SK55397A3 - Method of reducing nitrogen oxides in primary burning flue gas leaving the furnace and device for carrying out this method - Google Patents

Abstract

The reduction of oxides of nitrogen contained in furnace smoke is carried out by recombustion of the smoke, using a secondary fuel injected into a recombustion zone in at least two jets at relatively high and relatively low pressure respectively. The low-pressure jet is situated outside and concentrically with the high-pressure jet. The secondary fuel is a gas at a pressure of a few millibars to a few hundred millibars for the low pressure jet, and a few hundred millibars to a few bars to the high-pressure one. The pressure and flow of the gas in the two jets are regulated according to the dimensions of the recombustion zone and the characteristics of the smoke. The recombustion zone is also subjected to acoustic waves at a frequency of below some 32 Hz. The procedure is carried out in a recombustion zone (B) fed with secondary fuel through two coaxial inlets (2,2') equipped with pressure regulators (4,5). One wall of the recombustion zone is equipped with an acoustic wave generator (6) to homogenise the mixture inside the zone.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu redukcie oxidov dusíka obsiahnutých v spalinách primárneho spaľovania pomocou opätovného spaľovania vykonávaného v peci a zariadenia pre vykonávanie tohto spôsobu.The invention relates to a method for reducing nitrogen oxides contained in flue gases of primary combustion by means of re-combustion carried out in an oven and to an apparatus for carrying out the method.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Je známe, že spaľovanie palív všetkého druhu reakciou so vzduchom je vo väčšej či menšej miere v závislosti od typu paliva a podmienok spaľovania pôvodcom oxidov dusíka. Tieto oxidy dusíka uvoľňované do atmosféry sú príčinou rôzneho znečistenia. Obzvlášť sa podieľajú na vzniku kyslých dažďov. Naviac v kombinácii s oxidom uhoľnatým a prchavými organickými zlúčeninami prítomnými v atmosfére produkujú troposferický ozón, ktorý je pôvodcom rozšírenia respiračných ochorení (astma, respiračná nedostatočnosť atď.).It is known that the combustion of fuels of all kinds by reaction with air is to a greater or lesser extent depending on the type of fuel and the combustion conditions of the nitrogen oxides. These nitrogen oxides released into the atmosphere cause various pollution. They are especially involved in the formation of acid rain. Moreover, in combination with carbon monoxide and volatile organic compounds present in the atmosphere, they produce tropospheric ozone, which is the cause of the prevalence of respiratory diseases (asthma, respiratory insufficiency, etc.).

Je preto dôležité tieto oxidy dusíka redukovať alebo eliminovať.It is therefore important to reduce or eliminate these nitrogen oxides.

Pre tento účel je známy proces opätovného alebo redukčného spaľovania.For this purpose, a re-incineration or reduction combustion process is known.

Tento spôsob zahrňuje v závislosti od pracovných podmienok za primárnym spaľovaním, počas ktorého sa tvoria oxidy dusíka, veľmi presnú injektáž uhľovodíka. Injektáž uhľovodíkov má za účel vytvorenie redukčnej atmosféry, pričom za predpokladu, že je dostatočne vysoká teplota (všeobecne vyššia ako 1 000 °C), dochádza k rozštepeniu uhľovodíka za vzniku radikálov (CH, Ηθ,...), ktoré sa spájajú s oxidom dusným a inými prekurzormi oxidov dusíka vychádzajúcich z hlavného (primárneho) spaľovania a pomocou komplexných chemických transformácií sa tvorí molekulárny dusík a kyslík. Zóna, v ktorej sa vykonáva injektáž, sa nazýva zóna opätovného spaľovania alebo redukčného spaľovania.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 sufficiently high (generally above 1000 ° C), the hydrocarbon is split to form radicals (CH, θ, ...) that are associated with the oxide nitrous 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-incineration or reduction incineration zone.

Nespáliteľné látky tvorené v zóne redukčného spaľovania sú následne oxidované v treťom kroku nazývanom konečné spaľovanie. Uhľovodíky, ktoré poskytujú nevyhnutné radikály pre rozloženie oxidov dusíka, sú tu súčasne využité ako reakčné činidlo odstraňujúce znečistenie a zároveň ako 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.

Spôsob opätovného spaľovania tak zahrňuje tri kroky:The re-incineration process thus comprises three steps:

prvá etapa nazývaná hlavná alebo primárne spaľovanie prebieha v prvej zóne spaľovacej pece, pričom táto zóna sa nazýva zóna hlavného alebo primárneho spaľovania. Táto etapa zodpovedá spaľovaniu palív v pravom slova zmysle, etape, pri ktorej sa tvoria oxidy dusíka, ktoré sa odvádzajú v spalinách, druhá etapa, nazývaná opätovné spaľovanie alebo redukčné spaľovanie prebieha v druhej zóne, ktorá sa nazýva zóna opätok lého spaľovania alebo redukčného spaľovania spaľovacej pece.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 generated, which are evacuated in the flue gas, the second stage, called re-combustion or reduction combustion, takes place in the second zone, called the re-combustion or combustion combustion zone. furnaces.

V tejto etape je injektované palivo, nazývané sekundárne palivo do zóny opätovného spaľovania za účelom redukcie oxidov dusíka obsiahnutých v spalinách hlavného spaľovania, a tretia etapa nazývaná konečné spaľovanie prebieha v tretej zóne spaľovacej pece nasledujúcej za zónou opätovného spaľovania, zahrňuje privádzanie vzduchu do tejto tretej zóny za účelom dokončenia spaľovania.At this stage, the fuel, called secondary fuel, is injected into the re-combustion zone to reduce the nitrogen oxides contained in the combustion gases of the main combustion, and the third stage, called final combustion, takes place in the third zone of the furnace downstream of the re-combustion zone. to complete combustion.

Účinnosť opätovného spaľovania závisí od množstva faktorov, ako je teplota, doba pobytu v zóne opätovného spaľovania, od povahy a spôsobu vstrekovania uhľovodíkov, od množstva uhľovodíkov, vstupného množstva oxidov dusíka, atď.The efficiency of re-combustion depends on a number of factors such as temperature, residence time in the re-combustion zone, the nature and mode of hydrocarbon injection, the amount of hydrocarbons, the input amount of nitrogen oxides, etc.

Spôsob opätovného spaľovania známy z tu popísaného doterajšieho stavu techniky však umožňuje dosiahnuť účinnosť len 50 až 60 %. Hodnota účinnosti redukcie oxidov dusíka je rovná pomeru počtu mólov rozložených oxidov dusíka pri opätovnom spaľovaní k počtu mólov oxidov dusíka pred opätovným spaľovaním.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 in re-combustion to the number of moles of nitrogen oxides before re-combustion.

Teoretické štúdie zaoberajúce sa kinetikou však uvádzajú, že keď zmes paliva uvedená do zóny opätovného spaľovania a spaliny zóny hlavného spaľovania sú dokonale homogénne, je možné dosiahnuť účinnosť redukcie oxidov dusíka približujúcu sa 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 of approximately 90% can be achieved.

Vynález si kladie za cieľ odstrániť nedostatky predchádzajúcich riešení a umožniť, aby sa zaistilo lepšie rozloženie a priechodnosť paliva v zóne opätovného spaľovania a tak dosiahnuť uspokojivé hodnoty účinnosti redukcie oxidov dusíka, dokonca v prípade, že rozmery pece neumožňujú dobré zmiešanie paliva a spalín.It is an object of the present invention to overcome the drawbacks of the foregoing solutions and to allow for better distribution and throughput of the fuel in the re-combustion zone, thus achieving satisfactory nitrogen oxide reduction efficiency values, even if the furnace dimensions do not allow good fuel and flue gas mixing.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené ciele sú dosiahnuté týmto vynálezom, ktorý navrhuje spôsob redukcie oxidov dusíka obsiahnutých v spalinách hlavného spaľovania v peči pomocou opätovného spaľovania týchto spalín, ktorý využíva vsLrekovanie paliva do nasledujúcej zóny opätovného spaľovania tejto pece aspoň dvoma spojenými prúdmi, pričom jeden je s relatívne vysokým a druhý s relatívne nízkym tlakom.These objects are achieved by the present invention, which proposes a method for reducing the nitrogen oxides contained in the flue gases of a main combustion in a blast furnace by re-firing the flue gases, which uses injecting fuel into the next reburning zone of the furnace by at least two connected streams. with relatively low pressure.

Vo výhodnom uskutočnení je prúd paliva s nízkym tlakom vedený sústredne von vzhľadom k prúdu paliva s vyšším tlakom.In a preferred embodiment, the low pressure fuel stream is directed outwardly relative to the higher pressure fuel stream.

Vo výhodnom uskutočnení vynálezu je palivom plyn o tlaku medzi niekoľkými milibarmi a niekoľkými stovkami milibarov v prúde o nízkom ‘laku a medzi niekoľko stovkami milibarov a niekoľko barmi v prúde vysokom tlaku.In a preferred embodiment of the invention, the fuel is a gas having a pressure of between several millibars and several hundred millibars in the low-jet stream and between several hundred millibars and several bars in the high-pressure stream.

Rovnako tak podľa vynálezu je tlak a prietok plynu vyššie uvedených dvoch prúdov riadený takým spôsobom, aby sa zohľadnili rozmery zóny opätovného spaľovania a vlastností spalín.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 flue gas properties.

Zóna opätovného spaľovania je naviac vystavená pôsobeniu akustických vín.In addition, the re-combustion zone is exposed to acoustic wines.

Vo výhodnom uskutočnení majú vyššie uvedené akustické vlny frekvenciu menšiu ako 20 Hz.In a preferred embodiment, the above-mentioned acoustic waves have a frequency of less than 20 Hz.

Vynález tiež zahrňuje zariadenie na vykonávanie vyššie uvedeného spôsobu obsahujúce pec vybavenú zónou primárneho spaľovania, do ktorej sa privádza primárne palivo a ktorá je nasledovaná zónou opätovného spaľovania, do ktorej sa privádza sekundárne palivo, pričom táto zóna je vybavená aspoň dvoma prívodmi sekundárneho paliva s rôznym tlakom.The invention also includes an apparatus for carrying out the above method comprising a furnace equipped with a primary combustion zone to which a primary fuel is supplied and which is followed by a re-combustion zone to which a secondary fuel is supplied, which zone is equipped with at least two secondary fuel feeds of different pressure .

Vo výhodnom vyhotovení sú vyššie uvedené prívody usporiadané súosovo.In a preferred embodiment, the above-mentioned leads are arranged coaxially.

Podľa vynálezu sú dva vyššie uvedené prívody vybavené zariadením pre riadenie prietoku a tlaku sekundárneho paliva, tvoriace dva vyššie uvedené prúdy.According to the invention, the two aforementioned inlets are equipped with a secondary fuel flow and pressure control device forming the two aforementioned streams.

Naviac má vo výhodnom vyhotovení zariadenie podľa vynálezu generátor akustických vín, ktorý je umiestnený na vnútornej stene pece kvôli umožneniu zhomogenizovania zmesi v zóne opätovného spaľovania.In addition, in a preferred embodiment, the device according to the invention has an acoustic wine generator which is located on the inner wall of the furnace in order to allow the mixture to be homogenized in the re-combustion zone.

Jeden z problémov, ktorý sa vyskytuje v procesoch opätovného spaľovania podľa doterajšieho stavu techniky, spočíva v miešaní paliva (zemný plyn alebo všetky iné použité uhľovodíky) so spalinami obsahujúcimi oxidy dusíka, ktoré opúšťajú zónu spaľovania a prichádzajú do zóny opätovného spaľovania. Dobré zhomogenizovanie paliva a spalín v zóne opätovného spaľovania je nevyhnutné z hľadiska teploty a hmotovej výmeny. V skutočnosti existujú zóny prúdenia, kde sa netvoria radikály (ΟΗθ, atď....) a v týchto zónach potom nedochádza k žiadnej deštrukcii oxidov dusíka.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 (ΟΗθ, etc.) and there is no destruction of nitrogen oxides in these zones.

Rovnako tak je potrebné, aby zmes vo všetkých miestach mala dostatočnú teplotu na štepenie radikálov, ktoré budú reagovať s oxidmi dusíka za vzniku molekulárneho dusíka a kyslíka.It is also necessary that the mixture at all points be of sufficient temperature to cleave the radicals which will react with the nitrogen oxides to form molecular nitrogen and oxygen.

' Na druhej strane je dôležité, aby boli použité uhľovodíky čo najrýchlejšie rozptýlené a rozštepené. V opačnom prípade budú uhľovodíky (palivá) reagovať so zvyšným kyslíkom v spalinách hlavného spaľovania a budú tvoriť oxidy dusíka, čo je v rozpore so žiadaným účelom.On the other hand, it is important that the hydrocarbons used are dispersed and cleaved as quickly as possible. Otherwise, the hydrocarbons (fuels) will react with the remaining oxygen in the combustion gases of the main combustion and will form nitrogen oxides, which is contrary to the desired purpose.

