道。
[0129]
在参考符号没有关于单个附图明确描述的情况下，参考其他附图。在描述现有技术的附图中，单独的入口和通道或流动路径的位置和角度对准仅以示例的方式示出(特别地仅在单独的加热管道中)，并且不是完全的，或者可以不精确地成角度地设置。
[0130]
在描述本发明的附图中，示意性地示出了各个入口和通道或流动路径的位置和角度对准(特别地仅在各个加热管道中)，并且在说明书中更详细地限定了各个距离的值。应当注意，与示出本发明的示例性实施例的附图相比，对于与现有技术相关的附图，不同的附图标记已经用于相同的特征。然而，这对将各个特征彼此组合的可能性没有影响。
具体实施方式
[0131]
图1a、图1b、图1c、图1d、图1e、图1f、图1g、图1h以水平腔炉的方式示出了焦炉1，其具有多个炉腔2，每个炉腔2容纳煤装料。炉腔2具有例如6至8m的高度。炉腔2由各自在yz平面中延伸的顺砖砌合壁3分隔。在两个顺砖砌合壁3之间，成对的加热管道5.1、5.2分别形成双加热烟道5，加热烟道5的内壁5.3限定加热腔，该加热腔被来自相应的炉腔的气流(不含煤)穿过。加热管道5.1、5.2交替地作为燃烧的或引导废气的加热管道运行，需要在流动方向上进行切换并且例如在20分钟的周期内进行。
[0132]
成对的加热管道各自通过耦合隔板(黏合壁)4彼此分开，在耦合隔板中，在顶部和底部设置耦合通道4.4，经由耦合通道4.4可以实现再循环废气的循环流动9。相邻的双加热烟道通过完全没有通道的分隔隔板4a彼此完全分隔。
[0133]
在隔板4、4a中分别设置有分阶空气管道4.1，该分阶空气管道4.1通过至少一个燃烧阶段4.2或相应的入口或出口与加热通道耦合。相应的燃烧阶段4.2可以设置在特征竖直位置处。例如，限定两个或三个竖直位置，在该竖直位置处接纳分阶空气。
[0134]
各个壁/隔板特别由砖构成，其各自根据它们的尺寸限定壁层。
[0135]
x方向表征炉1的宽度，y方向表征深度(或者在水平腔炉的情况下水平喷射方向)，并且z方向表征竖直(竖直轴线)。相应的加热管道的中心纵向轴线m穿过相应的加热管道的中心，所述中心相对于内表面/内壁在x方向和y方向上居中地设置(这没有明确地标记；例如，所述中心位于相应的隔板的中心，所述隔板具有围绕其的循环流动，更特别地在中心设置的分阶空气管道的中心)。这里，术语“居中”或“中心”涉及xy 平面中的中点，并且还涉及竖直方向(z)。
[0136]
在所谓的燃烧器平面5.4中或在相应的加热管道的基部设置有多个入口，特别是用于焦炉气体加热的(第一)燃烧空气入口6，以及更特别地用于混合气体加热的另外的燃烧空气入口7，以及焦炉气体入口8。通过这些入口引入的气体在隔板的壁表面4.3上向上流动，并且也在顺砖砌合壁的内壁上向上流动。
[0137]
可以将以下叙述为焦炉1的温度，该温度是炉建造者/操作员的特征：喷嘴砖温度t1、各个加热管道中的(气体)温度t2、炉腔中的温度t3。本发明特别是涉及关于温度t2的非常均匀的曲线(特别是也在竖直方向上)。
[0138]
下面参照图1f至图8e描述各个气流。气流g1分别标识新接纳或供应的加热气体或燃烧空气。气流g1可包括气流g1a(焦炉气体)和/或气流g1b(混合气体)。气流g4标识再循环废气，再循环废气以循环方式返回或导引。气流g5标识来自相应的燃烧阶段4.2、14.11的气体或空气，并且气流g6标识从相应的加热管道或加热烟道排出的废气。
[0139]
图1d中所示的再循环箭头仅示意性地示出，并不精确地反映相应气流的方向。
[0140]
图1g示意性地示出了具有单独开口5.61的差热器5.6，气体可以经由该开口在加热管道的头部区域中转向。差热器5.6通过(中间)顶板5.7 与相应的双加热烟道隔开。差热器5.6独立于循环流动9。差热器5.6和通道4.4之间的距离e可以具有对于每个炉是单独的结构设计。附图标记e 还可以表征横截面表面积。横截面表面积e优选为至少300cm2或至少 340cm2。
[0141]
为了更清楚起见，设置在燃烧器平面5.4下方的炉的中心部分特意没有示出。气体的向内通道和体积流动的调节可以在中心部分中进行。
