[發(fā)明專利]用于在材料的熱處理中降低爐子的廢氣中的氧化氮的排放量的方法和根據(jù)此方法運(yùn)行的爐子

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280019785.6
• 申請(qǐng)日: 2012-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN103702743A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 維克托·尤阿迪·里索納爾塔;馬庫(kù)斯·阿貝爾;米歇爾·海因;亞歷山大·米勒;穆罕默德·法提赫·格克斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): B01D53/56
• 分類號(hào): B01D53/56
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于在至少間接存在氧和氮的材料的熱處理中，特別是在電弧爐中熔化含鐵的原材料時(shí)，降低在爐子的廢氣中的氧化氮的排放量的方法。此外本發(fā)明還涉及一種以該方法運(yùn)行的爐子。

背景技術(shù)

在至少間接存在氧和氮的材料的熱處理中，例如在電弧爐中熔化廢鋼、DRI（Direct?Reduced?Iron直接還原鐵）或HBI（Hot?Briquetted?Iron熱壓鐵塊）時(shí)，在溫度超過1000℃時(shí)形成氧化氮NO_x。因此這種所謂的熱氧化氮NO_x的產(chǎn)生既可以直接地在爐容器中自身進(jìn)行，當(dāng)由爐容器排出的廢氣在高溫下混合周圍空氣時(shí)，也可以在廢氣中發(fā)生，這正如是例如在電弧爐中的情況。換句話說：在熱處理中至少間接地、即至少在廢氣中在高溫下存在氧和氮，以使產(chǎn)生熱的氧化氮NO_x并且到達(dá)周圍環(huán)境中。這些氧化氮NO_x是對(duì)環(huán)境有害和有毒的氣體，這些氣體不但直接危及健康，而且此外作為引起溫室效應(yīng)氣體導(dǎo)致地球溫室效應(yīng)，這樣出于環(huán)境保護(hù)的原因，應(yīng)盡量避免在技術(shù)過程中產(chǎn)生的氧化氮的排放。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的目的在于，提出一種用于降低在廢氣中的氧化氮的排放量的方法，該廢氣是在過程中產(chǎn)生的，在該過程中至少間接地存在氧和氮的材料在爐子中在高溫下被熱處理。此外本發(fā)明的目的在于提出一種以該方法運(yùn)行的爐子。

關(guān)于該方法上述目的通過一種具有權(quán)利要求1的特征的方法來實(shí)現(xiàn)。在該方法中向廢氣供給至少一種起還原作用的和/或至少一種在競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)中與氧氣反應(yīng)的試劑。在這兩種情況下在廢氣中一起運(yùn)送的、或者在廢氣中在高溫下直接在爐子后由供給空氣或者氧氣而產(chǎn)生的氧化物要么被還原要么通過在競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)中分解氧氣使化學(xué)平衡移向不利于氧化氮的產(chǎn)生。通過這種試劑的配量，該試劑涉及一種材料或者不同材料的混合料，因此使氧化物的排放量明顯減少。

該方法特別適用于廢氣的處理，該廢氣是在廢金屬熔化中在電弧爐中產(chǎn)生的?；旧显摲椒ㄟ€適用于其他金屬的或非金屬的材料在其中經(jīng)受超過500℃溫度的熱處理過程中的廢氣處理。這些是，例如在煉鋼時(shí)得到使用的爐子，例如LD轉(zhuǎn)爐、鋼包精煉爐、冷鑄模、再加熱爐或高爐。同樣該方法可應(yīng)用于廢氣的處理，該廢氣在燒結(jié)爐中、在軋鋼機(jī)中在鋼錠的再加熱中產(chǎn)生或者在所謂的鐘罩式退火爐中產(chǎn)生，在該鐘罩式退火爐中例如生產(chǎn)陶瓷材料。同樣該方法可應(yīng)用于水泥工業(yè)、燃煤電廠、化工廠和石油及天然氣工業(yè)。

對(duì)此補(bǔ)充地，該試劑也可附加地直接導(dǎo)入爐子的爐容器中。

優(yōu)選地，將來自C、Na、Mg、Al、Si、Ca、Ti、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn和Pb的組中的至少一種元素以單質(zhì)的形式或以與該組的另一種元素化合的形式作為試劑供給。

對(duì)此可替代地或是補(bǔ)充地，也可供給氫氣H₂、一氧化碳CO、甲烷CH₄或尿素CO(NH)₂或這些氣體的混合氣。這些元素或氣體作為用于一氧化氮NO和一氧化二氮N₂O的還原劑而起作用，這是因?yàn)橐谎趸狽O和一氧化二氮N₂O與該元素或氣體中的一種的還原反應(yīng)的吉布斯自由能在特別是在1000與2000℃之間的相關(guān)溫度范圍中是負(fù)的，其中該還原反應(yīng)也是在沒有催化劑的情況下發(fā)生的。在圖1和圖2中示例性地描述了在溫度T下的用于所選取的還原反應(yīng)的以KJ/mol_NO或KJ/mol_N2O為單位的吉布斯自由能g（吉布斯能或自由焓）。

此外元素C、Na、Mg、Al、Si、Ca、Ti、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn和Pb在與氧的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)中被氧化，并以這種方式使化學(xué)平衡向不利于氧化氮NO_x形成地移動(dòng)。同樣為了與氧氣的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，吉布斯自由能在1000與2000℃之間的有利溫度范圍中是負(fù)的，這正如在圖3中可以得出。

此外在一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，當(dāng)向該廢氣供給附加的具有催化作用的固體材料，特別是灰塵、沙子、鉀K、鈉Na、鐵Fe、鈣Ca或一氧化鈣CaO時(shí)，該反應(yīng)被催化加速。

在本發(fā)明的另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案中，測(cè)量廢氣中氧化物的含量，并且接著根據(jù)該廢氣的含量在廢氣的流動(dòng)方向上，看特別是在取樣位置之后來配量試劑。