CZ135297A3 - Reduction process of nitrogen oxides contained in primary burning combustion products leaving a furnace and apparatus for making the same - Google Patents
Reduction process of nitrogen oxides contained in primary burning combustion products leaving a furnace and apparatus for making the same Download PDFInfo
- Publication number
- CZ135297A3 CZ135297A3 CZ971352A CZ135297A CZ135297A3 CZ 135297 A3 CZ135297 A3 CZ 135297A3 CZ 971352 A CZ971352 A CZ 971352A CZ 135297 A CZ135297 A CZ 135297A CZ 135297 A3 CZ135297 A3 CZ 135297A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fuel
- pressure
- zone
- furnace
- combustion
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 93
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 92
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 title description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 28
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 abstract 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 15
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 12
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 9
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 5
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000004756 Respiratory Insufficiency Diseases 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 208000006673 asthma Diseases 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010983 kinetics study Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 201000004193 respiratory failure Diseases 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
- F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
- F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
- F23C6/047—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure with fuel supply in stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2201/00—Staged combustion
- F23C2201/10—Furnace staging
- F23C2201/101—Furnace staging in vertical direction, e.g. alternating lean and rich zones
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
JAIDÍNISVIAJAIDÍNISVIA
0Η3Λ0 :s ΑΙΛΙ 0bd avy q0-3Η0: s ΑΙΛΙ 0bd avy q
01£0Q01 £ 0Q
Vynález se týká způsobu redukce oxidů dusíku obsažených ve spalinách primárního spalování pomocí opětného spalování prováděného v peci a zařízení proBACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for reducing nitrogen oxides contained in flue gases of primary combustion by means of re-combustion carried out in a furnace and to a
provádění tohoto způsobu.performing this method.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Je známo, že spalování paliv všeho druhu reakcí se vzduchem je ve větší či menší míře v závislosti na typu paliva a podmínkách spalování původcem oxidů dusíku. Tyto oxidy dusíku uvolňované do atmosféry jsou příčinou různého znečištění. Zvláště se podílí na vzniku kyselých dešťů. Navíc v kombinaci s oxidem uhelnatým a těkavými organickými sloučeninami přítomnými v atmosféře produkují troposférický ozón, který je původcem rozšíření respiračních onemocnění (astma, respirační nedostatečnost atd.)It is known that combustion of fuels of all kinds by reacting with air is to a greater or lesser extent depending on the type of fuel and the combustion conditions causing nitrogen oxides. These nitrogen oxides released into the atmosphere cause various pollution. It is especially involved in the formation of acid rain. In addition, in combination with carbon monoxide and volatile organic compounds present in the atmosphere, they produce tropospheric ozone, the cause of the prevalence of respiratory diseases (asthma, respiratory insufficiency, etc.)
Je proto důležité tyto oxidy dusíku redukovat nebo eliminovat.It is therefore important to reduce or eliminate these nitrogen oxides.
Pro tento účel je znám proces opětného nebo redukčního spalování.For this purpose, a re-incineration or reduction process is known.
Tento způsobe zahrnuje v závislosti na pracovních podmínkách za primárním spalováním, během kterého se tvoří oxidy dusíku, velmi přesnou injektáž uhlovodíku. Injektáž uhlovodíků má za účel vytvoření redukční atmosféry, přičemž za předpokladu, že je dostatečně vysoká teplota (obecně vyšší než 1000 °C), dochází k rozštěpení uhlovodíku za vzniku radikálů (CH°, H° ,...), které se spojují s oxidem dusným a jinými prekurzory oxidů dusíku vycházejících z hlavního (primárního) spalování a pomocí komplexních chemických transformací se tvoří molekulární dusík a kyslík. Zóna, ve které se provádí injektáž, se nazývá zóna opětného spalování nebo redukčního spalování.This process involves very accurate hydrocarbon injection depending on operating conditions under primary combustion, during which nitrogen oxides are formed. Hydrocarbon injection is designed to create a reducing atmosphere, and provided that the temperature is high enough (generally above 1000 ° C), the hydrocarbon is split to form radicals (CH °, H °, ...) that are associated with nitrous oxide and other nitrogen oxide precursors resulting from the main (primary) combustion and through complex chemical transformations, molecular nitrogen and oxygen are formed. The injection zone is called re-combustion or reduction combustion zone.
Nespalitelné látky tvořené v zóně redukčního spalování jsou následně oxidovány v třetím kroku nazývaném konečné spalování. Uhlovodíky, které poskytují nezbytné radikály pro rozložení oxidů dusíku, jsou zde současně využity jako reakční činidlo odstraňující znečištění a zároveň jako zdroj energie.The non-combustible substances formed in the reduction combustion zone are subsequently oxidized in a third step called final combustion. Hydrocarbons, which provide the necessary radicals for the decomposition of nitrogen oxides, are at the same time used both as a contaminant and as an energy source.
Způsob opětného spalování tak zahrnuje tři kroky:The re-incineration process thus comprises three steps:
- první etapa nazývaná hlavní nebo primární spalování probíhá v první zóně spalovací pece, kterážto zóna se nazývá zóna hlavního nebo primárního spalování. Tato etapa odpovídá spalování paliv v pravém slova smyslu, etapě, při které se tvoří oxidy dusíku, které se odvádí ve spalinách;the first stage, called main or primary combustion, takes place in the first zone of the furnace, which zone is called the main or primary combustion zone. This stage corresponds to the combustion of fuels in the strict sense of the term, the stage at which nitrogen oxides are formed, which are discharged in the flue gas;
- druhá etapa, nazývaná opětné spalování nebo redukční spalování probíhá v druhé zóně, která se nazývá zóna opětného spalování nebo redukčního spalování spalovací pece.the second stage, called re-incineration or reduction combustion, takes place in a second zone, called the re-incineration or reduction combustion zone of the incinerator.
V této etapě je injektováno palivo, nazývané sekundární palivo do zóny opětného spalování za účelem redukce oxidů dusíku obsažených ve spalinách hlavního spalování; aAt this stage, a fuel, called a secondary fuel, is injected into the re-combustion zone to reduce the nitrogen oxides contained in the flue gases of the main combustion; and
- třetí etapa nazývaná konečné spalování probíhá v třetí zóně spalovací pece následující za zónou opětného spalování, zahrnuje přivádění vzduchu do této třetí zóny za účelem dokončení spalování.the third stage, called final combustion, takes place in a third zone of the furnace downstream of the re-combustion zone, comprising supplying air to the third zone to complete combustion.
Účinnost opětného spalování závisí na množství faktorů, jako je teplota, doba pobytu v zóně opětného spalování, na povaze a způsobu vstřikování uhlovodíků, na množství uhlovodíků, vstupním množství oxidů dusíku a tak dále.The efficiency of re-combustion depends on a number of factors such as temperature, residence time in the re-combustion zone, the nature and method of hydrocarbon injection, the amount of hydrocarbons, the input amount of nitrogen oxides, and so on.
Způsob opětného spalování známý ze zde popsaného dosavadního stavu techniky však umožňuje dosáhnout účinnosti jen 50 až 60 %. Hodnota účinnosti redukce oxidů dusíku je rovna poměru počtu molů rozložených oxidů dusíku při opětném spalování ku počtu molů oxidů dusíku před opětným spalováním.However, the re-incineration method known from the prior art described herein makes it possible to achieve an efficiency of only 50 to 60%. The NOx reduction efficiency is equal to the ratio of the number of moles of decomposed nitrogen oxides during re-combustion to the number of moles of nitrogen oxides before re-combustion.
Teoretické studie zabývající se kinetikou však uvádějí, že když směs paliva uvedená do zóny opětného spalování a spaliny zóny hlavního spalování jsou dokonale homogenní, je možno dosáhnout účinnosti redukce oxidů dusíku blížící se 90 %.However, theoretical kinetics studies indicate that when the fuel mixture introduced into the re-combustion zone and the flue gas of the main combustion zone are perfectly homogeneous, a nitrogen oxide reduction efficiency close to 90% can be achieved.
Vynález si klade za cíl odstranit nedostatky předchozích řešení a umožnit, aby bylo zajištěno lepší rozložení a průchodnost paliva v zóně opětného spalování a tak dosáhnout uspokojivé hodnoty účinnosti redukce oxidů dusíku, dokonce v případě, že rozměry pece neumožňují dobré smíchání paliva a spalin.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to overcome the drawbacks of the prior art and to allow for better distribution and throughput of the fuel in the re-combustion zone, thereby achieving a satisfactory nitrogen oxide reduction efficiency even if the furnace dimensions do not allow good fuel and flue gas mixing.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedených cílů je dosaženo tímto vynálezem, který navrhuje způsob redukce oxidů dusíku obsažených ve spalinách hlavního spalování v peci pomocí opětného spalování těchto spalin, který využívá vstřikování paliva do následující zóny opětného spalování této pece alespoň dvěmi spojenými proudy, přičemž jeden je o relativně vysokém a druhý o relativně nízkém tlaku.These objects are achieved by the present invention, which proposes a method for reducing the nitrogen oxides contained in the flue gas of a main combustion furnace by re-combustion of the flue gas, which utilizes fuel injection into the subsequent re-combustion zone of the furnace by at least two coupled streams; of relatively low pressure.
Ve výhodném provedení je proud paliva o nízkém tlaku veden soustředně vně vzhledem k proudu paliva o vyšším tlaku.In a preferred embodiment, the low pressure fuel stream is directed concentrically outwardly relative to the higher pressure fuel stream.
Ve výhodném provedení vynálezu je palivem plyn o tlaku mezi několika milibary a několika stovkami milibarů v proudu o nízkém tlaku a mezi několika stovkami milibarů a několika bary v proudu o vysokém tlaku.In a preferred embodiment of the invention, the fuel is a gas at a pressure of between several millibars and several hundred millibars in a low pressure stream and between several hundred millibars and several bars in a high pressure stream.
Stejně tak podle vynálezu je tlak a průtok plynu výše uvedených dvou proudů řízen takovým způsobem, aby se zohlednily rozměry zóny opětného spalování a vlastnosti spalin.Similarly, according to the invention, the pressure and gas flow of the above two streams are controlled in such a way as to take into account the dimensions of the re-combustion zone and the properties of the flue gas.
Zóna opětného spalování je navíc vystavena působení akustických vln.In addition, the re-combustion zone is exposed to acoustic waves.
Ve výhodném provedení mají výše uvedené akustické vlny frekvenci menší než 20 Hz.In a preferred embodiment, the above-mentioned acoustic waves have a frequency of less than 20 Hz.
Vynález také zahrnuje zařízení pro provádění výše uvedeného způsobu obsahující pec vybavenou zónou primárního spalování, do které se přivádí primární palivo a která je následována zónou opětného spalování, do které se přivádí sekundární palivo, přičemž tato zóna je vybavena alespoň dvěma přívody sekundárního paliva o různém tlaku.The invention also includes an apparatus for carrying out the above method comprising a furnace equipped with a primary combustion zone to which primary fuel is supplied and which is followed by a re-combustion zone to which secondary fuel is supplied, which zone is equipped with at least two secondary fuel feeds of different pressure .
Ve výhodném provedení jsou výše uvedené přívody uspořádány souose.In a preferred embodiment, the aforementioned leads are arranged coaxially.
Podle vynálezu jsou dva výše uvedené přívody vybaveny zařízením pro řízení průtoku a tlaku sekundárního paliva tvořící dva výše uvedené proudy.According to the invention, the above two inlets are equipped with a secondary fuel flow and pressure control device constituting the two above-mentioned streams.
Navíc má ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu generátor akustických vln, který je umístěn na vnitřní stěně pece pro umožnění zhomogenizování směsi v zóně opětného spalování.In addition, in an advantageous embodiment of the device according to the invention, the acoustic wave generator is located on the inner wall of the furnace to allow the mixture to be homogenized in the re-combustion zone.
Vynález bude lépe objasněn spolu s dalšími cíli, vlastnostmi, detaily a výhodami v následujícím podrobném popisu, který je proveden s odkazem na přiložený výkres, který představuje jedno výhodné provedení pece, ve které je prováděn soubor zde popsaných operací při hlavním spalování, opětném spalování a konečném spalování.The invention will be better elucidated along with other objects, features, details and advantages in the following detailed description, which is made with reference to the accompanying drawing, which represents one preferred embodiment of a furnace in which a set of main combustion, re-combustion and final combustion.
Jeden z problémů, který se vyskytuje v procesech opětného spalování podle dosavadního stavu techniky, spočívá v míšení paliva (zemní plyn nebo všechny jiné použité uhlovodíky) se spalinami obsahujícími oxidy dusíku, které opouští zónu spalování a přicházejí do zóny opětného spalování. Dobré zhomogenizování paliva a spalin v zóně opětného spalování je nezbytné z hlediska teploty a hmotové výměny. Ve skutečnosti existují zóny proudění, kde se netvoří radikály (CH°, atd...) a v těchto zónách pak nedochází k žádné destrukci oxidů dusíku.One of the problems encountered in prior art re-incineration processes is the mixing of fuel (natural gas or any other hydrocarbon used) with flue gases containing nitrogen oxides that leave the combustion zone and enter the re-combustion zone. Good homogenization of fuel and flue gas in the re-combustion zone is essential for temperature and mass exchange. In fact, there are flow zones where no radicals are formed (CH °, etc ...) and there is no destruction of nitrogen oxides in these zones.
Stejně tak je třeba, aby směs ve všech místech měla dostatečnou teplotu ke štěpení radikálů, které budou reagovat s oxidy dusíku za vzniku molekulárního dusíku a kyslíku.Likewise, the mixture at all points needs to be at a temperature sufficient to cleave the radicals that will react with the nitrogen oxides to form molecular nitrogen and oxygen.
Na druhé straně je důležité, aby byly použité uhlovodíky co nejrychleji rozptýleny a rozštěpeny. V opačném případě budou uhlovodíky (paliva) reagovat se zbylým kyslíkem ve spalinách hlavního spalování a budou tvořit oxidy dusíku, což je v rozporu s žádaným účelem.On the other hand, it is important that the hydrocarbons used are dispersed and split as quickly as possible. Otherwise, the hydrocarbons (fuels) will react with the remaining oxygen in the flue gases of the main combustion and will form nitrogen oxides, which is contrary to the desired purpose.
Dosažení homogenity směsi je navíc náročné, pokud roli hrají rozměry pece a pokud objem injektovaného paliva nepředstavuje více než 1 % objemu spalin hlavního spalování.In addition, achieving homogeneity of the mixture is difficult if the furnace dimensions play a role and if the volume of injected fuel is no more than 1% of the flue gas volume of the main combustion.
