FI65323C - Foerfarande foer minskning av nox-straolning - Google Patents

Description

2 65323 jotka hapettuvatf koska ne ovat reaktiokykyisiä molekyylisen hapen kanssa, jo suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa hapen läsnöollessa NO :ksi.

Λ

Termisen NΟχ-muodostuksen vähentäminen saadaan tästä syystä aikaan ennen kaikkea laskemalla polttolämpötilaa ja pitoaikaa korkeissa lämopötiloissa. Koska poltettaessa polttoaineita, joissa on sitoutunutta typpeä, syntyy kuitenkin suurin osa koko NO^-muodostuksesta polttoaine NO-reaktion johdosta, eivät tällaisen polttoaineiden kohdalla edellä mainitut toimenpiteet ole riittäviä joissakin maissa olemassa olevien säteilyohjearvojen saavuttamiseksi. tätä varten on tarpeellista pelkistää typpiyhdisteet vielä pyro-lyysin aikana hapen ollessa poissa molekyylisellä typellä (N^). Kokeet ovat osoittaneet, että nämä pelkistysreaktiot molekyyliseksi typeksi tapahtuvat esim. silloin, kun polttoaineet poltetaan alistökiometrisissä olosuhteissa, s.o. lisäämällä vähemmän happea tai ilmaa kuin mitä tarvitaan täydellistä polttamista varten. Optimaalisten tulosten aikaansaamiseksi on valittava primääristä palamisvyöhykettä varten ääriolosuhteista riippuen (esim. tuli-tilan seinämälämpötilasta) ilmasuhteeksi 0,9 - 0,5. Tosin on sitten polttoaineen hiilivety-yhdisteiden täydellisen palamisen aikaansaamiseksi jälki -poltettava alistökiometrisella prlmäärlalueella syntyvät reaktiotuotteet.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että tällainen palaminen, joka päättyy jälki-palamlseen (kaksivaihepoltto) avulla voidaan vähentää huomattavasti sekä polttoaine-NO^-muodostusta johtamalla samanaikaisesti ilmaa pois alistokio-metriselta alueelta että myös termistä NOx-muodostusta. Kokeissa kaksivaihe-poltolla NO^-säteilyarvot laskivat n. 70 % suhteessa vaiheettomaan palamiseen.

Patenttivaatimuksen johdannon mukainen menetelmä on tunnettu US-patenttijul-kaisusta 4023921. Tässä menetelmässä käytetään Ν0χ vähentämiseen kylmän savukaasun uudelleenklerrätystä. Tosin näinkin saavutetaan tietty vaihejaotus palamisessa jakamalla palamisilma primäärivirtaan ja sekundäärivlrtaan, jotka myös sekoitetaan liekkiin toistensa jälkeen, mutta primäärivirtausta yhdistyy vain 2 - 10 %. Tämä vähäinen prosentuaalinen ilmansekoittuminen ei kuitenkaan riitä pyrolysoimaan polttoaineen olennaista osaa primäärivyöhyk-keessä happlallmäärälnen polttoainepyrolyysi, voi polttoaine-NO^rn muodostuminen vaimentua. Siksi saavutetaan tällä menetelmällä vain termisen Ν0χ:η väheneminen.

3 65323

Edelleen on todettu, että Ilma- ja polttoainevirran välisen seoksen hidastamisen avulla voidaan samoin saada aikaan NO^-säteilyn huomattava väheneminen.

Tunnetussa hillipulveripolttimessa (DE-mallisuoja 1868003) johdetaan vaipan muotoinen sekundääri-ilmavirta kahdessa toisiaan lähellä sijaitsevassa ympyrän muotoisiksi järjestetyissä ja erillisesti ohjattavissa putkissa esim. sisemmän välittömästi pulverisuihkun vieressä olevan sekundaari-ilmavirran ulostulemisen sallimiseksi alemmalla nopeudella ja ulomman sekundääri-ilma-virran suuremmalla nopeudella. Haittapuoli tässä järjestelyssä on se, että liekki pitenee, mikä merkitsee tulitilan pitenemistä, ja että sekundääri-ilman nopeus vähenee, jolloin liekin olemus ja muoto muuttuvat. Tietyissä olosuhteissa voi tämä seikka vaikuttaa syttymiseen negatiivisesti.

Edelleen tunnetaan DE-hakemusjulkaisusta 2129357 primääripalamisen tapahtumisen salliminen alistökiometrissä olosuhteissa esikammiossa, ja sekoittaminen siihen täydelliseen palamiseen vaadittava ilma niihin tullkaasuihin, jotka jättävät esikammion. Edelleen imetään savukaasut tulitilasta polttimeen asennetusta laitteesta.

Keksinnön perustana on siis esittää johdannossa esitetyn mukainen menetelmä, joka yhä vähentää ΝΟχ:η muodostumista.

Tämä ongelma ratkaistaan siten, että patenttivaatimuksen johdanto-osan mukaiselle menetelmälle annetaan patenttivaatimuksen tunnusmerkklosan mukaiset erikoispiirteet.

Ne edut, jotka saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, nimittäin vähentyneet ΝΟχ-säteilyt, saadaan aikaan erityisellä sekundääri-ilmavirran jakamisella yhteydessä suoraan savukaasujen Imemiseen tulitilasta.

Samalla kun sekundääri-ilman toiseen osaan, joka syötetään polttimelle välittömästi, voidaan kierron ja nopeuden suhteen siten, että taataan tehokas sytytys koko kuormitusalueelle, muodostetaan sekundääri-ilmavirran toinen osa, joka johdetaan liekkiin polttimen ulkopuolella vaihellmavlrtana siten, että sytytyksen ja primääripalamisen tapahduttua vaiheilmavirran sekaenergian avulla toetutetaan loppuunpalaminen sekundäärivyöhykkeessä tehtävässä kuvatun päämäärän mukaisesti.

65323

Keksinnön mukaista menetelmää selitetään lähemmin seuraavassa polttimen ja tällä tuotetun liekin periaatekuvan avulla.

Polttimella, joka muodostuu sisäilmaputkesta 2, polttoaineesta ja kantoilma-osasta 1 sekä vaippailmaosasta 3, tuotetaan osapolttovyöhyke (primaarivyöhy-ke) 6, jonka ilmaluku on stökiometrian 0,9 - 0,5-kertäinen.

Poltin on muodostettu siten, että määrätyillä toimenpiteillä (vaippailman-kierto, kartiomaisesti laajeneva poltinsuu, suljettu sisäilma) tuotetaan liekin sisällä voimakkaan takaisinvirtauksen 5 vyöhyke jo etenevän palamisen alueesta. Näin kuumennetaan nopeasti polttoaine-llmaseos ja sytytetään se. Kuumennukseen ja sytykseen voidaan vaikuttaa lisäämällä sisäilmaa. Näin varmistetaan paras sytytys, kun sisäilma on suljettu.

Lopullista täydellistä palamista varten tarvittava ilma puhalletaan vaihe-ilmana 4 muutamien suutinten kautta kehälle siten, että se jakaa vasta primäärillekin muodostumisen jälkeen sekundääriliekllle tai myös jälipolttovyö-hykkeelle 7 happea. Vaiheilmavirtaus 4 järjestetään tätä varten osakehälle, joka vastaa kaksinkertaista vaippailmaputken läpimittaa, ja näin varmistetaan, että vaiheilma 4 saavuttaa vasta noin yhden tai kahden vaippailamput-ken läpimitan matkan jälkeen varsinaisen liekin polttimen suulta myötävirtaan.

Liekin kehäplnnan osille, jotka eivät ole vaiheilmavirtauksen 4 vieressä, imetään sykäystenvaihdon avulla savukaasua tulitilasta. Näin alennetaan liekin lämpötilaa.