FI87949B - REFERENCE TO A REDUCERING AV QUANTITY EXTERNAL VIDEO BRAENSLEN AV OLIKA BRAENSLEN - Google Patents

REFERENCE TO A REDUCERING AV QUANTITY EXTERNAL VIDEO BRAENSLEN AV OLIKA BRAENSLEN Download PDF

Info

Publication number
FI87949B
FI87949B FI903548A FI903548A FI87949B FI 87949 B FI87949 B FI 87949B FI 903548 A FI903548 A FI 903548A FI 903548 A FI903548 A FI 903548A FI 87949 B FI87949 B FI 87949B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
fuel
air
combustion
plasma
flame
Prior art date
Application number
FI903548A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI903548A0 (en
FI87949C (en
FI903548A (en
Inventor
Martti Aeijaelae
Pentti Salmelin
Original Assignee
Imatran Voima Oy
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 Imatran Voima Oy filed Critical Imatran Voima Oy
Priority to FI903548A priority Critical patent/FI87949C/en
Publication of FI903548A0 publication Critical patent/FI903548A0/en
Priority to PCT/FI1991/000215 priority patent/WO1992001194A1/en
Priority to AU80930/91A priority patent/AU8093091A/en
Priority to PL29104691A priority patent/PL291046A1/en
Priority to CN 91105643 priority patent/CN1059021A/en
Publication of FI903548A publication Critical patent/FI903548A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI87949B publication Critical patent/FI87949B/en
Publication of FI87949C publication Critical patent/FI87949C/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045Combustion 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

8794987949

Menetelmä typen oksidien vähentämiseksi erilaisia polttoaineita poltettaessa Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä erilaisia polttoaineita poltettaessa syntyvien haitallisten typen oksidien vähentämiseksiThe present invention relates to a method for reducing harmful nitrogen oxides from the combustion of various fuels according to claim 1.

Typen oksidien syntyminen poltettaessa on tällä hetkellä vakava ongelma erilaisia polttoaineita käyttävissä polttolaitoksissa, kuten esimerkiksi voimalaitoksissa ja lämpölaitoksissa. Uusille laitoksille säädettävät enimmäispäästörajat ovat jo nykyisin tiukkoja ja niitä kiristetään nopeasti tulevaisuudessa.The generation of nitrogen oxides during combustion is currently a serious problem in combustion plants using different fuels, such as power plants and heating plants. The emission ceilings for new plants are already strict and will be tightened rapidly in the future.

Typen oksidien (N0X) määrää ilmaan pääsevissä savukaasuissa on pyritty vähentämään polttoteknisin keinoin, erilaisilla lisäaineruiskutuksilla sekä katalyyttisin keinoin. Erilaisia polttoteknisiä keinoja polton NOx-päästöjen vähentämiseksi ovat savukaasun kierrätys, vesi/höyryinjektio, kaksivaihe-poltto, low-NOx-polttimien käyttö ja polttoaineen syötön vaiheistus. Näiden menetelmien avulla päästään n. 5...50 % alhaisempiin päästöarvoihin. Esimerkiksi alkuperäiseltä 450 mg/MJ tasolta päästään tasolle 200...400 mg/MJ. Menetelmien kustannukset ovat 20...35 % katalyyttisten menetelmien kustannuksista. Typen oksideja vähentävinä lisäaineina käytetään yleisimmin ammoniakkia tai ureaa. Lisäaineistuksella saavutettu tulos saattaa olla polttoteknisiä keinoja tehokkaampi ja niitä voidaan tarvittaessa käyttää polttoteknisten keinojen yhteydessä. Injektiomenetelmät ovat toteutettuina kalliita, ne saattavat aiheuttaa korroosio-ongelmia kattilassa ja ainakin ureaa käytettäessä syntyy ilokaasuaEfforts have been made to reduce the amount of nitrogen oxides (NOX) in the flue gases released into the air by combustion technology, various additive injections and catalytic means. Various combustion techniques to reduce NOx emissions from combustion include flue gas recirculation, water / steam injection, two-stage combustion, use of low-NOx burners, and phasing of fuel supply. With the help of these methods, approx. 5 ... 50% lower emission values are achieved. For example, from an initial level of 450 mg / MJ, a level of 200 ... 400 mg / MJ is reached. The cost of the methods is 20 ... 35% of the cost of the catalytic methods. Ammonia or urea are most commonly used as nitrogen oxide reducing additives. The result obtained with additional material may be more effective than combustion technology and may be used in conjunction with combustion technology, if necessary. Injection methods are expensive to implement, they can cause corrosion problems in the boiler and at least the use of urea produces nitrous oxide.

