CZ282672B6 - Hořák ke spalování paliva při nízké emisi škodlivých látek - Google Patents
Hořák ke spalování paliva při nízké emisi škodlivých látek Download PDFInfo
- Publication number
- CZ282672B6 CZ282672B6 CS923196A CS319692A CZ282672B6 CZ 282672 B6 CZ282672 B6 CZ 282672B6 CS 923196 A CS923196 A CS 923196A CS 319692 A CS319692 A CS 319692A CZ 282672 B6 CZ282672 B6 CZ 282672B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- burner
- fuel
- gas
- combustion
- oxidation gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
-
- 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
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Hořák sestává z alespoň jednoho přívodního kanálu (2) pro palivo a alespoň jednoho přívodního kanálu pro oxidační plyn. Výstupní otvor přívodního kanálu (2) pro palivo a výstupní otvory (1) každého přívodního kanálu pro oxidační plyn jsou umístěny v ústí (4) hořáku. Výstupní otvory (1) každého přívodního kanálu pro oxidační plyn mají podlouhlý nebo klínovitý průřez. Výstupní otvory (1) přívodních kanálů pro oxidační plyn jsou soustředně uspořádány kolem osy (3) každého přívodního kanálu (2) pro palivo a podélná osa jejich průřezů prochází osou (3) přívodního kanálu (2) pro palivo. Vzdálenost každého výstupního otvoru (1) přívodního kanálu pro oxidační plyn od výstupního otvoru přívodního kanálu (2) pro palivo je rovna alespoň 20 % průměru výstupního otvoru přívodního kanálu (2) pro palivo.ŕ
Description
Hořák ke spalování paliva při nízké emisi škodlivých látek
Oblast techniky
Vynález se týká hořáku ke spalování paliva při nízké emisi škodlivých látek s oxidačním plynem, s alespoň jedním přívodním kanálem pro palivo a s alespoň jedním přívodním kanálem pro oxidační plyn.
Dosavadní stav techniky
Hořáky, které mají mít omezenou emisi škodlivých látek, zejména oxidů dusíku, škodlivých pro životní prostředí, musí být přizpůsobeny technice spalování, která umožňuje omezení vyvíjení takovýchto škodlivých látek.
Oxidy dusíku vznikají při spalovacím procesu v podstatě z molekulárního dusíku přítomného ve spalovacím vzduchu, jako termický NOX, a z dusíku vázaného v palivu, například v uhlí nebo v topném oleji jako palivový NOX. Termický oxid dusíku vzniká v oblasti kořenu plamene nebo v horkých pásmech plamene při teplotách nad 1 300 °C z disociovaných molekul kyslíku a dusíku. Termické vyvíjení NOX je závislé na koncentraci molekulárního dusíku jakož i disociovaného kyslíku a je silně závislé na teplotě. Pro vyvíjení palivového NOX je v první řadě směrodatná koncentrace kyslíku ve spalovacím vzduchu, popřípadě v oxidačním plynu. Hlavní veličinou mající vliv při vyvíjení NOX je v obou případech vzduchové číslo L.
Výzkumy ukazují, že koncentrace oxidů dusíku stoupá s teplotou prostoru pece a exponenciálně s teplotou spalovacího vzduchu a má maximum v blízkosti stechiometrického poměru spalování při vzduchovém čísle L rovném asi 1,1 a při nižším i vyšším vzduchovém čísle L než odpovídá stechiometrickému poměru silně klesá. Koncentrace oxidů dusíku může být snížena recirkulací spalin, přičemž snížení množství NOX souvisí exponenciálně s množstvím recirkulovaného proudu spalin, viz pojednání v časopise Gas Warme Intemational 38, (1989), Seš. 10, prosinec.
V technice spalování se za účelem snížení množství oxidů dusíku vyvíjí snaha o snížení parciálních tlaků kyslíku a dusíku a teploty spalování.