Dosiahnutie homogenity zmesi je naviac náročné, pokiaľ úlohu hrajú rozmery pece a pokiaľ objem injektovaného paliva nepredstavuje viac ako 1 % objemu spalín hlavného spaľovania.In addition, achieving the homogeneity of the mixture is difficult if the furnace dimensions play a role and if the volume of injected fuel does not represent more than 1% of the combustion volume of the main combustion.

Dosiahnutie homogenity zmesi paliva a spalín je naviac často limitované dobou zdržania zmesi palivo - spaliny v zóne opätovného spaľovania. Doba zdržania je obmedzená rozmermi pece, ktoré sú najčastejšie obmedzené výškou.Moreover, achieving the homogeneity of the fuel-flue gas mixture is often limited by the residence time of the fuel-flue gas mixture in the re-combustion zone. The residence time is limited by the furnace dimensions, which are most often limited by height.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude lepšie objasnený spolu s ďalšími cieľmi, vlastnosťami, detailami a výhodami v nasledujúcom podrobnom popise, ktorý je vykonaný s odkazom na priložený výkres, ktorý predstavuje jedno výhodné vyhotovenie pece, v ktorej je vykonávaný súbor tu popísaných operácií pri hlavnom spaľovaní, opätovnom spaľovaní a konečnom spaľovaní.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 is one preferred embodiment of a furnace in which a set of main combustion, re-combustion and final combustion.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ako príklad je na obrázku 1a uvedená spaľovacia pac na vykonávanie spôsobu redukcie oxidov dusíka podľa vynálezu. Pec sa skladá z vyššie uvedených troch zón spaľovania, t.j. prvej zóny A, zóny hlavného spaľovania, druhej zóny B, zóny opätovného spaľovania a tretej zóny, zóny konečného spaľovania. Za zónou konečného spaľovania je ešte zóna D, zóna chladenia plynu.By way of example, a combustion pac for carrying out the method for reducing nitrogen oxides according to the invention is shown in Figure 1a. The furnace consists of the above three combustion zones, i. 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 still zone D, the gas cooling zone.

Zóna hlavného spaľovania A obsahuje ústie prívodu 3 zmesi paliva, teda primárneho paliva a vzduchu. Primárne palivo môže byť všetkého druhu: uhlie, mazut, odpady, drevo, zemný plyn, atď.The main combustion zone A comprises the orifice 3 of the fuel mixture, i.e. the primary fuel and air. The primary fuel can be of all kinds: coal, oil, waste, wood, natural gas, etc.

Vo výhodnom vyhotovení vynálezu je primárnym palivom zemný plyn.In a preferred embodiment of the invention, the primary fuel is natural gas.

Hodnota aerácie tejto zóny primárneho spaľovania, to znamená pomer objemu skutočne privádzaného spaľovacieho vzduchu k teoreticky vypočítanému objemu spaľovacieho vzduchu (stechiometrické spaľovanie), sa pohybuje všeobecne v intervale 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), generally ranges from 1.05 to 1.1.

Oxidy dusíka obsiahnuté v spalinách vzniknutých pri primárnom spaľovaní sú potom redukované v zóne B opätovného spaľovania alebo redukčného spaľovania. Redukcia oxidov dusíka je dosiahnutá injektážou paliva, nazývaného sekundárne palivo, prívodom 2 (na obrázku 1). Vo výhodnom vyhotovení je sekundárne palivo injektované prívodom v objeme predstavujúcom 10 až 20 % objemu primárneho paliva, aby sa dosiahla v zóne B hodnota aerácie okolo 0,9.The nitrogen oxides contained in the combustion gases produced during the primary combustion are then reduced in the re-combustion or reduction combustion zone B. The reduction of nitrogen oxides is achieved by injecting a fuel, called secondary fuel, through port 2 (in Figure 1). In a preferred embodiment, the secondary fuel is injected through the inlet in a volume of 10 to 20% of the primary fuel volume to achieve an aeration value of about 0.9 in zone B.

Týmto spôsobom sa vytvorí v zóne opätovného spaľovania požadovaná redukčná atmosféra (za nedostatku kyslíka).In this way, the desired reducing atmosphere (under oxygen deficiency) is created in the re-combustion zone.

Injektované sekundárne palivo použité pre opätovné spaľovanie v redukčnej zóne B môže byť, podobne ako primárne palivo, všetkých druhov: uhlie, mazut, odpady, drevo, zemný plyn, atď. Napriek tomu sa vo výhodnom vyhotovení používa zemný plyn.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, etc. Nevertheless, in a preferred embodiment, natural gas is used.

