DE3123032A1 - METHOD FOR REDUCING NITROGEN OXIDE EMISSIONS RESULTING FROM THE COMBUSTION OF FUEL OILS - Google Patents
METHOD FOR REDUCING NITROGEN OXIDE EMISSIONS RESULTING FROM THE COMBUSTION OF FUEL OILSInfo
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Description
Verfahren zum Reduzieren von Stickstoffoxidemissionen, die bei der Verbrennung von Brennstoffölen anfallenMethods of reducing nitrogen oxide emissions, that arise from the combustion of fuel oils
Da sich die Rohölreserven immer mehr erschöpfen und da der Weltmarkpreis für Rohöl immer höher steigt, gewinnen jetzt früher unökonomische Rohölquellen, wie z.B. das sogenannte "Schweröl", an Interesse. Schweröl oder schweres Rohöl ist ein dickes, teeriges Petroleum, das gewöhnlich wie jedes Rohöl mit einer API-Dichte ·". von 20 oder weniger auf der Dichtemessungsskala des American Petroleum Institutes definiert ist. Dieses öl muß aufgeheizt werden oder durch Injektion von Wasser und/oder Dampf dazu gebracht werden, zu Bohr-Since the crude oil reserves are depleted more and more and since the world market price for crude oil rises higher and higher, win now previously uneconomical sources of crude oil, such as the so-called "heavy oil", of interest. Heavy fuel oil or heavy crude oil is a thick, tarry petroleum which, like any crude oil, usually has an API gravity · ". is defined as 20 or less on the American Petroleum Institute's density measurement scale. This oil must be heated or injected with water and / or steam to cause drilling
löchern zu fließen, in denen es aus dem Grund gepumpt werden kann.holes in which it can be pumped out of the ground.
Das zur Extraktion des schweren Rohöls meist verbreiteste Verfahren ist bekannt als vermehrte Ölwiedergewinnung oder Dampfflutung. Beim Dampffluten wird Dampf durch Verbrennung eines Teils des wiedergewonnenen schweren Rohöls hergestellt, und das Einspritzen des so erhaltenen Dampfs in den Untergrund, der das in situ Rohöl aufheizt, erniedrigt seine Viskosität und spült es gegen eine oder mehrere Wiedergewinnungsbohrlöcher.The most common method used to extract the heavy crude oil is known as augmented oil recovery or steam flooding. With steam flooding, steam is produced by burning some of the recovered heavy Crude oil produced, and the injection of the steam obtained in this way into the subsoil, which the in situ crude oil heats up, lowers its viscosity and flushes it against one or more recovery wells.
Ein Nachteil der gegenwärtigen vermehrten ölwiedergewinnungstechnologie ist das Erfordernis, daß Dampf durch Verbrennen eines Teils des wiedergewonnenen schweren Rohöls hergestellt werden muß. Dies erfordert den Verbrauch von etwa 160 Liter (1 barrel) an Rohöl für eine zusätzlich Wiedergewinnung von 480 Liter (3 barrel) an in situ Rohöl. Z.B. wird San-Joaquin-Rohöl mit einer Rate von 3,2 Millionen Liter (20 000 barreis) pro Tag in Anlagen zur vermehrten ö!wiedergewinnung in Bakersfield, Californien, verbrannt. Dazu kommt, daß mit der Verbrennung von schweren Rohöl die Produktion von unerwünschten Umweltverunreinigungen zwangsläufig verbunden ist. Kürzlich hat während einer Temperaturinversion in Bakersfield die Verbrennung von Schweröl im Rahmen von vermehrten ölwiedergewinnungsoperationen Emissionen verursacht, die die maximal zulässigen Standards der Luftqualität überschritten haben. Als Ergebnis davon ist die Zukunft von vermehrten Ölwiedergewinnungsanlagen von der Lösung eines doppelten Problems abhängig, nämlich einerseits Dampf auf eine energie- und kostensparende Weise zu produzieren, während andererseits die Produktion von unerwünschten Umweltverunreinigungsstoffen minimiert werden muß.A disadvantage of the current augmented oil recovery technology is the requirement that steam be recovered by burning part of the heavy crude oil must be produced. This requires the consumption of about 160 liters (1 barrel) Crude oil for an additional 480 liter (3 barrel) recovery of in situ crude oil. E.g., San Joaquin crude oil at a rate of 3.2 million liters (20,000 bar rice) per day in plants for increased oil recovery burned in Bakersfield, California. In addition, with the burning of heavy crude oil the Production of undesirable environmental pollutants is inevitably linked. Recently during a Bakersfield temperature inversion is the burning of heavy fuel oil as part of increased oil recovery operations Causes emissions that exceeded the maximum permissible air quality standards to have. As a result of this, the future of augmented oil recovery plants is twofold of solving Problem dependent, namely on the one hand to produce steam in an energy- and cost-saving manner while on the other hand, the production of undesirable environmental pollutants must be minimized.
Da das schwere Rohöl oder Crudeöl eine leicht verfügbare Energiequelle zur Dampferzeugung in vermehrten ölwiedergewinnungsanlagen darstellt, ist der Einsatz von teuren, leichten, sauber brennenden ölen oder Gas aus wirtschaftlichen Gründen nicht tragbar. Nachdruck wurde daher darauf gelegt, den Heizwert des verfügbaren schweren Rohöls durch Zusatz von Brennstoffölstreckmitteln in Kombination damit zu strecken. Z.B. ist die Kombination von Kohle mit einem Brennstofföl unter Erhalt einer Kohle/Brennstofföl-Aufschlämmung erfolgreich in Brennstoffölbrennern verbrannt worden. Weil NOBecause the heavy crude oil or crude oil is an easily available source of energy for steam generation in increased Represents oil recovery equipment is the use of expensive, light, clean-burning oils or gas not acceptable for economic reasons. Emphasis The aim was therefore to increase the calorific value of the available heavy crude oil by adding fuel oil extenders in combination with stretching. For example, combining coal with a fuel oil to produce a coal / fuel oil slurry is successful burned in fuel oil burners. Because NO
JiJi
und Schwefelemissionen aus Kohle/Brennstofföl-Aufschlämmungsverbrennungen noch hoch sind, löst die Kohle/ Öl-Aufschlämmung nicht das Problem der Emission von Umweltverunreinigungsstoffen; jedoch wird dadurch ermöglicht, den Heizwert von Brennstofföl zur Dampferzeugung in vermehrten ölwiedergewinnungsanlagen zu strecken.and sulfur emissions from coal / fuel oil slurry burns are still high, the coal / oil slurry does not solve the problem of emission of Environmental pollutants; however, this enables the calorific value of fuel oil for steam generation in increased oil recovery plants stretch.
Ein anderes kohlenstoffhaltiges Material, das zum möglichen Einsatz als ein Brennstoffölstreckungsmittel vorgeschlagen worden ist, ist Koks. R. Shelton, et al. haben in ihrem Acurex-Bericht 79-330 vom Februar 1979 vorgeschlagen, daß es möglicherweise gangbar sei, Petrolkoks als feinvermahlene Partikel, die in einem Brennstofföl suspendiert sind, zu verbrennen. Jedoch ist Petrolkoks schwerer zu verbrennen als Kohle, da es einen niedrigeren VCM-Gehalt (volatile combustible matter = flüchtiges brennbares Material) hat, und in R. Shelton et al.'s Hypothese wurde keine Reduktion an gasförmigen Emissionen vorausgesagt. Daher hatte es wenig Sinn, diese Theorie zu verfolgen, da ein viel erwünschteres Brennstoffstreckmittel in der Form von leicht verfügbarer und relativAnother carbonaceous material used for Possible use as a fuel oil extender has been suggested is coke. R. Shelton, et al. suggested in their Acurex report 79-330 of February 1979 that it might be viable to use petroleum coke burn as finely ground particles suspended in a fuel oil. However Petroleum coke is harder to burn than coal because it has a lower VCM (volatile combustible matter), and in R. Shelton et al.'s hypothesis no reduction in gaseous emissions was predicted. Hence there was little point in this theory too pursue as a much more desirable fuel extender in the form of readily available and relative
billiger Kohle zur Verfugung steht.cheaper coal is available.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde nun in überraschender Weise gefunden, daß nicht nur kohlenstoffreiches Material mit einc?m niedrigen Gehalt an flüchtigen brennbaren Substanzen (VCM) , wie z.B. Koks, in mit Rohöl auf geschlämmter Form verbrannt werden kann, sondern daß darüberhinaus eine wesentliche Reduktion an NO (= NO oder nitrose Oxide^ -Emissionen über jene, die während der Verbrennung von Rohöl allein gefunden wurde, stattfand.In accordance with the present invention it has now surprisingly been found that not only carbon-rich material with a low volatile combustible content Substances (VCM), such as coke, can be burned in a slurry form with crude oil, but that beyond that a significant reduction in NO (= NO or nitrous oxides ^ emissions over those that occur during the Combustion of crude oil alone was found to take place.
Die gegenwärtige Erfindung gründet sich auf das Mischen eines niedrig-VCM, kohlenstoffhaltigen Materials mit Brennstoff öl vor der Verbrennung unter Bildung einer Brennstoffölaufschlämmung, die bis zu 60 Gew.-% niedrig-VCM, kohlenstoffhaltiges Material enthält. Die Brennstoffölaufschlämmung wird dann gemäß der gutbekannten ölverbrennungstechnologie verbrannt. Aus Kohle hergestellte künstliche Kohle kann als ein geeignetes niedrig-VCM, kohlenstoffhaltiges Material eingesetzt werden; aber wegen des geringeren Aschegehalts im Koks im Vergleich zu dem der aus Kohle hergestellten künstlichen Kohle ist der Einsatz von Koks bevorzugt. Die bevorzugte AufschlämmungszusaiTunensetzung wird von 30 bis 50 Gew.-% Koks und/oder künstlicher Kohle enthalten.The present invention is based on the blending of a low-VCM, carbonaceous material Fuel oil prior to combustion to form a fuel oil slurry that is up to 60 wt% low VCM, Contains carbonaceous material. The fuel oil slurry is then burned according to well known oil burning technology. Made from coal Charcoal can be used as a suitable low-VCM, carbonaceous material; but because of the lower ash content in the coke compared to that of the charcoal made from coal the use of coke is preferred. The preferred slurry composition is from 30 to 50% by weight Contains coke and / or charcoal.
Die Viskosität der Aufschlämmung wird genügend niedrig gehalten, um eine Verbrennung in üblichen Brennstoffölbrennern zu erlauben. Dies wird durch eine Regulierung der Aufschlämmungstemperatur und der Menge an Koks oder künstlicher Kohle in den Aufschlämmungszusammensetzungen erreicht. Die Partikelgröße des Kokses oder der künstlichen Kohle wird gegebenenfalls'eingeschränkt, um ein Verstopfen und eine Blockade der Feuervorrichtung zu verhindern.The viscosity of the slurry becomes sufficiently low held to allow combustion in conventional fuel oil burners. This is done through regulation the slurry temperature and the amount of coke or charcoal in the slurry compositions achieved. The particle size of the coke or the charcoal is optionally restricted to a Prevent clogging and blockage of the fire apparatus.
J (ZdLUZJ (ZdLUZ
Im allgemeinen wird NO während der Verbrennung sowohl durch Umwandlung von Brennstoffstickstoff in NO als auch durch thermische Umwandlung von Luftstickstoff in NO ' produziert. Während der Brennstoffölverbrennung wird der größte Teil an NO -Emissionen aus dem Brennstof f stickstof f produziert. Ein typisches San Joaguin Valley (SJV) Rohschweröl enthält etwa 0,6 Gew.-% Stickstoff. Wenn es SJV Rohöl oder Crude unter den typischen Bedingungen mit 3 Vol.-% Sauerstoff, die im Feuerzug verbleiben, verbrannt wird, erreichen die NO -Emissionen einen Durchschnittswert von etwa 380 ppm. Petrolkoks und Koks im allgemeinen hat einen viel höheren Stickstoffgehalt von zwischen etwa 1 bis 3 Gew.-% und sogar höher in Abhängigkeit von dem Ausgangsmaterial, aus dem der Koks hergestellt ist.In general, NO is generated during combustion by both the conversion of fuel nitrogen to NO and also produced by thermal conversion of atmospheric nitrogen into NO '. During fuel oil combustion Most of the NO emissions are produced from the fuel nitrogen. A typical San Joaguin Valley (SJV) crude heavy oil contains approximately 0.6 wt% nitrogen. If it's SJV crude or crude among the typical Conditions with 3 vol .-% oxygen remaining in the flue are burned, the NO emissions are reached an average of about 380 ppm. Petroleum coke, and coke in general, has a much higher nitrogen content from between about 1 to 3% by weight and even higher depending on the starting material from which the coke is made.
Die NO -Emissionen aus einer Koksverbrennung sind wegen der inhärenten Schwierigkeiten bei der Koksverbrennung wegen seinem Niedrig-VCM-Gehalt nicht klar festgesetzt. Jedoch weisen einige Versuche darauf hin, daß Petrolkoks mit einem Brennstoffstickstoffgehalt von 1,2 Gew.-% Stickstoff 270 ppm NO emittiert, wenn er mit 13 Gew.-% anderen, hochflüchtigen, Niedrig-Stickstoff-Brennstoffen verbrannt wird.The NO emissions from coke combustion are because of the inherent difficulties in coke combustion not clearly stated because of its low VCM content. However, some attempts indicate that petroleum coke with a fuel nitrogen content of 1.2 wt .-% nitrogen emits 270 ppm NO when he with 13 wt .-% other, highly volatile, low nitrogen fuels is burned.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Aufschlämmung erzeugt durch Kombination eines Brennstofföls, das 0,65 Gew.-% Stickstoff enthält, mit einem Petrolkoks, deretwa 2,4 Gew.-% Stickstoff enthält, wobei die Aufschlämmung insgesamt einen Brennstoffstickstoffgehalt von etwa 1,18 Gew.-% hat.According to the present invention, there is a slurry produced by combining a fuel oil that is 0.65 Containing about 2.4 wt.% Nitrogen with a petroleum coke containing about 2.4 wt.% Nitrogen, the slurry total fuel nitrogen content of about 1.18 wt%.
Wenn man diese Aufschlämmung verbrennt, sind die NO Emissionen überraschenderweise auf etwa 230 ppm reduziert. Dieses Niveau an NO -Emissionen ist unter demWhen you burn this slurry, the NO emissions are Surprisingly reduced to about 230 ppm. This level of NO emissions is below that
erwarteten Niveau, selbst wenn der Koks wenig oder nichts an NO zu den Emissionen während der Verbrennung beiträgt. Da Koks während der Verbrennung NO nicht emittiert, ist die Reduktion an NO -Emissionen der Aufschlämmung sogar viel unerwarteter. Ferner ist die Reduktion an NO -Emissionen, die durch die Zugabe von Koks zu dem schweren Crude-Brennstofföl verursacht wird, besonders überraschend in Anbetracht der NO -expected level even if the coke has little or no NO to the emissions during combustion contributes. Since coke does not emit NO during combustion, the reduction in NO emissions is the key Slurry even more unexpected. Furthermore, the Reduction in NO emissions caused by the addition of Coke to the heavy crude fuel oil becomes, particularly surprising in view of the NO -
Emissionssteigerungen, die während der Verbrennung einer Kohle/Brennstofföl-Aufschlämmung beobachtet wird.Emission increases observed during the combustion of a coal / fuel oil slurry.
Obwohl Koks oder künstliche Kohle nicht größere Mengen an VCM, das in der Kohle gefunden wird, enthält und* daher zur Streckung des Brennwertes von Brennstofföl nicht so erwünscht ist, macht der zusätzliche Vorteil der Reduktion an NO -Emissionen die vorliegende Erfindung zu einer attraktiven Alternative zu der Kohle/ Brennstofföl-Technologie,Although coke or charcoal are not used in larger quantities of VCM found in coal and therefore * to extend the calorific value of fuel oil is not so desirable, the added benefit of reducing NO emissions makes the present invention an attractive alternative to coal / fuel oil technology,
Ferner produzieren Koks und künstliche Kohle unerwünschte Mengen an partikelförmigen Festkörpern, wenn sie alleine in Festbetten oder dergleichen verbrannt werden. Durch Vermischen des Kokses oder der künstlichen Kohle mit Brennstofföl vor der Verbrennung kann das Staubproblem verringert werden. Zusätzlich ist aus Kohle hergestellte künstliche Kohle inhärent pyrophor. Dies hat den Gebrauch von aus Kohle hergestellter künstlicher Kohle wegen der anhaftenden Gefahren beim Transport und der Lagerung eines spontan flüchtigen Brennstoffs verringert; jedoch durch Vermischen der aus Kohle hergestellten künstlichen Kohle mit dem Brennstofföl in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die aus Kohle hergestellte künstliche Kohle als eine nicht-pyrophore künstliche Kohle/Brennstofföl-Aufschlämmung verschifft und gelagert werden. Darüberhinaus kann der Koks und die künstliche KohleFurthermore, coke and charcoal produce undesirable amounts of particulate solids when they are burned alone in fixed beds or the like. By mixing the coke or the artificial ones Using coal with fuel oil before burning can reduce the dust problem. In addition, it is off Charcoal made charcoal is inherently pyrophoric. This has the use of artificial ones made from coal Coal because of the inherent hazards associated with the transport and storage of a spontaneously volatile fuel decreased; however, by mixing the charcoal made from coal with the fuel oil in accordance with the present invention, the char made from coal can be used as a non-pyrophoric charcoal / fuel oil slurry shipped and stored. In addition, coke and charcoal can be used
- ίο -- ίο -
auf bequeme Weise via Pipeline transportiert werden, wenn sie mit einem geeigneten Brennstofföl aufgeschlämmt sind.can be conveniently transported via pipeline when slurried with a suitable fuel oil are.
Diese und viele andere Merkmale und damit verbundene Vorteile der gegenwärtigen Erfindung werden in dem Maße offenbar werden, als die Erfindung mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden wird.These and many other features and related advantages of the present invention are set out in US Pat Dimensions will become apparent as the invention is better understood with reference to the following detailed description will.
Das niedrig-flüchtige, brennbare Material (VCM), das kohlenstoffhaltig ist, der vorliegenden Erfindung kann irgendein kohlenstoffhaltiges Material sein, wie z.B. Koks oder künstliche Kohle, die von 1 Gew.-% bis zu etwa 20 Gew.-% VCM enthalten. Vorzugsweise wird das niedrig-VCM kohlenstoffhaltige Material Petrolkoks sein, der aus Schweröl hergestellt ist. Typischer Petrolkoks kann bis zu 10 bis 15 Gew.-% VCM enthalten. Aus Kohle hergestellte künstliche Kohle kann in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Erfindung ebenfalls eingesetzt werden. Typischerweise kann die künstliche Kohle bis zu 20 Gew.-% VCM enthalten und wird hergestellt durch Entfernen von wenigstens 50 Gew.-% des VCM aus der rohen Kohle.The low-volatile, combustible material (VCM) that is carbonaceous, the present invention can be any carbonaceous material such as e.g. Coke or charcoal containing from 1 wt% up to about 20 wt% VCM. Preferably that will Low-VCM carbonaceous material can be petroleum coke, which is made from heavy fuel oil. More typical Petroleum coke can contain up to 10 to 15 wt% VCM. Artificial coal made from coal can be made in accordance can also be used with the present invention. Typically the artificial Coal contain up to 20 wt% VCM and is made by removing at least 50 wt% of the VCM from the raw coal.
Die Größe des Koks oder der künstliche Kohlepartikel ist nicht besonders kritisch. Die Partikelgrößen sollten ausreichend klein gehalten werden, um ein Verstopfen der Verbindungsleitungen, der Filter und der in verschiedenen Brennstoffölverbrennungssystemen angewandten Brenner zu verhindern. Die Partikelgröße sollte auch relativ klein gehalten werden (weniger als 0,16 cm = 1/16 inch), um die Notwendigkeit eines kontinuierlichen Rührens der Aufschlämmung und die Probleme, die aus dem Absetzen desThe size of the coke or the charcoal particles is not particularly critical. The particle sizes should be kept sufficiently small to prevent clogging of the connecting lines, the filters and the various To prevent burners applied to fuel oil combustion systems. The particle size should also be relative should be kept small (less than 0.16 cm = 1/16 inch) to avoid the need for continuous stirring of the Slurry and the problems resulting from the settling of the
Kokses oder der künstlichen Kohlepartikel aus dem Brennstoff öl resultieren können, zu reduzieren.Coke or the charcoal particles from the fuel oil can result to reduce.
Das Brennstofföl, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht wichtig. Irgendeines der verschiedenen Brennstofföle, wie z.B. Crudeöl, Dieselöl, Brennstofföl oder schwere Rückstände, kann verbrannt werden. Schweres Crudeöl ist der bevorzugte Brennstoff wegen seines allgemeinen Gebrauchs in der vermehrten ö!wiedergewinnung, bei der die NO (= NO oder nitrose Oxide)-Emissionskontrolle ein größeres Problem darstellt.The fuel oil that is in accordance with the present Invention used is not important. Any of the various fuel oils such as Crude oil, diesel oil, fuel oil or heavy residues, can be burned. Heavy crude oil is the preferred fuel because of its general use in the increased oil recovery, in which the NO (= NO or nitrous oxide) emissions control is a bigger problem.
Die Brennstoffölaufschlämmungszusammensetzung ist auch nicht besonders kritisch. Bei Betriebsweisen, in denen die NO -Reduktion das größere Anliegen während der BrennstoffÖlverbrennung ist, kann die Menge an Koks und/oder künstlicher Kohle in dem Brennstofföl auf einem niedrigen Niveau von zwischen 5 und 10 Gew.-% gehalten werden. Gegegenenfalls kann die Menge an Koks und/oder künstlicher Kohle in dem Brennstofföl auf ein Niveau von so nieder wie 1 Gew.-% abgesenkt werden.The fuel oil slurry composition is also not particularly critical. In operating modes in which the NO reduction is the greater concern during the fuel-oil combustion is, the amount of coke and / or charcoal in the fuel oil can be low Level of between 5 and 10% by weight. Conversely, the amount of coke and / or charcoal in the fuel oil can be increased to a level of can be decreased as low as 1 wt%.
Bei Betriebsweisen, in denen zusätzlich zur NO -Reduktion Koks und/oder künstliche Kohle hauptsächlich als Brennstof f streckmittel benutzt werden, kann die Menge an Koks und/oder künstlicher Kohle in dem Brennstofföl auf Niveaus von bis zu 60 Gew.-% gehalten werden. Im allgemeinen wird jedoch, um beides die NO -Emissionsreduktionseigenschaften und die Brennstoffstreckereigenschaften des Koks und der künstlichen Kohle auszunützen, eine Brennstoffölaufschlämmung mit einem Gehalt an Koks und/oder künstlicher Kohle von etwa 30 bis 50 Gew.-% bevorzugt. Die Brennstoffölaufschlämmung kann nur Koks oder nur künstliche Kohle enthalten. Die Aufschlämmung kann inIn operating modes in which, in addition to NO reduction, coke and / or artificial coal are mainly used as fuel f extender can be used, the amount of coke and / or charcoal in the fuel oil Levels of up to 60 wt% can be maintained. In general, however, both the NO emission reduction properties are used and taking advantage of the fuel extender properties of the coke and charcoal, a fuel oil slurry with a coke and / or charcoal content of about 30 to 50% by weight is preferred. The fuel oil slurry can be only coke or only contain charcoal. The slurry can be in
gleicher Weise genauso gut gegebenenfalls ein Gemisch von beidem Koks und künstlicher Kohle enthalten.equally as well, if necessary, contain a mixture of both coke and charcoal.
In dem Maße, in dem die relative Menge an Koks oder künstlicher Kohle in einem gegebenen Brennstofföl angehoben wird, wird im allgemeinen die Viskosität des Öls zunehmen. Um zu vermeiden, daß die Brennstoffölaufschlämmung unpumpbar wird oder auf andere Weise schwer zu handhaben wird, kann die Brennstoffölaufschlämmung erhitzt werden, um die Viskosität auf ein akzeptables Niveau für verschiedene Systeme und Anwendungen zu senken. Zum Pumpen und Feuern in üblichen ölbrennersystemen wird die Viskosität der Brennstoffölaufschlämmung vorzugsweise auf etwa 2000 Centipoise gehalten.To the extent that the relative amount of coke or charcoal in a given fuel oil is increased, the viscosity of the oil will generally increase. To avoid the fuel oil slurry The fuel oil slurry can become unpumpable or otherwise difficult to handle heated to bring the viscosity to acceptable levels for various systems and applications to lower. For pumping and firing in common oil burner systems, the viscosity of the fuel oil slurry is used preferably held at about 2000 centipoise.
Nach dem Vermischen des Kokses und/oder der künstlichen Kohle mit einem gewünschten Brennstofföl kann die Brennstoffölaufschlämmung in irgendeinem der gut bekannten ölfeuerungsöfen, die üblicherweise für solch einen Zweck verwendet werden, verbrannt werden. Die spezielle Ofenkonfiguration ist nicht wichtig und kann in weiten Grenzen variiert werden, solange als die Grenzen der Partikelgröße berücksichtigt werden, um ein Verstopfen des Systems zu verhindern, und solange als die Viskosität der Aufschlämmung innerhalb der Pump- und Beförderungsmöglichkeiten eines gegebenen Systems kontrolliert wird. Mit Brennstofföl gefeuerte Dampfgeneratorboiler haben eine besondere Anwendung für vermehrte ölgewinnung und können die Brennstoffölaufschlämmung verwenden. Darüberhinaus können andere Boiler, öfen oder irgendwelche hitzeerzeugenden öfen die Brennstoffölaufschlämmung als einen brauchbaren Brennstoff verwenden.After mixing the coke and / or the charcoal with a desired fuel oil the fuel oil slurry in any of the well well-known oil-fired stoves, which are commonly used for such to be used for a purpose, to be burned. The particular oven configuration is not important and can be varied within wide limits as long as the limits of the particle size are taken into account, to prevent clogging of the system and as long as the viscosity of the slurry within the pumping and transport capabilities of a given system are controlled. With fuel oil Fired steam generator boilers have a special application for increased oil production and can Use fuel oil slurry. Furthermore Other boilers, stoves, or any heat generating stoves can use the fuel oil slurry as use a suitable fuel.
Die Beispiele beschreiben die Erfindung.The examples describe the invention.
San Joaquin Valley (SJV) Crudeöl mit einem Petrolkoksanteil von 30 Gew.,-% wurde mit brauchbarer Wirksamkeit unter ölverbrennungsbedingungen verbrannt. Die Koksausbrennung betrug unter den Versuchsbedingungen 94 bis 95 %.San Joaquin Valley (SJV) crude oil with a petroleum coke content of 30% by weight was found to be useful burned under oil burning conditions. The coke burnout was under the test conditions 94 to 95%.
Das SJV-Crude oder SJV-Rohöl wurde von TOSCO Coporations AVON-Raffinerie in Martinez, Californien, geliefert. Die Grundanalyse des Crudes ist in der Tabelle 1 aufgeführt .The SJV-Crude or SJV-Crude Oil was made by TOSCO Coporations AVON Refinery in Martinez, California. The basic analysis of the crude is given in Table 1 .
Fluid-Koks
(RF1-6932)Avon
Fluid coke
(RF1-6932)
Aufschlämmung
mit SJV-Crude30% by weight fluid coke
Slurry
with SJV crude
Delayed-Koks-
Aufschlärmung
mit SJV-Crude30% by weight
Delayed coke
Aufschlärm
with SJV crude
SJV-Crudeöl
(RF1-6756)San Joaquin Valley
SJV crude oil
(RF1-6756)
Elementaranalyse
Trockengewicht,
Gew.-%properties
Elemental analysis
Dry weight,
Wt%
Delayed-Koks
(RF1-6931)Hobil (Torrance)
Delayed Coke
(RF1-6931)
(per Differenz)oxygen
(by difference)
Trockengewicht,
Gew.-%Quick analysis
Dry weight,
Wt%
stoffbonded coals
material
Fortsetzung von TABELLE 1Continuation from TABLE 1
Spalte
Höherer Heizwert split
Higher calorific value
(g/co 60/6O0F)specific weight
(g / co 60 / 6O 0 F)
(Gew.-%)Particle size
(Wt%)
+100 mesh (US) 0,1+100 mesh (US) 0.1
-100 +200 O,O-100 +200 O, O
-200 +325 26,0-200 +325 26.0
-325 +400 4,8-325 +400 4.8
-400 69,1-400 69.1
3)3)
15,O8915, O89
7,2 χ7.2 χ
1,371.37
479479
N/AN / A
0,1 5,70.1 5.7
16,9 8,816.9 8.8
68,568.5
4)4)
18,600 6,3 χ 10€ 18,600 6.3 χ 10 €
0,9652 3380.9652 338
15,115.1
N/A N/A N/A N/A N/AN / A N / A N / A N / A N / A
17,30517.305
2)2)
6,6 χ 106.6 χ 10
6 2)6 2)
1,083 2)1.083 2)
2)2)
379379
2)2)
O,8O, 8
N/A N/A N/A N/A N/AN / A N / A N / A N / A N / A
17,54717,547
2)2)
6,5 χ6.5 χ
6 2)6 2)
1,059 37O1.059 37O
,2), 2)
2,12.1
N/A N/A N/A N/A N/AN / A N / A N / A N / A N / A
2)2)
NJ CaJ CD OJ KJNJ CaJ CD OJ KJ
Spaltesplit
Viskosität
(Centipoise) viscosity
(Centipoise)
27°C (8O0F)
38°C (100°F)
49°C (12O°F)27 ° C (8O 0 F)
38 ° C (100 ° F)
49 ° C (12O ° F)
N/AN / A
N/A N/AN / A N / A
N/A N/A N/AN / A N / A N / A
3,6863,686
1,840
8191,840
819
4,555 2,2254.555 2.225
890890
N/A = nicht anwendbarN / A = not applicable
N/D = nicht bestimmtN / D = not determined
1) = Von Chas. Cameron (Avon) aufgrund früherer Proben1) = From Chas. Cameron (Avon) based on previous rehearsals
2) = berechnet2) = calculated
3) = Pulverisieren in 2 Durchgängen bei Vortec. Probe RF1-6965B. Tosco-Labornaßsiebanalyse.3) = pulverizing in 2 passes at Vortec. Sample RF1-6965B. Tosco laboratory wet sieve analysis.
4) = Pulverisieren in 2 Durchgängen bei Vortec plus Klassifizierung. Probe RF1-6965D, Tbsco-Labornaßsiebanalyse.4) = pulverizing in 2 passes with Vortec plus classification. Sample RF1-6965D, Tbsco laboratory wet sieve analysis.
Der Petrolkoks war Fließkoks (fluid coke), der ebenfalls von der AVON Raffinerie geliefert war. Die Grundanalyse des Fließkokses ist auch in der Tabelle 1 aufgeführt. Der Fließkoks wurde unter Verwendung von zwei Durchgängen durch eine Prallmühle pulverisiert unter Erhalt eines pulverisierten Kokses mit einer Partikelgrößenverteilung wie in der Tabelle 1 aufgeführt. Ein Durchgang des Fließkokses durch die Mühle führte zu Teilchengrößen bestehend zu etwa 80 % aus Teilchen, die durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,074 mm (200 mesh) hindurchgehen. Dieses Partikelgrößegemisch verstopfte das 440 Mikron-Filter der Vorrichtung, die für das Beispiel verwendet wurde, und wurde nicht weiter erprobt. The petroleum coke was fluid coke, which was also supplied by the AVON refinery. The basic analysis of flowing coke is also listed in Table 1. The flowing coke was made using two passes pulverized by an impact mill to obtain a pulverized coke having a particle size distribution as listed in Table 1. Passage of the flowing coke through the mill resulted in particle sizes consisting of about 80% particles that have passed through a sieve with a mesh size of 0.074 mm (200 mesh) go through. This mixture of particle sizes clogged the 440 micron filter of the device used for the example and was not tested further.
Die Brennstoffölaufschlämmung wurde hergestellt durch Hineinmischen des pulverisierten AVON-Fließkokses in ein SJV-Crudeöl, daß auf 65°C (150°F) aufgeheizt war, unter heftigem Rühren. Typischerweise wurde 90 kg (200 pounds) des Crudeöls in ein 208 1 (55 gallon)-Faß gepumpt und auf 65 C (150°F) erhitzt. Dann wurden etwa 39 kg (85 pounds) des pulverisierten Koks hinzugefügt unter Erhalt einer 30 Gew.-%igen Fließkoks/SJV-Crude-Aufschlämmung. Die Temperatur der Aufschlämmung wurde auf etwa 65°C (150°F) gehalten um das Pumpen durch eine positive Verdrängungspumpe zu ermöglichen.The fuel oil slurry was made by mixing the powdered AVON flowing coke into an SJV crude oil that was heated to 65 ° C (150 ° F), with vigorous stirring. Typically 90 kg (200 pounds) of the crude oil was placed in a 208 l (55 gallon) drum pumped and heated to 65 C (150 ° F). About 39 kg (85 pounds) of the powdered coke was then added to obtain a 30% strength by weight flowing coke / SJV crude slurry. The temperature of the slurry was maintained at about 65 ° C (150 ° F) to allow pumping through a to enable positive displacement pump.
Eine 40 %ige Fließkoks/SJV-Crude-Aufschlämmung wurde bereitet; jedoch konnte das Pumpsystem diese spezielle Aufschlämmung bei einer Temperatur von 65°C (150 F) nicht ausreichend pumpen. Der Grund für dieses Problem war wahrscheinlich die erhöhte Viskosität, die durch den höheren (40 Gew.~%) Koksgehalt in der Aufschlämmung hervorgerufen worden ist.A 40% flowing coke / SJV crude slurry was made prepares; however, the pumping system could produce this particular slurry at a temperature of 65 ° C (150 F) do not pump sufficiently. The reason for this problem was probably the increased viscosity caused by caused the higher (40 wt.%) coke content in the slurry.
Ein 80 hp-Feuerrohrboiler wurde zur Bewertung der Verbrennung der Brennstoffölaufschlämmung eingesetzt. Die Einheit war modifiziert, um eine Flexibilität zu ermöglichen in der Verbrennungskonfiguration, der Brennstoff/Luft-Messung und der laufenden Überwachung der Feuerzuggase. Ein Dampfzerstäuber, wie er für die Verwendung durch Felddampfgeneratoren typisch ist, wurde für diese Beispiele eingesetzt. Die Einheit wurde bei Atmosphärendruck betrieben und der erzeugte Dampf wurde in die Atmosphäre abgeblasen. Die öl- und Aufschlämmungsbrennstoffe wurden durch eine abmessende Pumpe vom Tauchkolbentyp aus den 208 1 (55 gallon)-Fässern zu dem BrennerAn 80 hp fire tube boiler was used to evaluate the combustion the fuel oil slurry used. the Unit was modified to allow flexibility in combustion configuration, fuel / air measurement and the ongoing monitoring of the draft gases. A steam atomizer just like the one for use by field steam generators was used for these examples. The unit was at Operated at atmospheric pressure and the generated steam was vented to the atmosphere. The oil and slurry fuels were fed to the burner by a plunger-type metering pump from the 208 l (55 gallon) drums
durch
gepumpt. Der Brennstoff wurde/eine elektrische Umwälzheizeinrichtung
mit einer Leistung von 6 kw (Chromolox Division, Emerson Electric Co., Colton, California) auf die Feuerungstemperatur erhitzt. Der in dem Heizer eingebaute Thermostat
wurde nur als Sicherheitsabschalteinrichtung benutzt, da er für eine enge Temperaturkontrolle ungeeignet war.
Normalerweise blieb der Erhitzer eingeschaltet und wurde reguliert durch Handbetrieb eines Dreiphasenrheostaten,
um die gewünschte Brennstofftemperatur zu geben. Ein Patronenfilter (Nupro TF) mit einem 440 Mikronsieb wurde
verwendet, um das öl im Aufstrom des ölbrenners (oil gun)
zu filtrieren.by
pumped. The fuel was heated to the furnace temperature by an electric circulating heater rated at 6 kW (Chromolox Division, Emerson Electric Co., Colton, California). The thermostat built into the heater was only used as a safety shutdown device as it was unsuitable for tight temperature control. Normally the heater remained on and was regulated by manual operation of a three phase rheostat to give the desired fuel temperature. A cartridge filter (Nupro TF) with a 440 micron sieve was used to filter the oil upstream of the oil gun.
Luft wurde dem Brenner durch ein Hochdruckgebläse über ein Venturimeßgerät zugeführt. Der Brenner hatte einen Luftschieber mit 16 Schaufeln, wobei der Schaufelwinkel variabel war, um den Luftstrom zu verwirbeln. Die Schaufeln waren um ihre Mittellinie drehbar angeordnet. Ein Peabody Y-Jet-Zerstäuber, der Dampf als die zerstäubende Flüssigkeit verwendete, wurde für all die Versuche eingesetzt. Dieser Zerstäuber ist dafür konstruiert, unerhitzte Nr. 2-öle und Nr. 6- und Nr. 5-öle, die bis zu einer Viskosität von etwa 100 SUSAir was supplied to the burner by a high pressure blower via a venturi meter. The Brenner had one Air valve with 16 blades, with the blade angle was variable to swirl the airflow. The paddles were rotatable about their center line. A Peabody Y-jet atomizer that used steam as the atomizing liquid was made for all of that Trials used. This atomizer is designed to use unheated No. 2 oils and No. 6 and No. 5 oils, which have a viscosity of about 100 SUS
erhitzt waren, zu zerstäuben.heated to atomize.
Der Brennstoffdruck wurde unter Verwendung eines Bourdon- Rohres gemessen. Die Luftdrücke wurden unter Verwendung eines vertikalen oder geneigten Manometers gemessen.The fuel pressure was measured using a Bourdon tube measured. Air pressures were measured using a vertical or inclined manometer measured.
Der Boilermantel war ein 80 hp Scotch Flammrohr-Heizrohrkessel. Wie vorstehend gesagt, wird der durch diesen Boiler erzeugte Dampf bei einer Atmosphäre abgeblasen. Bei einer Feuerungsrate von 3 MMBtu/h war des Boilers volumetrische Feuerungsintensität 1 435 000 Btu/h · mThe boiler jacket was an 80 hp Scotch fire tube boiler. As mentioned above, the steam generated by this boiler is blown off at an atmosphere. The boiler was at a firing rate of 3 MMBtu / h volumetric combustion intensity 1 435 000 Btu / h · m
(38 500 Btu/h · ft ), was für eine industrielle Boileranwendung typisch ist. Ein typisches Nr. 2-Brennstofföl wurde zum Anfahren und Stillsetzen des Boilers verwendet.(38 500 Btu / h · ft) what an industrial boiler application is typical. A typical # 2 fuel oil was used to start up and shut down the boiler.
Feuerzuggasproben wurden durch eine Vakuumpumpe vom Diagrammtyp an drei Punkten gerade im aufwärtsgerichteten Strom gezogen, wo die Gastemperatur annähernd 2 6O°C (5000F) betrug. Die Strömungsgeschwindigkeiten dieser Proben wurden annähernd ausbalanciert durch Passierenlassen jeder Probe durch ein wassergefülltes, gasblasenerzeugendes Gefäß und Einregulierung der Blasengeschwindigkeit auf etwa das gleiche Maß. Die Proben wurden dann zu einem einzigen Strom gemischt, der dann durch ein Filter und einen Trockner (Hankinson Serie E Kühlschranktyp) , um Wasserdampf zu entfernen.Feuerzuggasproben were drawn by a vacuum pump on the chart type at three points in the straight upward stream, where the gas temperature (500 0 F) was approximately 2 6O ° C. The flow rates of these samples were approximately balanced by passing each sample through a water-filled, gas bubble generating vessel and adjusting the bubble velocity to about the same level. The samples were then mixed into a single stream which was then passed through a filter and dryer (Hankinson Series E refrigerator type) to remove water vapor.
Die Konzentrationen, bezogen auf die trockenen Mengen, an NO, O2, CO2 und CO wurden laufend unter Verwendung eines chemilumineszierenden Stickstoffoxidanalysators (Beckman Model 742) und eines nicht-streuenden Infrarot" analysators für Kohlenmonoxid und Kohlendioxid (Horiba) gemessen.The dry level concentrations of NO, O 2 , CO 2 and CO were continuously measured using a chemiluminescent nitrogen oxide analyzer (Beckman Model 742) and a non-scattering infrared "analyzer for carbon monoxide and carbon dioxide (Horiba).
-3V/3U32-3V / 3U32
Rauch wurde gemäß der ASTM-Bezeichnung D 2156-65 gemessen und als Bacharach-Rußzahl aufgeführt. Rußzahlenmessungen wurden erhalten durch Durchziehen eines bestimmten Volumens an Feuerzuggas durch ein standardisiertes Filterpapier. Die Farbe (oder Schatten) der so produzierten Flecken wurde visuell mit einer Standardrauchzahlskala verglichen. Die Standardrauchgasskala besteht aus einer Serie von 10 Flecken, die von 0 bis 9 durchnumeriert sind und die in gleichen photometrischen Stufen von weiß über neutrale Grauschattierungen bis schwarz reichen.Smoke was measured according to ASTM designation D 2156-65 and listed as Bacharach soot number. Smoke number measurements were obtained by swiping a certain Volume of draft gas through a standardized filter paper. The color (or shade) of the stains so produced were visualized using a standard smoke number scale compared. The standard smoke gas scale consists of a series of 10 spots ranging from 0 to 9 are numbered and in the same photometric steps from white to neutral shades of gray black range.
Die Konzentrationen an SOp und unverbrannten Kohlenwasserstoffen wurden ebenfalls gemessen, auf einer nassen Basis, und zwar kontinuierlich unter Verwendung eines Dupont Model 411- und Beckmann Model 402-Analysators. The concentrations of SOp and unburned hydrocarbons were also measured, on a wet basis, continuously using a Dupont Model 411 and Beckmann Model 402 analyzer.
Da es anfangs merklichen Zweifel daran gab, ob Koks in einer BrennstoffÖlaufschlämmung verbrannt werden könnte oder nicht, wurde die folgende grundsätzliche Verfahrensweise entwickelt, um festzustellen, ob es möglich wäre, die 30%-ige Fließkoksaufschlämmung erfolgreich zu verfeuern. Der Boiler und der Brenner wurden so eingestellt, daß ein rauchfreier Betrieb bei beiden Nr. 2-Ö1 und dem SJV-Crudeöl für alle Überschußsauerstoffniveaus mit einer einstufigen Verbrennung und mit einem Gesamtüberschußsauerstoffniveau von annähernd 3,5 % und eine theoretische Brennerluft herunter bis 75 % errreicht wurde. Sobald das einmal erreicht worden war, wurde die Aufschlämmung in dem Boiler ohne irgendwelche weiteren Einstellungen irgendwelcher Brenneroder Boilerregulierungen mit Ausnahme der Brennstoffpumpen, die so eingestellt wurden, daß das Niveau an überschüssiger Luft in dem Schacht konstant blieb, wenn man von einem Brennstoff auf den anderen schaltete. AlsSince there was initially noticeable doubt as to whether coke could be burned in a fuel oil slurry or not, the following basic procedure has been devised to determine whether it is possible the 30% fluid coke slurry would be successful to burn. The boiler and burner have been set so that both operate smoke-free No. 2-Ö1 and the SJV crude oil for all excess oxygen levels with a single stage combustion and with a total excess oxygen level of approximately 3.5% and a theoretical burner air down to 75% has been reached. Once that has been achieved was the slurry in the boiler without any further adjustments of any burners or Boiler controls with the exception of the fuel pumps, which were set so that the level on excess air in the duct remained constant when switching from one fuel to the other. as
es einmal eingerichtet war, daß eine 30 Gew.-%,ige Fließkoks/Crudeöl-Aufschlämmung mit Erfolg verfeuert werden konnte, wurde das folgende Verfahren verwendet, um die gasförmigen Emissionen zu testen.once it was established that a 30% by weight, flowing coke / crude oil slurry could be fired with success, the following procedure was used to make the test gaseous emissions.
Der Boiler wurde gefeuert unter Verwendung des Nr. 2-öls, bis das System aufgewärmt war. Die Brennstoffölheizer wurden daraufhin angestellt und die Feuerungsgeschwindigkeit wurde auf annähernd 3 χ 10 kJ/h ( 3 χ 10 Btu/hr) einreguliert. Die Brennstofftemperatur bei der Brennereinspritzung (gun) war auf 65 C (150 F) festgesetzt. Durch Betätigen von Ventilen wurde dann das SJV-Crudeöl in das System eingeführt. Gasemissionsproben wurden zusammen mit einer EPA-Methode-5-Teilchenprobe erhalten. Nach Vervollständigung der Crudeölversuche wurde ein momentaner Wechsel vollzogen zurück zum Nr. 2-Ö1, um das Pumpen der Aufschlämmung in das Brennstoffvorratssystem zu ermöglichen. Das System wurde dann mit der Aufschlämmung gefeuert. Die Ölpumpe wurde so eingestellt, daß das Niveau an Überschußsauerstoff konstant blieb. Gasförmige Emissionen wurden dann erhalten, und andere Teilchentests wurden gemacht. Beim Abschluß dieser Versuche wurde das System zurückgeschaltet auf das Nr. 2-Ö1, um das System zu reinigen.The boiler was fired using the No. 2 oil, until the system warmed up. The fuel oil heater were then turned on and the firing rate was increased to approximately 3 χ 10 kJ / h (3 χ 10 Btu / hr). The fuel temperature at the burner injection (gun) was 65 C (150 F) fixed. The SJV crude oil was then introduced into the system by operating valves. Gas emission samples were along with an EPA Method 5 particle sample obtain. After completing the crude oil tests, a momentary switch was made back to # 2-Ö1 to start pumping the slurry into the To enable fuel storage system. The system was then fired with the slurry. The oil pump was adjusted so that the level of excess oxygen remained constant. Gaseous emissions were then obtained and other particle tests were done. When these attempts were completed, the system was switched back on No. 2-Ö1 to clean the system.
Die Ergebnisse der Gasemissionsversuche sind in den Tabellen 2, 3 und 4 gezeigt. Die Tabelle 2 zeigt Versuchsergebnisse für die Verbrennung von SJV-Crudeöl allein, während die Tabellen 3 und 4 die Ergebnisse bei der Verbrennung der 30 Gew.-%igen Fließkoksaufschlämmung zeigen. Wie ersehen werden kann, für die Verbrennung mit Primärluft allein, sind die NO-Emissionen für das SJV-Crude allein bemerkenswert höher als die NO-Emissionen für die 30 Gew.-%ige Fließkoksaufschlämmung, Das ist unerwartet, denn der Brennstoffstickstoffgehalt der Aufschlämmung ist - wie aus der Tabelle 1 ersichtlich - zweimal so hoch als der des SJV-Crudes. DieThe results of the gas emission tests are shown in Tables 2, 3 and 4. Table 2 shows test results for the combustion of SJV crude oil alone, while Tables 3 and 4 show the results show during the combustion of the 30% strength by weight flowing coke slurry. As can be seen for that Combustion with primary air alone, the NO emissions for the SJV-Crude alone are remarkably higher than that NO emissions for the 30 wt% flowing coke slurry, which is unexpected because of the fuel nitrogen content of the slurry is - as can be seen from Table 1 - twice as high as that of the SJV crude. the
prozentuale Umwandlung von Brennstoffstickstoff in NO ist bei der Verbrennung von SJV-Crude drei- bis fünfmal größer als das der Fall ist, wenn Fließkoks darin aufgeschlämmt ist.percentage conversion of fuel nitrogen into NO is three to five times greater when burning SJV crude than when burning coke is slurried in it.
Brennstoff
(Bedingungen)fuel
(Conditions)
Beschikkung Loading
m Btu m Btu
Zeit pro Std.Time per hour
1151
11531151
1153
(NH,-Zugabe)(NH, addition)
SJV CrudeSJV Crude
allein 1142 2,84alone 1142 2.84
(nur Primärluft)1146 ^91 (primary air only) 1146 ^ 91
2,92 3,002.92 3.00
2,892.89
{stufenweise 1200 2,94 Verbrennung){stepwise 1200 2.94 combustion)
2,942.94
12O7 2,9412O7 2.94
2,942.94
2,562.56
2,562.56
2,562.56
2,622.62
2,622.62
2,622.62
% Luft% Air
amat the
Brennerburner
112,7 118,3 123,5 133,8 102,2112.7 118.3 123.5 133.8 102.2
98,3 90,6 86 7898.3 90.6 86 78
89,1 89,1 89,1 76,5 76,5 76,589.1 89.1 89.1 76.5 76.5 76.5
Oberschuß Luft1)Excess air 1 )
19,0 24,5 29,7 39,8 8,419.0 24.5 29.7 39.8 8.4
17,1 16,1 17,1 17,117.1 16.1 17.1 17.1
17,1 17,1 17,1 17,1 17,1 17,117.1 17.1 17.1 17.1 17.1 17.1
NH3/NO Molverhält nisNH3 / NO Molar ratio
0 O 0 0 O0 O 0 0 O
0 0 0 00 0 0 0
1,35 1,741.35 1.74
1,61 2,071.61 2.07
Feuerzug-Gas Zusamnensetz. EmissionenFire train gas composite. Emissions
2)2)
On O n
3,5 4,3 5,0 6,23.5 4.3 5.0 6.2
1,71.7
3,2 3,1 3,2 3,23.2 3.1 3.2 3.2
3,1 3,2 3,1 3,2 3,2 3,23.1 3.2 3.1 3.2 3.2 3.2
14,1 13,5 12,6 11,5 15,814.1 13.5 12.6 11.5 15.8
14,7 14,4 14,6 14,5 14,4 14,4 SO2 00 NO NO(trocken) (naß) (trocken)(trocken)(3% O2)14.7 14.4 14.6 14.5 14.4 14.4 SO 2 00 NO NO (dry) (wet) (dry) (dry) (3% O 2 )
620
620
620
590
590
595620
620
620
590
590
595
40
45
50
55
4O40
45
50
55
4O
40
40
40
3540
40
40
35
35
40
40
40
5O
5035
40
40
40
5O
50
400400
430 445 435 280430 445 435 280
300 240 24O 380300 240 24O 380
260 120 108 213 125 110260 120 108 213 125 110
411 463 501 529 261411 463 501 529 261
303 241 243 384303 241 243 384
261 121 109 215 126 111261 121 109 215 126 111
von
N zu NOx
(%)implement,
from
N to NO x
(%)
Nr.Bacharach
No.
2,0 w M.
2.0 w
N/D = nicht bestimmtN / D = not determined
1) - Etwas Luft tritt durch den sekundären Luftauslaß die ganze Zeit über ein.1) - Some air is entering through the secondary air outlet all the time.
2) = Unverbrannte Kohlenwasserstoffe wurden gemessen und betrugen weniger als 10 ppn über die gesamte2) = unburned hydrocarbons were measured and were less than 10 ppn over the whole
VersuchsdauerTest duration
GO O GOGO O GO
TABELLE 3 - KVB Verbrennungsversuche an einer 30 Gew.-%igen AVON FLUID-Koksaufschlänunung TABLE 3 - KVB combustion tests on a 30% by weight AVON FLUID coke slurry
(Bedingungen)
30 Gew.%ige
Avon FIuid-
Koksaufschlämfuel
(Conditions)
30% by weight
Avon FIuid-
Coke slurry
kung
MM BtuLoading
kung
MM Btu
am% Air
at the
über-.,)
schußAir-
above-.,)
shot
Molver
hältNH3 / NO
Molver
holds
zug-Gas
Zusammensetz.Fire
train gas
Assemble
(trocken)(trocken)00 ND
(dry) (dry)
215 1
215
(3% O2)NO (dry)
(3% O 2 )
vonImplementation,
from
Nr.Bacharach
No.
°2 (VoI.-
° 2
(naß)SO 2
(wet)
6 2
6th
Serie No.1
(nur Primär-
luft)split
Series No.1
(only primary
air)
~ 3 2
~ 3
112,1 2
112.1
18,34_
18.3
0 5
0
3,46i
3.4
12,98th_
12.9
197200
197
17371733
1737
14,514.4
14.5
6060
60
203207
203
66th
6th
brennung)wise ver
burning)
87,493.4
87.4
19,319.7
19.3
00
0
3,53.6
3.5
705710
705
11.912.1
11.9
luft)(only primary
air)
Spaltesplit
weise Ver
brennung)(stages
wise ver
burning)
1433
14351431
1433
1435
14461443
1446
nicht bestimmtnot determined
Etwas Luft tritt durch den sekundären Luftauslaß die ganze Zeit über ein*Some air is entering through the secondary air outlet all the time *
Unverbrannte Kohlenwasserstoffe wurden gemessen und betrugen weniger als 10 ppm über dieUnburned hydrocarbons were measured to be less than 10 ppm over the
gesamte Versuchsdauerentire duration of the experiment
K)K)
onon
TABELLE 4 - KVB Verbrennungsver- TABLE 4 - KVB combustion
Brennstoff'-Bedingungen Zeit 3O% AVON Fluid-Fuel conditions Time 3O% AVON Fluid
Koksaufschläm- Coke slurry
mangmang
Beschikkung MM Btu pro Std.Loading MM Btu per hour
suche an einer 30 Gew.-%igen AVON FLUID-Koksaufschlänununglook for a 30 wt% AVON FLUID coke slurry
% Luft% Air
amat the
Brennerburner
Luftüber- Air above
schußshot
NH3/N0 Molverhält nisNH3 / N0 molar ratio
Feuerzug-Gas Zusammensetz.Fire draft gas composition.
EmissionenEmissions
(ppm)(ppm)
2)2)
SO2
(SO 2
(
COCO
NO NO (trocken)NO NO (dry)
2
(naß) (trecken)(trocken)(3% 0~) 2
(wet) (trek) (dry) (3% 0 ~)
Umsetz.Implementation
vonfrom
N zu NON to NO
BacharachBacharach
Nr.No.
Serie Nr.3Series # 3
(nur Primärluft) (primary air only)
Serie Nr.4Series # 4
(nur Primär-(only primary
(Primärluft,(Primary air,
vorgeheiztpreheated
auf 25O°Cto 250 ° C
(53O0F))(53O 0 F))
1507 1537 1540 1543 1545 1548 1552 1554 1557 1600 16021507 1537 1540 1543 1545 1548 1552 1554 1557 1600 1602
-3 <~3-3 <~ 3
~3 «-3 -3 ~3 ~ 3 «-3 -3 ~ 3
-ν-:-ν-:
1227 1230 1232 12391227 1230 1232 1239
12511251
3)3)
2,9 2,9 2,9 2,9 2,92.9 2.9 2.9 2.9 2.9
99,6 106,9 114,2 100,0 108,0 116,2 111,7 106,9 99,6 99,1 104,1 110,999.6 106.9 114.2 100.0 108.0 116.2 111.7 106.9 99.6 99.1 104.1 110.9
112,8 107,1 115,5 107,2 112,1112.8 107.1 115.5 107.2 112.1
8,4 15,2 22,38.4 15.2 22.3
8,9 16,4 24,5 19,7 15,28.9 16.4 24.5 19.7 15.2
8,48.4
7,8 12,3 19,07.8 12.3 19.0
17,7 12,3 20,3 12,3 17,117.7 12.3 20.3 12.3 17.1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 00 0 0 0 0
11,5
14,0
14,3
12,1
12,7
13,3
12,4
12,0
10,9
9,8
11,6
12,411.5
14.0
14.3
12.1
12.7
13.3
12.4
12.0
10.9
9.8
11.6
12.4
11,0
10,2
11,5
1O,2
11,911.0
10.2
11.5
1O, 2
11.9
4,5 6,0 6,0 7,0 7,0 7,0 7,0 6,0 7,0 8,0 6,5 8,04.5 6.0 6.0 7.0 7.0 7.0 7.0 6.0 7.0 8.0 6.5 8.0
8,5 9,4 8,5 7,0 5,O8.5 9.4 8.5 7.0 5, O
ι to ι to
KJ CO CD COKJ CO CD CO
N/D - Nicht bestimmtN / D - Not determined
1) = Etwas Luft tritt durch den sekundären Luftauslaß die ganze Zeit1) = Some air is coming through the secondary air outlet all the time
über ein.about a.
2) = Unverbrannte Kohlenwasserstoffe wurden gemessen und betrugen weniger2) = unburned hydrocarbons were measured and were less
als 10 ppm über die gesamte Versuchsdauer.than 10 ppm over the entire duration of the experiment.
3) = EPA 5-Particulate-Test wurde bei diesem Punkt durchgeführt.3) = EPA 5 Particulate Test was performed at this point.
V
\V
\
K) OJ O OJ KJK) OJ O OJ KJ
Die Versuche wurden auch unter Verwendung einer zweistufigen (staged) Verbrennung durchgeführt, bei der eine reduzierte (weniger als 100% Luft) Atmosphäre in dem Brenner aufrechterhalten und zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffs Sekundärluft hinzugefügt wurde. Wieder, wie aus den Tabellen 2, 3 und 4 zu ersehen ist, waren die NO-Emissionen aus der Fließkoksaufschlämmung bemerkenswert geringer als die NO-Emissionen für das SJV-Crudeöl allein. Ähnliche relative Ergebnisse wurden auch erhalten, wenn während des Verbrennungsverfahrens Amoniak eingespritzt wurde.The experiments were also carried out using a two-stage (staged) combustion in which maintain a reduced (less than 100% air) atmosphere in the burner and complete combustion secondary air has been added to the fuel. Again, as can be seen from Tables 2, 3 and 4, were the NO emissions from the flowing coke slurry remarkably lower than the NO emissions for the SJV crude oil alone. Similar relative results were obtained also obtained when ammonia was injected during the combustion process.
In einem anderen Beispiel wurde De.layed-Koks zu dem SJV-Crude hinzugefügt anstelle des Fließkokses. Der Delayed-Koks war von der Mobil Oil of Torrance, Californien, geliefert. Die Grundanalyse von Delayed-Koks ist in der Tabelle 1 aufgeführt.In another example, De.layed coke became that SJV crude added instead of flowing coke. The delayed coke was from Mobil Oil of Torrance, California, delivered. The basic analysis of delayed coke is shown in Table 1.
Eine 30 Gew.-%ige Aufschlämmung von Delayed-Koks in SJV-Crudeöl wurde bereitet. Derselben Verfahrensweise wurde gefolgt bei der Bereitung des Delayed-Koks und der 30 Gew.-%igen Delayed-Koks/SJV-Crudeöl-Aufschlämmung, wie in dem Beispiel betreffend den Fließkoks. Die Verbrennungsbedingungen waren auch äquivalent.A 30 weight percent slurry of delayed coke in SJV crude oil was prepared. Same procedure was followed in the preparation of the delayed coke and the 30 wt% delayed coke / SJV crude oil slurry, as in the example relating to flowing coke. The combustion conditions were also equivalent.
Die Ergebnisse der 30 Gew.-%igen Delayed-Koks/SJV-Crudeöl-Auf schlämmung sind in der Tabelle 5 aufgeführt. Wie man ersehen kann, sind die NO-Emissionsniveaus für die Delayed-Koks-Aufschlämmungen auch bemerkenswert tiefer als jene für das SJV-Crudeöl allein. Zweistufige Verbrennung und Amoniakinjektion wurden auch mit der Delayed-Koks-Aufschlämmung ausgeführt (aber nicht gezeigt in Tabelle 5) mit ähnlichen Reduktionen in den NO-Emissionen. Versuche wurden nicht ausgeführt mit aus Kohle hergestellter künstlichen Kohle oder anderen niedrig-VCM-Materialien, wie z.B. Anthrazitkohle und durch Verkokung von Kohle hergestellter Koks; jedoch würde die beobachteteThe results of the 30% by weight delayed coke / SJV crude oil slurry are shown in Table 5. As it can be seen that the NO emission levels for the delayed coke slurries are also remarkably lower than those for the SJV crude oil alone. Two-stage combustion and ammonia injection were also used with the delayed coke slurry performed (but not shown in Table 5) with similar reductions in NO emissions. Attempts have not been carried out with charcoal-made charcoal or other low-VCM materials, such as anthracite coal and coke made by coking coal; however, that would be observed
Reduzierung an NO-Eraissionen auch dann erwartet werden, wenn Brennstofföl mit diesen Materialien aufgeschlämmt wird.Reduction in NO emissions can also be expected if when fuel oil is slurried with these materials will.
TABELLE 5 - KVB Verbrennungsversuche an einer 30 Gew.-%igen Delayed-Koksaufschläramung TABLE 5 - KVB combustion tests on a 30% by weight delayed coke slurry
Brennstofffuel
(Bedingungen) Beschik- (Conditions) application
30%ige Delayed- kung30% delay coverage
Koksaufschlära- M4 BtuCoke pulp- M4 Btu
irung Zeit pro Std.time per hour
Serie Nr.1Series # 1
(nur Primärluft) (primary air only)
145O
1455
1457
1502
15O4
1507
1510
1515145O
1455
1457
1502
15O4
1507
1510
1515
3)3)
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,23.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
3.2
% Luft% Air
amat the
Brennerburner
111,6
106,9
123,7
120,7
117,4
106,9
109,2
112,4111.6
106.9
123.7
120.7
117.4
106.9
109.2
112.4
Luft- NH3/NO über- Molverschuß D hält-(%) nisAir- NH3 / NO over- molar screw D holds - (%) nis
17,7 13,4 29,7 26,7 23,7 13,4 15,8 18,417.7 13.4 29.7 26.7 23.7 13.4 15.8 18.4
Feuerzug-Gas Zusanmensetz.Fire train gas combination.
CO-,CO-,
3,3 2,6 5,0 4,6 4,2 2,6 3,0 3,43.3 2.6 5.0 4.6 4.2 2.6 3.0 3.4
15,3 15,5 14,1 14,7 14,7 15,0 15,5 15,215.3 15.5 14.1 14.7 14.7 15.0 15.5 15.2
2)2)
SO2 00 NO N0(troc]SO2 00 NO N0 (troc]
(naß) (trocken) (trocken) (3% Cb.)(wet) (dry) (dry) (3% Cb.)
680
680
670
650
630
650
650
670680
680
670
650
630
650
650
670
95
100
130
140
130
10595
100
130
140
130
105
80
12080
120
230 220 200230 220 200
205 210 210 205 210205 210 210 205 210
234 215 225 225 225 205 205 215234 215 225 225 225 205 205 215
von
N zu NOx Unsetz.
from
N to NO x
Nr.Bacharach
No.
1) = Etwas Luft tritt durch den sekundären Luftauslaß die ganze Zeit über ein.1) = Some air is entering through the secondary air outlet all the time.
2) = Unverbrannte Kohlenwasserstoffe wurden gemessen und betrugen weniger als 10 ppn über2) = unburned hydrocarbons were measured and were less than 10 ppn above
die gesamte Versuchsdauer.the entire duration of the experiment.
3) = EPA 5-Particulate-Test wurde bei diesem Punkt durchgeführt.3) = EPA 5 Particulate Test was performed at this point.
Ca. N.Approx. N.
ο -ι ο -ι
Aus den vorstehenden Beispielen wird ersichtlich, daß die Zugabe von niedrig-VCM kohlenstoffhaltigem Material zu Brennstoffölen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Vorteile des Streckens des Heizwertes von Brennstofföl einbringt, während gleichzeitig die NO-Emissionen erniedrigt werden. Dies stellt eine Verbesserung dar gegenüber den Kohle/Brennstofföl-Aufschlämmungen, in denen die Kohle genauso viel zum Heizwert beitragen mag, aber nicht zusätzlich das Niveau der NO-Emissionen herabsetzt. Gegebenenfalls kann die Kohle zuerst pyrolysiert werden, um VCM für einen separaten Brennstoffgebrauch zu entfernen; die resultierende aus Kohle hergestellte künstliche Kohle wird mit Brennstofföl aufgeschlämmt mit dem Zweck, die in der aus Kohle hergestellten künstlichen Kohle verbliebenen Heizwerte durch Verbrennung zu gewinnen, während dabei auch die NO-Emissionen des Brennstofföls herabgesetzt werden. Auf diesem Wege wird dieselbe Menge an Heizwert aus der Kohle gewonnen wie bei der Kohle/Brennstofföl-Aufschlämmungstechnologie, während die NO-Emissionen auf einem niederen Niveau gehalten werden.From the above examples it can be seen that the addition of low-VCM carbonaceous Material on fuel oils in accordance with the present invention brings the advantages of stretching the calorific value of fuel oil while at the same time the NO emissions are reduced. This is an improvement over the coal / fuel oil slurries, in which the coal may contribute just as much to the calorific value, but not additionally that Reduces the level of NO emissions. Optionally, the charcoal can first be pyrolyzed to provide VCM for to remove a separate fuel consumption; the resulting charcoal-made charcoal is slurried with fuel oil for the purpose of the artificial coal made from coal to gain the remaining calorific values through combustion, while also reducing the NO emissions of the fuel oil be reduced. In this way, the same amount of calorific value is obtained from the coal as with the Coal / fuel oil slurry technology while the NO emissions are kept at a low level.
Claims (11)
100 Santa Monica Blvd.
Los Angeles, California 90067
V.St.A.TOSCO Corporation
100 Santa Monica Blvd.
Los Angeles, California 90067
V.St.A.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US15870680A | 1980-06-12 | 1980-06-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3123032A1 true DE3123032A1 (en) | 1982-03-18 |
Family
ID=22569339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19813123032 Withdrawn DE3123032A1 (en) | 1980-06-12 | 1981-06-10 | METHOD FOR REDUCING NITROGEN OXIDE EMISSIONS RESULTING FROM THE COMBUSTION OF FUEL OILS |
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-
1981
- 1981-05-30 JP JP8190881A patent/JPS5725391A/en active Pending
- 1981-06-03 GB GB8117006A patent/GB2077758A/en not_active Withdrawn
- 1981-06-10 DE DE19813123032 patent/DE3123032A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5725391A (en) | 1982-02-10 |
GB2077758A (en) | 1981-12-23 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |