CZ284914B6 - Způsob redukování škodlivých emisí při spalování a hořák k jeho provádění - Google Patents
Způsob redukování škodlivých emisí při spalování a hořák k jeho provádění Download PDFInfo
- Publication number
- CZ284914B6 CZ284914B6 CZ943095A CZ309594A CZ284914B6 CZ 284914 B6 CZ284914 B6 CZ 284914B6 CZ 943095 A CZ943095 A CZ 943095A CZ 309594 A CZ309594 A CZ 309594A CZ 284914 B6 CZ284914 B6 CZ 284914B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- oxygen
- fuel
- stream
- combustion
- burner
- 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
- 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
-
- 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
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
-
- 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
- F23D14/66—Preheating the combustion air or gas
-
- 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
- F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
- F23D14/78—Cooling burner parts
-
- 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
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/06041—Staged supply of oxidant
-
- 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
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/09002—Specific devices inducing or forcing flue gas recirculation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Při způsobu se palivo ve spalovacím prostoru oxiduje oxidačním prostředkem obsahujícím kyslík za přítomnosti recirkulujících spalin. Oxidační prostředek se rozdělí na hlavní proud kyslíku a proud přimárního kyslíku. Hlavní proud kyslíku se před oxidačním působením na palivo předehřeje na teplotu alespoň 100.sup.o.n. C a vytvoří se impulsní proudění hlavního proudu kyslíku. Na výstupu (19) proudu paliva se vytvoří v závislosti na spalovacím výkonu impulsní proud paliva, který v závislosti na typu paliva činí mezi 2 % a 30 % impulsního proudu k hořáku. Proud primárního kyslíku se nastaví na teplotu maximálně 30.sup.o.n. C, přičemž jeho podíl činí méně než 1 % stochiometricky potřebného množství kyslíku. Primární kyslík částečně oxiduje vstupní palivo a nakonec se snísí s hlavním proudem kyslíku a s recirkulujícími spalinami sestává z kyslíkových trysek (24 až 31), které mají výstupní průřez (F). Alespoň dvě kyslíkové trysky (24 až 31) jsou umístěny na kružnici (32) kolem přívodního kanálŕ
Description
(57) Anotace:
Při způsobu se palivo ve spalovacím prostoru oxiduje oxidačním prostředkem obsahujícím kyslík za přítomnosti recirkulujících spalin. Oxidační prostředek se rozdělí na hlavní proud kyslíku a proud primárního kyslíku. Hlavní proud kyslíku se před oxidačním působením na palivo předehřeje na teplotu alespoň 100 °C a vytvoří se impulzní proudění hlavního proudu kyslíku. Na výstupu (19) proudu paliva se vytvoří v závislosti na spalovacím výkonu impulzní proud paliva, který v závislosti na typu paliva činí mezi 2 % a 30 % impulzního proudu k hořáku. Proud primárního kyslíku se nastaví na teplotu maximálně 30 °C, přičemž jeho podíl činí méně než 1 % stochiometrlcky potřebného množství kyslíku. Primární kyslík částečně oxiduje vstupní palivo a nakonec se smísí s hlavním proudem kyslíku a s recirkulujícími spalinami. Hořák sestává z kyslíkových trysek (24 až 31), které mají výstupní průřez (F). Alespoň dvě kyslíkové trysky (24 až 31) jsou umístěny na kružnici (32) kolem přívodního kanálu (16) pro palivo a mají průměr (da), který je větší než 1,13 násobek podílu výstupního průřezu (F) a počtu (n) kyslíkových trysek (24 až 31) umocněného na 1/2. Přívodní kanál (13) pro kyslík má předehřev alespoň na 100 °C, centrální přívodní kanál (14) je umístěn ve středové ose (10).
Způsob redukování škodlivých emisí při spalování a hořák k jeho provádění
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu redukování škodlivých emisí při spalování a hořáku k provádění způsobu, kde se palivo oxiduje oxidačním činidlem s převažujícím obsahem kyslíku za přítomnosti recirkulujících spalin, s kyslíkovými tryskami pro hlavní proud kyslíku k recirkulaci spalin a proudu primárního kyslíku.
Dosavadní stav techniky
Spalovací procesy, které pracují s kyslíkem jako oxidačním činidlem, byly v minulosti použity vždy tehdy, když bylo potřebné zvýšení výkonu pecního zařízení, úspora primární energie nebo redukce objemu spalin. Vedle těchto hlavních výhod použití kyslíku byly zlepšeny zápalné poměry a stabilita plamene a může se dosáhnout vyšších provozních teplot.
Spalovací procesy byly v minulosti optimalizovány přednostně z hlediska výpalu tím, že vznikající plyny oxidu uhelnatého a CH sloučenin byly úplně spáleny.
