ES2322522B1 - "sistema separado de aire de sobrecombustion con un ajuste elevado para las calderas de combustion con carbon pulverizado". - Google Patents
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Abstract
Sistema separado de aire de sobrecombustión con
un ajuste elevado para las calderas de combustión con carbón
pulverizado.
Un horno (10) comprende una serie de
compartimientos inferiores (18), que se extienden en una
disposición vertical, por lo menos uno de los compartimientos
inferiores (18) posee una o varias toberas de combustible (20), que
de forma tangencial introducen el combustible hacia el interior de
la cámara de combustión, con un desplazamiento en relación con una
diagonal (DD), que pasa a través de las esquinas, entre sí
opuestas, de la cámara de combustión. Por lo menos uno de los
compartimientos inferiores (18) tiene una o varias toberas de aire
(22), que introducen el aire de forma tangencial hacia el interior
de la cámara de combustión, a lo largo de una dirección de
desplazamiento que está desplazada de la diagonal (DD) y por el
mismo lado de la dirección de desplazamiento de la combustión del
combustible. El aire introducido tangencialmente y el combustible
quemado de forma desplazada producen una bola de fuego de
turbulencia (RB) dentro de la cámara de combustión. Por lo menos un
compartimiento de sobrecombustión (24) posee por lo menos una
tobera de aire (40) para la inyección de aire, en oposición a la
bola de fuego de turbulencia (RB) y a lo largo de una opuesta
dirección de desplazamiento, que está desplazada con respecto al
otro lado de la diagonal (DD), y esto de tal manera que el aire
inyectado pueda promover la evolución de la bola de fuego de
turbulencia (RB) en un flujo ascendente.
Description
Sistema separado de aire de sobrecombustión con
un ajuste elevado para las calderas de combustión con carbón
pulverizado.
La presente invención se refiere, de forma
general, a un horno de combustión con un combustible fósil así como
a un procedimiento para el funcionamiento de un horno de
combustión de combustible fósil. Más concretamente, la presente
invención se refiere a un horno de combustión con carbón
pulverizado así como a un procedimiento para el funcionamiento de
un tal horno de combustión de carbón pulverizado al objeto de
controlar el flujo de los productos de combustión dentro del
mismo.
Durante mucho tiempo, el combustible sólido
pulverizado en suspensión ha sido quemado con éxito dentro de los
hornos con unos métodos de combustión tangencial. La técnica de la
combustión tangencial implica la introducción del combustible
sólido pulverizado y del aire en un horno desde las cuatro esquinas
del mismo, de tal manera que el combustible sólido pulverizado y el
aire sean dirigidos tangencialmente a un círculo imaginario dentro
del centro del horno. Este tipo de combustión tiene muchas
ventajas, entre las cuales están una mezcla íntima del combustible
sólido pulverizado con el aire; las condiciones de una llama
estable; así como un prolongado tiempo de permanencia de los gases
de combustión dentro de los hornos.
Es conocido que un acercamiento a una combustión
por fases puede mejorar la reducción del óxido nítrico NO_{x}
dentro de un horno con combustión de combustible fósil como, por
ejemplo, en un horno en el cual es quemado el carbón pulverizado.
Un tal acercamiento a una combustión por fases puede comprender la
reducción de la cantidad de aire introducida en una zona del
quemador principal del horno, la cual es una región en la que el
combustible - como, por ejemplo, el carbón pulverizado - es
inyectado, e introducir, en lugar de ello, unas mayores cantidades
de aire por encima de la zona del quemador principal.
Durante los años, y según el anterior estado de
la técnica, han sido efectuados distintos intentos en lo que se
refiere a la necesidad de limitar las emisiones del óxido nítrico
NO_{x}, que dentro de los hornos se produce como consecuencia de
la combustión de los combustibles fósiles. El punto focal de uno de
estos intentos ha sido el desarrollo de los llamados sistemas de
combustión bajos en NO_{x}, apropiados para ser empleados en los
hornos con combustión de combustibles fósiles. La Patente Núm.
5.020.454 de los Estados Unidos, con el título "Clustered
Concentric Tangencial Firing System" (o sistema concéntrico
agrupado de combustión tangencial), concedida el 4 de Junio de 1991
a la misma Entidad que es también Solicitante de la presente
Solicitud de Patente, revela un ejemplo de un sistema de combustión
bajo en NO_{x} de esta clase. Conforme a las enseñanzas de esta
Patente Núm. 5.020.454 de los Estados Unidos, queda proporcionado
un sistema concéntrico agrupado de una combustión tangencial, el
cual comprende una caja de viento; una primera agrupación de
toberas de combustible, dispuestas dentro de la caja de viento y
operativas para inyectar el combustible de forma agrupada hacia el
interior del horno con el fin de producir, de este modo, una
primera zona rica en combustible dentro del horno; una segunda
agrupación de toberas de combustible, dispuestas dentro de la caja
de viento y operativas para inyectar el combustible de forma
agrupada hacia el interior del horno, con el objeto de producir con
ello una segunda zona rica en combustible dentro del horno; una
tobera de aire desplazada o contrapuesta, que está dispuesta dentro
de la caja de viento, y la misma es operativa para inyectar el aire
desplazado hacia el interior del horno, de tal modo que este aire
desplazado pueda ser dirigido - de forma alejada del combustible,
que está siendo inyectado de una manera agrupada - hacia el
interior del horno y contra las paredes del mismo; una tobera de
aire de sobrecombustión - de un acoplamiento estrecho - está
dispuesta dentro de la caja de viento, y esta tobera es operativa
para inyectar un aire de sobrecombustión - estrechamente acoplado -
hacia el interior; como asimismo comprende este sistema concéntrico
agrupado de combustión tangencial una tobera de aire de
sobrecombustión de tipo separado, que está dispuesta dentro de la
caja de viento, y la misma es operativa para inyectar el aire de
sobrecombustión separado hacia el interior del horno.
Otro ejemplo de un tal sistema de combustión
bajo en NO_{x} es el sistema, que constituye el objeto de la
Patente Núm. 5.315.939 de los Estados Unidos, con el título de
"Integrated Low NO_{x} Tangencial Firing" (o Sistema de
combustión tangencial integrado bajo en NO_{x}), concedida el 31
de Mayo de 1994 a la misma Entidad que es también Solicitante de la
presente Solicitud de Patente. De acuerdo con las enseñanzas de
esta Patente Núm. 5.315.939 de los Estados Unidos, es proporcionado
un sistema integrado de combustión tangencial bajo en NO_{x}, el
cual comprende unos medios de suministro del combustible sólido
pulverizado; unas puntas de tobera de fijación de la llama de
combustible sólido pulverizado; unas toberas concéntricas de
combustión; comprende el aire de sobrecombustión de un estrecho
acoplamiento; como asimismo comprende este sistema el aire separado
de sobrecombustión de fases múltiples; y el sistema, al ser
empleado dentro de un horno de combustión de combustible sólido
pulverizado, es capaz de limitar las emisiones de NO_{x} del
horno a menos de 0,15 libra/millón BTU (Unidad Térmica Británica)
manteniendo, no obstante, el índice de las cenizas volátiles del
carbón a menos del 5% y las emisiones de CO a menos de 50 ppm.
Cada uno de los dos hornos de combustión
tangencial, revelados en las dos Patentes anteriormente
mencionadas, se aprovecha del conocimiento de que la formación del
óxido nítrico NO_{x} dentro de un horno con combustión tangencial
puede con frecuencia ser reducida a un valor mínimo mediante un
acertado control del aire, que es introducido por encima de la zona
del quemador principal, la cual es rica en combustible, es decir,
un control de la introducción del llamado aire de sobrecombustión.
Un acertado control del aire de sobrecombustión en tales
circunstancias está caracterizado por la introducción del aire de
sobrecombustión de una manera, que asiste en la formación de la
bola de fuego de turbulencia dentro del horno, al mismo tiempo que
son sostenidas también las condiciones subestequiométricas dentro
de la región del quemador principal. En relación con el
sostenimiento de las condiciones subestequiométricas dentro de la
zona del quemador principal, puede ser observado que cualquier
incremento en el tiempo de permanencia del combustible dentro de la
zona subestequiométrica del quemador principal - la cual es rica en
combustible - favorecerá aún más la reducción en el óxido nítrico
NO_{x}.
Otro ejemplo de un sistema de combustión bajo en
NO_{x} es el sistema que constituye el objeto de la Patente Núm.
5.343.820 de los Estados Unidos, con el título "Advanced Overfire
System For NO_{x} Control" (o Perfeccionado sistema de
sobrecombustión para el control del NO_{x}), concedida el 6 de
Septiembre de 1994 a la misma Entidad que es también la Solicitante
de la presente Solicitud de Patente. Según las enseñanzas de la
Patente Núm. 5.343.820 de los Estados Unidos, queda proporcionado
un perfeccionado sistema de sobrecombustión para el control del
NO_{x}, el cual comprende unas elevaciones múltiples de los
compartimientos de aire de sobrecombustión, las cuales consisten en
una multitud de compartimientos de aire de sobrecombustión de un
acoplamiento estrecho así como en una multitud de compartimientos
separados del aire de sobrecombustión.
Otro ejemplo más de un sistema de combustión de
este tipo es el sistema, que forma el objeto de la Patente Núm.
6.148.744 de los Estados Unidos, con el título "Coal Firing
Furnace And Method Of Operating A Coal-Fired
Furnace" (u Horno de combustión de carbón y procedimiento para
el funcionamiento de un horno con combustión de carbón), concedida
el 21 de Noviembre de 2000 a la misma Entidad que es también la
Solicitante de la presente Solicitud de Patente. Conforme a las
enseñanzas de la Patente Núm. 6.148.744 de los Estados Unidos, es
proporcionado un procedimiento para el funcionamiento de un horno
con combustión de carbón pulverizado, con el fin de conseguir
solamente una variación previamente determinada en las instantáneas
velocidades verticales del flujo que sale de una cámara de
combustión del horno que comprende, según una variante del mismo,
una serie de compartimientos inferiores para introducir a través de
los mismos - uno para el aire, otro para el combustible y otro para
el aire y el combustible - estas aportaciones hacia el interior de
la cámara de combustión del horno.
Todavía otro ejemplo más de un tal sistema de
combustión es el sistema, que constituye el objeto de la Patente
Núm. 6.202.575 de los Estados Unidos, con el título "Corner
Windbox Overfire Air Compartment For A Fósil
Fuel-Fired Furnace" (o Compartimiento de aire de
sombrecombustión con caja de viento de esquina para un horno con
combustión de combustible fósil), concedida el 20 de Marzo de 2001
a la misma Entidad que es también la Solicitante de la presente
Solicitud de Patente. De acuerdo con las enseñanzas de la Patente
Núm. 6.202.575 de los Estados Unidos, queda proporcionado un
compartimiento de aire de la caja de viento de esquina de un
sistema de combustión tangencial de un horno con combustión de
combustible fósil para la inyección del aire secundario hacia el
interior del horno. Este compartimiento de aire comprende una parte
de canal con un extremo de entrada, que se comunica con un conducto
de suministro de aire, así como con un extremo de salida que se
comunica - a través de un conjunto de salida - con la abertura del
horno. Este conjunto de salida comprende por lo menos un álabe para
guiar una corriente de aire, como asimismo comprende un bastidor de
montaje para sostener el álabe en relación con la parte de canal
para guiar, de este modo, una corriente de aire, que pasa desde la
parte de canal hacia el interior del horno, atravesando para ello
la abertura del mismo.
A pesar del hecho de que en el transcurso de los
años se han producido distintos acercamientos - revelados en el
estado anterior de la técnica y encaminados hacia una reducción en
las emisiones del óxido nítrico NO_{x}, que es formado como
consecuencia de la combustión de los combustibles fósiles dentro de
los hornos - según el actual estado de la técnica existe todavía la
necesidad de perfeccionar lo que se ha conseguido con arreglo a
estos distintos intentos. Por ejemplo, existe todavía la necesidad
de un acercamiento, que podría permitir la introducción del aire de
sobrecombustión de una manera, que pueda promover un más largo
tiempo de permanencia del combustible en las condiciones
subestequiométricas de la zona del quemador principal de un horno
de combustión tangencial, mientras que al mismo tiempo pueda ser
reducida al mínimo la energía, que es necesaria para llevar a
efecto una introducción del aire de sobrecombustión de esta
manera.
Indicado de forma resumida, la presente
invención abarca, según una preferida forma de realización, un
horno de combustión de carbón pulverizado, que comprende una serie
de compartimientos inferiores, que se extienden en una disposición
vertical; por lo menos uno de los compartimientos inferiores posee
una o varias toberas de combustible, que de forma tangencial
introducen el combustible hacia el interior de la cámara de
combustión, con un desplazamiento en relación con una diagonal que
pasa a través de las esquinas - entre si opuestas - de la cámara de
combustión. El compartimiento inferior de arriba, el cual posee por
lo menos una tobera de combustible, tiene una línea central a una
altura H_{tot} desde la boca de la caldera. Por lo menos uno de
los compartimientos inferiores posee una o varias toberas de aire,
que de forma tangencial introducen el aire hacia el interior de la
cámara de combustión, en una dirección de desplazamiento que está
desplazada de la diagonal por el mismo lado como la dirección de
desplazamiento de la combustión del combustible. El aire, quemado
de forma tangencial, y el combustible, quemado de forma desplazada,
producen una bola de fuego de turbulencia dentro de la cámara de
combustión. Por lo menos un compartimiento de sobrecombustión,
situado en una posición de un ajuste elevado de sobrecombustión,
tiene por lo menos una tobera de aire para inyectar el aire en
oposición a la bola de fuego de turbulencia y a lo largo de una
opuesta dirección de desplazamiento, que está desplazada en
relación con el otro lado de la diagonal, y esto de tal manera que
el aire inyectado pueda promover la evolución de la bola de fuego
de turbulencia en un flujo ascendente. La línea central de la
posición de un ajuste elevado de sobrecombustión se encuentra en
una altura H_{sofa} a partir de la línea central del
compartimiento superior de la inyección del combustible siendo, en
este caso, 0,5 \leq (H_{sofa}/H_{tot}) \leq 0,9.
Según una primera alternativa de realización, el
horno de combustión de carbón pulverizado puede comprender una
serie de compartimientos inferiores que se extienden en una
disposición vertical, teniendo por lo menos uno de los
compartimientos inferiores una o varias toberas de combustible, que
de forma tangencial introducen el combustible hacia el interior de
la cámara de combustión, con un desplazamiento en relación con una
diagonal, que pasa por las esquinas - entre si opuestas - de la
cámara de combustión. Por lo menos uno de estos compartimientos
inferiores posee una o varias toberas de aire, que de forma
tangencial introducen el aire hacia el interior de la cámara de
combustión, a lo largo de una dirección de desplazamiento que está
desplazada de la diagonal por el mismo lado como la dirección de
desplazamiento de la introducción del combustible. El aire
introducido tangencialmente y el combustible introducido de forma
desplazada producen una bola de fuego de turbulencia dentro de la
cámara de combustión. Por lo menos un compartimiento de
sobrecombustión está situado a una distancia vertical desde el
compartimiento superior de los compartimientos inferiores;
distancia ésta que es mayor que la distancia vertical entre uno
cualquiera de los compartimientos inferiores y un compartimiento
inferior colindante. Este compartimiento de sobrecombustión
comprende por lo menos una tobera de aire de alta velocidad así
como por lo menos una tobera de aire de baja velocidad para la
inyección del aire en oposición a la bola de fuego de turbulencia,
a lo largo de una opuesta dirección de desplazamiento, que está
desplazada en relación con el otro lado de la diagonal, y esto de
tal manera que el aire inyectado pueda promover la evolución de la
bola de fuego de turbulencia en un flujo ascendente. Los chorros de
aire de alta velocidad, procedentes de la tobera de aire de alta
velocidad, penetran en el eje impidiendo así la formación de un
núcleo rico en combustible por la parte central de la caldera, y
los chorros de aire de baja velocidad, procedentes de la tobera de
aire de baja velocidad, limpian las paredes del horno, impidiendo
de este modo la formación de unas bolsas ricas en combustible en la
cercanía de las paredes del horno.
La zona libre de la tobera de aire de baja
velocidad es principalmente igual a tres veces la zona libre de la
tobera de aire de alta velocidad. La tobera de aire de alta
velocidad puede estar dispuesta dentro de un primer compartimiento
de sobrecombustión, mientras que la tobera de aire de baja
velocidad puede estar ubicada dentro de un segundo compartimiento
de sobrecombustión; en este caso, el flujo de aire del segundo
compartimiento de sobrecombustión es esencialmente igual al flujo
de aire del primer compartimiento de sobrecombustión. Por
consiguiente, las paredes del segundo compartimiento de
sobrecombustión y un regulador de tiro, dispuesto dentro del mismo,
definen un paso restringido para así producir una caída de la
presión dentro del paso del flujo.
Según una segunda alternativa de realización, es
así que el horno de combustión de carbón pulverizado puede
comprender una serie de compartimientos inferiores, que se
extienden en una disposición vertical y que comprenden un primer
compartimiento superior de los compartimientos inferiores, un
segundo compartimiento inferior de los compartimientos inferiores
así como un tercer compartimiento más bajo de los compartimientos
inferiores. El primer y el tercer compartimiento inferior tienen
cada uno una o varias toberas de combustible, que de forma
tangencial introducen el combustible hacia el interior de la cámara
de combustión, con un desplazamiento en relación con una diagonal,
que pasa por las esquinas de la cámara de combustión, las cuales
son opuestas entre si. El segundo compartimiento inferior posee
unos sub-compartimientos superiores, intermedios e
inferiores, como asimismo posee una pluralidad de toberas de aire,
que de forma tangencial introducen el aire hacia el interior de la
cámara de combustión, a lo largo de una dirección de desplazamiento
que está desplazada de la diagonal por el mismo lado como la
desplazada dirección de la introducción del combustible. Una de las
toberas de aire está unida con cada uno de los
sub-compartimientos. El aire introducido de forma
tangencial y el combustible introducido de manera desplazada
producen una bola de fuego de turbulencia dentro de la cámara de
combustión. Por lo menos un compartimiento de sobrecombustión,
dispuesto a una distancia vertical desde el compartimiento superior
de los compartimientos inferiores - la que es mayor que la
distancia vertical entre uno cualquiera de los compartimientos
inferiores y un compartimiento inferior colindante - posee por lo
menos una tobera de aire para la inyección de aire en oposición a
la bola de fuego de turbulencia, a lo largo de una opuesta
dirección de desplazamiento, que está desplazada por el otro lado
de la diagonal, y esto de tal manera que el aire inyectado pueda
promover la evolución de la bola de fuego de turbulencia en un
flujo ascendente.
El segundo compartimiento inferior comprende un
sencillo control de inclinación, mientras que cada uno de los
sub-compartimientos comprende un control de guiñada
o control del eje vertical. Uno o bien varios de los
sub-compartimientos pueden tener un desplazamiento
en relación con la diagonal; desplazamiento éste que es, sin
embargo, distinto al desplazamiento de los otros
sub-compartimientos con respecto a la diagonal.