Jako oxidační plyn se tudíž používá vzduch obohacený kyslíkem nebo čistý kyslík ke snížení přívodu dusíku. To však má za následek vyšší teploty plamene a vyšší parciální tlak kyslíku. Pro snížení přívodu kyslíku se používá zpětné zavádění spalin do spalovacího vzduchu nebo do oxidačního plynu, čímž se jednak zředěním sníží obsah kyslíku, jednak se sníží teplota spalování vlivem příměsi spalin, které odvádějí teplo z plamene. Účinné zde je přivádění ochlazených spalin do oblasti kořenu plamene.
Ke stejnému účelu je také vhodné stupňové spalování, viz pojednání v časopise Gas Warme Intemational, 39 (1990), Seš. 6, červen. Hořáky pro stupňové spalování mají přívodní kanály pro spalovací vzduch, popřípadě pro oxidační plyn uspořádané poproudově, to znamená ve směru plamene, které umožňují přívod pouze nepatrného množství kyslíku primárními vzduchovými otvory ve spodní části blízké k hořáku, v horní části sekundárními a terciárními vzduchovými otvory přívod množství kyslíku odpovídajícího přibližně stechiometrickému spalování. Teplota plamene přitom zůstane značně pod teplotou panující při jednostupňovém spalování.
Toto stupňové spalování s takzvanými překážkami pro sekundární vzduch v přívodním kanálu má ty nevýhody, že tyto překážky, které obklopují hořák ve formě opláštění, jsou vystaveny silnému působení tepla, neboť leží po proudu od otvoru pro spalovací plyn, a že tvar opláštění má silný vliv na emisi oxidu uhelnatého CO, která musí být určena vždy před nasazením hořáku
- 1 CZ 282672 B6 a mnohé tvary provedení způsobuje nepoužitelnými z důvodů vysokých emisí oxidu uhelnatého.
Podstata vynálezu
Úkolem předloženého vynálezu je tudíž vytvořit zlepšený hořák, který umožňuje optimální využití popisovaných možností ke snížení vyvíjení škodlivých látek a odstraňuje zmíněné nevýhody známých provedení hořáku.
Vynález řeší úkol tím, že vytváří hořák ke spalování paliva při nízké emisi škodlivých látek s oxidačním plynem, s alespoň jedním přívodním kanálem pro palivo a s alespoň jedním přívodním kanálem pro oxidační plyn, jehož podstata spočívá v tom, že výstupní otvory každého přívodního kanálu pro oxidační plyn jsou vytvořeny s podlouhlým průřezem.
Tímto opatřením podle vynálezu jsou všechny možnosti pro snížení škodlivých látek optimálně využity. Podlouhlé průřezy otvorů maj í ve srovnání s dosavadními kruhovými průřezy větší obvod při stejné ploše průřezu a umožňují tudíž zavést znovu větší množství pecních spalin do paprsku oxidačního plynu. Tento přídavek spalin nasávaný do paprsků oxidačního plynu je inertní a snižuje teplotu plamene a parciální tlak kyslíku silněji než dosud a zamezuje tím účinně vyvíjení NOX.
Další výhoda hořáku podle vynálezu spočívá v tom, že průměr hlavy hořáku může být zachován malý i přes zvětšenou sací plochu pro pecní spaliny. Dosud musely totiž pro zpětné nasání většího množství pecních spalin být otvory pro oxidační plyn co možná vzdálené od otvorů pro spalovací plyn, čímž se rozměry hlavy hořáku značně zvětšily. Přídavně byly potom nutné ještě úzké přívodní kanály pro oxidační plyn v bezprostřední blízkosti otvoru pro spalovací plyn, aby byl plamen udržován stabilní u ústí hořáku a aby bylo zamezeno odtržení plamene. Tato nákladná a složitá opatření jsou u hořáku podle vynálezu zbytečná. Vlivem geometrie průřezu otvorů pro oxidační plyn podle vynálezu může být zpětně nasáto velké množství pecních spalin do plamene a může být udržován stabilní plamen u ústí hořáku, aniž by průměr hlavy hořáku musel být zvětšen.
Je výhodné, když výstupní otvory každého přívodního kanálu pro oxidační plyn jsou vytvořeny s klínovitým průřezem. Tímto opatřením je možno vytvořit stupňové spalování, zejména tehdy, když výstupní otvory přívodních kanálů pro oxidační plyn jsou uspořádány soustředně kolem osy jednoho každého přívodního kanálu pro palivo a jsou svou podélnou osou v radiálním směru vyřízeny na tuto osu/osy, přičemž v tomto případě má hořák samozřejmě alespoň dva přívodní kanály pro oxidační plyn.
Směřuj í-li špičky klínovitých výstupních otvorů pro oxidační plyn do osy přívodního kanálu pro palivo, je tam vystupující palivo smícháváno s pouze nepatrným množstvím oxidačního plynu, takže tam plamen hoří podstechiometricky a současně je udržován stabilní u ústí hořáku. Klínovitý průřez paprsků oxidačního plynu rozšiřující se radiálně ven potom způsobuje, že spalovací plyn je teprve s rostoucí vzdáleností od ústí hořáku spalován s množstvím kyslíku odpovídajícím přibližně stechiometrickému poměru spalování. Kromě toho se při tomto uspořádání zvětšuje v radiálním směru ven plocha paprsků oxidačního plynu potřebná pro nasávání pecních spalin.
Podstechiometrické spalování v oblasti kořenu plamene se spalováním dokončujícím sc po proudu plamene přispívá podstatně ke snížení množství oxidů dusíku.
V této souvislosti se ukazuje výhodným, když vnitřní odstup mezi výstupním otvorem přívodního kanálu pro palivo a výstupními otvory přívodních kanálů pro oxidační ply' k *c /r.ý alespoň 20 % průměru výstupního otvoru přívodního kanálu pro palivo. Většinou již postačí.
-2CZ 282672 B6 když je tento odstup menší než 50 % průměru výstupního otvoru přívodního kanálu pro palivo. Na jedné straně může potom být plamen udržován stabilní u ústí hořáku, na druhé straně vznikne dostatečně velká nasávací plocha pro pecní spaliny, aniž by ústí hořáku bylo předimenzováno.
Dále bude podrobněji vysvětlen příklad provedení hořáku podle vynálezu a budou popsány jeho výhody.
Přehled obrázků na výkresech
Jediný obrázek znázorňuje schematicky v půdoryse výhodné provedení hořáku podle předloženého vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Na výkrese je schematicky znázorněno v půdoryse ústí 4 hořáku podle vynálezu s přívodním kanálem 2 pro palivo zemní plyn, uspořádaným ve středu ústí 4 hořáku, a s přívodními kanály pro oxidační plyn uspořádanými soustředně kolem osy 3 přívodního kanálu 2 pro palivo. Jako oxidační plyn je použit čistý kyslík. Výstupní otvor přívodního kanálu 2 pro palivo je v tomto případě kruhový, zatímco výstupní otvory 1 přívodních kanálů pro oxidační plyn jsou podle vynálezu vytvořeny s klínovitým průřezem. Podélné osy těchto klínovitých výstupních otvorů 1 jsou v radiálním směru vyřízeny na osu 3 přívodního kanálu 2 pro palivo.
Vyřízení klínovitých výstupních otvorů 1 pro oxidační plyn umožňuje přítok množství kyslíku zmenšující se zvnějšku ke vnitřku v radiálním směru, takže v blízkosti výstupních otvorů přívodního kanálu 2 pro palivo zemní plyn se teto spaluje podstechiometricky, přičemž současně může být plamen udržován stabilní u ústí 4 hořáku. V radiálním směru se zvětšující, z klínovitých výstupních otvorů 1 vytékající množství kyslíku se nejprve dále po proudu smíchává s nedokonale spáleným zemním plynem a tento nakonec úplně spaluje. Tím je vytvořeno stupňové spalování, které je velmi účinné pro snížení množství oxidů dusíku NOX.
Úhel otvoru a plocha průřezu klínovitých výstupních otvorů 1 pro kyslík, jakož i počet přívodních kanálů pro oxidační plyn se určí tak, že plamen v koncové oblasti hoří přibližně stechiometricky a u kořenu plamene hoří podstechiometricky. V tomto příkladu provedení je počet přívodních kanálů pro kyslík šest, plocha průřezu každého výstupního otvoru 1 těchto přívodních kanálů je rovná asi jedné třetině plochy průřezu výstupního otvoru pro zemní plyn. Úhel otvoru klínovitých výstupních otvorů J_ je asi 6°. Vnitřní odstup 5 mezi výstupními otvory 1 pro kyslík a výstupním otvorem přívodního kanálu 2 pro zemní plyn je 25 % průměru výstupního otvoru přívodního kanálu 2 pro zemní plyn.
Geometrický tvar výstupních otvorů 1 podle vynálezu pro oxidaci pro paprsky kyslíku umožňuje nasávání velkého množství pecních spalin v oblasti kořenu plamene. Tím je dosaženo ochlazování plamene a snížení parciálního tlaku kyslíku, jakož i vytvoření obou mechanismů zamezujících vyvíjení oxidů dusíku NOX.
Pro průměrného odborníka zdaného oboru je z uvedeného zřejmé, že místo jednoho přívod? ího kanálu 2 pro palivo je možno zařízení opatřit i více těmito přívodními kanály 2 pro palivo.
Měření spalin při provozu hořáku podle vynálezu při topném výkonu 0,8 MW dávají spaliny obsahující asi 160 mg NOX na Nm3 a asi 120 mg CO při obsahu 4 % kyslíku ve spalinách. Tím je dáno význačné snížení odpovídajících mezních hodnot TA vzduchu.
Claims (4)
1. Hořák ke spalování paliva při nízké emisi škodlivých látek s oxidačním plynem s nejméně jedním přívodním kanálem pro palivo a nejméně jedním přívodním kanálem pro oxidační plyn, vyznačující se tím, že výstupní otvory (1) každého přívodního kanálu pro oxidační plyn jsou vytvořeny s podlouhlým průřezem.
2. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupní otvory (1) přívodních kanálů pro oxidační plyn jsou vytvořeny s klínovitým průřezem.
3. Hořák podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hořák má nejméně dva přívodní kanály pro oxidační plyn, a že výstupní otvory (1) přívodních kanálů pro oxidační plyn jsou uspořádány soustředně kolem osy (3) každého přívodního kanálu (2) pro palivo a jsou svou podélnou osou v radiálním směru nasměrovány na tuto osu (3), resp. tyto osy (3).
4. Hořák podle nároku 3, vyznačující se tím, že vnitřní odstup (5) mezi výstupním otvorem přívodního kanálu (2) pro palivo a výstupními otvory (1) přívodních kanálů pro oxidační plyn je rovný alespoň 20 % průměru výstupního otvoru přívodního kanálu (2) pro palivo.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4134979A DE4134979A1 (de) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | Brenner mit reduzierter schadstoffemission |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ319692A3 CZ319692A3 (en) | 1993-06-16 |
| CZ282672B6 true CZ282672B6 (cs) | 1997-08-13 |
Family
ID=6443257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS923196A CZ282672B6 (cs) | 1991-10-23 | 1992-10-22 | Hořák ke spalování paliva při nízké emisi škodlivých látek |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0538684B1 (cs) |
| AT (1) | ATE148547T1 (cs) |
| CZ (1) | CZ282672B6 (cs) |
| DE (2) | DE4134979A1 (cs) |
| ES (1) | ES2096693T3 (cs) |
| SK (1) | SK319692A3 (cs) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102230631A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-11-02 | 王兴文 | 一种废气焚烧热风炉烧嘴部的烧嘴砖 |
| GB2533293A (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-22 | Edwards Ltd | Inlet assembly |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2853309C2 (de) * | 1978-12-09 | 1984-04-05 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Keramischer Brennerkopf für gasförmigen Brennstoff |
| US4378205A (en) * | 1980-04-10 | 1983-03-29 | Union Carbide Corporation | Oxygen aspirator burner and process for firing a furnace |
| DE8905051U1 (cs) * | 1988-04-28 | 1989-06-08 | Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 5630 Remscheid, De | |
| US4969814A (en) * | 1989-05-08 | 1990-11-13 | Union Carbide Corporation | Multiple oxidant jet combustion method and apparatus |
-
1991
- 1991-10-23 DE DE4134979A patent/DE4134979A1/de not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-10-08 EP EP92117234A patent/EP0538684B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-08 ES ES92117234T patent/ES2096693T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-08 DE DE59207985T patent/DE59207985D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-08 AT AT92117234T patent/ATE148547T1/de not_active IP Right Cessation
- 1992-10-22 CZ CS923196A patent/CZ282672B6/cs unknown
- 1992-10-22 SK SK3196-92A patent/SK319692A3/sk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE148547T1 (de) | 1997-02-15 |
| CZ319692A3 (en) | 1993-06-16 |
| EP0538684B1 (de) | 1997-01-29 |
| EP0538684A3 (en) | 1993-07-14 |
| ES2096693T3 (es) | 1997-03-16 |
| SK319692A3 (en) | 1995-03-08 |
| DE59207985D1 (de) | 1997-03-13 |
| DE4134979A1 (de) | 1993-04-29 |
| EP0538684A2 (de) | 1993-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3665542B2 (ja) | Ｎｏｘ低減のための燃料希釈方法および装置 | |
| US5458481A (en) | Burner for combusting gas with low NOx production | |
| US5709541A (en) | Method and apparatus for reducing NOx emissions in a gas burner | |
| EP0281144B1 (en) | Oxygen enriched combustion | |
| NZ247486A (en) | Burning fuel in two stages to inhibit nitrogen oxide formation; burner apparatus | |
| TW200403411A (en) | Combustion with reduced carbon in the ash | |
| ES2427154T3 (es) | Horno de combustión y método de combustión que usa quemadores de requemado de oxicombustible | |
| JP3915951B2 (ja) | ボイラ燃焼装置 | |
| CZ282672B6 (cs) | Hořák ke spalování paliva při nízké emisi škodlivých látek | |
| US20060257800A1 (en) | Oxy-fuel reburn: a method for NOx reduction by fuel reburning with oxygen | |
| KR100886190B1 (ko) | 탈질공정을 갖는 엔진 열병합발전소 배기가스 환원분위기조성용 버너 | |
| RU2242674C2 (ru) | Горелка с многоэтапным сгоранием топлива в воздухе, обеспечивающая низкий выброс nox (варианты), и способ уменьшения выбросов nox из горелки | |
| JP5635285B2 (ja) | ガラス溶解炉およびガラス溶解炉における排ガスの処理方法 | |
| CN109340789A (zh) | 炭黑尾气低氮稳燃工艺及炭黑尾气低氮稳燃系统 | |
| JPS60126508A (ja) | 微粉炭の燃焼装置 | |
| JPH09126412A (ja) | 低ｎｏｘ ボイラ | |
| CN212565819U (zh) | 一种硫磺回收装置尾气处理系统 | |
| CN212456897U (zh) | 一种炭黑尾气锅炉 | |
| JPS60129503A (ja) | 燃焼用空気制御装置および制御方法 | |
| KR20010065375A (ko) | 산소희박 연소형 3단 연소식 버너 | |
| CN111678125A (zh) | 二甲醚燃气锅炉燃烧机烟气内循环减氮装置及其使用方法 | |
| JPS58164913A (ja) | 燃焼方法 | |
| CN108844060A (zh) | 锅炉系统及其运行方法 | |
| JPS63290306A (ja) | 微粉炭燃焼装置の燃焼制御方法 | |
| JPH0468203A (ja) | 超低量汚染物質排出燃焼法および装置 |