Teploty o 800 °C až 1000° vyšší než adiabatické teploty plamene vedou při použití technicky čistého kyslíku oproti spalování palivo/vzduch ke značnému vytváření oxidů dusíku NOX.
Oxidy dusíku vznikající při spalování jako vedlejší produkty jsou považovány za příčinu kyselých dešťů a zvýšené tvorby ozónu, poškozujících lesy a lidi.
Jestliže ještě nejsou plně jasné souvislosti a kvalitativní podíly mechanismu tvorby oxidů dusíku NOX, považuje se dnes zajisté, že teplota plamene vyšší než 1300 °C, prodleva v přívodu kyslíku při vysokých teplotách a parciální tlak kyslíku jsou hlavními veličinami ovlivňujícími vytváření oxidů dusíku NOX.
Současně se oxidy dusíku NOX vytvářejí na základě dusíku organicky vázaného v palivu. Rovněž to vede k okamžité tvorbě oxidů dusíku NOX tím, že během průběhu spalování reaguje s kyslíkem.
Hlavní požadavky, které jsou kladeny na spalování chudé na škodliviny, jako stabilní zápalné poměry, umožnění široké oblasti regulace bez nestabilního plamene a zajištění úplného výpalu, mají rozhodující vliv na koncepci spalování a na hledisko potřebné konstrukce hořáku.
U dosud známých způsobů spalování chudých na škodliviny atomu odpovídajících spalovacích zařízeních se jedná o opatření minimalizující obsah oxidů dusíku NOX spalováním blízkým stechiometrickému spalování, zmenšením špiček teploty plamene recirkulaci spalin do spalovací zóny a rovněž vícestupňovým spalováním rozdělením potřebného množství kyslíku do dvou dílčích proudů.
Vědecké výzkumy umožnily v posledním desetiletí potvrdit, že vrcholy teploty plamene jsou hlavní příčinou pro teplotní tvorbu NOX. Z toho vyplývá požadavek vytvořit účinné ochlazování plamene. Plamen se může ochlazovat recirkulaci spalin a zamísením do spalovací zóny nebo vestavbami ve spalovací zóně. Vestavby jsou vystaveny silnému působení tepla, takže podléhají vyššímu opotřebení.
U známých koncepcí spalování kyslíkem chudého na škodliviny byla vytvořena proudění hlavních proudů kyslíku impulsně dostatečná k recirkulaci spalin.
- 1 CZ 284914 B6
K vytvoření impulsně dostatečného proudění hlavního proudu kyslíku byly použity Lavalovy trysky, viz. US patent 5 104, 310, u nichž se tlaková energie přemění v rychlost.
Jako nevýhoda se jeví vysoká výrobní cena těchto hořáků a rovněž nedostatečná oblast regulace těchto hořáků. Malé emise škodlivin se dosahují přednostně ve stanoveném stavu, poněvadž Lavalovy trysky pracují optimálně jen v úzké oblasti.
U známých postupů spalování chudých na škodliviny je potřebné ke stabilizaci plamene alespoň 5 % až 10 % kyslíku ke stechiometrickému spalování. Tímto velkým množstvím kyslíku se v oblasti kořene plamene vytvoří přídavné oxidy dusíku NOX.
Použití hořákových kamenů ke stabilizaci plamene při současné redukci množství primárního kyslíku na 1 % až 5 % vede k dodatečným nákladům, poněvadž hořákové kameny sestávají z velmi cenných materiálů a vzhledem k velkému tepelnému zatížení jsou vystaveny předčasnému otěru.
Dosud známé postupy ke spalování chudému na škodliviny splňují stanovené požadavky ve vztahu ke sníženým emisím škodlivin NOX při současném hospodářském využití paliva, tj. při neexistenci nespáleného paliva, jen z části, pracují přitom hospodárně jen v ohraničené oblasti.
Podstata vynálezu
Vynález spočívá v základu úkolu vytvořit způsob a zařízení, které umožňují oxidaci spalin s oxidačním prostředkem obsahujícím převážně kyslík za hospodárných podmínek při současně menším vytváření škodlivin typ oxidů dusíku NOX ve velké regulační oblasti.
Podle vynálezu se tento úkol vyřeší způsobem a hořákem podle vynálezu, jejichž podstatou je, že se oxidační prostředek rozdělí na hlavní proud kyslíku a proud primárního kyslíku. Hlavní proud kyslíku se před oxidačním působením na palivo předehřeje na teplotu alespoň 100 °C a vytvoří se impulsní proudění hlavního proudu kyslíku vztaženo na spalovací výkon při stechiometrickém spalování alespoň 23,6 N/MW. Na výstupu (19) proudu paliva se vytvoří v závislosti na spalovacím výkonu impulsní proud paliva, který v závislosti na typu paliva činí mezi 2 % až 30 %, přednostně mezi 2 % až 18 % impulsního proudu k hořáku, proud primárního kyslíku se nastaví na teplotu maximálně 30 °C, přičemž jeho podíl činí méně než 1 %, přednostně 0,4 %, stechiometricky potřebného množství kyslíku a primární kyslík částečně oxiduje vstupující palivo a nakonec se smísí s hlavním proudem kyslíku a s recirkulujícími spalinami.
Kyslíkové trysky (24 až 31) hořáku jsou vytvořeny pro impulsní proudění vztaženo na spalovací výkon alespoň 23,6 N/MW a mají výstupní průřez (F) vztaženo na spalovací výkon alespoň 350 mm2/MW. Alespoň dvě, přednostně čtyři kyslíkové trysky (24 až 31) jsou umístěny na kružnici (32) kolem přednostně vodou ochlazovaného přívodního kanálu (16) pro palivo a mají průměr (da), který je větší než 1,13 násobek podílu výstupního průřezu (F) a počtu (n) kyslíkových trysek (24 až 31) umocněného na 1/2. Přívodní kanál (13) pro kyslík je opatřen předehřevem na teplotu alespoň 100 °C, přívodní kanál (16) pro palivo je vytvořen pro impulsní proud vztaženo ke spalovacímu výkonu alespoň 0,5 N/MW. Centrální přívodní kanál (14) je umístěn ve středové ose (10) přívodního kanálu (16) pro palivo a na výstupu (19) proudu paliva je jeho průřez vytvořen při oxidačním poměru pod 0,01, přednostně 0,004 stechiometricky potřebného množství kyslíku pro rychlost alespoň 1,5 m/s.
Výhodná další provedení vynálezu jsou uvedena ve vedlejších nárocích.
-2 CZ 284914 B6
Docílení co možná velkého prospěchu impulsně dostatečného proudění hlavního proudu kyslíku, který je potřebný k recirkulaci spalin, se podle vynálezu dosáhne tím, že se oxidační prostředek obsahující kyslík s minimálním obsahem kyslíku 90% předehřeje spalinami nebo externím zařízením na teplotu větší než 100 °C. Tím se může docílit proudění impulsně dostatečné, vztaženo na výkon spalování alespoň 23,6 N/MW. Impulsně dostatečné proudění hlavního proudu kyslíku potřebné pro zamísení spalin se téměř vyrovná při změně výkonu hořáku, při zmenšení velikosti hlavního proudu kyslíku, zvýšením teploty předehřívání v regulační oblasti 1 : 8.
Tím se zajistí impulsně dostatečné proudění hlavního proudu kyslíku také při změně zatížení hořáku, takže zůstávají emise oxidů dusíku NOX a oxidu uhelnatého nezávisle na oblasti zatížení konstantně malé.
Konstrukčním vytvořením trysky pro hlavní proud kyslíku s výstupním průřezem vztaženým na výkon spalování se dosáhne výkon alespoň 350 mm2/MW, přičemž se poměry proudění přizpůsobí měnícímu se výkonu hořáku a tím se rozhodně umožňuje hospodárné využití paliva za příznivých podmínek vzhledem k životnímu prostředí, přičemž v celém regulačním obvodu je k dispozici stabilní signál plamene k technicky bezpečné kontrole hořáku.
Uspořádáním hlavních kyslíkových trysek podle vynálezu jsou vytvořeny příznivé předpoklady, aby se mohl dimenzovat vnější průměr hořáku malý.
Uspořádáním podle vynálezu a dimenzováním přívodního kanálu pro proudění primárního kyslíku ve vodou ochlazovaném přívodním kanálu pro palivo se dosáhne teplota primárního kyslíku menší nebo rovná 30 °C, takže je garantován stabilní jazyk plamene při menším množství primárního kyslíku, který dodává dostatečný UV signál ke kontrole hořáku. Tím se menším prouděním primárního kyslíku při více podstechiometrickém spalování zmenšují špičky teploty v kořeni. Je možné zříci se použití hořákových kamenů.
Vytvoření přívodního kanálu pro palivo a impulsní proudění paliva vztaženo na spalovací výkon zmenšují ve spojení s teplotou proudu primárního kyslíku nižší, maximálně rovnou 30 °C, a rovněž malým podílem proudu primárního kyslíku od méně než 1 % stechiometricky potřebného množství kyslíku vrcholy teploty v kořenu plamene a tím emise škodlivin. Plamen se udržuje na výstupu stabilní a hoří s nižší teplotou plamene.
Způsob podle vynálezu a hořák podle vynálezu redukují emisi škodlivin a hodí se zvláště vzhledem ke stabilnímu a úplnému spalování k vytápění průmyslových pecí. Zostřené hraniční hodnoty pro oxid dusíku a oxid uhelnatý jsou hluboce podkročeny, takže se dosahuje hospodárné práce celého pecního zařízení za podmínek šetrných k okolí.
Nový způsob se může provádět s plynným a/nebo tekutým rozptýleným palivem.
Popis obrázků na výkresech
Vynález je blíže objasněn v následujícím na příkladech provedení. Příklady provedení hořáku podle vynálezu jsou schématicky znázorněny na výkresech.
Zde znázorňuje:
obr. 1 řez hořákem k provádění způsobu podle vynálezu, obr. 2 pohled A výstupem paliva hořákem podle obr. 1,
-3 CZ 284914 B6 obr. 3 řez hořákem k provádění způsobu s nepřímo přehřátým hlavním proudem kyslíku sáláním pece v koncentricky umístěném přívodním kanále, obr. 4 řez vodou chlazeným hořákem s externím předehřevem kyslíku pro hlavní proudění kyslíku, obr. 5 diagram ke znázornění vystupujícího vzniklého oxidu dusíku NOX v závislosti na kvalitě zemního plynu a výrobní teplotě.
Příklady provedení vynálezu
U hořáku zobrazeného na obr. 1, 3 a 4 jsou stejné součásti opatřeny stejnými vztahovými značkami. Hořák zobrazený na obr. 1 sestává z centrálního přívodního kanálu 14 pro proudění primárního kyslíku, který je umístěn ve středové ose 10 vodou chlazeného přívodního kanálu 16 pro palivo a tím je tímto přívodním kanálem 16 pro palivo obklopen. Centrální přívodní kanál 14 je umístěn v přívodním kanálu 16 pro palivo posuvně ve směru šipek 21 a končí přednostně v jedné rovině s výstupem přívodního kanálu 16 pro palivo. Přívodní kanál 16 pro palivo je soustředně obklopen přívodními kanály 17a, 17b pro chladicí médium, přednostně vodu. Chladicí médium proudí vedením 18 do prvního přívodního kanálu 17a pro chladicí médium, vede se až do bezprostřední blízkosti výstupu 19 proudu paliva, zde se obrací a proudí dalším vedením 20 z druhého přívodního kanálu 17b pro chladicí médium. Mimo vodou ochlazované přívodní kanály 16 pro palivo jsou umístěny přívodní kanály 13 pro kyslík. Přívodní kanály 13 pro kyslík jsou okružním kanálem 22 ajiným vedením 23 připojeny na blíže neznázoměný zdroj kyslíku. Jak ukazují obr. 1 a obr. 2, jsou přívodní kanály 13 pro kyslík umístěny vzhledem k přívodním kanálům 17a, 17b pro chladicí médium s boční roztečí.
Osm přívodních kanálů 13 pro kyslík, zobrazených na obr. 1 a obr. 2, sestává ze samostatných trubek a probíhá po vystoupení z okružního kanálu 22 v podstatě rovnoběžně se středovou osou 10 až do blízkosti vý stupu 19 proudu paliva, zde se ohýbají a ústí do osmi kyslíkových trysek 24 až 31 umístěných v tryskovém tělese 33. Výhodně jsou alespoň dvě, přednostně alespoň čtyři kyslíkové trysky 24 až 31 na kružnici 32. Výstupní kanály 11, 12 kyslíkových trysek 24 až 31, zobrazené na obr. 1, probíhají rovnoběžně s výstupem 19 proudu paliva vodou chlazeného přívodního kanálu 16 pro palivo a jejich minimální odstup L činí několikanásobek, přednostně alespoň trojnásobek, průměru da kyslíkových trysek 24 až 31. Kyslíkové trysky 24 až 31 mají výstupní průřez F vzhledem k výkonu spalování alespoň 350 mm2/MW, přičemž přednostně alespoň čtyři výstupní kanály 11, 12 umístěné na kružnici 32 kolem přívodního kanálu 16 pro palivo mají průměr da, který je větší než hodnota stanovená vzorečkem:
da= 1,13 (F/n)1/2 přičemž da je v mm, F je v mm2/MW a n značí počet výstupních kanálů 11, 12 kyslíkových trysek 24 až 3L Vodou ochlazovaný přívodní kanál 16 pro palivo je na výstupu 19 proudu paliva ve vzdálenosti A od výstupních kanálů H., 12 kyslíkových trysek 24 až 31, která má hodnotu stanovenou nerovností:
A < 3,9 da přičemž daje průměr výstupních kanálů 11, 12.
Hořák je umístěn v uzavřeném spalovacím prostoru 35. Vedením 36 primárního kyslíku proudí do centrálního přívodního kanálu 14 primární kyslík a vedením 37 paliva proudí do vodou ochlazovaného přívodního kanálu 16 pro palivo. Výstup 19 proudu paliva je přitom podle blíže neznázoměného příkladu provedení vytvořen jako směrem ven se zužující tryska, škrtící proud
-4 CZ 284914 B6 paliva. Rychlost proudu primárního kyslíku leží mezi 1,5 m/s a 10 m/s a plynného proudu paliva mezi 15 m/s a 75 m/s. Podíl primárního kyslíku činí alespoň 0,4 % stechiometricky potřebného množství oxidačního plynu. Po zapálení částečně shořelého paliva primárním kyslíkem. Tvoří se tak stabilně zapálený plamen, který předává dostatečný signál pro senzor vytvořený přednostně jako světelný snímač 34, který je připojen ke kontrole hořáku na vyhodnocovací jednotku. Proud primárního kyslíku o teplotě menší než 30 °C proudí do centrálního přívodního kanálu 1,4. Hlavní proud kyslíku se před oxidací paliva předehřeje na teplotu alespoň 100 °C. Předehřátí nastává u hořáku podle příkladů provedení na obr. 1 a obr. 3 sáláním spalin. Proto jsou přívodní kanály 13 pro kyslík uloženy vně a jak je znázorněno u hořáku podle obr. 1, umístěny od přívodních kanálů 17a, 17b pro chladicí médium s bočními odstupy, takže jsou ze všech stran volně ovlivňovány sáláním. U hořáku podle obr. 3 proudí do prvního přívodního kanálu 13a pro kyslík ovlivňovaného sáláním spalin jiným vedením 23 kyslík. Rovnoběžně se středovou osou 10 probíhajícími přívodními kanály 13b, 13c se hlavní proud kyslíku, dříve než vystoupí z kyslíkových trysek 24 až 31, obrací.
U hořáku zobrazeného na obr. 4 je přes jiné vedení 23 pro hlavní proud kyslíku připojeno předehřívací zařízení 38, pomocí kterého se hlavní proud kyslíku předehřívá na alespoň 100 °C. Na rozdíl od hořáku podle obr. 1 a obr. 3 je přívodní kanál 13 pro kyslík obklopen dalším přívodním kanálem 39 pro chladicí médium, které proudí do tohoto přívodního kanálu 39 z vedení 40 chladicího média, v oblasti výstupu 19 proudu paliva se otáčí a odvádí se výstupním vedením 41 z hořáku. Tento hořák se může provozovat při vysokých teplotách pece.
Hlavní proud kyslíku vystupující z kyslíkových trysek 24 až 31 u hořáku podle obr. 1 až obr. 4 proudí impulsním prouděním vztaženo ke spalovacímu výkonu při stechiometrickém spalování alespoň 23,6 N/MW a rychlostí větší než 310 m/s. Způsobuje intenzívní recirkulaci spalin, které se mísí s hlavním proudem kyslíku a proudem paliva a proudem primárního kyslíku. Impulsní proudění paliva, vztaženo na spalovací výkon, je na výstupu 19 proudu paliva v závislosti na typu paliva mezi 2% a 30%, přednostně mezi 2% a 18% impulsního proudění oxidačních plynů. Tak nastává oxidace chudá na škodliviny, zvláště chudá na NOX, podmíněná odstraněním teplotních vrcholů a rovněž rovnoměrným teplotním polem plamene. Dále se vytvořením vodou ochlazovaného přívodního kanálu 16 pro palivo podle vynálezu a impulsním prouděním vázaným na spalovací výkon v kombinaci s teplotou primárního kyslíku maximálně 30 °C a rovněž malým podílem primárního kyslíku pod 1 % stechiometricky nezbytného množství kyslíku snižují teplotní špičky plamene. Výhodně činí v oxidačních plynech obsah kyslíku alespoň 90 %.
Hořák k provádění způsobu popsaný v příkladech provedení ve spojení s obr. 1 až obr. 4, se vyznačuje tím, že se drasticky redukuje emise oxidů dusíku. V diagramu podle obr. 5 je znázorněn podíl NOX v suchých spalinách v závislosti na teplotě pece.
Šrafovaná oblast A znázorňuje emise oxidů dusíku NOX u konvekčního hořáku zemní plyn/kyslík, který pracuje bez opatření k minimalizaci oxidů dusíku NOX. V celé teplotní oblasti leží NOX emise daleko za hranicí 500 mg/m3.
Výsledky NOX emisí u způsobu podle vynálezu jsou znázorněny ve šrafované oblasti B v závislosti na kvalitě zemního plynu a teplotě pece. Jak znázorňuje obr. 5, získají se u hořáku pracujícího podle způsobu podle vynálezu poměrně příznivé poměry, přičemž je znatelně podkročena hranice uvedená v předchozím odstavci.
Ještě zřetelnější bude snížení při použití způsobu podle vynálezu u škodlivých plynů NOX a CO, když se emise vztahují k enthalpii. Hraniční hodnoty činí pro NOX cca 450 mg/kWh a pro CO cca 90 mg/kWh. Skutečné hodnoty spodní křivky oblasti B leží pro NOX mezi 3,5 a 28 mg/kWh a pro CO mezi 6,0 a 18 mg/kWh. Z toho vyplývá, že způsobem podle vynálezu vznikají nižší emise škodlivin při současném hospodárném využití energie.
Claims (13)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob redukování škodlivých emisí při spalování paliva ve spalovacím prostoru, při němž se palivo oxiduje oxidačním prostředkem obsahujícím kyslík za přítomnosti recirkulujících spalin, vyznačující se tím, že se oxidační prostředek rozdělí na hlavní proud kyslíku a proud primárního kyslíku, hlavní proud kyslíku se před oxidačním působením na palivo předehřeje na teplotu alespoň 100 °C a vytvoří se impulsní proudění hlavního proudu kyslíku vztaženo na spalovací výkon při stechiometrickém spalování alespoň 23,6 N/MW, na výstupu (19) proudu paliva se vytvoří v závislosti na spalovacím výkonu impulsní proud paliva, který v závislosti na typu paliva činí mezi 2 % až 30 %, přednostně mezi 2 % až 18 % impulsního proudu k hořáku, proud primárního kyslíku se nastaví na teplotu maximálně 30 °C, přičemž jeho podíl činí méně než 1 %, přednostně 0,4 %, stechiometricky potřebného množství kyslíku a primární kyslík částečně oxiduje vstupující palivo a nakonec se smísí s hlavním proudem kyslíku a s recirkulujícími spalinami.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se hlavní proud kyslíku přivádí ve vzdálenosti (A) od proudu paliva, která se stanoví na výstupu (19) proudu paliva od vnějšího okraje proudu paliva k vnějšímu okraji hlavního proudu kyslíku a je menší než 3,9 násobek průměru (da) hlavního proudu kyslíku na výstupu (19) proudu paliva.
- 3. Způsob podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hlavní proud kyslíku má výstupní průřez (F) vztaženo na spalovací výkon alespoň 350 mm2/MW.
- 4. Způsob podle jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že obsah kyslíku v oxidačním prostředku činí alespoň 90 %.
5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, proud kyslíku předehřeje sáláním spalin. vyznačující s e tím, že se hlavní 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující proud kyslíku předehřeje působením externího zdroje tepla. s e tím, že se hlavní 7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, hlavního proudu kyslíku je větší než 310 m/s. vyznačující s e tím, že rychlost 8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující s e tím, že se hlavní proud kyslíku přivádí alespoň dvěma, přednostně alespoň čtyřmi tryskami spalování umístěnými v kruhu kolem proudu paliva, který se ochlazuje vodou. - 9. Způsob podle jednoho z nároků laž8, vyznačující se tím, že rychlost spalin leží mezi 15 m/s a 75 m/s.
- 10. Způsob podle jednoho z nároků laž9, vyznačující se tím, že rychlost proudu primárního kyslíku leží mezi 1,5 a 10 m/s.
- 11. Hořák k provádění způsobu podle jednoho z nároků 1 až 10, u něhož se palivo oxiduje oxidačním činidlem s převažujícím obsahem kyslíku v přítomnosti recirkulujících spalin, s kyslíkovými tryskami (24 až 31) pro hlavní proud kyslíku krecirkulaci spalin a proudu primárního kyslíku, vyznačující se tím, že kyslíkové trysky (24 až 31) jsou vytvořeny pro impulsní proudění vztaženo na spalovací výkon alespoň 23,6 N/MW a mají výstupní průřez (F) vztaženo na spalovací výkon alespoň 350 mm2/MW, přičemž alespoň dvě,-6CZ 284914 B6 přednostně čtyři kyslíkové trysky (24 až 31) jsou umístěny na kružnici (32) kolem přednostně vodou ochlazovaného přívodního kanálu (16) pro palivo a mají průměr (da), který je větší než 1,13 násobek podílu výstupního průřezu (F) a počtu (n) kyslíkových trysek (24 až 31) umocněného na 1/2, přívodní kanál (13) pro kyslík je opatřen předehřevem na teplotu alespoň 100 °C, přívodní kanál (16) pro palivo je vytvořen pro impulsní proud vztaženo ke spalovacímu výkonu alespoň 0,5 N/MW, centrální přívodní kanál (14) je umístěn ve středové ose (10) přívodního kanálu (16) pro palivo a na výstupu (19) proudu paliva je jeho průřez vytvořen při oxidačním poměru pod 0,01, přednostně 0,004 stechiometricky potřebného množství kyslíku pro rychlost alespoň 1,5 m/s.
- 12. Hořák podle nároku 11, vyznačující se tím, že vnější průměr vodou ochlazovaného přívodního kanálu (16) pro palivo je vytvořen na vodou ochlazovaném výstupu (19) proudu paliva ve vzdálenosti (A) od vnějšího průměru kyslíkových trysek (24 až 31), která je menší než 3,9 násobek průměru (da) kyslíkových trysek (24 až 31).
- 13. Hořák podle nároků 11 nebo 12, vyznačující se tím, že sousední kyslíkové trysky (24 až 31) mají minimální odstup (L), který činí více než jednonásobek, přednostně alespoň trojnásobek průměru (da) kyslíkových trysek (24 až 31).
- 14. Hořák podle jednoho z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že výstupní kanály (11, 12) kyslíkových trysek (24 až 31) jsou umístěny rovnoběžně s výstupem (19) proudu paliva přívodního kanálu (16) pro palivo.
- 15. Hořák podle jednoho z nároků 11 až 14, vyznačující se tím, že centrální přívodní kanál (14) je vytvořen ve vodou ochlazovaném přívodním kanálu (16) pro palivo posuvný a výstup z centrálního výstupního kanálu (14). je ukončen výstupem (19) proudu paliva z přívodního kanálu (16) pro palivo.
- 16. Hořák podle jednoho z nároků 11 až 15, vyznačující se tím, že přívodní kanál (16) pro palivo je tvořen škrticí tryskou.
- 17. Hořák podle jednoho z nároků 11 až 16, vyznačující se tím, že centrální přívodní kanál (14) je spojen se snímačem, přednostně UV světelným snímačem (34), který je připojen k vyhodnocovací jednotce.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4400831A DE4400831A1 (de) | 1994-01-13 | 1994-01-13 | Verfahren zur Reduzierung von Schadgasemissionen bei der Verbrennung und Brenner dafür |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ309594A3 CZ309594A3 (en) | 1995-09-13 |
CZ284914B6 true CZ284914B6 (cs) | 1999-04-14 |
Family
ID=6507854
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ943095A CZ284914B6 (cs) | 1994-01-13 | 1994-12-08 | Způsob redukování škodlivých emisí při spalování a hořák k jeho provádění |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5503548A (cs) |
EP (1) | EP0663562B1 (cs) |
AT (1) | ATE199038T1 (cs) |
CZ (1) | CZ284914B6 (cs) |
DE (2) | DE4400831A1 (cs) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5743723A (en) * | 1995-09-15 | 1998-04-28 | American Air Liquide, Inc. | Oxy-fuel burner having coaxial fuel and oxidant outlets |
JP3333699B2 (ja) * | 1996-11-22 | 2002-10-15 | 仲道 山崎 | 連続水熱反応における原料粒子噴霧方法および装置 |
DE19922509A1 (de) * | 1999-05-15 | 2000-11-23 | Messer Griesheim Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Eindüsung von Erdgas und/oder Sauerstoff |
DE10059440A1 (de) * | 2000-11-30 | 2002-06-13 | Messer Griesheim Gmbh | Verbrennungsverfahren und impulsstromgesteuerte Brennstoff/Sauerstoff-Lanze |
US7066401B2 (en) * | 2002-10-02 | 2006-06-27 | Spraying Systems Co. | Lance-type liquid reducing agent spray device |
US6918255B2 (en) * | 2002-12-03 | 2005-07-19 | General Electric Company | Cooling of liquid fuel components to eliminate coking |
US7117675B2 (en) * | 2002-12-03 | 2006-10-10 | General Electric Company | Cooling of liquid fuel components to eliminate coking |
US20040175663A1 (en) * | 2003-03-06 | 2004-09-09 | M. Shannon Melton | Method for combusting fuel in a fired heater |
DE102004037620C5 (de) * | 2004-08-02 | 2015-09-17 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Brennstoff-Sauerstoff-Brenner mit variabler Flammenlänge |
US8747101B2 (en) * | 2005-01-21 | 2014-06-10 | Sulzer Metco (Us) Inc. | High velocity oxygen fuel (HVOF) liquid fuel gun and burner design |
DE102005005735B4 (de) * | 2005-02-07 | 2009-11-05 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Verfahren zum Erhitzen eines Industrieofens unter Einsatz eines Brenners und zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Rohr-in-Rohr-Brenner |
DE102005005832B4 (de) * | 2005-02-08 | 2006-11-02 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Rekuperatorbrenner und Verfahren zum Erhitzen eines Industrieofens unter Einsatz des Brenners |
DE102005008617B3 (de) * | 2005-02-23 | 2006-07-13 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Brenner mit Flammenüberwachung und Zündeinrichtung zum Erwärmen einer Thermoprozessanlage |
SE0501840L (sv) * | 2005-08-19 | 2007-02-20 | Aga Ab | Förfarande jämte för övervakning av en brännare |
DE102008047489B4 (de) | 2008-09-17 | 2010-05-12 | Messer Group Gmbh | Brenner und Verfahren zum Betreiben eines Brenners |
DE102009016695A1 (de) * | 2009-04-07 | 2010-10-14 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen |
DE102010053068A1 (de) | 2010-12-01 | 2012-06-06 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zur verdünnten Verbrennung |
DE102011011207A1 (de) | 2011-02-14 | 2012-08-16 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Brenner zum gleichmäßigen Erwärmen eines langen Ofens |
CN103398379A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-11-20 | 中冶华天工程技术有限公司 | 富氧燃烧器 |
KR102353616B1 (ko) * | 2014-04-10 | 2022-01-21 | 소핀터 에스.피.에이. | 버너 |
US9989257B2 (en) | 2015-06-24 | 2018-06-05 | Delavan Inc | Cooling in staged fuel systems |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4067682A (en) * | 1975-08-01 | 1978-01-10 | Nichols Engineering & Research Corporation | Oil burner system |
US4541796A (en) * | 1980-04-10 | 1985-09-17 | Union Carbide Corporation | Oxygen aspirator burner for firing a furnace |
US4378205A (en) * | 1980-04-10 | 1983-03-29 | Union Carbide Corporation | Oxygen aspirator burner and process for firing a furnace |
CN1007920B (zh) * | 1985-07-15 | 1990-05-09 | 美国氧化公司 | 烃类流体燃料燃烧、控制方法及装置 |
SE455438B (sv) * | 1986-11-24 | 1988-07-11 | Aga Ab | Sett att senka en brennares flamtemperatur samt brennare med munstycken for oxygen resp brensle |
WO1990002907A1 (en) * | 1988-09-02 | 1990-03-22 | American Combustion, Inc. | Method and apparatus for generating highly luminous flame |
SE464542B (sv) * | 1989-11-01 | 1991-05-06 | Aga Ab | Saett och anordning foer foerbraenning av foeretraedesvis flytande eller gasformigt fossilt braensle |
-
1994
- 1994-01-13 DE DE4400831A patent/DE4400831A1/de not_active Ceased
- 1994-09-27 DE DE59409649T patent/DE59409649D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-27 AT AT94202773T patent/ATE199038T1/de active
- 1994-09-27 EP EP94202773A patent/EP0663562B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-09 US US08/336,530 patent/US5503548A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-08 CZ CZ943095A patent/CZ284914B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ309594A3 (en) | 1995-09-13 |
US5503548A (en) | 1996-04-02 |
ATE199038T1 (de) | 2001-02-15 |
DE4400831A1 (de) | 1995-07-20 |
DE59409649D1 (de) | 2001-03-08 |
EP0663562A3 (de) | 1997-06-04 |
EP0663562B1 (de) | 2001-01-31 |
EP0663562A2 (de) | 1995-07-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ284914B6 (cs) | Způsob redukování škodlivých emisí při spalování a hořák k jeho provádění | |
JP3206785B2 (ja) | 熱ノズル燃焼方法 | |
US5186617A (en) | Recirculation and plug flow combustion method | |
GB2048456A (en) | Reducing NOx emission from burners | |
CN101233377B (zh) | 用于煅烧具有低NOx排放物的材料的方法 | |
KR101706053B1 (ko) | 고로 열풍로 가열 방법 | |
GB2043871A (en) | Burner | |
DE60014663T2 (de) | Industriebrenner für brennstoffe | |
US5216876A (en) | Method for reducing nitrogen oxide emissions from gas turbines | |
US5599182A (en) | Adjustable thermal profile heated crucible method and apparatus | |
RU2387924C2 (ru) | Способ ступенчатого сжигания топлива в кислородсодержащей атмосфере с использованием предварительно нагретых реагентов | |
CA2428029C (en) | Air injection for nitrogen oxide reduction and improved product quality | |
JP2006336026A (ja) | 焼結装置および焼結方法 | |
EP3030840B1 (en) | Burner assembly and method for combustion of gaseous or liquid fuel | |
AU2002225689A1 (en) | Air injection for nitrogen oxide reduction and improved product quality | |
RU2038535C1 (ru) | Пылеугольная горелка с низким выходом оксидов азота | |
US20100244337A1 (en) | NOx Suppression Techniques for an Indurating Furnace | |
JPH06272818A (ja) | サイクロン燃焼方法及び装置 | |
CA2490637C (en) | Method and burner for rotary kilns | |
CZ20031468A3 (cs) | Způsob dodatečného spalování produktů z neúplného spalování ve spalovacím pásmu a dmyšná trubice pro provádění způsobu | |
EP1500875A1 (en) | Method of operating waste incinerator and waste incinerator | |
DE19613570C2 (de) | Einrichtung zum Ausbrennen von Ofengasen in Schachtschmelzöfen | |
RU2054141C1 (ru) | Способ сжигания газового топлива | |
JPS5825926B2 (ja) | セメント焼成装置の燃焼排ガス中のNOxを低減する方法および装置 | |
SU1120152A1 (ru) | Способ отоплени конвейерной печи |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20131208 |