TW201908682A - 減少條帶加工熔爐中之氮氧化物之方法 - Google Patents

減少條帶加工熔爐中之氮氧化物之方法

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Abstract

本發明係關於一種用於在直接加熱熔爐(1)中處理金屬條帶(5)之方法，該金屬條帶(5)被引導通過該直接加熱熔爐(1)。該熔爐(1)藉由氣體燃燒器直接加熱且具有非加熱區(7)，來自加熱區(2)之廢氣(14)穿過該非加熱區(7)流動且預熱該金屬條帶(5)。在離開非加熱區(7)之後，來自該熔爐之廢氣(14)在後燃室(9)中進行後燃燒。根據本發明，將甲烷注入非加熱區(7)，使廢氣(14)中含有之氮氧化物轉化為氰化氫。

Description

減少條帶加工熔爐中之氮氧化物之方法
本發明係關於一種用於在直接加熱熔爐中處理金屬條帶之方法，該條帶被引導通過該直接加熱熔爐。該熔爐直接藉由氣體燃燒器加熱，且當在條帶行進方向觀察時在該直接加熱區前方具有非加熱區，來自該加熱區之廢氣穿過該非加熱區流動且在金屬條帶進一步在直接加熱區中加熱之前預熱該金屬條帶。在離開該非加熱區後，廢氣在後燃室中進行後燃燒。
金屬條帶經常在鍍鋅之前以此種方式進行熱處理，或者也在酸洗線之後的退火爐中進行熱處理。
一種熱處理方法係使用直接加熱熔爐(DFF)，其中燃燒器直接位於熔爐內。
此等熔爐中存在預熱區，其中借助於來自直接加熱熔爐之熱廢氣將連續通過熔爐的金屬條帶預熱到大約200-300℃。
直接加熱熔爐之燃燒器通常用氣體(天然氣或焦爐煤氣)操作。包含在廢氣中之氮氧化物(NOx )在燃燒期間釋放。術語氮氧化物(NOx )係指在燃燒製程期間形成的氮氧化物之總和，其中最重要的通常係NO及NO2 化合物。在燃料轉化期間，或由於高製程溫度，NOx 可以直接從燃燒空氣形成。
關於氮氧化物排放之管理變得愈來愈嚴格。歸功於新開發之氣體燃燒器，除了其他措施之外，用於條帶處理之直接加熱熔爐的氮氧化物排放已經實質上減少，但是進一步減少將是非常受歡迎的。
因此，本發明係基於提供一種低成本方法藉此進一步減少氮氧化物排放之任務。
此目的係借助於根據技術方案1之方法實現。在該方法中，將甲烷(CH4 )注入或吹入非加熱區，導致廢氣中含有的氮氧化物(NOx )與甲烷反應。此反應(再燃燒)主要導致氰化氫(HCN)之形成。熔爐的此區域基本上不含游離氧。
在其他類型之設備，例如燃煤發電站或廢物焚燒廠中，氮氧化物之再燃燒係已知的，但那裏的氮氧化物體積更加集中。例如，100 MW燃煤發電站中之3000 mg/Nm3 氮氧化物經過適當的再燃燒減少至500 mg/Nm3 。在用於處理金屬條帶的現代直接加熱熔爐中，目前的氮氧化物體積僅為120 mg/Nm3 ，總之其相對較低。由於本發明，該數字可以進一步減少至80 mg/Nm3 。
將空氣或氧氣注入後燃室中係有利的，這會再次使已形成之氰化氫降解。
將氮氣添加至甲烷中較佳係在甲烷注入非加熱區之前。藉由添加氮氣可以更有效地將甲烷混入廢氣中。可以借助於文丘里(Venturi)噴嘴混合及注入甲烷及氮氣。使用傳統燃燒器亦是可能的，其中燃燒空氣被氮氣替代。
甲烷與氮氣之比例可以在1:10之範圍內。
甲烷可以在距離最近之燃燒器不同距離之若干點處注入非加熱區。
在下文中，基於附圖描述本發明之一實施例。在此等附圖中： 圖1顯示用於條帶處理之直接加熱熔爐之示意圖； 圖2含有注入甲烷之熔爐區域7之側視圖； 圖3顯示非加熱熔爐區域7之剖視圖； 各圖中相同之元件符號在各情況下係指相同之設備組件。
圖1顯示直接加熱熔爐1之一部分，其中金屬條帶5進行熱處理。金屬條帶5自上方引導至熔爐內部且首先穿過非加熱區7，該非加熱區7係幾公尺長且係預熱金屬條帶5之區域。此處之非加熱區7係在加熱區2之前的區域(當在條帶行進方向觀察時)，且其中沒有燃燒器。
借助於氣體燃燒器在熔爐1之加熱區2中加熱金屬條帶5。此處，金屬條帶5首先穿過在爐壁12中安裝有「噴嘴混合」型燃燒器的區3，接著穿過帶有「預混」型燃燒器之區4。在熔爐1之下端，金屬條帶5借助於偏轉輥11偏轉，接著送至例如輻射管式爐(RTF)。
在由氣體燃燒器直接加熱的區2中形成之廢氣14在熔爐中向上流動且在那裏被偏轉至方向6，且以已知之方式送至含有用於廢氣14後燃燒的後燃器的後燃室9中。金屬條帶5不穿過後燃室9。廢氣14還含有氮氧化物，主要係NO及NO2 。為了減少此氮氧化物含量，甲烷(CH4 )通過進料管8注入或借助於氮氣吹入熔爐1之非加熱區7中。甲烷與熱廢氣混合，且氮氧化物與甲烷反應形成氰化氫。
此處所需之甲烷氣體量可以相對較小。對於標準熔爐1，5 m3 /h之量可能係足夠的。若此非加熱區7基本上不含氧氣(O2 含量＜ 0.05%)從而使得氧氣不能與吹入的甲烷反應，則是適用的。為了保證此區7保持無氧，至少最接近它之燃燒器可以用過量燃料操作，從而使得預先燒掉任何存在之氧氣。
為了降解有毒之氰化氫，通過管10將氧氣(O2 )或空氣吹入後燃室9中，使氰化氫反應形成氮氣(N2 )、二氧化碳及氫氣及/或蒸汽。最後，此等廢氣在再次用於條帶預熱之後被送至熱回收設備13。
圖2顯示非加熱區7中之甲烷注入。此處顯示甲烷氣體在注入之前與氮氣(N2 )混合且吹至金屬條帶5之兩側。
圖3顯示穿過區7之剖視圖。此處，甲烷氣體以在金屬條帶前側周圍之區域以及金屬條帶後側周圍之區域均富含甲烷之方式供應，從而使得在可能的情況下所有廢氣14均與甲烷接觸。在距離直接加熱區2不同距離之若干點處注入甲烷係可行的，例如在距離最近之燃燒器1 m、2 m及3 m處。
甲烷氣體注入可以很容易地改造至現有設備中，從而減少氮氧化物排放。藉由本方法，NOx 值可以達到100 mg/Nm3 或更低之範圍。
當然，根據本發明之方法亦可用於水平或L形直接加熱熔爐。
1‧‧‧直接加熱熔爐
2‧‧‧加熱區
3‧‧‧噴嘴混合
4‧‧‧預混合
5‧‧‧金屬條帶
6‧‧‧方向
7‧‧‧非加熱區
8‧‧‧甲烷注入
9‧‧‧後燃室
10‧‧‧氧氣注入
11‧‧‧偏轉輥
12‧‧‧爐壁
13‧‧‧熱回收設備
14‧‧‧來自燃燒器的廢氣
圖1顯示用於條帶處理之直接加熱熔爐之示意圖； 圖2含有注入甲烷之熔爐區域7之側視圖； 圖3顯示非加熱熔爐區域7之剖視圖。