[0142]
图2a、图2b、图2c、图2d、图2e示出了根据一个示例性实施例的焦炉装置10，其包括：炉腔10.2、燃烧加热管道11、内壁11.1、废气引导加热管道12、双加热烟道13、具有内表面14.3的隔板14、不具有通道的分隔隔板14a、具有燃烧台阶14.11的分阶空气管道14.1、耦合通道 14.2、凸起14.4、具有内表面15.1的顺砖砌合壁15、燃烧空气入口16、混合气体入口17、焦炉气体入口18、滑动砖19。
[0143]
参照图2a、图2b、图2c、图2d、图2e，下面针对其他示例性实施例描述根据本发明的各个入口和通道的距离和相对位置。
[0144]
在图2a中(在多个加热管道中)示意性地示出了与入口18相对的成对的入口16、17的布置。
[0145]
图2b示出了入口16、17在x方向上具有相对显著的向外偏移(偏心地)，而在y方向
上彼此具有相对显著的距离。任选的焦炉气体入口18 的布置与此无关，并且可以在很大程度上自由地选择。
[0146]
图2c示出，作为在x方向和y方向上的偏移的结果，还可以实现相对于分阶空气g4的有利的相对布置。在图2c中指示的用于入口的角度定向的角度可以针对每个入口单独地变化。根据中心部分的设计，例如， 5
°
至10
°
范围内的角度可能是额外结构成本和设备复杂性以及可实现的热和/或流体效应之间的合理折衷。
[0147]
图2c中所示的通道14.2和分阶气体入口14.11也可以根据其他附图中所示或讨论的变型在布置、数量和几何形状方面变化。
[0148]
下面参照图8b至图8e描述各个气流。根据本发明，相应的气体流动路径gp1标识用于经由入口引入的至少一种气体g1的流动路径或流入路径。相应的气体流动路径gp4标识再循环废气/烟气g4的流动路径，并且相应的气体流动路径gp5标识分阶地引入的气体g5的流动路径。
[0149]
图2d特别示出了相对较高的距离y1。
[0150]
图2e示出了与图2c的视图类似的视图。图2c和图2e中示出的流入角，特别是对于焦炉气体，分别相对于z轴优选小于30
°
，更特别是小于 10
°
。对于其他入口17、18也可以类似地实现流入角。
[0151]
针对相应的入口和通道所提及的距离和相对位置，至少在随后与相邻气体流动混合的上游的部分中也可以往复方式与相应的气体流动路径/循环流动路径的距离和相对位置相关。
[0152]
图3示出了入口16、17在相同的x坐标(x1＝x2)处与相对的顺砖砌合壁15相距较高距离的布置。比率y1：y2在25％至30％的范围内，因此相对较高。在这种情况下，y1大于50mm。特别地，通过这种布置，还可以确保压力损失的灵活补偿的优点。
[0153]
图3特别示出了两个开口(气体和空气)的有利可调节的入口横截面。这不仅实现了内部能量分布的优化，而且还实现了工艺工程变化，包括特别是与以下情况相关的工艺工程变化：
[0154]
‑
加热烟道中相对较高的压力损失(如夏季)：滑块打开，以最小化压力损失；
[0155]
‑
压力损失和流量的调节，特别是为了调节设备的输出容量(特别是根据所需的焦炭产量)；
[0156]
‑
压力损失和流速的调节，特别是为了使运行参数适应原料(适应所谓的煤基础)，例如在增加水含量的情况下需要更高的气体。
[0157]
对于所示的所有示例性实施例，壁之间的内角也可以具有半径或被倒圆，这不仅是出于稳定性的原因，并且特别地包括所谓的黏合的形式。根据本发明的尺寸比和尺寸与这种倒圆无关；相反，尺寸比和尺寸与平行壁之间或至少近似平行壁段之间的距离有关，特别是与所考虑的横截面平面中的相应最大距离有关。
[0158]
图3示出了其中，空气入口16和混合气体入口17在x方向上完全重叠的布置，其中，入口设置为没有x偏移并且具有至少近似相同的x长度。
[0159]
图4示出了在相对高的距离y1处具有不同x坐标(x1>x2)处的入口 16、17的布置。比率y1:y2在25％到30％的范围内。在这种情况下，y1远大于50mm。长度y2在此具有相对于相应隔板的内表面本身(本身)的尺寸，更特别地相对于间隔最远的平行隔板部分的尺寸，
