RU2564368C1 - High performance burner providing low nox emission and method of high performance thermal oxidation - Google Patents

High performance burner providing low nox emission and method of high performance thermal oxidation Download PDF

Info

Publication number
RU2564368C1
RU2564368C1 RU2014112338/06A RU2014112338A RU2564368C1 RU 2564368 C1 RU2564368 C1 RU 2564368C1 RU 2014112338/06 A RU2014112338/06 A RU 2014112338/06A RU 2014112338 A RU2014112338 A RU 2014112338A RU 2564368 C1 RU2564368 C1 RU 2564368C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust gas
chamber
nozzle
combustion chamber
supplying
Prior art date
Application number
RU2014112338/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Курт КРАУС
Меттью МАРТИН
Стефано БЬЕТТО
Original Assignee
Ханивелл Интернэшнл Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ханивелл Интернэшнл Инк. filed Critical Ханивелл Интернэшнл Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2564368C1 publication Critical patent/RU2564368C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • 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
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • 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
    • F23C2201/20—Burner staging
    • 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
    • F23C2201/30—Staged fuel supply
    • F23C2201/301—Staged fuel supply with different fuels in stages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: invention relates to power engineering. The high performance burner contains the forenozzle chamber having an inlet for combustion air supply, the combustion chamber, which is interconnected with the named forenozzle chamber, at least one pipe supplying primary exhaust gas which passes through the forenozzle chamber and ends in the combustion chamber, providing supply of primary exhaust gas into the named combustion chamber, and the pipeline supplying the primary gaseous fuel, which passes through the named forenozzle chamber and provides supply of the primary gaseous fuel into the named combustion chamber therefore improved mixing of fluid medium flows is provided.
EFFECT: invention provides low NOx emission.
9 cl, 9 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к высокоэффективной горелке, обеспечивающей низкий выброс NOx, и к способу термического окисления. Настоящее изобретение относится, в частности, к горелке с термическим окислителем, и к способу термического окисления с использованием отработавшего газа или хвостового газа из независимого источника для повышения эффективности горелки и снижения выбросов оксидов азота.The present invention relates to a high efficiency burner providing low NO x emissions and to a thermal oxidation method. The present invention relates, in particular, to a burner with a thermal oxidizer, and to a method of thermal oxidation using exhaust gas or tail gas from an independent source to increase the efficiency of the burner and reduce emissions of nitrogen oxides.

Известный уровень техникиPrior art

В процессе сгорания топлива в горелках образуются оксиды азота, которые входят в состав выбросов. Для повышения эффективности горелок с термическими окислителями, а также для уменьшения содержания оксидов азота в выбросах топочного газа уже предлагались различные конструкции и технические решения известного уровня техники. В выбросах топочного газа присутствуют разнообразные оксиды азота, например оксид азота (NO), диоксид азота (NO2) и другие оксиды, которые, как правило, обобщенно обозначаются NOx.In the process of fuel combustion, nitrogen oxides are formed in the burners, which are part of the emissions. To increase the efficiency of burners with thermal oxidizing agents, as well as to reduce the content of nitrogen oxides in the flue gas emissions, various designs and technical solutions of the prior art have already been proposed. A variety of nitrogen oxides are present in the flue gas emissions, for example nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ) and other oxides, which are generally referred to as NO x .

Известно, что при высоком содержании кислорода в процессе горения может усиливаться формирование оксидов азота. Также известно, что повышение температуры горения может привести к увеличению выделения NOx.It is known that with a high oxygen content during combustion, the formation of nitrogen oxides can increase. It is also known that increasing combustion temperature can lead to increased allocations of NO x.

По меньшей мере, в одном из технических решений известного уровня техники часть топочного газа, отработавшего или хвостового газа, образовавшегося при сгорании топлива в горелке, смешивается с воздухом горения и направляется в камеру на рециркуляцию.In at least one of the technical solutions of the prior art, part of the flue gas, exhaust or tail gas generated during the combustion of fuel in the burner is mixed with combustion air and sent to the chamber for recirculation.

В Европейском патенте №1,203,188 описывается пример подачи в топочную камеру топлива, смешанного с отработавшим газом, который отбирается из топочной камеры и направляется на рециркуляцию.European Patent No. 1,203,188 describes an example of supplying fuel mixed with exhaust gas into the combustion chamber, which is taken from the combustion chamber and sent for recycling.

В патенте США №5,135,387 раскрывается горелка, содержащая элемент для отбора топочного газа, который смешивается с воздухом горения и по каналу подается в камеру горения на рециркуляцию.US Pat. No. 5,135,387 discloses a burner containing a flue gas sampling element that is mixed with combustion air and fed through a channel to a combustion chamber for recirculation.

В системах рециркуляции топочного газа, применяемых в прошлом, количество и процентное содержание отработавшего газа, поступающего на рециркуляцию, зависит от условий горения в печи, наряду с другими факторами. Были предприняты попытки рециркулировать отработавший газ или хвостовой газ при подаче с воздухом горения, но они были сопряжены с рядом проблем.In flue gas recirculation systems used in the past, the amount and percentage of exhaust gas entering the recirculation depends on the combustion conditions in the furnace, along with other factors. Attempts were made to recycle the exhaust gas or tail gas when supplied with combustion air, but they were associated with a number of problems.