Claims (5)

  1. 一種用於在直接加熱熔爐(1)中處理金屬條帶(5)之方法，該金屬條帶(5)被引導通過該直接加熱熔爐(1)，其中該熔爐(1)藉由氣體燃燒器直接加熱且當在條帶行進方向觀察時在該直接加熱區(2)之前具有非加熱區(7)，來自該加熱區(2)之廢氣(14)穿過該非加熱區(7)流動且預熱該金屬條帶(5)，且其中廢氣(14)在該非加熱區(7)之後的後燃室(9)中進行後燃燒，其特徵在於 在該非加熱區(7)中將甲烷注入或吹入廢氣(14)，使廢氣(14)中含有之氮氧化物轉化為氰化氫。
  2. 如請求項1之方法，其中 將空氣或氧氣注入後燃室(9)，其降解氰化氫。
  3. 如請求項1或2中任一項之方法，其中 在將該甲烷注入該非加熱區(7)之前將氮氣添加至該甲烷中。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中 該甲烷在若干點注入該非加熱區(7)。
  5. 如請求項1至4中任一項之方法，其中 該非加熱區(7)具有噴嘴(8)，在發生故障時，通過該噴嘴(8)吹入氮氣以冷卻該金屬條帶(5)，其中降低氮含量的甲烷在正常操作中通過此等噴嘴(8)吹入。
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