Dosažení homogenity směsi paliva a spalin je navíc často limitováno dobou zádrže směsi palivo - spaliny v zóně opětného spalování. Doba zádrže je omezena rozměry pece, které jsou nej častěji omezeny výškou.Moreover, the achievement of homogeneity of the fuel-flue gas mixture is often limited by the retention time of the fuel-flue gas mixture in the re-combustion zone. The retention time is limited by the furnace dimensions, which are most often limited by height.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Jako příklad je na obrázku la uvedena spalovací pec pro provádění způsobu redukce oxidů dusíku podle vynálezu. Pec se skládá z výše uvedených tří zón spalování, to jest první zóny A, zóny hlavního spalování, druhé zóny B, zóny opětného spalování, a třetí zóny, zóny konečného spalování. Za zónou konečného spalování je ještě zóna D, zóna chlazení plynu.By way of example, a combustion furnace for carrying out the method for reducing nitrogen oxides according to the invention is shown in FIG. The furnace comprises the above three combustion zones, i.e., the first zone A, the main combustion zone, the second zone B, the re-combustion zone, and the third zone, the final combustion zone. Downstream of the final combustion zone is zone D, the gas cooling zone.
Zóna hlavního spalování A obsahuje ústí přívodu 3 směsi paliva, tedy primárního paliva a vzduchu. Primární palivo může být všeho druhu: uhlí, mazut, odpady, dřevo, zemní plyn a tak dále.The main combustion zone A comprises the orifice 3 of the fuel mixture, i.e. the primary fuel and the air. The primary fuel can be of all kinds: coal, oil, waste, wood, natural gas and so on.
Ve výhodném provedení vynálezu je primárním palivem zemní plyn.In a preferred embodiment of the invention, the primary fuel is natural gas.
Hodnota aerace této zóny primárního spalování, to znamená poměr objemu skutečně přiváděného spalovacího vzduchu k teoreticky vypočtenému objemu spalovacího vzduchu (stechiometrické spalování) se pohybuje obecně v intervalu 1,05 až 1,1.The aeration value of this primary combustion zone, i.e. the ratio of the volume of combustion air actually delivered to the theoretically calculated combustion air volume (stoichiometric combustion) is generally in the range of 1.05 to 1.1.
Oxidy dusíku obsažené ve spalinách vzniklých při primárním spalování jsou poté redukovány v zóně B opětného spalování nebo redukčního spalování. Redukce oxidů dusíku je dosaženo injektáží paliva, nazývaného sekundární palivo, přívodem 2 (na obrázku 1). Ve výhodném provedení je sekundární palivo injektováno přívodem v objemu představujícím 10 až 20 % objemu primárního paliva, aby bylo dosaženo v zóně B hodnoty aerace kolem 0,9.The nitrogen oxides contained in the flue gases produced by the primary combustion are then reduced in the re-combustion or reduction combustion zone B. Reduction of nitrogen oxides is achieved by injecting a fuel, called secondary fuel, via port 2 (in Figure 1). In a preferred embodiment, the secondary fuel is injected through a feed in a volume of 10 to 20% of the primary fuel volume to achieve an aeration value of about 0.9 in zone B.
Tímto způsobem se vytvoří v zóně opětného spalování požadovaná redukční atmosféra (za nedostatku kyslíku).In this way, the desired reducing atmosphere (under oxygen deficiency) is created in the re-combustion zone.
Injektované sekundární palivo použité pro opětné spalování v redukční zóně B může být, podobně jako primární palivo, všeho druhu: uhlí, mazut, odpady, dřevo, zemní plyn a tak dále. Přesto je ve výhodném provedení užito zemního plynu.The injected secondary fuel used for re-combustion in reduction zone B can be, like the primary fuel, of all kinds: coal, oil, waste, wood, natural gas and so on. However, in a preferred embodiment, natural gas is used.
Následně se provádí oxidace nespálených zbytků, která se nazývá etapou konečného spalování.Subsequently, the oxidation of unburned residues, which is called the final combustion stage, is carried out.
Etapa konečného spalování je prováděna zaváděním vzduchu pomocí přívodu 1^ (obrázek 1) za účelem dokončení spalování.The final combustion stage is carried out by introducing air through the inlet 1 (Figure 1) to complete the combustion.
Aby bylo dosaženo požadované účinnosti, musí se provádět injektáž sekundárního paliva, výhodně zemního plynu, do zóny opětného spalování B při rozmezí mezi 1100 a 1500 °C a musí být prováděna při tlaku a průtoku, které odpovídají době zádrže v zóně opětného spalování, která je dostatečná k dosažení požadované homogenity směsi palivo spaliny a k dosažení požadovaných redukčních reakcí. Doba zádrže obecně musí být podle pracovních podmínek řádově 0,5 až 1 sekunda.In order to achieve the desired efficiency, the secondary fuel, preferably natural gas, must be injected into the re-combustion zone B between 1100 and 1500 ° C and be carried out at a pressure and flow rate corresponding to the retention time in the re-combustion zone sufficient to achieve the desired homogeneity of the flue gas mixture and to achieve the desired reduction reactions. The residence time generally must be in the order of 0.5 to 1 second, depending on the operating conditions.
Teplota použitá při redukci v etapě opětného spalování v zóně opětného spalování B může být snížena na asi 1000 °C, ale pak je třeba prodloužit dobu zádrže.The temperature used for the reduction in the re-incineration stage in the re-incineration zone B can be reduced to about 1000 ° C, but then the retention time needs to be extended.