Состав отработавшего газа или хвостового газа может быть разным, в частности, в одном из неограничительных примеров указанный газ содержит 98% азота, а остальное представляют собой горючие вещества, такие как метан, оксид углерода, водород и различные соединения серы. Поскольку отработавший газ или хвостовой газ совсем не содержит кислорода или содержит кислород в малом количестве, введение отработавшего газа или хвостового газа в воздух горения будет влиять на содержание кислорода. Посредством рециркуляция части отработавшего газа или хвостового газа, как известно, можно уменьшать и/или регулировать содержание кислорода в образующейся смеси газов. При уменьшении содержания кислорода в образующейся смеси в процессе горения снижается парциальное давление кислорода и, как следствие, уменьшается скорость реакций образования оксидов в процессе горения.The composition of the exhaust gas or tail gas may be different, in particular, in one non-limiting example, said gas contains 98% nitrogen, and the rest are combustible substances such as methane, carbon monoxide, hydrogen and various sulfur compounds. Since the exhaust gas or tail gas does not contain oxygen at all or contains small amounts of oxygen, the introduction of the exhaust gas or tail gas into the combustion air will affect the oxygen content. By recirculating a portion of the exhaust gas or tail gas, as is known, it is possible to reduce and / or control the oxygen content in the resulting gas mixture. With a decrease in the oxygen content in the resulting mixture during combustion, the partial pressure of oxygen decreases and, as a result, the rate of reactions of the formation of oxides during combustion decreases.

Таким образом, основной задачей или целью настоящего изобретения является разработка горелки с термическим окислителем, в которой будет использоваться топочный газ из внешнего источника, не имеющего отношения к процессу горения в указанной камере горения.Thus, the main objective or objective of the present invention is to develop a burner with a thermal oxidizing agent, which will use flue gas from an external source that is not related to the combustion process in the specified combustion chamber.

Следующей задачей настоящего изобретения является разработка горелки с термическим окислителем, которая будет обеспечивать низкий выброс NOx благодаря установленной в смесительной камере форсунке с лопастным наконечником для тщательного смешивания воздуха горения с отработавшим газом или хвостовым газом из независимого источника.The next objective of the present invention is to develop a burner with a thermal oxidizer, which will provide a low NO x emission thanks to a nozzle with a blade tip installed in the mixing chamber for thoroughly mixing the combustion air with the exhaust gas or tail gas from an independent source.

Дополнительная задача или цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить регулировку состава и содержания отработавшего газа или хвостового газа, используемого в горелке.An additional objective or objective of the present invention is to provide control of the composition and content of the exhaust gas or tail gas used in the burner.

Еще одна задача или цель настоящего изобретения состоит в разработке горелки с термическим окислителем, в которой отработавший или хвостовой газ постепенно вводится в камеру горения через промежуточную камеру.Another objective or object of the present invention is to provide a thermal oxidizer burner in which the exhaust or tail gas is gradually introduced into the combustion chamber through an intermediate chamber.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Настоящее изобретение относится к высокоэффективной горелке, обеспечивающей низкий выброс NOx. Указанная горелка содержит промежуточную камеру, через которую проходит подаваемый во входное отверстие промежуточной камеры воздух горения.The present invention relates to a high efficiency burner providing a low NO x emission. The specified burner contains an intermediate chamber through which combustion air supplied to the inlet of the intermediate chamber passes.

Благодаря соединению камеры горения с промежуточной камерой они сообщаются между собой. Входной канал промежуточной камеры сообщается с одним или несколькими трубопроводами, подводящими первичный отработавший или хвостовой газ, который проходит через промежуточную камеру и вводится в камеру горения. Отработавший газ или хвостовой газ доставляется из независимого внешнего источника, не имеющего отношения к процессу горения в указанной камере.Due to the connection of the combustion chamber with the intermediate chamber, they communicate with each other. The inlet channel of the intermediate chamber communicates with one or more pipelines supplying primary exhaust or tail gas, which passes through the intermediate chamber and is introduced into the combustion chamber. Exhaust gas or tail gas is delivered from an independent external source unrelated to the combustion process in the chamber.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения труба или трубы, подводящие первичный отработавший газ, подсоединены к форсунке с лопастным наконечником, лопасти которого равномерно расположены вокруг центральной оси в радиальном направлении.In one of the preferred embodiments of the present invention, the pipe or pipes supplying the primary exhaust gas is connected to a nozzle with a blade tip, the blades of which are uniformly spaced around the central axis in the radial direction.

Трубопровод, подводящий первичное газообразное топливо, снабжает горелку топливом для поддержания процесса горения.The primary gas supply pipe supplies the burner with fuel to support the combustion process.

