粒间温度差以及加热速度等目标，尝试多种加热塔方式。最后选择了一种直筒式加热塔的处
理方式。鉴于快速加热煤炭前，其温度差值在

100 至 200

℃之间，因而煤炭粒子表面与内部

之间的温差较小。选择

1600mm 高、40mm×200mm 断面的模拟气流塔，利用高速摄像机对塔

内煤炭粒子的运行轨迹实施可视性观察，观察结果表明，塔内运动过程中，直径大于
0.3mm 粗粒相互之间的影响基本可以不进行考虑，并将其视为单个粒子进行处理。直径小于
0.3mm 的煤粉，在进入模拟气流塔后，表现为高密度的粒子群，并可视为单个粒子进行处
理。选择

25m 有效高度、100mm 直径的试验塔实施快速加热处理，利用这一试验过程所获得

的数据进行数学模型的编制，模拟计算

2400mm 直径的工业塔和 900mm 直径的放大试验塔

[8]。 
　　

2.环境负荷的降低 

　　将底部燃烧室的空气入口和燃气入口相对位置的直线布置，变为错口布置，进而将燃
烧室内的空气和燃气改为混合和扩散状态。试验结果证实，

NOx 的浓度会逐渐由 268ppm 下

降为

100ppm，其主要原因在于，与直线布置相比，燃烧室底部改为错口布置后，其中的空

气和燃气均能有效扩散，因而混合度较小，能够对上升至上段过程中局部过燃现象的发生
率产生抑制作用。试验结果表明，高度方向上的

NOx 发生量和温度差均直接取决于空气的

输送量。在燃烧室壁温度达到

1250

℃的情况下，将 40%的空气量送入炉底后，高度方向上

的

NOx 发生量和温度差异能够达到最小值。将 20%至 50%的空气送入量炉底后，同样能够

达到设定的目标值。同时，高度方向上

NOx 浓度的降低和均匀加热都会直接受到废气循环

的积极影响。虽然在前文所述的试验中会完全关闭

EGR 孔，但高度方向上的 NOx 浓度和温

度差仍处于目标值范围内，然而，受到实际生产过程中各种干扰因素的影响，有必要对
EGR 孔进行相应的设置。通常情况下，越高的燃烧室温度，所产生的 NOx 量也就越高。试验
结果证实，对于

SCOPE21 工艺的燃烧结构来说，即便燃烧室壁温度提高至 1250

℃，其所

产生的

NOx 浓度也仍然低于 100ppm 的目标控制值。 

　　

3.焦炭改质和低温出焦 

　　尽管煤炭结焦反应的起始温度为

650

℃，并在温度达到 900℃前完成，然而，因为焦

炉处理为一个炉壁自然向煤饼内部传递热度的过程，因此，为了提高焦炭的成熟度，通常
需要经过特定的巩固过程，并保证在焦饼中心温度提高至

1000 至 1050

℃之间时出焦 。

SCOPE21 工艺的应用能够明显降低出焦的温度，缩短炭化室内干馏时间，然而，焦炭品质
也必然会受到一定程度的影响，且出焦质量不均衡。

SCOPE21 工艺在常规炼焦技术的基础

上，新加入了直接热气再加热技术，也就是将直接高温热气加热设施直接加入干式熄焦容
器内。试验结果证实，热气吹入法与空气吹入法都能够达到不改变焦炭块度、焦炭反应性降
低、焦炭强度提高等基本目标。同时，因为表层焦炭也会参与燃烧过程，且燃烧所形成的
H2O 与 CO2 也会参与焦炭气化反应过程，这就会大大降低焦炭的品质和质量。相反，吹入
热气法有助于均匀再加热目标的实现，能够缩小焦炭之间的品质差异。焦炭

700

℃出炉后，

在持续

30min 使用 980

℃的热气进行加热，同样能够获得 1000℃出炉焦炭的品质。 

　　参考文献

 

　　

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