Teplota sice zvyšuje účinnost destrukce prekurzorů oxidů dusíku v zóně opětného spalování, v tomto případě je tu však riziko, že se začnou při této teplotě vytvářet oxidy dusíku na úrovni injektáže vzduchu do zóny konečného spalování.While the temperature increases the destruction efficiency of the nitrogen oxide precursors in the re-combustion zone, in this case there is a risk that nitrogen oxides will be formed at this temperature at the level of air injection into the final combustion zone.
Aby bylo dosaženo dostatečné homogenity sekundárního paliva použitého v zóně opětného spalování B a spalin opouštějících zónu primárního, neboli hlavního spalování A, obsahujících oxidy dusíku, které se mají redukovat, musí se najít rovnováha mezi teplotou a dobou zádrže.In order to achieve sufficient homogeneity of the secondary fuel used in the re-combustion zone B and the flue gas leaving the primary or main combustion zone A containing the nitrogen oxides to be reduced, a balance must be found between the temperature and the residence time.
Sekundární palivo se přivádí příčně a homogenizace směsi proudu (sekundárního paliva) v příčném proudu (spalin z primárního spalování), které se dosahuje protichůdným pohybem, je nesnadná, pokud je objemový průtok proudu směřujícího na stěny pece ve srovnání s hlavním příčným proudem slabý.The secondary fuel is fed transversely, and homogenization of the cross-stream (secondary fuel) mixture in the cross-flow (flue gas from primary combustion) achieved by opposing movement is difficult if the volumetric flow of the flow directed to the furnace walls is weak compared to the main cross-flow.
Toto je případ opětného spalování, kde objem injektovaného paliva, výhodně zemního plynu, představuje 1 % průtoku spalin a někdy méně.This is the case of re-combustion, where the volume of injected fuel, preferably natural gas, represents 1% of the flue gas flow and sometimes less.
Pro zlepšení homogenity vynález zahrnuje injektáž sekundárního paliva, výhodně zemního plynu, prostřednictvím systému několika impulsů. Konkrétně v zařízení uvedeném na obrázku 1 je sekundární palivo injektované systémem dvojitého impulsu v zóně opětného spalování.To improve homogeneity, the invention involves injecting a secondary fuel, preferably natural gas, through a multiple pulse system. Specifically, in the apparatus shown in Figure 1, the secondary fuel is injected with a double pulse system in the re-combustion zone.
Injektáž dvojitým impulsem podle vynálezu představuje dva okruhy 2, 2' přívodu plynu, jeden okruh 2' přívodu o nízkém tlaku, regulovaný a řízený všemi vhodnými prostředky £ na obrázku a jeden okruh 2^ přívodu plynu o vysokém tlaku, který je regulovaný a řízený všemi vhodnými prostředky 5 (viz obrázek 1).The double pulse injection according to the invention comprises two gas supply circuits 2, 2 ', one low pressure supply circuit 2' regulated and controlled by all suitable means 6 in the figure and one high pressure gas supply circuit 2 which is controlled and controlled by all by suitable means 5 (see Figure 1).
Dvojitý impuls umožňuje zlepšit pronikání proudu sekundárního paliva až do středu pece a současně rozdělit palivo po obvodu pece. Centrální proud o vysokém tlaku ovlivňuje také část paliva injektovaného při nižším tlaku, což také zlepšuje jeho směšování. Dvojitý impuls plynného paliva může být také velmi lehce regulován, změny průtoku nebo tlaku plynných paliv pro optimalizaci směšování, to znamená takovým způsobem, aby se přizpůsobily rozměrům zóny opětného spalování, vlastnostem spalin a požadované hodnotě redukce oxidů dusíku, jsou snadno realizovatelné.The double pulse allows to improve the penetration of the secondary fuel stream up to the center of the furnace while distributing fuel around the furnace periphery. The central high pressure jet also affects a portion of the fuel injected at a lower pressure, which also improves its mixing. The double pulse of the gaseous fuel can also be very easily controlled, variations in the flow or pressure of the gaseous fuels to optimize the mixing, i.e., to accommodate the dimensions of the re-combustion zone, the flue gas properties and the desired nitrogen oxide reduction value.
V provedení podle obrázku 1 jsou dva přívody 2, 7/ sekundárního paliva uspořádány koaxiálně a přívod paliva o nízkém tlaku je uspořádán zvnějšku soustředně vzhledem k přívodu paliva o vysokém tlaku.In the embodiment of Figure 1, the two secondary fuel feeds 2, 7 / are arranged coaxially and the low pressure fuel feed is arranged externally concentrically with respect to the high pressure fuel feed.
Použití tohoto systému injektáže o dvojitém impulsu umožňuje dosáhnout hodnotu redukce oxidů dusíku obsažených v odcházejících spalinách primárního spalování řádově 70 až 80 % molárních, přičemž při použití způsobů a zařízení známého stavu techniky, které nezahrnují ani injektáž sekundárního paliva ve dvou impulsech, ani systém injektáže sekundárního paliva v několika impulsech, je hodnota redukce NOx řádově 50 až 60 % molárních.The use of this double pulse injection system makes it possible to achieve a reduction in nitrogen oxides contained in the outgoing flue gas of the primary combustion of the order of 70 to 80 mol%, using prior art methods and apparatus that do not include either dual pulse secondary fuel injection or secondary injection system. of the fuel in several pulses, the NOx reduction value is of the order of 50 to 60 mol%.
Vynález je tak zvláště výhodný v případě, že rozměry pece neumožňují dobré smíchání paliva se spalinami.Thus, the invention is particularly advantageous when the furnace dimensions do not allow good mixing of the fuel with the flue gas.
Vynález také umožňuje zlepšením směšování redukovat množství sekundárního paliva, které je injektováno za účelem dosažení žádané hodnoty redukce oxidů dusíku.The invention also makes it possible to reduce the amount of secondary fuel that is injected to achieve the desired nitrogen oxide reduction value by improving the mixing.
Zvláště výhodné to je například v případě kotle, kde primární palivo je uhlí a sekundární palivo nebo palivo pro opětné spalování je zemní plyn.This is particularly advantageous, for example, in the case of a boiler where the primary fuel is coal and the secondary or re-combustion fuel is natural gas.
V současné době u způsobu opětného spalování jsou získané hodnoty redukce dusíku u uhlí řádově 50 až 60 % molárních, při 20 % energetickém příspěvku zemního plynu.Currently, in the re-incineration process, the obtained values of nitrogen reduction for coal are of the order of 50 to 60 mol%, at 20% of the energy contribution of natural gas.
S užitím způsobu a/nebo zařízení podle vynálezu je možno získat stejnou hodnotu redukce s pouze 10 až 15 % injektovaného zemního plynu, což představuje ekonomickou výhodu.Using the method and / or device according to the invention, the same reduction value can be obtained with only 10 to 15% injected natural gas, which represents an economic advantage.
K dalšímu zlepšení směšování, zvláště v zóně blízko stěn reaktoru a také v úseku mezi proudem o vysokém tlaku a nízkém tlaku sekundárního plynného paliva, je na stěně spalovací pece navíc připevněn generátor (5 infrazvukových vln na úrovni zóny opětného spalování B.In addition, a generator (5 infrared waves at the level of the re-combustion zone B) is attached to the wall of the combustion furnace to further improve the mixing, particularly in the zone near the reactor walls and also in the section between the high pressure and low secondary gas fuel pressure.
S přispěním tohoto generátoru infrazvukových vln je hodnota redukce oxidů dusíku obsažených ve spalinách po primárním spalování obecně vyšší než 80 %, přesněji v intervalu kolem 80 až kolem 90 % molárních.With the contribution of this infrasonic wave generator, the value of the reduction of nitrogen oxides contained in the flue gas after primary combustion is generally greater than 80%, more specifically in the range of about 80 to about 90 mole%.
Způsob redukce oxidů dusíku opětným spalováním získaných spalin z primárního spalování podle vynálezu umožňuje tak dosáhnout účinnosti redukce NOx řádově 70 až 80 % při realizaci následného injektování sekundárního paliva, výhodně zemního plynu, v zóně opětného spalování, alespoň dvěmi spojenými proudy - prvním o relativně vysokém a druhým o relativně nízkém tlaku.The method of reducing nitrogen oxides by re-combustion of the obtained flue gases from the primary combustion according to the invention thus enables to achieve NOx reduction efficiency of the order of 70 to 80% by realizing subsequent injection of secondary fuel, preferably natural gas, in the re-combustion zone. others of relatively low pressure.
Při způsobu je proud paliva o nižším tlaku uspořádán soustředně (koncentricky) zvnějšku vzhledem k proudu paliva o vyšším tlaku, což dovoluje zlepšit pronikání sekundárního paliva do středu pece díky proudu o vysokém tlaku a současně rozdělit plyn po obvodu. Centrální proud o vysokém tlaku ovlivňuje částečně plyn injektovaný při nižším tlaku, přičemž se také zlepšuje smísení sekundárního paliva se spalinami po primárním spalování obsahujícími oxid dusíku, který má být redukován.In the method, the lower pressure fuel stream is concentrically (externally) outwardly relative to the higher pressure fuel stream, which makes it possible to improve the penetration of the secondary fuel into the furnace center by the high pressure stream while simultaneously distributing the gas around the periphery. The central high pressure stream partially affects the gas injected at the lower pressure, while also mixing the secondary fuel with the flue gas after the primary combustion containing the nitrogen oxide to be reduced.
Při spojení tohoto injektování sekundárního paliva do zóny opětného spalování pomocí alespoň dvou spojených proudů o tlaku relativně vysokém a o tlaku relativně nízkém, přičemž proud paliva o relativně nižším tlaku je uspořádán soustředně zvnějšku oproti proudu paliva o relativně vyšším tlaku, při vytváření akustických vln v zóně opětného spalování, dosahuje účinnost 80 až 90 %.Combining this injection of secondary fuel into the re-combustion zone by means of at least two connected streams of relatively high pressure and relatively low pressure, the relatively lower pressure fuel stream being concentrically outwardly relative to the relatively higher pressure fuel stream, generating acoustic waves in the reflow zone combustion, achieves an efficiency of 80 to 90%.
Ve výhodném provedení je plynné palivo injektováno tryskou o nízkém tlaku při tlaku mezi několika milibary až několika stovkami milibarů a pro trysku o vysokém tlaku, mezi několika stovkami milibarů až několika bary.In a preferred embodiment, the gaseous fuel is injected at a low pressure nozzle at a pressure of between several millibars to several hundred millibars and for a high pressure nozzle, between several hundred millibars to several bars.
Akustické vlny mají frekvenci nižší než asi 20 Hz.The acoustic waves have a frequency of less than about 20 Hz.
Když předpisy nepožadují redukci na tak velkou míru, jako je uvedeno v předchozí části, použití víceimpulsové injektáže a vytváření infrazvukových vln při způsobu opětného spalování oxidů dusíku umožňuje dosahovat účinnosti redukce NOx řádově 50%, ale za použití menšího množství paliva. Například, snížení množství sekundárního paliva je řádově 50 % objemových, což umožňuje snížit výrobní náklady.When the regulations do not require reduction to as much as mentioned in the previous section, the use of multi-pulse grouting and the generation of infrasonic waves in the nitrogen re-combustion process allows achieving NOx reduction efficiency of the order of 50%, but using less fuel. For example, reducing the amount of secondary fuel is of the order of 50% by volume, which makes it possible to reduce production costs.
Je samozřejmé, že vynález není nikterak omezen na zde uvedená provedení, která jsou uvedena pouze jako příklady.It is to be understood that the invention is not limited to the embodiments herein, which are given by way of example only.
Tedy ačkoliv byly popsány způsoby a zařízení obsahující jednu injektáž při dvou impulsech, je možno také použít způsobů a zařízení využívající v zóně opětného spalování injektáž o několika impulsech sekundárního paliva. Jako příklad může být uvedena injektáž o trojitém impulsu sekundárního paliva, při které bude plynné palivo injektováno pomocí dvou vzájemně soustředných proudů o vysokém tlaku a jednoho proudu o nízkém tlaku uspořádaných soustředně zvnějšku oproti tryskám o vysokém tlaku.Thus, although methods and devices comprising a single injection at two pulses have been described, it is also possible to use methods and devices utilizing injection of several pulses of secondary fuel in the re-combustion zone. By way of example, a triple-pulse secondary fuel injection can be injected in which the gaseous fuel is injected by means of two concentric high-pressure streams and one low-pressure stream arranged concentrically externally to the high-pressure nozzles.
Vynález zahrnuje následně všechny technické ekvivalenty popsaných prostředků, stejně jako jejich kombinace, jestliže jsou prováděny v jeho duchu.Accordingly, the invention encompasses all technical equivalents of the disclosed compositions as well as combinations thereof when carried out in its spirit.
c/C/
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9606293A FR2749066B1 (en) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | METHOD FOR REDUCING, BY RECOMBUSTION, THE NITROGEN OXIDES CONTAINED IN THE SMOKE FROM A PRIMARY COMBUSTION MADE IN AN OVEN, AND INSTALLATION FOR IMPLEMENTING IT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ135297A3 true CZ135297A3 (en) | 1997-12-17 |
Family
ID=9492315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ971352A CZ135297A3 (en) | 1996-05-21 | 1997-05-02 | Reduction process of nitrogen oxides contained in primary burning combustion products leaving a furnace and apparatus for making the same |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0809067B1 (en) |
| AT (1) | ATE195999T1 (en) |
| CZ (1) | CZ135297A3 (en) |
| DE (1) | DE69702950T2 (en) |
| ES (1) | ES2152070T3 (en) |
| FR (1) | FR2749066B1 (en) |
| HU (1) | HUP9700845A1 (en) |
| PL (1) | PL320054A1 (en) |
| PT (1) | PT809067E (en) |
| SI (1) | SI0809067T1 (en) |
| SK (1) | SK55397A3 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5908003A (en) * | 1996-08-15 | 1999-06-01 | Gas Research Institute | Nitrogen oxide reduction by gaseous fuel injection in low temperature, overall fuel-lean flue gas |
| FR2834774B1 (en) * | 2002-01-16 | 2004-06-04 | Saint Gobain Emballage | BURNER AND METHOD FOR REDUCING NOx EMISSIONS IN A GLASS FURNACE |
| NL2001797C2 (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-18 | Essent En Produktie B V | Method for burning a second solid fuel in combination with a first solid fuel. |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59173605A (en) * | 1983-03-23 | 1984-10-01 | Hitachi Zosen Corp | Uniform feeding method of powder fuel in combustion furnace |
| DE3410945A1 (en) * | 1984-03-24 | 1985-10-03 | Steag Ag, 4300 Essen | METHOD FOR REDUCING NO (ARROW DOWN) X (ARROW DOWN) FORMATION IN COMBUSTION PLANTS, IN PARTICULAR MELT CHAMBER FIREPLACES, AND COMBUSTION SYSTEM FOR IMPLEMENTING THE PROCESS |
| DE3441675A1 (en) * | 1984-11-15 | 1986-05-22 | L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach | METHOD FOR REDUCING NO (ARROW DOWN) X (ARROW DOWN) CONTENT IN COMBUSTION GASES |
| US4779545A (en) * | 1988-02-24 | 1988-10-25 | Consolidated Natural Gas Service Company | Apparatus and method of reducing nitrogen oxide emissions |
| IT1247541B (en) * | 1991-05-07 | 1994-12-17 | Ente Naz Energia Elettrica | PROCESS FOR REDUCING NITROGEN OXIDES IN COMBUSTION GASES |
| US5181475A (en) * | 1992-02-03 | 1993-01-26 | Consolidated Natural Gas Service Company, Inc. | Apparatus and process for control of nitric oxide emissions from combustion devices using vortex rings and the like |
| JPH0727313A (en) * | 1992-08-27 | 1995-01-27 | Tokyo Gas Co Ltd | High temperature furnace |
-
1996
- 1996-05-21 FR FR9606293A patent/FR2749066B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-04-30 ES ES97400984T patent/ES2152070T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-30 DE DE69702950T patent/DE69702950T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-30 EP EP97400984A patent/EP0809067B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-30 PT PT97400984T patent/PT809067E/en unknown
- 1997-04-30 SI SI9730090T patent/SI0809067T1/en unknown
- 1997-04-30 AT AT97400984T patent/ATE195999T1/en active
- 1997-05-02 CZ CZ971352A patent/CZ135297A3/en unknown
- 1997-05-02 SK SK553-97A patent/SK55397A3/en unknown
- 1997-05-05 HU HU9700845A patent/HUP9700845A1/en unknown
- 1997-05-19 PL PL97320054A patent/PL320054A1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE195999T1 (en) | 2000-09-15 |
| FR2749066B1 (en) | 1998-08-21 |
| HUP9700845A1 (en) | 2000-05-28 |
| DE69702950T2 (en) | 2001-03-29 |
| EP0809067A1 (en) | 1997-11-26 |
| FR2749066A1 (en) | 1997-11-28 |
| EP0809067B1 (en) | 2000-08-30 |
| PL320054A1 (en) | 1997-11-24 |
| ES2152070T3 (en) | 2001-01-16 |
| SK55397A3 (en) | 1998-01-14 |
| DE69702950D1 (en) | 2000-10-05 |
| HU9700845D0 (en) | 1997-06-30 |
| SI0809067T1 (en) | 2001-04-30 |
| PT809067E (en) | 2001-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4089639A (en) | Fuel-water vapor premix for low NOx burning | |
| US3868211A (en) | Pollutant reduction with selective gas stack recirculation | |
| CN1270064C (en) | Method and apparatus to homogenize fuel and diluent for reducing emissions in combustion systems | |
| EP1096202B1 (en) | Method and apparatus for NOx reduction | |
| AU776650B2 (en) | Fuel dilution methods and apparatus for NOx reduction | |
| US7975628B2 (en) | Method for supplying combustion gas in incineration systems | |
| EP0581850B1 (en) | ADVANCED REBURNING FOR REDUCTION OF NOx EMISSIONS IN COMBUSTION SYSTEMS | |
| US3914091A (en) | Combustion method for hydrocarbonic fuels with low emission of nitrogen oxides | |
| US5213492A (en) | Combustion method for simultaneous control of nitrogen oxides and products of incomplete combustion | |
| US5216876A (en) | Method for reducing nitrogen oxide emissions from gas turbines | |
| CZ135297A3 (en) | Reduction process of nitrogen oxides contained in primary burning combustion products leaving a furnace and apparatus for making the same | |
| EP0982540B1 (en) | Variable stoichiometric combustion | |
| CA2813667C (en) | Denitrification process for smoke produced by a combustion furnace and installation for the implementation of said process | |
| EP0663564B1 (en) | Combustion method for simultaneous control of nitrogen oxides and products of incomplete combustion | |
| EP1327104B1 (en) | Method for the stepped combustion of fuel | |
| CN210251846U (en) | Processing system of carbon black tail gas boiler exhaust flue gas | |
| JPS57155012A (en) | Operation of surface combustion burner | |
| US10274194B2 (en) | Methods and systems for reducing emissions of nitrogen oxides from ribbon burners | |
| US20090317321A1 (en) | Decomposition of spent sulfuric acid using oxygen | |
| JPS5813906A (en) | Combustion method for generating low nitrogen oxide exhaust | |
| JPH04350411A (en) | Method of restricting occurrence of non-ignited substance in refuse incinerator | |
| JPS62288420A (en) | Catalytic burner | |
| JPH08284681A (en) | Gas turbine combustion device and nox reduction method therefor | |
| JPS60133205A (en) | Low nox burning method | |
| MXPA99003965A (en) | METHOD FOR REDUCING NOx FROM EXHAUST GASES PRODUCED BY INDUSTRIAL PROCESSES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |