BazTech - Yadda

1

Nowoczesne metody regulacji wielostopniowego doprowadzenia powietrza do kanału grzewczego, na przykładzie rozwiązań zastosowanych w nowoprojektowanej baterii nr 4 dla Koksowni Przyjaźń w Dąbrowie Górniczej

Hummer W., Wojciechowski G., Ziółkowska A., Adamczyk W., Klimanek A., Szlęk A.

Karbo

|

2015

|

Nr 2

42--46

PL

Przy projektowaniu nowej technologii opalania baterii koksowniczej wykorzystano zdobyte już doświadczenia z eksploatowanych baterii systemu ubijanego zarówno w kraju jak i za granicą, dokonano przeglądu wymogów wynikających z BAT w zakresie ochrony środowiska oraz zweryfikowano wszelkie dotychczasowe problemy i nowości z zakresu rozwiązań maszyn piecowych, bezpieczeństwa i warunków pracy obsługi. Rozkład temperatury wzdłuż wysokości ścian grzewczych był przedmiotem badań prowadzonych za pomocą technik numerycznej mechaniki płynów i przepływu ciepła, które wykazały, że przy obecnej technologii jest on nierównomierny. Zastosowano technologię wielostopniowego podawania powietrza, która pozwala na wydłużenie płomienia i obniżenie maksymalnej temperatury w kanałach grzewczych, co skutkuje znacznym zmniejszeniem emisji tlenków azotu i wyrównaniem rozkładu temperatury ścian. W tej technologii całkowita ilość powietrza jest porównywalna z konwencjonalnym rozwiązaniem, a wydłużenie płomienia zrealizowane jest poprzez rozdzielenie strumienia powietrza na kilka części podawane na różnych wysokościach kanału. Ilość powietrza doprowadzanego do każdej ściany grzewczej regulowana jest na wejściu w każdym zaworze powietrzno spalinowym, a w poszczególnych kanałach za pomocą specjalnych kształtek ceramicznych zwanych bananami. Wadą tego systemu jest trudna zamiana wielkości otworów regulacyjnych po rozgrzaniu baterii, praktycznie po ustawieniu podczas murowania pozostają one w swoich pozycjach. Opracowano nowe sposoby regulacji ilości doprowadzanego powietrza do kanału grzewczego baterii koksowniczej, ze szczególnym uwzględnieniem baterii o wielostopniowym doprowadzeniu powietrza. Rozwiązanie umożliwia regulację powietrza do kanałów grzewczych poprzez płytę dyszową baterii, wykorzystując otwory technologiczne wziernikowe oraz otwory służące do przedmuchiwania regeneratorów, do regulacji dopływu powietrza pierwotnego i wtórnego w poszczególnych kanałach grzewczych. Sposoby regulacji testowano na dwóch kanałach grzewczych współdziałających z trzema regeneratorami. Dodatkowo przeprowadzono szereg symulacji komputerowych dla różnych geometrii układu doprowadzenia powietrza i przy zmiennych parametrach na kolejnych etapach opracowywania nowej technologii, we współpracy z ITC Politechniki Śląskiej. Obliczenia potwierdziły, że technologia ta pozwala na znaczne ograniczenie emisji NOx oraz wyrównanie temperatury ściany grzewczej wzdłuż wysokości.

EN

Design of a new coke oven battery firing technology was done using experience with the battery operated stamping system both at home and abroad as well as a review of the requirements arising from BAT for environmental protection and verifying all the existing problems and new solutions in the field of furnace equipment, safety and operating manual. Research carried out using computational fluid dynamics techniques showed that currently temperature distribution along the height of the walls of the heating is irregular. The developed technology includes multistage air supply, which allows the elongation of the flame and decrease of the maximum flame temperature in the heating channels, which results in significant reduction of emissions of nitrogen oxides and improvement of the walls temperature distribution. In this technology, the total amount of air is comparable with the conventional solution, and the extension of the flame is achieved by splitting the air flow into several sections at different heights above the channel. The amount of air supplied to each heating wall is regulated at the entrance at each flue gas - air valve, and at the individual channels using special shaped ceramic called bananas. The disadvantage of this system is that regulation holes size is difficult to adjust after warming up the battery, after setting the masonry they practically remain in their positions. New ways of regulating the amount of air supplied to the coke oven battery heating channel, with particular attention to the battery of a multi-stage air intake were developed. The solution allows adjustment of the heating air channels through a die plate battery using sensor technological holes and openings for blowing regenerators, to adjust the air supply of primary and secondary heating in the individual channels. Regulation methods were tested on two heating ducts interacting with three regenerators. In addition, in collaboration with ITC Silesian University of Technology a number of computer simulations for different geometry air inlet system and the variable parameters during stages of development of new technology were conducted. Calculations confirmed that the technology allows significant reduction in NOx emissions and the heating wall temperature along the height equalization.

2

Efekty zewnętrznej recyrkulacji spalin w systemie grzewczym baterii koksowniczej o wysokości komór 5,5 m (w ramach programu RNCF)

Hummer W., Wojciechowski G., Ziółkowska A., Szlęk A.

Karbo

|

2015

|

Nr 4

132--138

PL

Na terenie koksowni Przyjaźń powstała doświadczalna instalacja zewnętrznej recyrkulacji spalin w ramach projektu dofinansowanego przez Fundusz Badawczy Węgla i Stali pod tytułem „Minimalizacja emisji tlenków azotu poprzez usprawnienie pionowego rozkładu ciepła w kanałach grzewczych.” realizowanego przez Koksoprojekt wraz z Centre de Pyrolyse de Marienau oraz AM Maizières Research i AM Atlantique et Lorraine (umowa nr RFCR-CT-2012-00005). Instalacja umożliwia zawracanie spalin z kanału spalinowego do powietrza zasilającego kanały grzewcze. W trakcie pracy instalacji prowadzone były pomiary parametrów pracy kanałów grzewczych i komór koksowniczych. Badania wykazały, że recyrkulacja spalin do powietrza wpływa na obniżenie maksymalnej temperatury i wyrównanie rozkładów temperatur wzdłuż wysokości ściany grzewczej. Obniżenie maksymalnej temperatury i wyrównanie równomierności nagrzewania pozwala na obniżenie emisji NOX przy zachowaniu odpowiednich temperatur w komorze koksowniczej. Technologia ta dedykowana jest dla istniejących już baterii oraz dla tych nowo projektowanych, pozwala ona zmniejszyć ich uciążliwość dla środowiska i poprawić równomierność nagrzewania ścian grzewczych.

EN

Experimental installation of external flue gas recirculation was built in the coke plant Przyjaźń within a project financed by the Research Fund for Coal and Steel under the title "Nitrogen oxides emissions minimization through improvement of vertical heat distribution inside heating flues" carried on by Koksoprojekt together with the Centre de pyrolysis de Marienau and AM Maizières Research and AM Atlantique et Lorraine (contract no RFCR-CT-2012-00005). The system re-circulates flue gas from the damper near stack to the heating flues air supply. During the installation operation measurements of operating parameters of heating flues and coking chambers were carried out. It was shown that external flue gas recirculation lowers the maximum temperature and levels the temperature distribution along the height of the heating wall. Reducing the maximum temperature and improve the uniformity of the heating wall temperature reduces NOX emissions while maintaining appropriate temperatures in the coking chamber. Technology is dedicated to existing batteries and for those newly designed; it allows to reduce their environmental performance and to improve the uniformity of the flues heating.

3

Doświadczalna instalacja obniżenia emisji NOx z systemu opalania baterii koksowniczej w ramach projektu RFCS

Hummer W., Wojciechowski G., Ziółkowska-Talar A., Szlęk A.

Karbo

|

2014

|

Nr 2

53--55

PL

Koksoprojekt wraz z Centre de Pyrolyse de Marienau oraz AM Maizières Research i AM Atlantique et Lorraine realizuje projekt dofinansowany przez Fundusz Badawczy Węgla i Stali pod tytułem „Minimalizacja emisji tlenków azotu poprzez usprawnienie pionowego rozkładu ciepła w kanałach grzewczych.” W ramach tego projektu na terenie koksowni Przyjaźń powstaje doświadczalna instalacja zewnętrznej recyrkulacji spalin. Recyrkulacja spalin jest technologią szeroko stosowaną w koksownictwie, jednak dotychczas najpopularniejsza była wewnętrzna recyrkulacja spalin realizowana poprzez zastosowanie okien recyrkulacyjnych w kanałach grzewczych. W ten sposób obniżana jest emisja NOx oraz następuje poprawa pionowego rozkładu ciepła ściany grzewczej. Jednak nie można bezpośrednio regulować ilości zawracanych spalin i, ze względu na niedoskonałe wymieszanie strug, udział spalin w strefie płomienia niekoniecznie jest znaczący. Zewnętrzna recyrkulacja pozwala na kontrolę obu tych parametrów i w ten sposób można w efektywny sposób wykorzystać potencjał tej technologii. Technologia ta dedykowana jest dla istniejących już baterii, pozwala ona zmniejszyć ich uciążliwość dla środowiska i poprawić równomierność nagrzewania ścian grzewczych. W artykule przedstawione są różne warianty tej technologii od zawracania spalin do gazu opałowego lub do powietrza, do technologii łączącej oba te rozwiązania.

EN

Koksoprojekt together with the Centre de Pyrolyse de Marienau as well as AM Maizières Research and AM Atlantique et Lorraine is carrying out a project funded by the Research Fund for Coal and Steel, entitled "Nitrogen oxides emissions minimization through improvement of vertical heat distribution inside heating flues ". As a part of this project an experimental external flue gas recirculation installation in the Przyjaźń Coke Plant is developed. Waste gas recirculation technology is widely used in coke industry but so far an internal waste gas recirculation, achieved through the use of recirculation windows in the heating flues, is the most common variant. In this way, the NOx emission is reduced, and vertical heat distribution in the heating wall is improved. However, the recirculated waste gas rate cannot be directly regulated and, due to imperfect mixing of the streams, the waste gas fraction in the flame zone is not necessarily significant. The external recirculation allows to control both these parameters, thus the potential of this technology can be effectively utilized. The technology is dedicated to the existing batteries, it allows to reduce their impact on the environment and improve the uniformity of the heating wall temperature. The paper shows various variants of the technology, from recirculation of waste gas to the fuel gas or to air, to the technology combining both solutions.

4

Modelowanie niskoemisyjnej baterii koksowniczej

Klimanek A., Szlęk A., Hummer W., Wojciechowski G., Ziółkowska-Talar A.

Karbo

|

2012

|

Nr 4

222--226

PL

Specyfika procesu opalania baterii koksowniczej powoduje, że do atmosfery emitowane są duże ilości tlenków azotu. Stosowane technologie powinny spełniać wymogi dokumentu referencyjnego BREF (Best Available Techniques Reference Document on the production of Iron and Steel, IPPC) i wytycznych NDT (Najlepsze Dostępne Techniki - BAT, Ministerstwo Środowiska) dla instalacji koksowniczych. W artykule przedstawiono technologię opalania ścian grzewczych baterii koksowniczej jako system wielostopniowego podawania powietrza, który pozwala na wydłużenie płomienia i obniżenie maksymalnej temperatury w kanałach grzewczych, co skutkuje znacznym zmniejszeniem emisji tlenków azotu. W tej technologii całkowita ilość powietrza jest porównywalna z konwencjonalnym rozwiązaniem, a wydłużenie płomienia zrealizowane jest przez rozdzielenie strumienia powietrza na kilka części i podawane na różnych wysokościach kanału. W celu dobrania optymalnego podziału powietrza oraz geometrii wylotów przeprowadzona została analiza z wykorzystaniem symulacji komputerowych. Symulacje przeprowadzono dla różnych geometrii układu doprowadzenia powietrza oraz różnych strumieni powietrza pierwotnego i wtórnego.

EN

Due to specific features of coke oven battery heating process, large amounts of nitrogen oxides are emitted to atmosphere. Technologies applied should meet specifications of BREF document (Best Available Techniques Reference Document on the production of Iron and Steel, IPPC) and NDT guidelines (Best Available Techniques - BAT, Ministry of Environment) for coke plants. The paper presents a heating technology of coke oven battery heating walls as a system of multi-stage air feeding that allows to increase flame length and to reduce maximum temperature in the heating flues, that results in significant reduction of nitrogen oxides emissions. In this process total air rate is comparable to conventional solution, while the extension of the flame length is effected by dividing a stream of air into a few portions which are fed at different levels of the heating flue. In order to select an optimum air distribution pattern and geometry of outlets, an analysis was conducted with the use of computer aided simulations. Simulations were carried out for different geometrical designs of air feeding system and various streams of primary and secondary air.