Входной канал для отработавшего газа также сообщается с трубой или с трубами, подводящими вторичный отработавший газ, для подачи части отработавшего газа или хвостового газа в камеру горения, причем подача указанного газа производится постепенно.The exhaust gas inlet also communicates with a pipe or pipes supplying secondary exhaust gas to supply a portion of the exhaust gas or tail gas to the combustion chamber, and the gas is supplied gradually.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения трубопровод или трубопроводы, поводящие вторичное газообразное топливо, также сообщаются с камерой горения и обеспечивают постепенную подачу вторичного газообразного топлива в камеру горения.In one preferred embodiment of the invention, the conduit or conduits leading the secondary gaseous fuel also communicate with the combustion chamber and provide a gradual supply of the secondary gaseous fuel to the combustion chamber.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 - упрощенное схематичное изображение предпочтительного варианта высокоэффективной горелки, обеспечивающей низкий выброс NOx, сконструированной согласно настоящему изобретению.FIG. 1 is a simplified schematic diagram of a preferred embodiment of a high efficiency low NO x burner constructed in accordance with the present invention.

Фиг. 2А - упрощенный вид горелки, показанной на фиг. 1, при рассмотрении по направлению от камеры горения к смесительной камере.FIG. 2A is a simplified view of the burner shown in FIG. 1, when viewed in the direction from the combustion chamber to the mixing chamber.

Фиг. 2В и 2С - внешний вид горелки.FIG. 2B and 2C are the appearance of the burner.

Фиг. 3, 4 и 5 - варианты форсунки с лопастным наконечником, применяемой в горелке, показанной на фиг. 1.FIG. 3, 4 and 5 are variants of a nozzle with a blade tip used in the burner shown in FIG. one.

Фиг. 6 - альтернативный предпочтительный вариант горелки.FIG. 6 is an alternative preferred embodiment of the burner.

Фиг. 7 - еще один предпочтительный вариант горелки.FIG. 7 is another preferred embodiment of the burner.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Рассматриваемые в описании варианты используются только для иллюстрации определенных способов осуществления и применения изобретения и не могут интерпретироваться как ограничивающие объем настоящего изобретения.The options described in the description are used only to illustrate certain methods of implementing and applying the invention and cannot be interpreted as limiting the scope of the present invention.

Следует отметить, что на основании подробного описания осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены всевозможные модификации конструктивных деталей и изменения расположения компонентов конструкции, не отступая от существа и объема настоящего изобретения. Подразумевается, что настоящее изобретение не ограничивается иллюстративными вариантами его осуществления.It should be noted that on the basis of a detailed description of the implementation of the present invention, various modifications of structural parts and changes in the arrangement of structural components can be made without departing from the essence and scope of the present invention. It is implied that the present invention is not limited to illustrative options for its implementation.

На фиг. 1 представлен вид в разрезе одного из предпочтительных вариантов высокоэффективной горелки 10 с термическим окислителем, обеспечивающей низкий выброс NOx, согласно настоящему изобретению. В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрена, по существу, трубчатая или цилиндрическая промежуточная камера 12, хотя возможны другие конфигурации указанной камеры. Промежуточная камера 12 содержит входное отверстие 14 для введения воздуха горения по направлению стрелки 16. Воздух горения может втягиваться или принудительно подаваться в камеру горения через промежуточную камеру 12 различными способами. Подаваемый в промежуточную камеру 12 воздух горения проходит через указанную камеру по направлению стрелки 18. Для подачи воздуха горения в промежуточную камеру 12 и направления его при прохождении через указанную камеру могут применяться различные вентиляторы или другие механизмы, наряду со средствами управления.In FIG. 1 is a cross-sectional view of one of the preferred embodiments of a high-performance thermal oxidizing burner 10 providing a low NO x emission according to the present invention. In a preferred embodiment of the invention, a substantially tubular or cylindrical intermediate chamber 12 is provided, although other configurations of said chamber are possible. The intermediate chamber 12 includes an inlet 14 for introducing combustion air in the direction of the arrow 16. The combustion air can be drawn in or forcedly supplied to the combustion chamber through the intermediate chamber 12 in various ways. The combustion air supplied to the intermediate chamber 12 passes through the specified chamber in the direction of the arrow 18. To supply combustion air to the intermediate chamber 12 and to pass it when passing through the specified chamber, various fans or other mechanisms can be used, along with controls.

Благодаря соединению камеры 20 горения с промежуточной камерой 12 они сообщаются друг с другом. В камере горения происходит процесс термического окисления. Камера 20 горения может быть цилиндрической или трубчатой, либо может иметь другую конфигурацию. В предпочтительном варианте камера 20 горения и промежуточная камера 12 коаксиальны, хотя могут быть расположены иначе.By connecting the combustion chamber 20 to the intermediate chamber 12, they communicate with each other. In the combustion chamber, the process of thermal oxidation occurs. The combustion chamber 20 may be cylindrical or tubular, or may have a different configuration. In a preferred embodiment, the combustion chamber 20 and the intermediate chamber 12 are coaxial, although they may be located differently.

Входной канал 28 сообщается с одной или несколькими трубами, то есть, с трубами 30, подводящими вторичный отработавший газ, для введения отработавшего газа или хвостового газа в камеру 20 горения через промежуточную камеру 12, как показано стрелкой 32. Отработавший газ или хвостовой газ может доставляться из независимого внешнего источника, не имеющего отношения к процессу горения в указанной камере горения. Неограничительным примером хвостового газа или отработавшего газа из независимого источника является отработавший газ или хвостовой газ из установки регенерации серы, являющейся участком нефтехимического завода или завода по переработке природного газа.The inlet channel 28 communicates with one or more pipes, that is, pipes 30 supplying secondary exhaust gas, for introducing the exhaust gas or tail gas into the combustion chamber 20 through the intermediate chamber 12, as shown by arrow 32. The exhaust gas or tail gas may be delivered from an independent external source unrelated to the combustion process in said combustion chamber. A non-limiting example of tail gas or exhaust gas from an independent source is the exhaust gas or tail gas from a sulfur recovery unit, which is part of a petrochemical or natural gas processing plant.

По меньшей мере, один участок трубы или труб 30, подводящих первичный отработавший газ, может быть коаксиален с цилиндрической промежуточной камерой 12. Труба или трубы 30, подводящие первичный отработавший газ, подсоединяются к форсунке 34 с лопастным наконечником, которая будет подробно описываться далее, либо подсоединяются к сквозному устройству или другому смесительному устройству. Таким образом, доставляемый первичный отработавший газ смешивается с воздухом горения при прохождении через промежуточную камеру 12.At least one portion of the pipe or pipes 30 supplying the primary exhaust gas may be coaxial with the cylindrical intermediate chamber 12. The pipe or pipes 30 supplying the primary exhaust gas are connected to a nozzle 34 with a blade tip, which will be described in detail below, or connected to an end-to-end device or other mixing device. Thus, the delivered primary exhaust gas is mixed with combustion air as it passes through the intermediate chamber 12.

Трубопровод или трубопроводы 40, подводящие первичное газообразное топливо, обеспечивают подачу топлива для процесса горения. Может использоваться природный газ или различные другие типы топлива, не выходя за рамки существа и объема изобретения.A conduit or conduits 40 supplying primary gaseous fuel provide fuel for the combustion process. Natural gas or various other types of fuel can be used without departing from the spirit and scope of the invention.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения входной канал для отработавшего газа также сообщается с трубой или с трубами 50, подводящими вторичный отработавший газ, для подачи части отработавшего газа или хвостового газа в камеру 20 горения. Соответственно, введение отработавшего газа или хвостового газа проводится постепенно.In one preferred embodiment of the invention, the exhaust gas inlet also communicates with a pipe or pipes 50 supplying secondary exhaust gas to supply a portion of the exhaust gas or tail gas to the combustion chamber 20. Accordingly, the introduction of exhaust gas or tail gas is carried out gradually.

Кроме того, в одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения трубопровод или трубопроводы 60, подводящие вторичное газообразное топливо, сообщаются с камерой 20 горения, обеспечивая подачу вторичного газообразного топлива в камеру 20 горения. Соответственно, обеспечивается постепенная подача топливного газа в камеру горения. Может использоваться природный газ или другие различные типы топлива, не выходя за рамки существа и объема изобретения.In addition, in one preferred embodiment of the invention, the conduit or conduits 60 supplying the secondary gaseous fuel communicate with the combustion chamber 20, thereby supplying the secondary gaseous fuel to the combustion chamber 20. Accordingly, a gradual supply of fuel gas to the combustion chamber is provided. Natural gas or various other types of fuel may be used without departing from the spirit and scope of the invention.

Между трубопроводами, подводящими газообразное топливо, может применяться огнеупорный материал или огнеупорные плиты 52.Between the pipelines supplying gaseous fuel, refractory material or refractory plates 52 may be used.

На фиг. 2А показан вид горелки 10 с торца при рассмотрении по направлению от камеры 20 горения к промежуточной камере 12, представленной на фиг. 1, в то время как на фиг. 2В и 2С показаны внешние виды горелки 10.In FIG. 2A shows an end view of the burner 10 when viewed in the direction from the combustion chamber 20 to the intermediate chamber 12 of FIG. 1, while in FIG. 2B and 2C show external views of the burner 10.

На фиг. 3, 4 и 5 показаны разные виды форсунки 34 с лопастным наконечником, причем форсунка показана отдельно от горелки 10. Входной конец 42 форсунки 34 с лопастным наконечником соединен с трубой 30, подводящей первичный отработавший газ. Форсунка 34 с лопастным наконечником имеет входной конец 42, соединенный с трубой, подводящей первичный отработавший газ, и противоположный выходной конец 44 с множеством радиальных лопастей 36, симметрично расположенных вокруг центральной оси. Лопасти 36 выполнены в виде скругленных ребер и выступают в радиальном направлении от оси.In FIG. 3, 4 and 5 show different types of nozzle 34 with a blade tip, the nozzle shown separately from the burner 10. The inlet end 42 of the nozzle 34 with a blade tip is connected to a pipe 30 supplying primary exhaust gas. The nozzle 34 with a blade tip has an inlet end 42 connected to a pipe supplying primary exhaust gas and an opposite outlet end 44 with a plurality of radial blades 36 symmetrically arranged around a central axis. The blades 36 are made in the form of rounded ribs and protrude in a radial direction from the axis.

Первичный отработавший газ проходит через форсунку 34, как показано стрелками 46.The primary exhaust gas passes through the nozzle 34, as shown by arrows 46.

Входной конец 42 форсунки 34 с лопастным наконечником и выходной конец 44 форсунки, имеют одинаковую площадь поперечного сечения, тогда как периметр выходного конца 44 больше периметра входного конца 42, благодаря чему, увеличивается площадь контакта поверхностей форсунки с потоками текучей среды, проходящими через и вокруг форсунки, в этом случае, потоками отработавшего газа или хвостового газа и воздуха горения, и, следовательно, возрастает интенсивность смешивания двух потоков.The inlet end 42 of the nozzle 34 with a blade tip and the outlet end 44 of the nozzle have the same cross-sectional area, while the perimeter of the outlet end 44 is larger than the perimeter of the inlet end 42, thereby increasing the contact area of the surfaces of the nozzle with fluid flows passing through and around the nozzle , in this case, the flow of exhaust gas or tail gas and combustion air, and, therefore, increases the intensity of mixing of the two streams.

В варианте, представленном на фиг. 1, вторичное газообразное топливо, поступающее из трубопровода или трубопроводов 60, подводящих вторичное газообразное топливо, смешивается с воздухом горения и первичным газообразным топливом, а также отработавшим газом до введения вторичного отработавшего газа.In the embodiment of FIG. 1, the secondary gaseous fuel coming from the conduit or conduits 60 supplying the secondary gaseous fuel is mixed with the combustion air and the primary gaseous fuel as well as the exhaust gas before the secondary exhaust gas is introduced.

Таким образом, горелка согласно настоящему изобретению обеспечивает полное смешивание воздуха горения, топливного газа и отработавшего газа, благодаря чему, облегчается регулирование, контроль, а также прогнозирование выбросов NOx, оксида углерода и несгоревших углеводородов из камеры горения. Горелка, имеющая конструкцию, представленную на фиг. 1-5, может обеспечить минимизацию выбросов оксида углерода (СО) и несгоревших углеводородов.Thus, the burner according to the present invention provides a complete mixture of combustion air, fuel gas and exhaust gas, thereby facilitating regulation, control, as well as prediction of emissions of NO x , carbon monoxide and unburned hydrocarbons from the combustion chamber. The burner having the structure shown in FIG. 1-5 can minimize carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbon emissions.

На фиг. 6 представлен альтернативный вариант горелки 10, которая на чертеже обозначена ссылочной позицией 70. Конструкция указанной горелки аналогична представленной на фиг. 1-5, за исключением порядка введения вторичного газообразного топлива и вторичного хвостового газа или отработавшего газа, а также альтернативного расположения огнеупорной плиты 62. В альтернативном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 6, газообразное топливо, доставляемое по трубопроводу 60, смешивается с вторичным хвостовым газом или отработавшим газом, подводимым по трубе или трубам 50, и затем смешивается с воздухом горения, первичным газообразным топливом и первичным отработанным газом одновременно.In FIG. 6, an alternative embodiment of burner 10 is shown, which is indicated at 70 in the drawing. The design of said burner is similar to that shown in FIG. 1-5, except for the introduction of secondary gaseous fuel and secondary tail gas or exhaust gas, as well as an alternative arrangement of the refractory plate 62. In the alternative embodiment of the invention shown in FIG. 6, the gaseous fuel delivered through line 60 is mixed with the secondary tail gas or exhaust gas supplied through the pipe or pipes 50, and then mixed with the combustion air, the primary gaseous fuel and the primary exhaust gas.

На фиг. 7 представлен еще один альтернативный предпочтительный вариант горелки согласно настоящему изобретению, которая на чертеже обозначена ссылочной позицией 80. Горелка согласно альтернативному варианту, представленному на фиг. 7, имеет конструкцию, подобную вышеупомянутой за исключением порядка введения вторичного топливного газа и вторичного отработанного газа, а также альтернативного расположения огнеупорной плиты 72. В альтернативном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 7, вторичный хвостовой газ или отработанный газ, доставляемый по трубе 50, подводящей вторичный отработанный газ, полностью или частично, смешивается с вторичным газообразным топливом, доставляемым по трубопроводу 60, до или прежде смешивания с воздухом горения, первичным газообразным топливом, доставляемым по трубопроводу 40, и первичным отработанным газом, доставляемым по трубе или трубам 30. Горелка, имеющая конструкцию, представленную на фиг. 7, способна обеспечить минимизацию выбросов NOx.In FIG. 7 shows another alternative preferred embodiment of the burner according to the present invention, which is indicated by 80 in the drawing. The burner according to the alternative embodiment shown in FIG. 7 has a structure similar to the aforementioned with the exception of the order of introduction of the secondary fuel gas and the secondary exhaust gas, as well as an alternative arrangement of the refractory plate 72. In the alternative embodiment of the invention shown in FIG. 7, the secondary tail gas or exhaust gas delivered through the pipe 50 supplying the secondary exhaust gas is fully or partially mixed with the secondary gaseous fuel delivered through the pipeline 60, before or before mixing with the combustion air, the primary gaseous fuel delivered through the pipeline 40 and the primary exhaust gas delivered through the pipe or pipes 30. The burner having the structure shown in FIG. 7 is capable of minimizing NO x emissions.

Несмотря на то что горелка и варианты ее осуществления были проиллюстрированы конкретными чертежами и определены в пунктах формулы изобретения, могут быть выполнены всевозможные изменения и модификации, кроме модификаций, представленных или предложенных в описании, не выходя за рамки существа и объема настоящего изобретения.Despite the fact that the burner and its embodiments have been illustrated by specific drawings and defined in the claims, all kinds of changes and modifications can be made, except for the modifications presented or proposed in the description, without going beyond the essence and scope of the present invention.

Claims (9)

1. Высокоэффективная горелка с термическим окислителем, обеспечивающая низкий выброс NOx, содержащая
предсопловую камеру, имеющую входное отверстие для подачи воздуха горения;
камеру горения, сообщающуюся с указанной предсопловой камерой;
по меньшей мере, одну трубу, подводящую первичный отработавший газ, которая проходит через предсопловую камеру и заканчивается в камере горения, обеспечивая подачу первичного отработавшего газа в указанную камеру горения; и
трубопровод, подводящий первичное газообразное топливо, который проходит через указанную предсопловую камеру и обеспечивает подачу первичного газообразного топлива в указанную камеру горения, в результате чего, обеспечивается улучшенное смешивание потоков текучей среды.1. High-performance burner with thermal oxidizer, providing a low emission of NO x containing
a pre-nozzle chamber having an inlet for supplying combustion air;
a combustion chamber in communication with said pre-nozzle chamber;
at least one pipe supplying primary exhaust gas, which passes through the pre-nozzle chamber and ends in the combustion chamber, providing a supply of primary exhaust gas to the specified combustion chamber; and
a pipeline supplying primary gaseous fuel that passes through said pre-nozzle chamber and supplies primary gas fuel to said combustion chamber, resulting in improved mixing of fluid flows. 2. Высокоэффективная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит трубу, подводящую вторичный отработавший газ, которая сообщается с указанной камерой горения и обеспечивает подачу вторичного отработавшего газа в указанную камеру горения.2. High-efficiency burner according to claim 1, characterized in that it contains a pipe supplying secondary exhaust gas, which communicates with the specified combustion chamber and provides a secondary exhaust gas supply to the specified combustion chamber. 3. Высокоэффективная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит трубопровод, подводящий вторичное газообразное топливо, который заканчивается в указанной камере горения, обеспечивая подачу в указанную камеру вторичного газообразного топлива.3. The highly efficient burner according to claim 1, characterized in that it comprises a pipeline supplying secondary gaseous fuel that ends in said combustion chamber, providing secondary gaseous fuel to said chamber. 4. Высокоэффективная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что указанная труба, подводящая первичный отработавший газ, подсоединена к форсунке с лопастным наконечником.4. High-performance burner according to claim 1, characterized in that said pipe supplying primary exhaust gas is connected to a nozzle with a blade tip. 5. Высокоэффективная горелка по п. 4, отличающаяся тем, что указанная форсунка с лопастным наконечником содержит множество радиальных лопастей, симметрично расположенных вокруг центральной оси.5. Highly efficient burner according to claim 4, characterized in that said nozzle with a blade tip comprises a plurality of radial blades symmetrically arranged around a central axis. 6. Высокоэффективная горелка по п. 4, отличающаяся тем, что каждая из указанного множества радиальных лопастей сужается по направлению от указанной трубы, подводящей первичный отработавший газ.6. High-performance burner according to claim 4, characterized in that each of the specified set of radial blades narrows in the direction from the specified pipe supplying the primary exhaust gas. 7. Высокоэффективная горелка по п. 5, отличающаяся тем, что площадь поперечного сечения форсунки является постоянной по всей длине форсунки, при этом периметр поперечного сечения форсунки увеличивается.7. High-performance burner according to claim 5, characterized in that the cross-sectional area of the nozzle is constant over the entire length of the nozzle, while the perimeter of the cross-section of the nozzle increases. 8. Высокоэффективная горелка по п. 4, отличающаяся тем, что указанная форсунка с лопастным наконечником, имеющая множество радиальных лопастей, расположена в центре указанной предсопловой камеры.8. The highly efficient burner according to claim 4, characterized in that said nozzle with a blade tip having a plurality of radial blades is located in the center of said pre-nozzle chamber. 9. Способ высокоэффективного термического окисления, обеспечивающий низкий выброс NOx, включающий этапы
подачу воздуха горения в предсопловую камеру;
подачу первичного отработавшего газа через указанную предсопловую камеру и через форсунку с лопастным наконечником;
смешивание указанного воздуха горения с указанным первичным отработавшим газом;
подачу первичного газообразного топлива через указанную предсопловую камеру для смешивания указанного воздуха горения и указанного отработавшего газа; и
сжигание указанного первичного газообразного топлива вместе с указанным отработавшим газом в камере горения при подаче воздуха горения. 9. A method of highly efficient thermal oxidation, providing a low emission of NO x , comprising the steps
combustion air supply to the pre-nozzle chamber;
supplying primary exhaust gas through said pre-nozzle chamber and through a nozzle with a blade tip;
mixing said combustion air with said primary exhaust gas;
supplying primary gaseous fuel through said pre-nozzle chamber for mixing said combustion air and said exhaust gas; and
burning said primary gaseous fuel together with said exhaust gas in a combustion chamber while supplying combustion air.
RU2014112338/06A 2012-03-19 2013-03-18 High performance burner providing low nox emission and method of high performance thermal oxidation RU2564368C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/423,311 2012-03-19
US13/423,311 US20130244187A1 (en) 2012-03-19 2012-03-19 HIGH EFFICIENCY LOW NOx EMISSION BURNER APPARATUS
PCT/US2013/032742 WO2013142395A1 (en) 2012-03-19 2013-03-18 High efficiency low nox emission burner apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2564368C1 true RU2564368C1 (en) 2015-09-27

Family

ID=49157955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014112338/06A RU2564368C1 (en) 2012-03-19 2013-03-18 High performance burner providing low nox emission and method of high performance thermal oxidation

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130244187A1 (en)
CN (1) CN103842724B (en)
RU (1) RU2564368C1 (en)
SG (1) SG2014009435A (en)
WO (1) WO2013142395A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777164C1 (en) * 2021-01-29 2022-08-01 Дмитрий Рюрикович Григорьев Method for reduction in nitrogen oxide emission and conversion of burner into low-toxic one, device for its implementation

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6495644B2 (en) * 2014-12-17 2019-04-03 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Operation method of gas-burning burner and gas-burning burner
CN104791792B (en) * 2015-04-30 2017-06-20 上海交通大学 A kind of low NOx gaseous fuel burners and combustion method
CN107305009B (en) * 2016-04-20 2020-03-03 赛科有限责任公司 Method for combusting fuel and combustion device
CN106122943A (en) * 2016-06-29 2016-11-16 无锡锡能锅炉有限公司 A kind of zero-emission combustion method of coal-burning boiler
CN106287696B (en) * 2016-08-31 2018-12-14 王研 Low nitrogen combustion apparatus and low nitrogen burning method
CN107131508B (en) * 2017-07-19 2023-06-02 山东泽轩环保科技有限公司 Equipment for treating VOCs waste gas and use method
FR3079020B1 (en) * 2018-03-19 2020-08-07 Argumat BLUE SMOKE BURNER FOR THE DEPOLLUTION OF A COATING PLANT, COATING PLANT AND ASSOCIATED DEPOLLUTION PROCESS
US20210131662A1 (en) * 2019-10-30 2021-05-06 Honeywell International Inc. Recuperative gas burner for industrial applications and method of operating the same
WO2021188790A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 Parametric Solutions Inc. Injectors for supercritical co2 applications
US11898747B2 (en) * 2020-04-30 2024-02-13 Honeywell International Inc. Burner system and process for natural gas production
CA3193852A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-31 Elmo Nasato Device for enhancing reaction kinetics for incineration process
CN112628725B (en) * 2021-01-12 2021-11-12 哈尔滨工业大学 Radial grading low NOx pulverized coal combustion device
CN113883539A (en) * 2021-10-20 2022-01-04 洛阳新普石化设备开发有限公司 Oxygen-enriched acid gas incinerator burner and working method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU485280A1 (en) * 1973-11-19 1975-09-25 Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского Министерства Энергетики И Электрификации Ссср A method of reducing the formation of nitrogen oxides in the process of burning fuel
SU703731A1 (en) * 1975-07-31 1979-12-15 Институт Газа Ан Украинской Сср Vortex burner
SU1672122A1 (en) * 1989-12-13 1991-08-23 Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов Burner
EP1203188B1 (en) * 1999-07-23 2004-10-06 Hotwork Combustion Technology Limited Improved industrial burner for fuel

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4004875A (en) * 1975-01-23 1977-01-25 John Zink Company Low nox burner
US4351645A (en) * 1979-12-26 1982-09-28 Texaco, Inc. Partial oxidation burner apparatus
US4538530A (en) * 1979-12-31 1985-09-03 Whitman John E Burner for the suspension firing of comminuted material
US4351647A (en) * 1980-07-14 1982-09-28 Texaco Inc. Partial oxidation process
US4353712A (en) * 1980-07-14 1982-10-12 Texaco Inc. Start-up method for partial oxidation process
US4483832A (en) * 1982-03-30 1984-11-20 Phillips Petroleum Company Recovery of heat values from vitiated gaseous mixtures
US5275554A (en) * 1990-08-31 1994-01-04 Power-Flame, Inc. Combustion system with low NOx adapter assembly
US5154596A (en) * 1990-09-07 1992-10-13 John Zink Company, A Division Of Koch Engineering Company, Inc. Methods and apparatus for burning fuel with low NOx formation
US5098282A (en) * 1990-09-07 1992-03-24 John Zink Company Methods and apparatus for burning fuel with low NOx formation
US5269678A (en) * 1990-09-07 1993-12-14 Koch Engineering Company, Inc. Methods and apparatus for burning fuel with low NOx formation
US5714113A (en) * 1994-08-29 1998-02-03 American Combustion, Inc. Apparatus for electric steelmaking
US5573391A (en) * 1994-10-13 1996-11-12 Gas Research Institute Method for reducing nitrogen oxides
US5871343A (en) * 1998-05-21 1999-02-16 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for reducing NOx production during air-oxygen-fuel combustion
WO2001035022A1 (en) * 1999-10-27 2001-05-17 Bloom Engineering Company, Inc. AIR STAGED LOW-NOx BURNER
US6453830B1 (en) * 2000-02-29 2002-09-24 Bert Zauderer Reduction of nitrogen oxides by staged combustion in combustors, furnaces and boilers
KR100328314B1 (en) * 2000-03-06 2002-03-16 이광진 High-Velocity Thermal Spray Apparatus and Mehtod of Coatings or Bulk Materials with the Same
US20030202915A1 (en) * 2002-04-25 2003-10-30 Kasper John M. Apparatus for removal of pollution from gas stream
US20070048679A1 (en) * 2003-01-29 2007-03-01 Joshi Mahendra L Fuel dilution for reducing NOx production
US6866503B2 (en) * 2003-01-29 2005-03-15 Air Products And Chemicals, Inc. Slotted injection nozzle and low NOx burner assembly
US7303388B2 (en) * 2004-07-01 2007-12-04 Air Products And Chemicals, Inc. Staged combustion system with ignition-assisted fuel lances
US7766649B2 (en) * 2005-03-07 2010-08-03 Gas Technology Institute Multi-ported, internally recuperated burners for direct flame impingement heating applications
US7909601B2 (en) * 2006-01-24 2011-03-22 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Dual fuel gas-liquid burner
US8689707B2 (en) * 2006-05-26 2014-04-08 Fuel Tech, Inc. Ultra low NOx burner replacement system
US7878798B2 (en) * 2006-06-14 2011-02-01 John Zink Company, Llc Coanda gas burner apparatus and methods
US8062880B2 (en) * 2007-04-13 2011-11-22 Freeman Energy Corporation Biomass cultivation system and corresponding method of operation
CN102165258B (en) * 2008-09-29 2014-01-22 西门子公司 Fuel nozzle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU485280A1 (en) * 1973-11-19 1975-09-25 Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского Министерства Энергетики И Электрификации Ссср A method of reducing the formation of nitrogen oxides in the process of burning fuel
SU703731A1 (en) * 1975-07-31 1979-12-15 Институт Газа Ан Украинской Сср Vortex burner
SU1672122A1 (en) * 1989-12-13 1991-08-23 Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти, Нефтепродуктов И Сжиженных Газов Burner
EP1203188B1 (en) * 1999-07-23 2004-10-06 Hotwork Combustion Technology Limited Improved industrial burner for fuel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777164C1 (en) * 2021-01-29 2022-08-01 Дмитрий Рюрикович Григорьев Method for reduction in nitrogen oxide emission and conversion of burner into low-toxic one, device for its implementation
RU215171U1 (en) * 2022-05-12 2022-12-01 Дмитрий Рюрикович Григорьев Device for upgrading the burner in order to reduce emissions of nitrogen oxides

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013142395A1 (en) 2013-09-26
US20130244187A1 (en) 2013-09-19
CN103842724A (en) 2014-06-04
SG2014009435A (en) 2014-04-28
CN103842724B (en) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2564368C1 (en) High performance burner providing low nox emission and method of high performance thermal oxidation
JP6703626B2 (en) Ultra low nitrogen oxide combustion device
JP6466142B2 (en) Ultra-low nitrogen oxide combustion apparatus by internal recirculation of combustion gas and operation method thereof
JP5409779B2 (en) Fuel injector for low nitrogen oxide furnace
JP2001132905A (en) Method and apparatus for diluting fuel for reducing nox
KR101583509B1 (en) A Burner for generating reduced nitrogen oxide
CN107477579B (en) Low nitrogen oxide burner
JP6384916B2 (en) Gas turbine equipment
CN107667070B (en) Catalytic burner apparatus
CN102721059A (en) Low-heating-value gas burner and burning technology
US9593848B2 (en) Non-symmetrical low NOx burner apparatus and method
JP2015073971A (en) Gas mixer
KR102068037B1 (en) Low NOx combustion device through premixing and diffusion flame formation
JP3139978B2 (en) Gas turbine combustor
KR102261150B1 (en) A Low-NOx combustor capable of internal recirculation of flue gas by using venturi effect through improvement of burner structure
JP2012149882A (en) Fuel injector
US9982886B2 (en) Flue gas recycle system with fixed orifices
RU2454605C1 (en) Technological vortex ejection gas burner
KR20100040615A (en) Premixed type pure oxygen combustor
US20240175576A1 (en) ULTRA LOW NOx BURNER
KR102038474B1 (en) A heating medium boiler having combustor reducing nitrogen oxide
KR102258033B1 (en) A Combustor capable of flame stabilization and fuel preheating through recirculating high-temperature exhaust gas by turbocharger driven by air to burner
CN207980839U (en) Biomass gasification fired denitrification apparatus
KR101849996B1 (en) A combustor reducing nitrogen oxide
KR101822997B1 (en) Low NOx burner

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170319