ES2427154T3 - Horno de combustión y método de combustión que usa quemadores de requemado de oxicombustible - Google Patents

Horno de combustión y método de combustión que usa quemadores de requemado de oxicombustible Download PDF

Info

Publication number
ES2427154T3
ES2427154T3 ES07254698T ES07254698T ES2427154T3 ES 2427154 T3 ES2427154 T3 ES 2427154T3 ES 07254698 T ES07254698 T ES 07254698T ES 07254698 T ES07254698 T ES 07254698T ES 2427154 T3 ES2427154 T3 ES 2427154T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
ignition
burners
air
oxygen
requisition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES07254698T
Other languages
English (en)
Inventor
Hamid Sarv
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Babcock and Wilcox Co
Babcock and Wilcox Power Generation Group Inc
Original Assignee
Babcock and Wilcox Co
Babcock and Wilcox Power Generation Group Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Babcock and Wilcox Co, Babcock and Wilcox Power Generation Group Inc filed Critical Babcock and Wilcox Co
Application granted granted Critical
Publication of ES2427154T3 publication Critical patent/ES2427154T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/08—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F23C6/047—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure with fuel supply in stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

Un método para reducir la formación de emisiones de óxidos de nitrógeno de la combustión de un combustiblefósil en un gas cargado de nitrógeno, que comprende: proporcionar un horno en el que combustible fósil es combustionado, proporcionar una o más hileras de quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire, proporcionar una hilera de quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno aguas abajo de losquemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire, proporcionar una hilera de lumbreras (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego aguas abajo de la hilera de quemadores(14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno, suministrar a una o más hileras de quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire aire y un combustible fósil enuna estequiometría de menos de 1,0, suministrar a los quemadores de requemado de encendido por oxígeno (14, 14a, 14b) un combustible fósil y unacorriente gaseosa que comprende al menos 90% de oxígeno, caracterizado porque a los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno se les suministra elcombustible fósil y la corriente gaseosa que comprende al menos el 90% de oxígeno en cantidad suficiente paraproducir una estequiometría de requemado entre 0,35 y 0,65, y porque a la hilera de lumbreras (16, 16a, 16b) deaire de sobrefuego se la suministra aire suficiente para producir una estequiometría de combustión por encima de1,0 aguas abajo de las lumbreras (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego.

Description

Horno de combustión y método de combustión que usa quemadores de requemado de oxicombustible
5 Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a un método y aparato para combustionar un combustible fósil tal como carbón, y en particular a un método y un aparato nuevos y útiles para reducir la formación de óxidos de nitrógeno durante el proceso de combustión.
Antecedente de la invención
La combustión de combustibles fósiles genera óxidos de nitrógeno, tales como NO y NO2, acumulativamente referidos como NOx. Las emisiones de NOx en la atmósfera son cada vez más un problema de salud y
15 medioambiental. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Estados Unidos ha determinado que la regulación de emisiones de NOx es necesaria y apropiada, creando por ello una necesidad urgente de desarrollar tecnologías de control de emisiones de NOx cada vez más eficientes.
En una cámara convencional de combustión de combustible fósil, se mezclan aire de combustión y un combustible fósil y se proporcionan a una llama principal dentro de un horno. El NOx, un subproducto de la combustión, se forma cuando se oxida el nitrógeno del combustible y/o el nitrógeno molecular del aire de combustión que se producen naturalmente.
El requemado de combustible es una tecnología capaz de reducir las emisiones de NOx. La tecnología incluye
25 proporcionar una zona de requemado de combustión secundaria deficiente en oxígeno por encima de una zona de combustión principal rica en oxígeno. El combustible suplementario proporcionado a la zona de requemado genera radicales de hidrocarburo, aminas y especies ciánicas que reaccionan con productos de combustión principales entrantes para convertir NOx en N2. se puede proporcionar después aire adicional por lumbreras de aire de sobrefuego (OPA), colocadas por encima de la zona de requemado, para quemar el combustible y gases combustibles restantes.