Následne sa vykonáva oxidácia nespálených zvyškov, ktorá sa nazýva etapou konečného spaľovania.Subsequently, the oxidation of unburned residues, which is called the final combustion stage, is carried out.

Etapa konečného spaľovania sa vykonáva zavádzaním vzduchu pomocou prívodu 1 (obrázok 1) za účelom dokončenia spaľovania.The final combustion stage is carried out by introducing air through inlet 1 (Figure 1) to complete the combustion.

Aby sa dosiahla požadovaná účinnosť, musí sa vykonávať injektáž sekundárneho paliva, výhodne zemného plynu, do zóny opätovného spaľovania B pri rozmedzí medzi 1 100 a 1 500 °C a musí sa vykonávať pri tlaku a prietoku, ktoré zodpovedajú dobe zdržania v zóne opätovného spaľovania, ktorá je dostatočná na dosiahnutie požadovanej homogenity zmesi palivo - spaliny a na dosiahnutie požadovaných redukčných reakcií. Doba zdržania všeobecne musí byť podľa pracovných podmienok rádovo 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 at between 1 100 and 1 500 ° C and must be carried out at a pressure and flow rate corresponding to the residence time in the re-combustion zone. which is sufficient to achieve the desired homogeneity of the fuel-flue gas mixture and to achieve the desired reduction reactions. The residence time must generally be of the order of 0.5 to 1 second, depending on the operating conditions.

Teplota použitá pri redukcii v etape opätovného spaľovania v zóne opätovného spaľovania B môže byť znížená na asi 1 000 °C, ale potom je potrebné predĺžiť dobu zdržania.The temperature used in the re-incineration stage in the re-incineration zone B can be reduced to about 1000 ° C, but then the residence time needs to be extended.

Teplota síce zvyšuje účinnosť deštrukcie prekurzorov oxidov dusíka v zóne opätovného spaľovania, v tomto prípade je tu však riziko, že sa začnú pri tejto teplote vytvárať oxidy dusíka na úrovni injektáže vzduchu do zóny konečného spaľovania.Although 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 begin to form at this temperature at the level of air injection into the final combustion zone.

Aby sa dosiahla dostatočná homogenita sekundárneho paliva použitého v zóne opätovného spaľovania B a spalín opúšťajúcich zónu primárneho alebo hlavného spaľovania A, obsahujúcich oxidy dusíka, ktoré sa majú redukovať, musí sa nájsť rovnováha medzi teplotou a dobou zdržania.In order to achieve sufficient homogeneity of the secondary fuel used in the re-combustion zone B and the flue gases leaving the primary or main combustion zone A containing the nitrogen oxides to be reduced, a balance must be found between temperature and residence time.

Sekundárne palivo sa privádza priečne a homogenizácia zmesi prúdu (sekundárneho paliva) v priečnom prúde (spalín z primárneho spaľovania), ktorá sa dosahuje protichodným pohybom, je neľahká, pokiaľ je objemový prietok prúdu smerujúceho na steny pece v porovnaní s hlavným priečnym prúdom slabý.The secondary fuel is fed transversely, and homogenization of the cross-stream (secondary fuel) mixture in the cross-stream (flue gas from primary combustion), achieved by opposing movement, is not easy if the volumetric flow rate of the flow directed to the furnace walls is weak compared to the main cross-flow.

Toto je prípad opätovného spaľovania, kde objem injektovaného paliva, výhodne zemného plynu, predstavuje 1 % prietoku spalín a niekedy menej.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.

Pre zlepšenie homogenity vynález zahrňuje injektáž sekundárneho paliva, výhodne zemného plynu, prostredníctvom systému niekoľkých impulzov. Konkrétne v zariadení uvedenom na obrázku 1 je sekundárne palivo injektované systémom dvojitého impulzu v zóne opätovného spaľovania.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 impulzom podľa vynálezu predstavuje dva okruhy 2, Z prívodu plynu, jeden okruh Z prívodu s nízkym tlakom, regulovaný a riadený všetkými vhodnými prostriedkami 4 na obrázku a jeden okruh 2 prívodu plynu s vysokým tlakom a ktorý je regulovaný a riadený všetkými vhodnými prostriedkami 5 (pozri obrázok 1).The double pulse injection according to the invention comprises two gas supply circuits 2, one low pressure supply circuit, controlled and controlled by all suitable means 4 in the figure and one high pressure gas supply circuit 2, which is controlled and controlled by all suitable means 5. (see Figure 1).

Dvojitý impulz umožňuje zlepšiť prenikanie prúdu sekundárneho paliva až do stredu pece a súčasne rozdeliť palivo po obvode pece. Centrálny prúd s vysokým tlakom ovplyvňuje tiež časť paliva injektovaného pri nižšom tlaku, čo tiež zlepšuje jeho zmiešavanie. Dvojitý impulz plynného paliva môže byť tiež veľmi ľahko regulovaný, zmeny prietoku alebo tlaku plynných palív pre optimalizáciu zmiešavania, to znamená takým spôsobom, aby sa prispôsobili rozmerom zóny opätovného spaľovania, vlastnostiam spalín a požadovanej hodnote redukcie oxidov dusíka, sú ľahko realizovateľné.The double pulse allows to improve the penetration of the secondary fuel stream to the center of the furnace while distributing fuel around the periphery of the furnace. The high pressure central stream also affects a portion of the fuel injected at a lower pressure, which also improves its mixing. The dual 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.

Vo vyhotovení podľa obrázku 1 sú dva prívody 2, ľ_sekundárneho paliva usporiadané koaxiálne a prívod paliva s nízkym tlakom je usporiadaný zvonka sústredne vzhľadom k prívodu paliva s vysokým tlakom.In the embodiment of Figure 1, the two secondary fuel inlets 2, 1 'are coaxial and the low pressure fuel supply is arranged outwardly concentrically relative to the high pressure fuel supply.

Použitie tohto systému injektáže s dvojitým impulzom umožňuje dosiahnuť hodnotu redukcie oxidov dusíka obsiahnutých v odchádzajúcich spalinách primárneho spaľovania rádovo 70 až 80 % molárnych, pričom pri použití spôsobov a zariadenia známeho stavu techniky, ktoré nezahrňujú ani injektáž sekundárneho paliva v dvoch impulzoch, ani systém injektáže sekundárneho paliva v niekoľkých impulzoch, je hodnota redukcie NOx rádovo 50 až 60 % molárnych.The use of this double-pulse injection system makes it possible to achieve a reduction in nitrogen oxides contained in the outgoing primary combustion flue gas of the order of 70 to 80 mol%, using both prior art methods and apparatus that do not include dual pulse secondary fuel injection or secondary injection system. in several pulses, the NOx reduction value is of the order of 50 to 60 mole%.

Vynález je tak obzvlášť výhodný v prípade, že rozmery pece neumožňujú dobré zmiešanie paliva so spalinami.Thus, the invention is particularly advantageous when the furnace dimensions do not allow good mixing of the fuel with the flue gas.

Vynález tiež umožňuje zlepšením zmiešavania redukovať množstvo sekundárneho paliva, ktoré je injektované za účelom dosiať ^utia žiadanej hodnoty redukcie oxidov dusíka.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.

Obzvlášť výhodné to je napríklad v prípade kotla, kde primárne palivo je uhlie a sekundárne palivo alebo palivo pre opätovné spaľovanie je zemný plyn.This is particularly advantageous, for example, in the case of a boiler where the primary fuel is coal and the secondary fuel or re-combustion fuel is natural gas.

V súčasnej dobe u spôsobu opätovného spaľovania sú získané hodnoty redukcie dusíka u uhlia rádovo 50 až 60 % molárnych, pri 20 % energetickom príspevku zemného plynu.Currently, in the re-incineration process, the 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 použitím spôsobu a/alebo zariadenia podľa vynálezu je možné získať rovnakú hodnotu redukcie s iba 10 až 15 % injektovaného zemného plynu, čo predstavuje ekonomickú výhodu.Using the method and / or device according to the invention, it is possible to obtain the same reduction value with only 10 to 15% injected natural gas, which represents an economic advantage.

Kvôli ďalšiemu zlepšeniu zmiešavania, obzvlášť v zóne blízko stien reaktora a tiež v úseku medzi prúdom s vysokým tlakom a nízkym tlakom sekundárneho plynného paliva, je na stene spaľovacej pece naviac p.,pevnený generátor 6 infrazvukových vín na úrovni zóny opätovného spaľovania B.In order to further improve mixing, particularly in the zone close to the reactor walls and also in the section between the high pressure and low secondary gas fuel pressures, an infrasonic wave generator 6 is fixed at the level of the re-combustion zone B on the combustion furnace wall.

S prispením tohto generátora infrazvukových vín je hodnota redukcie oxidov dusíka obsiahnutých v spalinách po primárnom spaľovaní všeobecne vyššia ako 80 %, presnejšie v intervale okolo 80 až okolo 90 % molárnych.With the contribution of this infrasonic wine generator, the reduction value of the 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%.

Spôsob redukcie oxidov dusíka opätovným spaľovaním získaných spalín z primárneho spaľovania podľa vynálezu umožňuje tak dosiahnuť účinnosť redukcie NOx rádovo 70 až 80 % pri realizácii následného injektovania sekundárneho paliva, výhodne zemného plynu, v zóne opätovného spaľovania, a^poň dvoma spojenými prúdmi - prvým s relatívne vysokým a druhým s relatívne nízkym tlakom.The method of reducing nitrogen oxides by re-combustion of the obtained primary combustion flue gas according to the invention thus allows to achieve an NOx reduction efficiency of the order of 70 to 80% in the subsequent injection of secondary fuel, preferably natural gas, in the re-combustion zone. high and second with relatively low pressure.

Pri spôsobe je prúd paliva s nižším tlakom usporiadaný sústredne (koncentricky) zvonka vzhľadom k prúdu paliva s vyšším tlakom, čo dovoľuje zlepšiť prenikanie sekundárneho paliva do stredu pece vďaka prúdu s vysokým tlakom a súčasne rozdeliť plyn po obvode. Centrálny prúd s vysokým tlakom ovplyvňuje čiastočne plyn injektovaný pri nižšom tlaku, pričom sa tiež zlepšuje zmiešanie sekundárneho paliva so spalinami po primárnom spaľovaní obsahujúcimi oxid dusíka, ktorý má byť redukovaný.In the method, the lower-pressure fuel stream is arranged concentrically (concentrically) from the outside of the higher-pressure fuel stream, which makes it possible to improve the penetration of secondary fuel into the furnace center by the high-pressure stream while simultaneously distributing the gas around the periphery. The high-pressure central stream partially affects the gas injected at a lower pressure, while also mixing the secondary fuel with the flue gas after primary combustion containing the nitrogen oxide to be reduced.

Pri spojení tohto injektovania sekundárneho paliva do zóny opätovného spaľovania pomocou aspoň dvoch spojených prúdov s tlakom relatívne vysokým a s tlakom relatívne nízkym, pričom prúd paliva s relatívne nižším tlakom je usporiadaný sústredne zvonka oproti prúdu paliva s relatívne vyšším tlakom, pri vytváraní akustických vín v zóne všeobecného spaľovania, dosahuje účinnosť 80 až 90 %.When this secondary fuel injection is connected to the re-combustion zone by means of at least two connected streams at a relatively high pressure and a relatively low pressure, the relatively lower pressure fuel stream is arranged concentrically outwardly relative to the relatively higher pressure fuel stream, generating acoustic wines in the general zone combustion, achieves an efficiency of 80 to 90%.

Vo výhodnom vyhotovení je plynné palivo injektované tryskou s nízkym tlakom pri tlaku medzi niekoľkými milibarmi až niekoľko stovkami milibarov a pre trysku s vysokým tlakom, medzi niekoľkými stovkami milibarov až niekoľkými barmi.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 majú frekvenciu nižšiu ako asi 20 Hz.The acoustic waves have a frequency of less than about 20 Hz.

Keď predpisy nepožadujú redukciu na tak veľkú mieru, ako je uvedené v predchádzajúcej časti, použitie viacimpulzovej injektáže a vytváranie infrazvukových vín pri spôsobe opätovného spaľovania oxidov dusíka umožňuje dosahovať účinnosť redukcie NOx rádovo 50 %, ale za použitia menšieho množstva paliva. Napríklad zníženie množstva sekundárneho paliva je rádovo 50 % objemových, čo umožňuje znížiť výrobné náklady.When the regulations do not require a reduction to as much as mentioned in the previous section, the use of multi-pulse injection and the creation of infrasonic wines in a nitrogen re-combustion process allows to achieve an 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 samozrejmé, že vynález nie je nijako obmeczený na tu uvedené vyhotovenia, ktoré sú uvedené iba ako príklady.It is to be understood that the invention is not limited to the embodiments herein, which are given by way of example only.

Teda hoci boli popísané spôsoby a zariadenia obsahujúce jednu injektáž pri dvoch impulzoch, je možné tiež použiť spôsoby a zariadenia využívajúce v zóne opätovného spaľovania injektáž s niekoľkými impulzami sekundárneho paliva. Ako príklad môže byť uvedená injektáž s trojitým impulzom sekundárneho paliva, pri ktorej bude plynné palivo injektované pomocou dvoch navzájom sústredných prúdov s vysokým tlakom a jedného prúdu s nízkym tlakom usporiadaných sústredne zvonka oproti tryskám s vysokým tlakom.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 with multiple pulses of secondary fuel in the re-combustion zone. By way of example, triple pulse secondary fuel injection can be injected using two concentric high-pressure jets and one low-pressure junction arranged concentrically from the outside against the high-pressure nozzles.

Vynález zahrňuje následne všetky technické ekvivalenty popísaných prostriedkov rovnako ako ich kombinácie, ak sú vykonávané 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.

Claims (10)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Spôsob redukcie oxidov dusíka obsiahnutých v spalinách opúšťajúcich primárne spaľovanie pece opätovným spaľovaním týchto spalín, vyznačujúci sa injektážou sekundárneho paliva do nasledujúcej zóny opätovného spaľovania pece aspoň dvoma spojenými prúdmi, pričom jeden je s relatívne vysokým tlakom a druhý s relatívne nízkym tlakom.CLAIMS 1. A method for reducing the nitrogen oxides contained in flue gas leaving a primary furnace by re-combusting said flue gas, characterized by injecting secondary fuel into a subsequent furnace re-combustion zone with at least two connected streams, one at relatively high pressure and the other at relatively low pressure. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prúd jaliva s nízkym tlakom je usporiadaný zvonka sústredne vzhľadom k prúdu paliva s vysokým tlakom.Method according to claim 1, characterized in that the low pressure binder stream is arranged externally concentrically with respect to the high pressure fuel stream. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že palivo je plyn s tlakom medzi niekoľkými milibarmi a niekoľkými stovkami milibarov pre prúd s nízkym tlakom a medzi niekoľkými stovkami milibarov a niekoľkými barmi pre prúd s vysokým tlakom.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel is a gas with a pressure of between several millibars and several hundreds of millibars for the low pressure stream and between several hundreds of millibars and several bars for the high pressure stream. 4. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že tlak a prietok plynu u dvoch tokov sú riadené takým spôsobom, aby boli prispôsobené rozmerom zóny opätovného spaľovania a vlastnostiam spalín.Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure and gas flow rate of the two streams are controlled in such a way as to be adapted to the dimensions of the re-combustion zone and the properties of the flue gas. 5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že zóna opätovného spaľovania pece je podrobená pôsobeniu akustických vín.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the furnace re-combustion zone is subjected to the action of acoustic wines. 6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že akustické vlny majú frekvenciu nižšiu ako asi 20 Hz.The method of claim 5, wherein the acoustic waves have a frequency of less than about 20 Hz. 7. Zariadenie pre vykonávanie spôsobu podľa niektorého z nárokov 1 až 6, obsahujúce pec, ktorá zahrňuje zónu primárneho spaľovania (A) zásobovanú primárnym palivom, ktorá je nasledovaná zónou opätovného spaľovania (B) zásobovanou sekundárnym palivom, vyznačujúce sa tým, že zóna opätovného spaľovania je vybavená aspoň dvoma prívodmi (2, 2') sekundárneho paliva s rôznymi tlakmi.Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 6, comprising a furnace comprising a primary combustion zone (A) supplied with primary fuel followed by a secondary combustion zone (B) supplied with a secondary combustion, characterized in that the reheat zone it is equipped with at least two secondary fuel inlets (2, 2 ') of different pressures. 8. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že prívody (2, 2') sú usporiadané súosovo.Device according to claim 7, characterized in that the inlets (2, 2 ') are arranged coaxially. 9. Zariadenie podľa nároku 7 alebo podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že vstupy sú vybavené prístrojom (4, 5) riadiacim prietok a tlak sekundárneho paliva tvoriacim dva prúdy.Apparatus according to claim 7 or claim 8, characterized in that the inlets are equipped with a flow-controlling device (4, 5) controlling the two-stream secondary fuel pressure. 10. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 7 až 9, vyznačujúce sa tým, že na stene pece je umiestnený generátor (6) akustických vín na zhomogenizovanie zmesi v zóne opätovného spaľovania.Apparatus according to one of claims 7 to 9, characterized in that an acoustic wine generator (6) is arranged on the furnace wall for homogenizing the mixture in the re-combustion zone.