并且因此独立于用于分阶空气管道的任何可选的凸起14.4。在比较窄的隔板的情况下，特别是出于稳定性的原因，可选地设置这种凸起14.4。在这种情况下，y
‑
维度 (深度)例如在5至40mm的范围内。具体地，在根据图4的布置的情况下，还可以确保在变化的运行参数方面具有很大灵活性的优点。
[0160]
图4特别示出了关于排出开口的尺寸和几何形状的措施。这不仅实现了与内部能量分布相关的优化，而且还实现了特别地、尤其是与以下情况相关的工艺工程变化：
[0161]
‑
特别是在气体质量变化方面的参数优化：在使用寿命期间，低热量混合气体(特别是具有低于4185kj/nm3的低热值；混合气体的典型低热值在 4185至5500kj/nm3的范围内)可临时或永久使用；
[0162]
‑
在相对较大的范围内改变基部的气体/空气比，对竖直温度分布有良好的效果；这尤其在需要改变炉容量的情况下，或者在改变加热方式或煤基的情况下是有利的。
[0163]
图4示出了空气入口16在x方向上与混合气体入口17完全重叠的布置。
[0164]
图5示出了这样的布置，其中，入口16、17在相对明显/显著不同的 x坐标(x1>x2)处处于相对大的距离y1，入口18各自在x方向上居中地设置相对远的距离，更具体地，也至少在y方向上居中地设置相对远的距离。比率y1:y2在25％到30％的范围内。在这种情况下，y1大于50mm。比率x2:x1例如位于0.7的区域中。具体地，通过这种布置，还可以确保在参数变化方面具有高实用性的优点。
[0165]
图5还特别地示出了在入口的几何形状方面或在其作为喷嘴的设计方面的措施。这不仅实现了与内部能量分布相关的优化，而且还实现了特别与以下情况相关的工艺工程变化：
[0166]
‑
底座上的空气开口设计为喷嘴16(由圆形横截面几何形状表示)；特别是在从上方、从顶板进入的情况下，喷嘴可以比滑块砖更容易接近和互换。
[0167]
图5示出了空气入口16在x方向上与混合气体入口17完全重叠的布置。
[0168]
对于所示的所有示例性实施例，焦炉气体入口也可以选择性地集成到隔板中，从而与隔板一起安装，而不是在y方向上与隔板间隔布置。
[0169]
图6示出了如下布置，其中，入口16、17以或多或少的最大距离y1 处于相对明显/显著不同的x坐标(x1＜x2)处。比率y1:y2在25％到30％的范围内。在这种情况下，y1远大于50mm。比率x1:x2位于例如0.7的区域中。对于根据图6的示例性实施例，例如，在no
x
还原方面以及在比如压力损失的其他运行参数方面，可以确保特别有利的效果。
[0170]
在根据图6的示例性实施例的情况下，空气和混合气体入口16、17 可以特别地设置成在x方向上根本没有任何重叠。
[0171]
图7示出了与图6的布置相当的布置，其中，入口16和17之间的偏移被反转(x1>x2)。比率y1:y2在25％到30％的范围内。在这种情况下，y1远大于50mm。比率x2:x1例如位于0.6或0.5的区域中。具体地，利用这种布置，可以确保再循环废气与空气非常有效地混合的优点。
[0172]
在根据图7的示例性实施例的情况下，通过特别是空气入口16在再循环开口14.2的区域中的布置(特别是可比较的x坐标)，可以在气体组合物燃烧之前对气体组合物施加影响。特别地，再循环废气在相应的再循环开口之后的短时间内与空气混合，更特别地，在该点处不引起任何燃烧。这种工艺工程布置也可被描述为烟气和空气的初级混合。根据本
发明的布置的效果是，不需要烟气和空气的外部再循环；结果，就蓄热器中的较大流动横截面而言，也不需要任何措施。
[0173]
在根据图7的示例性实施例中，空气和混合气体入口16、17可以特别地在x方向上完全没有任何重叠地设置，并且更特别地相对于图6所示的布置非对称地设置。
[0174]
对于根据图6和图7的示例性实施例，还可以特别地分别设置滑块砖。
[0175]
图8示出了根据现有技术的布置，其中，入口6、7处于可比较的 (更特别地相同的)x坐标并且朝向x中心具有相对显著的偏移，更特别地在至少近似中心的x布置中，其中，入口8设置在再循环开口的区域中的x坐标处。距离y1具有平均量值，比率y1:y2具有平均量值。入口6、7 的x坐标，特别是它们的中心点的x坐标，大约是相应加热烟道的绝对x 宽度的一半，更特别是在顺砖砌合壁15与x1或与x2的绝对x距离之比的以下范围内：范围为0.4至0.6。
[0176]
图9在炉的进一步结构细节的背景下描述了本发明的开口的说明性布置。炉分区x0尤其位于1000至1800mm的范围内(从半炉腔到半炉腔；从中心到中心测量)。加热烟道分区y0尤其位于从400至550mm(隔板中心到隔板中心)的范围内。隔板14具有厚度(y
‑
维度)，例如在130至 170mm的范围内。顺砖砌合壁15具有厚度(x尺寸)，例如在70至 130mm的范围内。
[0177]
燃烧空气入口16的y长度例如在大于或等于50mm的范围内，并且距最近的隔板14的最小距离为至少50mm。混合气体入口17的y长度在例如大于或等于50mm的范围内，距最近的隔板14的最小距离为至少 50mm。燃烧空气入口16的x长度例如在大于或等于100mm的范围内，并且距顺砖砌合壁15的最小距离为至少50mm。混合气体入口17的x长度例如在大于或等于100mm的范围内。
[0178]
图10a、图10b和图10c特别示出了“正向燃烧”运行模式，其中，示例性地设置成对的再循环通道。图10a描述了根据本发明的示例性布置，其中，入口16、17、18相对于进一步移除的下再循环通道14.2(分别是中心点)处于相对布置，该下再循环通道14.2使得具有表面积a的四边形被对置。表面积在例如500cm2至1700cm2的范围内，更特别地在 1000cm2至1500cm2的范围内。图10a还示出了隔板14的排出平面 xz14。相反，四边形的相关顶点向内偏移到壁中心。因此，表面积与隔板 14的壁厚无关。
[0179]
图10b描述了根据本发明的示例性布置，其中，入口16、17、18相对于进一步移除的下再循环通道14.2(分别是中心点)处于相对布置，该下再循环通道14.2使得具有表面积a的四边形被对置。表面积特别地在 700cm2至1600cm2的范围内。四边形的基本形状是梯形的。
[0180]
图10c描述了根据本发明的示例性布置，其中，入口16、17、18相对于进一步移除的下再循环通道14.2(分别是中心点)处于相对布置，该下再循环通道14.2使得具有表面积a的四边形被对置。表面积特别是在 500cm2至1400cm2的范围内。
[0181]
已经发现，对于上述“正向燃烧”炉构造，在1100至1500cm2范围内的表面积a可能是特别有利的。根据具体的炉设计(尺寸、产量)，可以为表面积a定义从200cm2到2000cm2的有利范围，特别优选为500cm2到 1500cm2，更优选为700cm2到1500cm2，特别是在炉腔高度大于七(7) 米的相对较大的炉的情况下，换句话说，在高度超过7米的情况下，这在近年来对于许多应用已成为惯例。
[0182]
图11和11a分别参照仅具有下部再循环通道、更具体地具有所谓的“背对背”加热的炉设计形式描述了根据本发明的说明性布置。入口16、 17、18相对于彼此和相对于(单个的)下部再循环通道14.2(分别为中心点)的布置使得具有表面积a的四边形被对置。表面积在例如从300cm2至1300cm2的范围内，更特别地在从800cm2到1300cm2的范围内。
[0183]
已经发现，在这种“背对背”构造的情况下，在1000至1250cm2范围内的表面积a可能是特别有利的。根据单独的炉设计(尺寸、输出)，可以为表面积a限定从50cm2到1800cm2的有利范围，特别优选为300cm 2
到1300cm2，更优选为500cm2到1300cm2，特别是在炉腔高度大于7米的相对较大的炉的情况下。
[0184]
在图10ff、图11和图11a所示的布置的情况下，也可以选择性地对置三角形，具体地，在富气入口18设置在从其他入口16、17中的一个到再循环通道14.2的中心点的连接管线上的情况下(在这方面特别地参见图 11)，或者在入口16设置在入口17和再循环通道14.2之间的连接管线上的情况下。特别地，在图11a中示出了入口16和17相对于直线g的倾斜的、更特别地不相等的布置，该直线g在隔板14之间延伸并且平行于顺砖砌合壁15延伸。与图11的实施例不同，根据图11a的入口16、17不再被设计成彼此平行，特别是它们的中心点位于前述直线g上。这意味着入口17，更特别是其中心点，设置(构造)在前述直线g上，而入口 16，更特别是其中心点，在再循环通道14.2的方向上相对于直线g偏移地设计，或者反之亦然。
[0185]
在图10ff、图11和图11a所示的布置中，相应的加热烟道的入口和至少一个下部耦合通道的入口的几何中心点，更特别是，相对于燃烧空气入口和混合气体入口进一步去除的多个下部耦合通道中的一个的几何中心点，限定四边形布置，其在平面图中的表面积为至少50cm2，优选为至少 200cm2或至少300cm2或至少500cm2或至少700cm2。
[0186]
在上述布置的情况下，入口的竖直位置可相对于燃烧器平面向上或向下变化，如上文一般描述的。
[0187]
图12描述了根据现有技术的混合气体入口17相对于燃烧空气入口16 的相对布置。在这两个相邻的入口16、17之间产生的换流部段b，在具有两种不同类型的气体或气体混合物之间的流体效应的接触表面的意义上，与这些入口之间的横向连接正交地设置。已经发现，具有相对小的y距离和相对大的换流面积的这种布置甚至在入口上方的短距离处也会导致显著的混合，其效果是建立了高温(过高的最高温度)，并且不可能或者仅通过对策来防止有害高水平的no
x
排放。
[0188]
图13a示出了根据本发明的措施之一的混合气体入口17相对于燃烧空气入口16的相对布置。换流部段b的大小与根据图12的布置的大小相当。入口完全重叠并且至少在x方向上构造成具有相同的量值。然而，y 方向上的距离明显大于图12的布置中的距离，其效果是空气和混合气体的混合(在时间上和/或相对于竖直方向)可以延迟和/或发生不太显著的混合。在这种布置中，相对大的换流面积不是缺点。
[0189]
图13b示出了一种布置，其中，换流区域或换流部段b由于横向x偏移而尺寸减小。在此还以示例的方式示出了与入口之间的横向连接正交的换流部段b。入口仅非常轻微地重叠，或者甚至可选地根本不重叠。y距离的大小与根据图13a中的布置的y距离的大小相当。已经发现，通过这种组合措施，空气和混合气体的混合可以显著地延迟，并且可以确保非常有利的温度分布，特别是在加热烟道的高度上，并且还选择性地在加热烟道的其他尺
寸上。可以非常有效地减少no
x
排放。
[0190]
图14、图15、图16、图17、图18和图19各自示出了根据本发明的焦炉装置的双加热烟道13的示例性实施例。此外，图14和图15示意性地示出了具有单独开口5.61的差热器5.6，气体可以经由该开口在加热管道的头部区域中循环。差热器5.6由(中间)顶板5.7与相应的双加热烟道 13隔开。差热器5.6独立于循环流动9。为了清楚起见，仅在图14中示意性地示出了中心部分或中心部分区域30以及相邻的蓄热器区域40。然而，这些区域也可以替换为图15、图16、图17、图18和图19的示例性实施例。在这种情况下，中心区段区域30至少区段地形成在燃烧器平面 5.4下方，更特别地，在双加热烟道13或相应的管道的基部或基部区域 5.4下方。在中心部分区域30中，气体被通入并且体积流动率被调节。耦合通路20在中心区段区域30内至少区段地延伸，并且具有入口开口21和出口开口22。入口21形成在引导废气的、向下流动的加热管道12的基部区域5.4中，以便将再循环废气g4从引导废气的、向下流动的加热管道12通过耦合管道20并经由出口22传送到气体燃烧加热管道11中。在这种情况下，再循环废气g4有利地沿竖直方向引入气体燃烧加热管道11 中，并且不需要如现有技术中那样首先从基本上水平的方向转向竖直方向 (参见图1g)。
[0191]
如图14的示例性实施例或图18的示例性实施例或图19的示例性实施例所示，双加热管道13仅具有上部耦合通道14.2，该上部耦合通道14.2 延伸穿过耦合隔板14。为了使再循环气体g4能够再循环而需要的下部耦合通道14.2在此由耦合管道20形成。这意味着，耦合隔板14的设计使得其与双加热烟道13的基部5.4接触，从而在基部5.4与耦合隔板14之间不形成耦合通道14.2。耦合隔板14也不具有用作耦合通道14.2的其他开口或通道，并且因此仅使用单个循环流动9用于再循环废气g4的目的。在相应的加热管道11、12的基部区域5.4中，除了上面已经充分描述的气体入口g1和g1a以及气体出口g6之外，还存在用于分阶空气g5的至少一个气体入口，或者，如图19所示，在分隔隔板14a的区域中，或者如图 18所示，在耦合隔板14的区域中，存在用于分阶气体g5的至少两个气体入口和用于废气g6的至少一个附加气体出口。
[0192]
与图14的示例性实施例不同，图15的示例性实施例具有不止一个耦合通道14.2，而是具有三个耦合通道14.2，所述三个耦合通道14.2形成在耦合隔板14的区域中并且除了耦合管道20之外形成，所述耦合管道20可被解释为最下面的耦合通道。通过这些通道，再循环气体g4能够在双加热烟道13内以两个循环流动9(即内部循环流动和外部循环流动)再循环或再循环。
[0193]
与图14和图15的示例性实施例相比，图16和17的示例性实施例不具有任何差热器。根据图16的示例性实施例，存在三个耦合通道14.2，其中，这些耦合通道14.2中的一个由耦合管道20形成，该耦合管道20再次表示最下面的耦合通道14.2。因此，在耦合隔板14和双加热烟道13的顶板5.8之间存在上耦合通道14.2，并且在耦合隔板14和双加热烟道13 的基部5.4之间存在下部耦合通道14.2。用于去除废气g6的附加气体出口设置在耦合隔板14中。
[0194]
图17所示的示例性实施例在耦合通道14.2和耦合管道20的数量和布置方面分别基本上类似于图15所示的示例性实施例。然而，在图17中，示出了多个
‑
特别是两个在竖直方向(z方向)上一个在另一个上方设置的
‑ꢀ
分阶空气管道或分阶空气管道出口4.2，其将分阶空气g5引入气体燃烧加热管道11中。还可以想到，形成多于两个的分阶空气管道。此外，
在废气引导加热管道12的分隔隔板14a中形成废气的附加出口g6。
[0195]
附图标记表：
[0196]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
焦炉、更特别是水平腔炉
[0197]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
具有煤装料的炉腔
[0198]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
顺砖砌合壁
[0199]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
耦合隔板或黏合壁
[0200]
4a
ꢀꢀꢀꢀ
无通道的分隔隔板
[0201]
4.1
ꢀꢀꢀ
隔板中的管道或分阶空气管道
[0202]
4.2
ꢀꢀꢀ
来自/到加热管道的空气管道处的燃烧阶段或分阶入口或出口 4.3
ꢀꢀꢀ
壁表面
[0203]
4.4
ꢀꢀꢀ
耦合两个加热管道的通道(或废气反转点或加热气体的反转点)
[0204]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
双加热烟道(成对布置两个竖直加热烟道)
[0205]
5.1
ꢀꢀꢀ
燃烧加热管道(竖直加热烟道)
[0206]
5.2
ꢀꢀꢀ
废气引导加热管道(竖直加热烟道)
[0207]
5.3
ꢀꢀꢀ
内壁
[0208]
5.4
ꢀꢀꢀ
燃烧器平面或加热管道/基部区域的基部
[0209]
5.6
ꢀꢀꢀ
差热器
[0210]
5.61
ꢀꢀ
差热器中的单个开口
[0211]
5.7
ꢀꢀꢀ
(中间)加热管道的顶板
[0212]
5.8
ꢀꢀꢀ
顶板
[0213]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
(第一)燃烧空气入口、更特别地用于焦炉气体加热
[0214]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
另外的燃烧空气入口或混合气体加热入口
[0215]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
焦炉气体入口或焦炉气体喷嘴
[0216]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
循环流动
[0217]
10
ꢀꢀꢀꢀ
焦炉装置、更特别是具有水平腔炉
[0218]
10.2
ꢀꢀ
炉腔
[0219]
11
ꢀꢀꢀꢀ
燃烧的加热管道(竖直加热烟道)
[0220]
11.1
ꢀꢀ
内壁
[0221]
12
ꢀꢀꢀꢀ
废气引导加热管道(竖直加热烟道)
[0222]
13
ꢀꢀꢀꢀ
双加热烟道(成对布置两个竖直加热烟道)
[0223]
14
ꢀꢀꢀꢀ
隔板或黏合壁
[0224]
14a
ꢀꢀꢀ
无通道的分隔隔板
[0225]
14.1
ꢀꢀ
隔板中的管道或分阶空气管道
[0226]
14.11 来自/到加热管道的分阶管道处的燃烧阶段或分阶空气入口或出口
[0227]
14.2
ꢀꢀ
耦合两个加热管道的通道
[0228]
14.3
ꢀꢀ
顺砖砌合壁的内表面
[0229]
14.4
ꢀꢀ
分阶空气管道的凸起
[0230]
15
ꢀꢀꢀꢀ
顺砖砌合壁
[0231]
15.1
ꢀꢀ
顺砖砌合壁的内表面
[0232]
16
ꢀꢀꢀꢀ
(第一)燃烧空气入口或空气入口、更特别是用于焦炉气体加热
[0233]
17
ꢀꢀꢀꢀ
另外的燃烧空气入口或混合气体入口、更特别是用于混合气体加热
[0234]
18
ꢀꢀꢀꢀ
焦炉气体入口或焦炉气体喷嘴
[0235]
19
ꢀꢀꢀꢀ
滑动砖
[0236]
20
ꢀꢀꢀꢀ
耦合管道
[0237]
21
ꢀꢀꢀꢀ
入口开口
[0238]
22
ꢀꢀꢀꢀ
出口开口
[0239]
30
ꢀꢀꢀꢀ
中心部段区域
[0240]
40
ꢀꢀꢀꢀ
蓄热器区
[0241]
a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
多边形布置的表面积(三角形或四边形)
[0242]
b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
换流部段
[0243]
e
ꢀꢀꢀꢀꢀ
差热器与通道之间的距离
[0244]
g1
ꢀꢀꢀꢀ
加热气体或燃烧空气
[0245]
g1a
ꢀꢀꢀ
焦炉气体
[0246]
g1b
ꢀꢀꢀ
混合气体
[0247]
g4
ꢀꢀꢀꢀ
再循环废气
[0248]
g5
ꢀꢀꢀꢀ
来自燃烧阶段的分阶气体或分阶空气
[0249]
g6
ꢀꢀꢀꢀ
废气
[0250]
gp1
ꢀꢀꢀ
用于经由入口引入至少一种气体的流入路径或流动路径
[0251]
gp4
ꢀꢀꢀ
再循环废气/烟气的流动路径
[0252]
gp5
ꢀꢀꢀ
分阶地引入气体的流动路径
[0253]
m
ꢀꢀꢀꢀꢀ
相应的加热管道的中心纵向轴线
[0254]
t1
ꢀꢀꢀꢀ
喷嘴砖温度
[0255]
t2
ꢀꢀꢀꢀ
加热烟道/加热管道中的(气体)温度
[0256]
t3
ꢀꢀꢀꢀ
炉腔中的温度
[0257]
x
ꢀꢀꢀꢀꢀ
水平方向(宽度或长度；黏合壁的纵向长度)
[0258]
x0
ꢀꢀꢀꢀ
炉分区
[0259]
x1
ꢀꢀꢀꢀ
燃烧空气入口距相对的顺砖砌合壁的距离
[0260]
x2
ꢀꢀꢀꢀ
混合气体入口距相对的顺砖砌合壁的距离
[0261]
xz14
ꢀꢀ
排出平面、隔板
[0262]
y
ꢀꢀꢀꢀꢀ
深度或水平喷射方向(顺砖砌合壁的纵向长度)
[0263]
y0
ꢀꢀꢀꢀ
加热烟道分区
[0264]
y1
ꢀꢀꢀꢀ
燃烧空气入口和混合气体入口的相面对的边缘之间的距离
[0265]
y2
ꢀꢀꢀꢀ
隔板的内边缘的距离
[0266]
z
ꢀꢀꢀꢀꢀ
竖直方向(竖直轴线)