Según una tercera alternativa de realización
resulta que el horno puede comprender una serie de compartimientos
inferiores, que se extienden en una disposición vertical; con por
lo menos un compartimiento inferior que posee una o varias toberas
de combustible, que de forma tangencial introducen el combustible
hacia el interior de la cámara de combustión, con un desplazamiento
en relación con una diagonal que pasa por las esquinas - opuestas
entre si - de la cámara de combustión. Por lo menos uno de los
compartimientos inferiores tiene una o bien varias toberas de aire,
que de forma tangencial introducen el aire hacia el interior de la
cámara de combustión a lo largo de una dirección de desplazamiento
que está desplazada de la diagonal por el mismo lado como la
dirección de desplazamiento de la introducción del combustible. El
aire tangencialmente introducido y el combustible introducido de
manera desplazada producen una bola de fuego, que dentro de la
cámara de combustión gira en el sentido de turbulencia. Por lo
menos un compartimiento de sobrecombustión, situado a una distancia
del compartimiento superior de los compartimientos inferiores - la
cual es mayor que la distancia vertical entre uno cualquiera de los
compartimientos inferiores y un compartimiento inferior colindante
- comprende por lo menos una tobera de aire para la inyección del
aire en oposición a la giratoria bola de fuego y a lo largo de una
opuesta dirección de desplazamiento, que está desplazada por el
otro lado de la diagonal, y esto de tal manera que el aire
inyectado pueda promover la evolución de la giratoria bola de fuego
en un flujo ascendente. La tobera de combustible del
compartimiento más bajo de los compartimientos inferiores inyecta
el combustible hacia el interior de la cámara de combustión e
introduce este combustible en el sentido vertical hacia abajo, en
oposición a la dirección del desplazamiento.
Un objetivo de la presente invención consiste en
proporcionar un horno, que tenga un separado sistema de ajuste del
aire de sobre-combustión a un punto de elevación,
el cual puede incrementar al máximo el tiempo de permanencia
subestequiométrica de los gases de combustión dentro de la caldera,
permitiendo así reducir las emisiones en óxido nítrico
NO_{x}.
También es un objetivo de la presente invención
proporcionar un horno, que tenga un separado sistema de aire de
sobrecombustión, que puede variar la velocidad de la inyección del
carbón hacia el interior del horno con el fin de reducir las
emisiones del NO_{x}.
Otro objetivo más de la presente invención
consiste en proporcionar un horno que emplee unos
sub-compartimientos de los compartimientos del aire
auxiliar para así facilitar un mayor control de la estequiometría
del campo cercano con el fin de reducir, de este modo, las
emisiones del NO_{x}.
Todavía otro objetivo de la presente invención
consiste en proporcionar un horno, que pueda reducir las emisiones
en NO_{x} por controlarse la trayectoria del carbón inyectado
desde una baja elevación del carbón.
Otros objetivos y las demás ventajas de la
presente invención pueden ser apreciados de la descripción y de los
planos adjuntos.
La presente invención puede ser comprendida
mejor y sus numerosos objetivos y ventajas se ponen de manifiesto a
las personas familiarizadas con este ramo técnico por hacerse
referencia a los planos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 muestra una vista esquematizada de
perspectiva de un horno con combustión de combustible fósil, el
cual está equipado con un sistema de combustión tangencial,
indicando esta Figura una primera forma de realización del
compartimiento de aire con una caja de viento de esquinas según la
presente invención;
La Figura 2 indica - a escala de aumento - una
vista de perspectiva de la primera caja de viento del horno
representado en la Figura 1;
La Figura 3 muestra - a escala de aumento - la
vista de perspectiva de una variación en la realización de las
cajas de viento de las esquinas del horno indicado en la Figura
1;
La Figura 4 indica una simplificada vista
esquematizada del horno de la Figura 1, mostrando la posición
relativa del elevado ajuste del separado compartimiento de aire de
sobrecombustión;
La Figura 5 muestra - a escala de aumento - una
simplificada vista de sección transversal de una gran tobera de
aire de sobre-combustión de la Figura 3;
La Figura 6 indica - a escala de aumento - la
vista de perspectiva del compartimiento inferior 18C de la Figura
2;
La Figura 7 muestra - a escala de aumento - la
vista lateral de alzado de una variación en la realización del
compartimiento de base de la Figura 1;
La Figura 8 indica la vista de perspectiva de la
tobera del compartimiento de base de la Figura 7; mientras que
La Figura 9 muestra un gráfico indicando la
adicional reducción de las emisiones del NO_{x} en función de la
orientación de la tobera del compartimiento de base para la
inyección del carbón.
Haciendo referencia a los planos adjuntos - en
los cuales los mismos números de referencia representan unas partes
idénticas entre si en las distintas Figuras - se puede observar
que un horno de combustión de combustible fósil 10 posee un
determinado número de paredes 11 que constituyen una zona de
quemador 12, dentro de la cual un proceso de combustión es
mantenido mediante un sistema de combustión tangencial 14.
Este sistema de combustión tangencial 14 es, de
forma preferente, del tipo denominado habitualmente sistema de
combustión tangencial concéntrica. El sistema de combustión
tangencial concéntrica 14 es operativo dentro de la zona del
quemador 12 de un horno de combustión de combustible fósil 10, que
puede ser, por ejemplo, un horno de combustión de carbón
pulverizado. La zona de quemador 12 define un eje longitudinal BL,
que en el sentido vertical se extiende por la parte central de la
zona del quemador 12.
La zona del quemador 12 tiene cuatro esquinas,
cada una de las cuales es principalmente equidistante de las
esquinas colindantes, de tal manera que la cámara de combustión,
formada de este modo por la zona del quemador, sea de una
configuración en forma de paralelepípedo y puede tener, por
ejemplo, una forma rectangular o la forma cuadrada. Dentro de las
cuatro esquinas de la cámara de combustión están dispuestas una
primera caja de viento 16A; una segunda caja de viento 16B; una
tercera caja de viento 16C; así como una cuarta caja de viento 16D.
La primera caja de viento 16A está dispuesta - esencialmente de
forma intermedia por la circunferencia - entre la segunda caja de
viento 16B y la cuarta caja de viento 16D, observadas éstas en la
dirección circunferencial en relación con el eje longitudinal BL de
la zona del quemador, de tal manera que la primera caja de viento
16A se encuentre situada a un espaciamiento circunferencial
principalmente idéntico de cada una de las respectivas cajas de
viento segunda 16B y cuarta 16D. La tercera caja de viento 16C está
dispuesta - esencialmente de forma intermedia por la circunferencia
- entre la segunda caja de viento 16B y la cuarta caja de viento
16D por el respectivo lado de estas cajas de viento, observadas
las mismas en la dirección circunferencial, de tal manera que la
tercera caja de viento 16C se encuentre situada a un espaciamiento
circunferencial principalmente idéntico de cada una de las
respectivas cajas de viento segunda 16B y cuarta 16D.
La primera caja de viento 16A y la tercera caja
de viento 16C definen una primera pareja de cajas de viento,
colocadas en una relación yuxtapuesta entre si (es decir, la pareja
de las cajas de viento está dispuesta sobre una diagonal, que pasa
por el eje longitudinal BL). La segunda caja de viento 16B y la
cuarta caja de viento 16D definen una segunda pareja de cajas de
vientos, colocadas en una relación yuxtapuesta entre si.
Cada una de las cajas de viento, 16A hasta 16D,
comprende una pluralidad de compartimientos, que a continuación se
describen con más detalles en relación con la primera caja de
viento 16A que, a efectos de la descripción, está designada como
una caja de viento representativa, y es evidente que las otras
cajas de viento, 16B hasta 16D, son idénticas - tanto en su
configuración como en su funcionamiento - a esta caja de viento
representativa. La primera caja de viento 16A comprende una serie
de compartimientos inferiores 18, cada uno de los cuales está
previsto para la introducción del combustible, del aire o para
ambos, el combustible y el aire, de tal manera que una combinación
de aire y de combustible pueda ser introducida hacia el interior de
la cámara de combustión a través de esta serie de compartimientos
inferiores 18. Se ha de tener en cuenta, sin embargo, que una o
varias de las cajas de viento, 16A hasta 16D, también pueden estar
configuradas de forma alternativa y de tal manera, que las series
de compartimientos inferiores 18 de las mismas solamente puedan
introducir, de forma seleccionada, o el combustible o el aire,
según sea necesario, hacia el interior de la zona del quemador 12.
Las series de los compartimientos inferiores 18 se extienden hacia
la mitad de la base "BH" del horno, en una disposición
vertical y con unas series de compartimientos inferiores 18, que
están dispuestos de forma apropiada uno por debajo del otro y en una
extensión desde un compartimiento de arriba de los compartimientos
inferiores, el cual tiene la referencia 18T, hasta un
compartimiento más bajo de estos compartimientos inferiores.
La primera caja de viento 16A comprende, además,
un determinado número de toberas de combustible 20, cada una de
las cuales está dispuesta de una manera apropiada en unos
compartimientos seleccionados de los compartimientos inferiores 18
a efectos de una introducción del combustible de forma tangencial
hacia el interior de la cámara de combustión. Tal como esto puede
ser apreciado en la Figura 2, dos de las toberas de combustible 20
están indicadas de forma representativa en una disposición de
montaje dentro de un compartimiento inferior representativo 18 del
tipo de compartimiento, que va provisto de la tobera de
combustible; estos compartimientos representativos se indican, en
lo sucesivo, como compartimientos inferiores, 18A y 18B. Las
toberas de combustible 20, dispuestas en los compartimientos
inferiores, 18A y 18B, introducen el combustible y el aire primario
en una dirección tangencial hacia una bola de fuego, que es
giratoria o que forma turbulencias, por regla general por el eje
longitudinal BL de la zona del quemador 12 mientras que la misma
está ascendiendo dentro de esta zona. La dirección de la
introducción tangencial del combustible (o dirección de introducción
desplazada del combustible) forma un determinado ángulo con la
diagonal DD.
La primera caja de viento 16A comprende asimismo
un determinado número de toberas de aire 22 para la introducción
del aire secundario desde otros compartimientos de los
compartimientos inferiores 18 y hacia el interior de la cámara de
combustión, de forma tangencial a la bola de fuego giratoria RB. La
tobera de aire 22 introduce el aire a lo largo de una dirección de
desplazamiento o de desviación, que está desplazada de la diagonal
DD en la misma dirección como la dirección desplazada de la
introducción del combustible. El combustible introducido de forma
desplazada y el aire producen y mantienen la bola de fuego
giratoria o de formación de turbulencias RB dentro de la cámara de
combustión. El compartimiento inferior 18C es uno de los
respectivos compartimientos inferiores previstos para la
introducción del aire secundario hacia el interior del horno 10. El
aire, introducido de forma colectiva - tanto por las partes
proporcionales del aire primario de las toberas de combustible 20
como por las toberas de aire secundario 22, dispuestas en los
compartimientos inferiores - representa una cantidad que es
inferior a la cantidad necesaria para una combustión completa del
combustible introducido hacia el interior de la zona del quemador
12, de tal manera que la parte proporcional de la zona del
quemador 12, la cual está unida con los compartimientos inferiores
18, esté caracterizada por las condiciones de una combustión
subestequiométrica.
El horno 10 comprende, adicionalmente, uno o
varios compartimientos de aire de sobrecombustión 24, que están
dispuestos a una distancia vertical del compartimiento superior 18T
de los compartimientos inferiores, la cual es mayor que la
distancia vertical entre cualquier pareja de los colindantes
compartimientos inferiores 18. Estos compartimientos de aire de
sobrecombustión 24 son operativos para introducir el separado aire
de sobrecombustión (SOFA) hacia el interior de una zona superior
del horno 10, la que está situada por encima de la zona del
quemador 12, y en oposición a la bola de fuego de turbulencia RB.
Quiere decir esto, que el aire de sobrecombustión es inyectado a lo
largo de una dirección de desplazamiento del aire, la cual está
desplazada o desviada en relación con el lado opuesto de la
diagonal DD, en comparación con la dirección desplazada de la
introducción del combustible y con la dirección desplazada del
aire, que es inyectado desde los compartimientos inferiores. En los
hornos del anterior estado de la técnica y con el aire de
sobrecombustión separado SOFA (separated
overfire air), un punto de baja elevación del
aire de sobrecombustión separado había sido empleado inicialmente
para reducir las emisiones de óxido nítrico NO_{x}. Conforme a un
perfeccionamiento correspondiente (tal como revelado en la Patente
Núm. 5.315.939 de los Estados Unidos), se han empleado luego dos
elevaciones o alturas para el aire de sobrecombustión separado; con
un compartimiento superior de aire de sobrecombustión, que produce
una incrementada reducción en NO_{x}, así como con un
compartimiento inferior de aire de sombrecombustión, que
proporciona unos niveles aceptables del carbón sin quemar dentro de
las cenizas volátiles.
Haciendo referencia a la Figura 4, se observa
que el pretendido sistema de aire de sobrecombustión separado de
un elevado punto de ajuste emplea un solo ajuste de altura de tipo
SOFA 26, con una altura que queda especificada según la ecuación
siguiente:
0 . 5 \leq
(H_{sofa}/H_{tot}) \leq 0 .
9,
en la que H_{sofa} representa la
altura desde la línea central 28 del compartimiento superior 18A de
la inyección del carbón hasta la línea central del elevado punto de
ajuste de la altura SOFA o aire de sobrecombustión separado,
mientras que H_{tot} es la altura desde la línea central 28 del
compartimiento superior 18A de la inyección del carbón hasta la
boca 32 de la caldera (en la que el área de sección transversal de
la zona del quemador 12 se reduce en por lo menos un 20 por
ciento). No obstante, ha de tenerse en cuenta que la presente
invención emplea solamente un elevado punto de ajuste para el SOFA
o aire de sobrecombustión separado 26, y que no es utilizado ningún
punto de una elevación más baja para este aire de sobrecombustión
separado, tal como el mismo sí había sido empleado según la Patente
Núm. 5.315.939 de los Estados Unidos. Este más elevado punto de
ajuste del aire de sobrecombustión separado puede ser proporcionado
por un solo compartimiento de aire de sobrecombustión 24 o bien
por unos compartimientos múltiples de aire de sobrecombustión, 34 y
36 (Figura 3), que están dispuestos verticalmente, el uno sobre el
otro. Este sistema 38 del más elevado punto de ajuste del aire de
sobrecombustión separado aumenta al máximo el tiempo de permanencia
subestequiométrica de los gases de combustión dentro de la
caldera, lo cual tiene por resultado unas mas reducidas emisiones
de NO_{x} que los tradicionales sistemas de un ajuste más bajo
del aire de sobrecombustión
separado.
Para conseguir unos más elevados niveles en la
conversión del carbón - lo cual tiene por resultado unas bajas
emisiones de CO así como unos más reducidos niveles de carbón
dentro de las cenizas volátiles - se precisa una mezcla íntima
entre el aire de sobrecombustión y los gases de combustión dentro
de la caldera. La necesaria mezcla tipo SOFA o del aire de
sobrecombustión separado puede ser conseguida con el sistema SOFA
38 de un más elevado punto de ajuste por introducirse el aire a
través de unas toberas 40, dispuestas en las esquinas de un horno
típico de combustión tangencial, así como con unas toberas (no
indicadas) situadas en las paredes de la caldera, o bien mediante
cualquier combinación de las toberas de esquinas y de las toberas
de paredes. Según las necesidades, este sistema SOFA 38 de un
elevado punto de ajuste puede llevar incorporado asimismo el empleo
de un ventilador de refuerzo para aumentar la velocidad del aire de
sobrecombustión, lo cual puede mejorar la mezcla entre el aire de
sobrecombustión y los gases finos dentro de la caldera.
Como alternativa, la necesaria mezcla del aire
de sobrecombustión separado también puede ser conseguida con la
variable velocidad del conjunto SOFA o dispositivo de aire de
sobrecombustión separado 42, que está indicado en las Figuras 3 y
5. El diseño de las calderas con una combustión tangencial se ha
manifestado en forma de un intercambio entre la velocidad del aire
de sobrecombustión separado, la penetración de los chorros y la
mezcla. Al ser la velocidad del aire de sobrecombustión separado
demasiado baja, el aire no penetrará hacia la parte central de la
caldera, lo cual tiene por resultado un núcleo rico en combustible.
Al ser la velocidad SOFA o del aire de sobrecombustión separado
aumentada de la forma suficiente, los chorros penetrarán hasta la
parte central de la caldera; no obstante, pueden producirse unas
bolsas ricas en combustible, las cuales permanecen cerca de las
paredes 11 del horno. Asimismo, puede ser empleada una tobera de
control de la guiñada del aire de sobrecombustión separado para
aportar mayor cantidad de aire a la cercanía de las paredes 11 del
horno; sin embargo, el incremento del control de guiñada del aire
de sobrecombustión separado también tiene el efecto de aumentar las
turbulencias dentro del horno, lo cual reduce la penetración del
control de guiñada para el aire de sobrecombustión separado.
El dispositivo de aire de sobrecombustión
separado de velocidad variable 42 emplea una combinación de chorros
de aire de sobrecombustión separado de alta velocidad 44 y de
chorros de aire de sobrecombustión separado de baja velocidad 46
para así proporcionar la adicional flexibilidad, que es necesaria
para mejorar la mezcla del aire de sobrecombustión separado dentro
de las calderas con una combustión tangencial. Los chorros de aire
de sobrecombustión separado de alta velocidad 44 penetran hasta la
parte central de la caldera, mientras que los chorros de aire de
sobrecombustión separado de baja velocidad 46 limpian las paredes
11 del horno con un menor impacto sobre las turbulencias dentro del
mismo.
Según una preferida forma de realización,
resulta que el dispositivo de aire de sobrecombustión separado de
velocidad variable 42 comprende por lo menos un compartimiento de
aire de sobrecombustión 36, que tiene una sola tobera grande de aire
de sobrecombustión separado 48, con una mayor zona libre
(aproximadamente tres veces mayor) que la que normalmente había
sido empleada, y esta tobera proporciona un chorro de aire de
sobrecombustión separado de baja velocidad 46. Por lo menos un
compartimiento de aire de sobrecombustión 34, que posee una tobera
de aire de sobrecombustión separado 50 con un tamaño convencional,
proporciona unos chorros de aire de sobrecombustión separado 44,
que tienen la velocidad máxima permitida por el ventilador
previsto. Este dispositivo de aire de sobrecombustión separado de
velocidad variable 42 está diseñado de tal manera, que el flujo de
aire a través de todos los compartimientos, 34 y 36, será igual a
la caída de la presión dentro del gran compartimiento de aire de
sombrecombustión separado 36, la cual se produce a través del paso
restringido, formado en el mismo por las paredes 51 del
compartimiento 36 así como por un regulador de tiro 52. La
adicional zona libre del aire de sobrecombustión separado permite
realizar una fácil variación en la cantidad del aire de
sobrecombustión separado a efectos de una optimación en la
regulación de la caldera. Cada uno de los compartimientos del aire
de sobrecombustión separado, 34 y 36, dispone de un control de
guiñada independiente.
Una reducción adicional en las emisiones del
óxido nítrico NO_{x} puede ser conseguida por controlarse la
estequiometría del campo cercano, empleando para ello unos
sub-compartimientos en las cajas de viento. Haciendo
referencia a la Figura 6, en la misma se puede observar un
compartimiento de inyección de aire 18C, que está dispuesto entre
una pareja de compartimientos de inyección de carbón, 18A y 18B, y
que puede ser dividido en unos más pequeños
sub-compartimientos 54, 56 y 58, cada uno de los
cuales tiene su propia tobera de aire 60, 62 y 64. Al ser la única
tobera de aire 22 dividida en las tres toberas de aire individuales
60, 62 y 64, queda incrementada la zona de superficie de los
chorros de aire resultantes, lo cual tiene por efecto un más rápido
arrastre de los gases de combustión, lo que reduce, a su vez, la
concentración local en oxígeno. Un regulador de tiro separado 66,
68 y 70, puede estar previsto para cada uno de los
sub-compartimientos 54, 56 y 58 o bien, como
alternativa, el sub-compartimiento central 56 puede
disponer de un regulador de tiro, mientras que los
sub-compartimientos superior e inferior, 54 y 58,
respectivamente, pueden tener un regulador de tiro en común para
facilitar así un mayor control sobre la cercana estequiometría del
quemador.
De forma preferente, los
sub-compartimientos 54, 56 y 58, tendrán un control
de inclinación común 72, que proporciona una selectiva polarización
del aire auxiliar hacia las colindantes toberas de combustible, 20
y 20', o desde las mismas hacia fuera, según sea necesario para una
optimación de las cajas de viento. Los
sub-compartimientos 54, 56 y 58, pueden estar
equipados con unos separados controles de guiñada 74. En función de
la instalación específica, uno o varios
sub-compartimientos pueden estar dispuestos de forma
desplazada, mientras que los restantes
sub-compartimientos permanecen en línea recta. Por
ejemplo, el gas natural puede ser introducido como un combustible
auxiliar en el horno 10 a través de los
sub-compartimientos superior e inferior, 54 y 58,
respectivamente, mientras que el aire está siendo inyectado a través
del sub-compartimiento central 56. Según este
ejemplo, las toberas, 60 y 64, de los
sub-compartimientos superior e inferior, 54 y 58,
podrían estar dispuestos en línea recta (inyectando el combustible
auxiliar a lo largo de la misma dirección desplazada de la
inyección de combustible como el combustible inyectado por los
compartimientos inferiores), mientras que la tobera 62 del
sub-compartimiento central 56 inyectaría el aire a
lo largo de una dirección desplazada de inyección del aire, la cual
está desviada en relación con el lado opuesto de la diagonal DD, en
comparación con la dirección desplazada de la inyección del
combustible.
La incorporación, tanto de las toberas rectas
como de las toberas desplazadas, facilita la máxima flexibilidad
con el fin de aportar el aire cerca de las paredes 11 de la
caldera, a efectos de su protección, como asimismo proporciona esta
incorporación la posibilidad de polarizar el aire de forma alejada
de las toberas de combustible, 20 y 20', para una máxima reducción
en las emisiones del NO_{x}. Los ensayos han puesto de manifiesto
unas reducciones en el óxido nítrico NO_{x} de 0,01 hasta
0,02/MMBTU al ser empleados unos
sub-compartimientos de las cajas de viento, tal como
los mismos están indicados en la Figura 6.
Una adicional y más modesta reducción en las
emisiones del NO_{x} pueden ser conseguidas por controlarse la
trayectoria con la que el carbón de la elevación más baja es
inyectado hacia el interior de la caldera. Una significativa y
repetible reducción en el NO_{x} ha sido observada durante los
ensayos al estar la tobera 20' del compartimiento más bajo 18B de
la inyección del carbón orientada de forma descendente y en contra
de la dirección de las turbulencias.
Haciendo referencia a las Figuras 7 y 8, en las
mismas se puede observar que un compartimiento de base 18B para la
inyección del carbón posee una tobera 20' con una desviación fija
de 15 grados a lo largo de una dirección desplazada de la inyección
de combustible, dirigida hacia el lado opuesto de la diagonal DD,
en comparación con la desplazada dirección de inyección de
combustible para la parte restante del combustible. Esta tobera
fija y desviada posee tanto un control de inclinación 76 como
asimismo un control de guiñada 78, y la misma puede ser girada, de
tal manera que el carbón sea inyectado con una inclinación de \pm
15 grados o con una guiñada de \pm 15 grados, lo cual está en
función del grado de la rotación de la tobera.
Las emisiones de NO_{x}, producidas por ser
quemado un carbón sub-betuminoso de la Cuenca
Powder River Basin (PRB) o un carbón betuminoso altamente volátil
(Tipo HVB), constituían las respuestas a ciertos cambios en la
orientación de la tobera 20' en principalmente la misma manera y
con esencialmente el mismo grado como indicados en la Figura 9.
Quiere decir esto, que el gráfico de las emisiones de NO_{x} del
carbón de tipo PRB tiene sustancialmente la misma forma como el
gráfico de las emisiones de NO_{x} del carbón de tipo HVB. Por
inclinarse la tobera 20' del compartimiento de base 18B para la
inyección del carbón hacia abajo, en dirección de la tolva y en
contra de la dirección de las turbulencias del horno, se consigue
que la elevación inferior de las partículas del carbón siga un
camino, que conduce más hacia una reducción en las emisiones del
NO_{x} por ser controlada la estequiometría de la combustión y
ser incrementado el tiempo de permanencia previsto.
Si bien aquí han sido descritas y representadas
unas preferidas formas para la realización de la presente
invención existe, no obstante, la posibilidad de efectuar algunas
modificaciones y sustituciones en las mismas, sin por ello
apartarse de la idea de la presente invención ni de su alcance. Por
consiguiente, ha de entenderse que la presente invención ha sido
descrita aquí a título de ejemplo y no como una limitación.
Claims (3)
1. Horno de combustión de carbón pulverizado
(10) que comprende:
Una cámara de combustión con una boca de caldera
(32); una zona de quemador (12), situada por debajo de la boca de
caldera (32), y cuatro esquinas, cada una de las cuales es
esencialmente equidistante de las otras esquinas colindantes;
Una serie de compartimientos inferiores (18)
para la introducción - uno de aire, otro de combustible u otro de
aire y de combustible - en la cámara de combustión; los
compartimientos inferiores (18) de esta serie se extienden, en una
disposición vertical, desde un compartimiento superior (18T) de los
compartimientos inferiores (18) hacia un compartimiento más bajo
(18B) de los compartimientos inferiores (18);
Por lo menos una tobera de combustible (20) para
la introducción tangencial del combustible desde la serie de los
compartimientos inferiores (18) hacia el interior de la cámara de
combustión, con un desplazamiento con respecto a una diagonal (DD),
que pasa a través de una pareja de las esquinas - entre si opuestas
- de la cámara de combustión; por lo menos una tobera de
combustible define un compartimiento superior de inyección de
combustible (18A), con una línea central (28) a una altura
H_{tot} desde la boca de caldera (32);
Por lo menos una tobera de aire (22) para la
introducción tangencial de aire desde los compartimientos
inferiores (18) hacia el interior de la cámara de combustión y a lo
largo de una dirección de desplazamiento, que está desplazada de la
diagonal (DD), hacia el mismo lado de la dirección del
desplazamiento de la combustión del combustible; el aire de
combustión tangencial procedente de los compartimientos inferiores
(18) es de una cantidad inferior a la cantidad necesaria para la
combustión completa del combustible, de tal manera que el
combustible quemado de forma desplazada y el aire puedan producir
una bola de fuego de turbulencia dentro de la cámara de
combustión;
Este horno está caracterizado porque es
proporcionada una elevada posición de sobrecombustión, que posee
una línea central (30), y por lo menos un compartimiento de
sobrecombustión (24) tiene por lo menos una tobera de aire (22)
para la inyección del aire desde por lo menos un compartimiento de
sobrecombustión (24), generalmente en oposición a la bola de fuego
de turbulencia y a lo largo de una opuesta dirección de
desplazamiento, que está desplazada con respecto al otro lado de la
diagonal (DD), y esto de tal manera que el aire inyectado pueda
promover la evolución de la bola de fuego de turbulencia en un
flujo ascendente, encontrándose la línea central (30) de la
posición de sobrecombustión más elevada situada a una altura
H_{sofa} o altura del aire de sobrecombustión separado
(separated overfiring air) desde la
línea central (28) del compartimiento superior de inyección de
combustible (18A); en este caso,
0.5 \leq
(H_{sofa}/H_{tot}) \leq
0.9.
2. Horno (10) conforme a la reivindicación 1) y
caracterizado porque no está prevista ninguna posición de
sobrecombustión entre la posición de sobrecombustión más elevada y
el compartimiento superior de inyección de combustible (18A).
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CN102012019B (zh) * | 2010-12-20 | 2012-07-04 | 武汉华是能源环境工程有限公司 | 多煤种低氮直流煤粉燃烧装置中喷口的控制方法 |
CN102338375A (zh) * | 2010-12-20 | 2012-02-01 | 武汉华是能源环境工程有限公司 | 多煤种低氮直流煤粉燃烧装置 |
US20120174837A1 (en) * | 2011-01-06 | 2012-07-12 | Jiefeng Shan | Tiltable nozzle assembly for an overfire air port in a coal burning power plant |
EP3021046B1 (en) * | 2013-07-09 | 2018-09-19 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Combustion device |
JP6326593B2 (ja) * | 2014-02-14 | 2018-05-23 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | バーナ装置、およびそれを用いたボイラ、バーナ装置の燃焼方法 |
US10634341B2 (en) | 2016-08-23 | 2020-04-28 | General Electric Technology Gmbh | Overfire air system for low nitrogen oxide tangentially fired boiler |
US11305302B2 (en) * | 2020-01-22 | 2022-04-19 | General Electric Company | Nozzle assembly for a solid fuel burner and method of operating a nozzle assembly for a solid fuel burner |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4150631A (en) * | 1977-12-27 | 1979-04-24 | Combustion Engineering, Inc. | Coal fired furance |
US4434727A (en) * | 1979-04-13 | 1984-03-06 | Combustion Engineering, Inc. | Method for low load operation of a coal-fired furnace |
US4672900A (en) * | 1983-03-10 | 1987-06-16 | Combustion Engineering, Inc. | System for injecting overfire air into a tangentially-fired furnace |
US4501204A (en) * | 1984-05-21 | 1985-02-26 | Combustion Engineering, Inc. | Overfire air admission with varying momentum air streams |
CA1273248A (en) * | 1986-03-24 | 1990-08-28 | Joseph David Bianca | Low excess air tangential firing system |
US5020454A (en) * | 1990-10-31 | 1991-06-04 | Combustion Engineering, Inc. | Clustered concentric tangential firing system |
US5343820A (en) * | 1992-07-02 | 1994-09-06 | Combustion Engineering, Inc. | Advanced overfire air system for NOx control |
US5315939A (en) * | 1993-05-13 | 1994-05-31 | Combustion Engineering, Inc. | Integrated low NOx tangential firing system |
TW256873B (es) * | 1993-12-29 | 1995-09-11 | Combustion Eng | |
CN2246240Y (zh) * | 1995-10-26 | 1997-01-29 | 杨润兴 | 汇流螺旋燃烧器 |
US5626085A (en) * | 1995-12-26 | 1997-05-06 | Combustion Engineering, Inc. | Control of staged combustion, low NOx firing systems with single or multiple levels of overfire air |
US5746143A (en) * | 1996-02-06 | 1998-05-05 | Vatsky; Joel | Combustion system for a coal-fired furnace having an air nozzle for discharging air along the inner surface of a furnace wall |
US6202575B1 (en) * | 1999-02-18 | 2001-03-20 | Abb Alstom Power Inc. | Corner windbox overfire air compartment for a fossil fuel-fired furnace |
US6138588A (en) * | 1999-08-10 | 2000-10-31 | Abb Alstom Power Inc. | Method of operating a coal-fired furnace to control the flow of combustion products |
US6302039B1 (en) * | 1999-08-25 | 2001-10-16 | Boiler Island Air Systems Inc. | Method and apparatus for further improving fluid flow and gas mixing in boilers |
US6148744A (en) * | 1999-09-21 | 2000-11-21 | Abb Alstom Power Inc. | Coal firing furnace and method of operating a coal-fired furnace |
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