Las aplicaciones de requemado de combustible generalmente utilizan tecnología de recirculación de gases de escape (FGR) para reducir la emisión de NOx. El gas de escape procedente de aguas abajo de la caldera es recirculado por mediación de conductos de vuelta a la zona de combustión secundaria como un gas de transporte
35 pobre en oxígeno, manteniendo por ello un entorno rico en combustible y mejorando la penetración de combustible y mezclándolo con los gases y productos de la zona de combustión principal. El enfriamiento, que resulta de utilizar gas de escape procedente de aguas abajo de la salida de la caldera como un gas de transporte, impide además la formación de NOx en la zona de requemado.
Las calderas y dispositivos de encendido por carbón pulverizado similares a este generalmente usan dos o tres tipos de corrientes gaseosas. La primera es la corriente de aire primaria, que constituye típicamente del 10 al 20% de la cantidad total de gas introducido en la cámara de combustión. El propósito principal del aire primario es transportar combustible (por ejemplo, carbón pulverizado) al quemador. El caudal se mantiene por lo tanto suficiente para logra la función de transporte de partícula. Basándose en este propósito primario, el gas de transporte no necesita
45 contener un oxidante, aunque el aire se usa generalmente debido al coste y la disponibilidad.
La corriente secundaria es generalmente una corriente de aire inyectada a nivel del quemador, alrededor o cerca de la mezcla combustible/aire primaria. El propósito primario de esta corriente es proporcionar oxidante al combustible para la combustión. Convencionalmente, esta corriente ha sido aire debido al coste y la disponibilidad.
Una tercera corriente gaseosa, generalmente usada en la aplicación de escalonamiento de aire es inyectada aguas abajo de los quemadores en una zona de combustión secundaria. Esta tercera corriente, generalmente inyectada a través de lumbrera de aire de sobrefuego (OFA), ha sido convencionalmente aire debido al coste y a la disponibilidad. En la aplicación de escalonamiento de aire el uso de la lumbrera OFA ha mostrado reducir el NOx del
55 20 al 35%. El escalonamiento incluye generalmente accionar la zona de combustión principal rica en combustible, subestequiométrica en el intervalo de 0,75 a 0,95, y una segunda zona pobre en combustible, superestequiométrica en el intervalo de 1,10 a 1,25.
Una técnica de reducción de NOx adicional incluye inyectar aire y un combustible fósil suplementario por encima de una zona de combustión primaria generalmente rica en oxidante, relación estequiométrica de al menos 1,0, para crear una zona de requemado localmente deficiente en oxidante. El combustible suplementario genera especies reactivas que impiden la producción de NOx. El combustible requemado generalmente se inyecta en una zona que tiene temperaturas de gas de escape de unos 1250º a unos 1650ºC (unos 2300º a unos 3000ºF), y la eficacia de reducción de NOx ha sido mostrada para incrementar generalmente con un incremento en temperatura de inyección 65 y tiempo de permanencia de zona de requemado más largos. Las técnicas de requemado de combustible pueden resultar en una reducción de NOx superior al 60% dependiendo de los sistemas comerciales. Se puede introducir
después aire adicional por encima de la zona de requemado a través de lumbreras de aire de sobrefuego para quemar la materia combustible.
Una forma de reducir componentes reactivos de NOx usando un quemador de requemado se describe en la
5 publicación de patente US 2006/0257800 A1 (Sarv), que es considerada como la técnica anterior más cercana. El combustible es combustionado con O2 mediante quemadores de encendido por oxígeno en una zona de requemado rica en combustible aguas abajo desde una zona de combustión principal accionada de forma pobre en combustible con aire como el gas oxidante.
El documento US 6085674 divulga un horno de encendido por ciclón modificado para funcionar en un modo de combustión de tres etapas para minimizar emisiones de NOx. Las dos primeras etapas utilizan ambas un quemador de tipo ciclón, uno aguas abajo del otro, que funcionan en oxidación parcial en la que el oxidante es aire. Aguas abajo de los ciclones, y situados en la misma cara de pared, se proporciona aire de sobrefuego para completar la tercera etapa de combustión. El documento US 6085674 sin embargo está limitado por aire como el oxidante y así
15 por el efecto diluyente de nitrógeno contenido en aire. Existe una necesidad de eliminar la necesidad de usar aire como oxidante en cada etapa de una disposición de combustión por etapas.
El documento US 2003/0091948 divulga un método de combustión de horno en el que el caudal de aire de combustión en los quemadores es reducido y el oxidante es alimentado selectivamente a uno o más quemadores. El método parece sugerir que variando la concentración de oxígeno y combustible entre los quemadores de forma no uniforme, se puede lograr un mayor control del subproducto de combustión. El documento US 2003/0091948 sin embargo está limitado ya que ignora los beneficios de la combustión en múltiples etapas y enseña un medio de ajustar bien uno o más quemadores en lugar de una combustión de escalonamiento óptima para eliminar la formación de NOx. Existe la necesidad de proporcionar un medio para escalonar óptimamente la combustión en un
25 horno multiquemadores para eliminar o reducir significativamente las emisiones de NOx.
Sumario de la invención
Se definen en las reivindicaciones adjuntas los aspectos de la invención.
Brevemente, los ejemplos de la divulgación proporcionan procesos y equipo para combustión de combustible fósil en el que el subproducto NOx de combustiones es ampliamente reducido, eliminando potencialmente la necesidad de técnicas aguas abajo tal como SCR y SNCR.
35 En un ejemplo, se proporciona un método para reducir la formación de emisiones de óxidos de nitrógeno de la combustión de un combustible fósil en un gas cargado de nitrógeno. El método comprende los pasos de proporcionar un horno en el que el combustible fósil es combustionado, proporcionar múltiples hileras de quemadores de encendido por aire, proporcionar una hilera de quemadores de requemado de encendido por oxígeno aguas abajo de la última hilera de los quemadores de encendido por aire, proporcionar una hilera de lumbreras de aire de sobrefuego aguas abajo de la hilera de quemadores de requemado de encendido por oxígeno, suministrar a las múltiples hileras de quemadores de encendido por aire aire y un combustible fósil y una estequiometría de menos de 1,0, suministrar a los quemadores de requemado de encendido por oxígeno un combustible fósil y una corriente gaseosa que comprende al menos 90% de oxígeno en cantidad suficiente para producir una estequiometría de requemado entre unos 0,35 y 0,65, y suministrar a la fila de lumbreras de aire de
45 sobrefuego aire suficiente para producir una estequiometría de combustión por encima de 1,10 aguas abajo de las lumbreras de aire de sobrefuego.
De acuerdo con la presente divulgación se puede proporcionar un horno de combustión que comprende una pluralidad de quemadores de combustible fósil de encendido por aire dispuesto en al menos dos hileras, comprendiendo la mejora remplazar la hilera superior de quemadores de encendido por aire con una hilera de quemadores de requemado de encendido por oxígeno, y en el que a la hilera inferior de quemadores se la suministra aire y combustible fósil en una estequiometría de menos de 1,0.
En otro ejemplo, se proporciona un método para controlar emisiones de óxidos de nitrógeno que resultan de la
55 combustión de un combustible fósil en una caldera doméstica, incluyendo el método el paso de escalonar la combustión para impedir la formación de precursores de óxidos de nitrógeno proporcionando al menos dos hileras de quemador de encendido por aire, suministrándose a cada uno de los quemadores aire y un combustible fósil y combustionándose con una estequiometría de menos de 1,0, y proporcionando una hilera de lumbreras de aire de sobrefuego aguas abajo de la última hilera de al menos las dos hileras de quemadores de encendido por aire, en las que las lumbreras de aire de sobrefuego proporcionan suficiente aire para crear una estequiometría de combustión mayor de 1,10, comprendiendo la mejora proporcionar un quemador de requemado de encendido por oxígeno aguas abajo de quemadores de encendido por aire y aguas arriba de las lumbreras de aire de sobrefuego, proporcionando el quemador de requemado de encendido por oxígeno un combustible fósil y una corriente gaseosa que comprende al menos un 90% de oxígeno, y accionando el quemador de requemado de encendido por oxígeno para producir una
65 estequiometría de combustión de entre unos 0,35 y 1,0 en la salida del quemador de requemado de encendido por oxígeno.
Varias de las características innovadoras que caracterizan la presente invención son señaladas con particularidad en las reivindicaciones adjuntas y forman una parte de esta divulgación. Para un mejor entendimiento de la invención, sus ventajas de funcionamiento y beneficios especificados alcanzados por sus usos, se hace referencia a los dibujos
5 adjuntos y modo descriptivo en el que las realizaciones preferidas de la invención se ilustran.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva de una realización de un horno de acuerdo con la presente invención en la que todos los quemadores están colocados en una pared de la unidad.
La figura 2 es una vista en perspectiva de otra realización de un horno de acuerdo con la presente invención en la que los quemadores están situados en paredes opuestas de la unidad.
15 La figura 3 es una vista en perspectiva de otra realización más de un horno de acuerdo con la presente invención en la que todos los quemadores están colocados en una disposición de encendido tangencial.
La figura 4 es una vista lateral, porciones cortadas, de una única realización de pared de un horno de acuerdo con la presente invención en funcionamiento.
Números de referencia similares se refieren a elementos similares en todo este documento.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
25 El sistema y proceso de la divulgación incluye unidades de horno de aire escalonado capaces de quemar combustibles sólidos. Las figuras 1 a 3 representan tres configuraciones de horno de combustible sólido relativamente comunes, cada una de las cuales puede ser usada en la presente invención. Específicamente, la figura 1 es una representación esquemática de una unidad 10 de encendido de una única pared, la figura 2 es una representación esquemática de una unidad 20 de encendido de pared opuesta, y la figura 3 es una representación esquemática de una unidad tangencial 30 (o de encendido de esquina). Cada una de estas realizaciones proporciona pared delantera 11, pared trasera 13 y paredes laterales 15 y 17. La unidad tangencial 30 también incluye cuatro paredes 19 de esquina.
La unidad 10 de encendido de una única pared incorpora quemadores primarios 12, quemadores 14 de requemado
35 y lumbreras OFA 16 delante de la pared 11. Opcionalmente, como se muestra en la figura 1, lumbreras OFA adicionales pueden ser colocados en la pared trasera 13 de la unidad de encendido de una única pared. La unidad 20 de encendido de pared opuesta incorpora quemadores primarios 12a, quemadores 14a de requemado y lumbreras OFA 16a delante de la pared 11 e incorpora quemadores primarios 12b, quemadores 14b de requemado, y lumbreras OFA 16b en la pared trasera 13. La unidad tangencial 30 incorpora quemadores primarios 12a y 12b, quemadores 14a y 14b de requemado, y lumbreras OFA 16a y 16b en paredes 19 de esquina opuesta; para mayor claridad, sólo se han mostrado aquellos quemadores y lumbreras en un conjunto de paredes 19 de esquina opuesta. También son posibles las variaciones de estas disposiciones.
En cada diseño, las hileras aguas arriba (inferiores) de lumbreras incorporan quemadores primarios 12, es decir
45 quemadores configurados para quemar combustible en la presencia de un gas oxidante tal como aire que incluye un porcentaje relativamente alto de N2, mientras una hilera aguas abajo de lumbreras incorpora quemadores 14 de requemado que emplean gas oxidante enriquecido con O2. El término hilera, usado en todo este documento denota una línea imaginaria que conecta una serie de quemadores similares. Mientras que puede haber variación en los individuales la elevación de quemador puede suceder en la práctica, se entiende que una variación menor está dentro del alcance de la presente invención.
Las lumbreras OFA 16 están situadas generalmente aguas abajo de los quemadores 14 de requemado. Una vez que la salida del horno, el gas 18 de escape, pasa las lumbreras OFA 16, es dirigido fuera del horno. Mientras que la presente invención proporciona la extracción de NOx excepcional, haciendo pasos de proceso adicionales asociados
55 con SCR o SCNR innecesarios para lograr los niveles de regulación de emisión de NOx actuales, el uso de tal paso de proceso subsiguiente puede demostrar que es beneficioso si los sistemas de límite y comercio de derechos de emisión para emisiones de NOx se vuelven más estables.
El proceso de la divulgación y funcionamiento del sistema de horno se describen ahora en referencia a la figura 4, que representa una construcción alternativa para una unidad de horno de encendido de pared única. En esta descripción, el carbón pulverizado (PC) se usa como un combustible sólido ejemplar, aunque ha de ser considerado no limitativo porque el obrero normalmente experto es consciente de una variedad de combustibles sólidos que pueden ser quemados en tales unidades.
65 Una corriente combinada de PC y gas oxidante se puede suministrar a la unidad 50 de horno por mediación del primer conducto 32 y los quemadores primarios 12 de entrada dispuestos en las lumbreras aguas arriba 22. La corriente de alimentación se proporciona típicamente a suficiente velocidad para arrastrar el carbón pulverizado. El componente de gas oxidante de la corriente de alimentación, típicamente aire, comprende generalmente una cantidad significativa de N2, típicamente en el percentil 70. La combustión de esta corriente de alimentación forma la primera zona 42 de combustión. La zona 42 de combustión crea generalmente un entorno rico en combustible, es
5 decir, uno que tiene una relación estequiométrica de menos de 1,0, preferentemente entre unos 0,8 y 1,0. En realizaciones alternas, la estequiometría de la primera zona 42 de combustión puede estar por encima de 1,0 y ser de hasta aproximadamente 1,10.
Una segunda corriente combinada de PC y gas oxidante se puede suministrar a la unidad 50 de horno por
10 mediación del segundo conducto 34 y el quemador de requemado 14 de entrada dispuesto en la lumbrera aguas abajo 24. La corriente de alimentación se proporciona típicamente a suficiente velocidad para arrastrar el carbón pulverizado. El gas oxidante en esta corriente tiene generalmente una concentración reducida de N2, preferentemente menos del 50%, en la que las concentraciones reducidas son el resultado de gas de escape reciclado de combinación y una corriente de oxígeno relativamente puro, y más preferentemente esencialmente libre
15 de N2 en realizaciones en las que una corriente de oxígeno relativamente puro se utiliza.
Cuando el gas oxidante es esencialmente O2 puro, puede ser distribuido por medios tales como una válvula o boquilla, véase, por ejemplo, la patente US 2006/0257800 A1 en la que se describe un dispositivo de inyección multihoja para la introducción de O2 para requemar el quemador 14.
20 La combustión de la corriente de alimentación forma una segunda zona 44 de combustión en las proximidades del quemador de requemado con una temperatura de llama local incrementada. En ciertas realizaciones, la segunda corriente de alimentación puede incluir O2, y/o gas de escape recirculado. Los conductos pueden ser instalados en cualquier parte a lo largo del sistema de caldera para permitir que cantidades deseadas de gas de escape sean
25 recirculadas en la unidad 50. El gas de escape recirculado puede ser premezclado con O2 o inyectado directamente en la segunda zona 44 de combustión.
La relación estequiométrica en el quemador de requemado 14 depende generalmente de la composición de gas oxidante y caudal de corriente de alimentación. Preferentemente el quemador de requemado 14 es accionado rico
30 en combustible, de manera que la relación estequiométrica está por debajo de 1,0 y preferentemente entre 0,35 y 0,85. Para un quemador de requemado de extremo superior en el que gases no oxidantes tales como N2, H2 O y C2 son introducidos en el quemador de requemado 14 por mediación de aire de transporte y/o una o más corrientes de gas de escape reciclado, una estequiometría en el intervalo de 0,65 y 0,85 es preferido. Mientras que en el quemador de requemado de extremo inferior, en el que se observa la introducción mínima de gases no oxidantes, se
35 prefiere una estequiometría en el intervalo de 0,35 y 0,65. En cualquier caso, la estequiometría del quemador de requemado 14 se mantiene en o por debajo de la que se utilizaría en un quemador de requemado de encendido por aire de otro modo equivalente. Como sistema la relación de estequiometría combinada de las zonas de combustión que resultan de los quemadores primarios 12 y quemador de requemado 14 preferentemente se mantiene entre 0,6 y 1,0 para reducción de NOx máxima.
40 Las altas concentraciones locales de radicales de llama se generan debido a las temperaturas extremadamente altas y altas concentraciones de O2 presentes en la segunda zona 44 de combustión, y muchas de estas son reactivas con especies de NOx.
45 Se trae gas de oxidación adicional a la unidad mediante el conducto 26 y se introduce aguas abajo desde la segunda zona 44 de combustión por mediación de la lumbrera OFA 16. Aunque la composición de este gas de oxidación puede variar significativamente, el aire se usa típicamente para consideraciones de disponibilidad y costes. El gas de oxidación introducido por mediación de la lumbrera OFA 16 eleva la estequiometría de combustión total dentro de la unidad 50 hasta al menos 1,10, que ayuda a quemar combustibles tales como carbón vegetal,
50 hidrocarburos, y CO. La lumbrera OFA 16 puede estar situada comúnmente en una posición en la que la temperatura de gas de escape es de 980º a unos 1550ºC (de 1800º a 2800ºF) para facilitar que se alcance la combustión completa.
En una realización alternativa de la presente invención, un horno existente puede ser retroadaptado para tener la
55 configuración descrita anteriormente. En otras palabras, convirtiendo una hilera aguas abajo de quemadores existentes a quemadores de requemado de encendido por O2, un horno existente no necesita tener lumbreras de quemador nuevas o adicionales instaladas. Así, las unidades mostradas en las figuras 1 a 4 pueden ser vistas tanto como unidades fabricadas recién fabricadas o unidades fabricadas previamente que son sometidas a retroadaptación.
60 Una ventaja del sistema y del proceso presentes es que el uso total de O2, tanto gas puro como un componente enriquecedor de otro gas o gases, se reduce limitando su uso a quemadores de requemado profundamente escalonados en la zona de combustión al contrario, por ejemplo ,que tecnologías que lo usan por toda la zona de combustión principal. Más específicamente, la necesidad de flujo total de O2 para los quemadores de requemado es
65 equivalente a o menos del 23% del caudal de masa de aire substituido.
Todos los porcentajes usados en todo este documento están destinados a representar porcentaje por volumen a menos que se indique expresamente una intención contraria.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Un método para reducir la formación de emisiones de óxidos de nitrógeno de la combustión de un combustible fósil en un gas cargado de nitrógeno, que comprende: 5 proporcionar un horno en el que combustible fósil es combustionado,
    proporcionar una o más hileras de quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire,
    proporcionar una hilera de quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno aguas abajo de los quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire,
    proporcionar una hilera de lumbreras (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego aguas abajo de la hilera de quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno,
    15 suministrar a una o más hileras de quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire aire y un combustible fósil en una estequiometría de menos de 1,0,
    suministrar a los quemadores de requemado de encendido por oxígeno (14, 14a, 14b) un combustible fósil y una corriente gaseosa que comprende al menos 90% de oxígeno,
    caracterizado porque a los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno se les suministra el combustible fósil y la corriente gaseosa que comprende al menos el 90% de oxígeno en cantidad suficiente para producir una estequiometría de requemado entre 0,35 y 0,65, y porque a la hilera de lumbreras (16, 16a, 16b) de
    25 aire de sobrefuego se la suministra aire suficiente para producir una estequiometría de combustión por encima de 1,0 aguas abajo de las lumbreras (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego.
  2. 2.- El método de la reivindicación 1, que comprende además el paso de accionar el horno como una unidad de encendido de pared única, en la que los quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire y los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno están situados en una única pared del horno y una lumbrera (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego está situada por encima de los quemadores de requemado de encendido por oxígeno.
  3. 3.- El método de la reivindicación 1, que comprende además el paso de accionar el horno como una unidad de
    35 encendido de pared opuesta, en la que los quemadores de encendido por aire y los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno están situados en múltiples paredes del horno y una lumbrera (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego está situada por encima de los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno.
  4. 4.- El método de la reivindicación 1, que comprende además el paso de accionar el horno como una unidad de encendido tangencial, en la que los quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire y los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno están situados en un patrón de encendido tangencial y una lumbrera (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego está situada por encima de los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno.
    45 5.- Un método para controlar emisiones de óxidos de nitrógeno que resultan de la combustión de un combustible fósil en una caldera doméstica, incluyendo el método el paso de escalonar la combustión para impedir la formación de precursores de óxidos de nitrógeno mediante:
    proporcionar al menos dos hileras de quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire, suministrándose a cada uno de los quemadores aire y combustible fósil y combustionándose en una estequiometría de menos de 1,0, y
    proporcionar una hilera de lumbreras (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego aguas abajo de la última hilera de al menos dos hileras de quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire;
    55 comprendiendo el método además:
    proporcionar un quemador (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno aguas abajo de los quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire y aguas arriba de las lumbreras (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego, y
    proporcionar al quemador (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno un combustible fósil y una corriente gaseosa que comprende al menos 90% de oxígeno;
    caracterizado por:
    65 accionar el quemador (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno para producir una estequiometría de combustión de entre 0,35 y 0,65 en la salida del quemador (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno, y
    proporcionar a las lumbreras (16, 16a, 16b) de aire de sobrefuego aire suficiente para crear una estequiometría de 5 combustión de más de 1,0.
  5. 6.- El método de reivindicación 5, que comprende además el paso de accionar el horno como una unidad de encendido de pared única, en el que los quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire y los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno están situados en una única pared del horno.
    10 7.- El método de reivindicación 5, que comprende además el paso de accionar el horno como una unidad de encendido de pared opuesta, en el que los quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire y los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno están situados en múltiples paredes del horno.
    15 8.- El método de reivindicación 5, que comprende además el paso de accionar el horno como una unidad de encendido tangencial, en el que los quemadores (12, 12a, 12b) de encendido por aire y los quemadores (14, 14a, 14b) de requemado de encendido por oxígeno están situados en un patrón de encendido tangencial.
ES07254698T 2006-12-11 2007-12-04 Horno de combustión y método de combustión que usa quemadores de requemado de oxicombustible Active ES2427154T3 (es)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US87432606P 2006-12-11 2006-12-11
US874326P 2006-12-11
US11/940,575 US20090084294A1 (en) 2006-12-11 2007-11-15 Combustion System and Process
US940575 2007-11-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2427154T3 true ES2427154T3 (es) 2013-10-29

Family

ID=39226798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES07254698T Active ES2427154T3 (es) 2006-12-11 2007-12-04 Horno de combustión y método de combustión que usa quemadores de requemado de oxicombustible

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20090084294A1 (es)
EP (1) EP1936269B1 (es)
KR (1) KR20080053908A (es)
AU (1) AU2007237340B2 (es)
CA (1) CA2611245A1 (es)
DK (1) DK1936269T3 (es)
ES (1) ES2427154T3 (es)
MX (1) MX2007015620A (es)
NO (1) NO20076395L (es)
PL (1) PL1936269T3 (es)
PT (1) PT1936269E (es)
RU (1) RU2007145537A (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7775791B2 (en) * 2008-02-25 2010-08-17 General Electric Company Method and apparatus for staged combustion of air and fuel
US20150086930A1 (en) * 2009-12-11 2015-03-26 Power & Control Solutions, Inc. System and method for retrofitting a burner front and injecting a second fuel into a utility furnace
CN102200275B (zh) * 2011-04-12 2012-07-25 上海理工大学 褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置及其方法
FI128749B (en) * 2016-07-01 2020-11-30 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Air arrangement above fire and bubbling swirl bed oven
CN109539545B (zh) * 2018-11-23 2021-05-14 兖矿集团有限公司 一种炉内脱硫脱硝除尘的常压燃煤锅炉及其处理方法
CN111804138A (zh) * 2020-08-25 2020-10-23 焦作市华康糖醇科技有限公司 一种生物质锅炉烟气脱硝系统及其使用工艺

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5924106A (ja) * 1982-07-29 1984-02-07 Babcock Hitachi Kk 燃焼装置
EP0432293B1 (en) * 1989-12-21 1995-03-01 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Method for recovering waste gases from coal combustor
US5020454A (en) * 1990-10-31 1991-06-04 Combustion Engineering, Inc. Clustered concentric tangential firing system
US5823124A (en) * 1995-11-03 1998-10-20 Gas Research Institute Method and system to reduced NOx and fuel emissions from a furnace
US6058855A (en) * 1998-07-20 2000-05-09 D. B. Riley, Inc. Low emission U-fired boiler combustion system
US6085674A (en) * 1999-02-03 2000-07-11 Clearstack Combustion Corp. Low nitrogen oxides emissions from carbonaceous fuel combustion using three stages of oxidation
US6206685B1 (en) * 1999-08-31 2001-03-27 Ge Energy And Environmental Research Corporation Method for reducing NOx in combustion flue gas using metal-containing additives
US6699030B2 (en) 2001-01-11 2004-03-02 Praxair Technology, Inc. Combustion in a multiburner furnace with selective flow of oxygen
AU2003237815B2 (en) * 2002-05-15 2008-07-17 Praxair Technology, Inc. Low nox combustion
US7491055B2 (en) * 2005-05-11 2009-02-17 Babcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. Oxy-fuel reburn: a method for NOx reduction by fuel reburning with oxygen

Also Published As

Publication number Publication date
NO20076395L (no) 2008-06-12
AU2007237340B2 (en) 2013-04-04
MX2007015620A (es) 2009-02-12
RU2007145537A (ru) 2009-06-20
AU2007237340A1 (en) 2008-06-26
CA2611245A1 (en) 2008-06-11
PT1936269E (pt) 2013-09-02
DK1936269T3 (da) 2013-09-08
PL1936269T3 (pl) 2013-11-29
EP1936269B1 (en) 2013-06-12
EP1936269A1 (en) 2008-06-25
US20090084294A1 (en) 2009-04-02
KR20080053908A (ko) 2008-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101512352B1 (ko) 연소가스의 내부 재순환을 통한 초저질소산화물 연소장치 및 이의 운전방법
US7775791B2 (en) Method and apparatus for staged combustion of air and fuel
TWI449867B (zh) A solid fuel burner and a method of operating the same, and a solid fuel combustion boiler
ES2427154T3 (es) Horno de combustión y método de combustión que usa quemadores de requemado de oxicombustible
TW200523509A (en) Low NOx combustion using cogenerated oxygen and nitrogen streams
US20130244187A1 (en) HIGH EFFICIENCY LOW NOx EMISSION BURNER APPARATUS
US9447969B2 (en) Low NOx combustion process and burner therefor
CA2692666C (en) Systems for staged combustion of air and fuel
EP1729062A2 (en) Dynamic burner reconfiguration and combustion system for process heaters and boilers
US9593848B2 (en) Non-symmetrical low NOx burner apparatus and method
US20070125282A1 (en) METHODS AND SYSTEMS FOR REDUCED NOx COMBUSTION OF COAL WITH INJECTION OF HEATED NITROGEN-CONTAINING GAS
TWI435036B (zh) 減少氮氧化物排放的燃燒系統
US20060257800A1 (en) Oxy-fuel reburn: a method for NOx reduction by fuel reburning with oxygen
CN115875663A (zh) 氨煤混燃的火力发电锅炉
KR102317704B1 (ko) 재순환 포트를 포함하는 초저질소산화물 연소장치
WO2000061992A1 (en) Tunneled multi-blade swirler/gas injector for a burner
CN210069845U (zh) 燃烧器及燃气系统
CN101201162A (zh) 燃烧系统和方法
CZ282672B6 (cs) Hořák ke spalování paliva při nízké emisi škodlivých látek
CA2570259C (en) Oxy-fuel reburn: a method for nox reduction by fuel reburning with oxygen
CN116025889A (zh) 氨煤混燃的火力发电锅炉
JPS58138907A (ja) 旋回型燃焼装置