Katalyyttisillä menetelmillä saadaan poistetuksi jopa Θ0 % NOx-yhdisteistä, joten alle 100 mg/MJ tason saavuttaminen on mahdollista. Näin alhaiseen päästötasoon pyrittäessä tämä tekniikka on usein edullisimmillaan yhdessä NQX-yhdisteitä 2 B7949 alentavan polttotekniikan kanssa. Katalyyttisten menetelmien investointi- ja käyttökustannukset ovat suuria.Catalytic processes can remove up to Θ0% of NOx compounds, so it is possible to reach levels below 100 mg / MJ. In pursuit of such low emission levels, this technique is often at its most advantageous in combination with a combustion technique that lowers NQX 2 B7949. The investment and operating costs of catalytic processes are high.

Polttoteknisillä keinoilla saadaan vain rajallinen tulos, mikä merkitsee ettei uusissa ratkaisuissa pelkkä poltto-tekniikka ole enää riittävä sallittujen päästörajojen saavuttamiseksi. Polttoteknisiä keinoja tehokkaammat katalyyttiset menetelmät ovat erittäin kalliita, joten niiden käyttö lisää energian tuotantokustannuksia. Erilaiset injektiomene-telmät ovat osin suhteellisen tehottomia, aiheuttavat korroosiota ja injektion kasvaessa saattavat aiheuttaa ympäristössä hajuhaittoja.Combustion techniques provide only limited results, which means that in new solutions, combustion technology alone is no longer sufficient to achieve the permitted emission limits. Catalytic processes that are more efficient than combustion techniques are very expensive, so their use increases the cost of energy production. The various injection methods are in part relatively inefficient, cause corrosion and, as the injection increases, may cause odor nuisance in the environment.

Sinällään edullisista low-NOx-polttotekniikkaa tai polttoaineen vaiheistettua polttoa käytettäessä menetelmien tehokkuutta rajoittaa se, ettei riittävän jyrkkään ilman vaiheistukseen päästä vaarantamatta polttoaineen syttymistä riittävän lähellä poltinta, palamattomien ainesosien nousua savukaasuissa ja tuhkassa ja liekin stabiilisuutta. Palamattomien osuuden nousu alentaa hyötysuhdetta ja aiheuttaa ympäristöongelmia sekä vaikeuttaa tuhkan jatkokäyttöä. Liekin stabiilisuuden väheneminen aiheuttaa räjähdysvaaran takia laite- ja henkilöteknisiä turvallisuusriskejä.As such, when using low-NOx combustion technology or fuel staged combustion, the efficiency of the methods is limited by not being able to stage sufficiently steep air without compromising fuel ignition close enough to the burner, rising non-combustible components in flue gases and ash, and flame stability. An increase in the proportion of non-combustible lowers efficiency and causes environmental problems as well as makes it more difficult to use ash. Decreased flame stability poses equipment and personal safety risks due to the risk of explosion.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan kiinteän, nestemäisen tai kaasumaisen polttoaineen NOx-emissioiden väheneminen poltettaessa tavanomaista low-NOx polttotekniikkaa tehokkaammin ja välttää näin kalliimpien, esim. katalyyttisten menetelmien käyttö.It is an object of the present invention to provide a reduction in NOx emissions from solid, liquid or gaseous fuels when combusting more efficiently than conventional low-NOx combustion techniques and thus to avoid the use of more expensive, e.g. catalytic, processes.

Keksintö perustuu siihen, että polttoaine poltetaan erittäin voimakkaasti vaiheistettuna ja pakkosytytetään erittäin all-ilmaisena plasmatykin liekillä.The invention is based on the fact that the fuel is burned in a very strongly phased manner and forcibly ignited in a very free atmosphere with a flame of a plasma cannon.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

3 879493,87949

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

Plasmaliekkisytytyksen mahdollistaman voimakkaan vaiheistuksen avulla on mahdollista päästä polttoteknisin keinoin yhtä alhaisiin NOx-päästöarvoihin kuin nykyisellä katalyyttltek-niikalla. Tämä mahdollistaa sen, että nykyiset päästönormit voidaan alittaa halvoin polttoteknisin keinoin, jolloin päästään suuriin kustannussäästöihin uusissa laitoksissa ka-talyyttitekniikkaan verrattuna. Plasmaa käyttämällä on on mahdollista käyttää voimakkasti ali-ilmaisen polttoaineen pakkosytytystä ja erittäin voimakasta vaiheistusta, jolloin saavutetaan huomattavasti parempi NOx-reduktio kuin periteisellä vaihepolttotekniikalla. Keksinnön mukaisella menetelmällä on mahdollista päästä jopa 80% NOx-reduktioon.With the strong phasing allowed by plasma flame ignition, it is possible to achieve NOx emission values as low as with current catalyst technology by combustion technology. This makes it possible to reduce current emission standards by low-cost combustion technology, resulting in large cost savings in new plants compared to catalyst technology. By using plasma, it is possible to use forced ignition of highly free fuel and very strong phasing, thus achieving significantly better NOx reduction than with conventional phase combustion technology. With the method according to the invention it is possible to achieve up to 80% NOx reduction.

Turvaamalla syttymisen liekin stabiilisuuden ja määräämällä liekin syttymiskohdan plasman käyttö mahdollistaa hyvän polttotuloksen saavuttamisen polttoteknisesti erittäin vaikeissa olosuhteissa ja luo hyvät mahdollisuudet polttoaineen loppuunpalamiselle. Käytettävissä oleva palotila saadaan käytetyksi mahdollisimman hyvin hyödyksi, koska polttoaineen syttymiskohta tulee lähelle poltinta, syttymisen paikka voidaan hallita ja paloaika saadaan riittävän pitkäksi.By ensuring the stability of the ignition flame and determining the point of ignition of the flame, the use of plasma makes it possible to achieve a good combustion result under very difficult combustion conditions and creates good chances of fuel depletion. The available combustion chamber can be utilized as much as possible because the ignition point of the fuel comes close to the burner, the ignition point can be controlled and the combustion time is made long enough.

Seuraavassa tarkastellaan keksintöä lähemmin oheisten piirustusten avulla.In the following, the invention will be examined in more detail with the aid of the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti yhtä tämän menetelmän soveltamiseen sopivaa poltinta.Figure 1 schematically shows one burner suitable for applying this method.

Kuvio 2 esittää koejärjestelyä keksinnön mukaisen menetelmän kokeilemiseksi.Figure 2 shows an experimental arrangement for testing the method according to the invention.

Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti plasmatykin 1 avulla toimiva poltin, jota voidaan käyttää tämän menetelmän soveltamiseen. Polttimen polttoaineena käytetään hiilipölyä. Polttimessa on plasmatykki l, polttoaineen syöttöyhde 2, en-..... simmäinen lisäilman syöttöyhde 3 ja toinen lisäilman syöt- 4 87949 töyhde 4. Polttoaineen syöttöyhde 2 ja ilmasyöttöyhteet 3 ja 4 liittyvät polttimeen sen pituusakseliin nähden poikittain, jolloin polttimeen syötettävä polttoaine ja paloilma joutuvat pyörivään liikkeeseen polttimen pituusakselin ympäri. Tämä poltin on vaihepoltin, jossa polttoaineen palamista säädetään eri vaiheissa 8, 9, 10 syötettävän ilman määrää muuttamalla. Ensimmäisessä polttovaiheessa polttimen käyttämä polttoaine johdetaan plasmatykin 1 eteen ensimmäiselle kaasutusvyöhykkeelle 8. Tässä vaiheessa polttoaineen mukana syötetään erittäin vähän ilmaa, syötettävän ilman määrä on 5 - 30 % tarvittavan kokonaispaloilman määrästä. Ilmakerroin on tässä kaasutusvaiheessa n. 0,05 - 0,3. Koska polttoaine sisältää vyöhykeellä 8 vain vähän ilmaa, polttoaine ei voi palaa tässä vaiheessa 8 täydellisesti. Plasmatykin l kuuma, suuren energiatiheyden omaava liekki kaasuttaa kuitenkin voimakkaasti polttoainetta, jolloin muodostuu hiilimonoksidia ja vetyä samanaikaisesti kuin plasmatykin 1 kuuma liekki pakkosytyttää osan polttoaineesta ja syntyneestä hiilimonoksidista. Palava hiilimonoksidi kaasuttaa edel- . . leen tehokkaasti käytettävää hiiltä. Lämpötila tässä vyö hykkeessä 8 on paikoittain 3500*C ja edullisimmin jopa yli ; — 4000 °C.Figure 1 schematically shows a torch operating by means of a plasma cannon 1 which can be used for the application of this method. Coal dust is used as fuel for the burner. The burner has a plasma cannon 1, a fuel supply connection 2, a first auxiliary air supply connection 3 and a second auxiliary air supply connection 4. The fuel supply connection 2 and the air supply connections 3 and 4 are connected to the burner transverse to its longitudinal axis, whereby the fuel to be supplied to the burner and the combustion air is rotated about the longitudinal axis of the burner. This burner is a phase burner in which the combustion of the fuel is controlled by changing the amount of air supplied in different stages 8, 9, 10. In the first combustion stage, the fuel used by the burner is led in front of the plasma cannon 1 to the first gasification zone 8. At this stage, very little air is supplied with the fuel, the amount of air supplied is 5 to 30% of the total amount of combustion air required. The air coefficient in this gasification phase is about 0.05 to 0.3. Since the fuel contains little air in zone 8, the fuel cannot burn completely at this stage 8. However, the hot, high energy density flame of the plasma cannon 1 strongly gasifies the fuel, forming carbon monoxide and hydrogen at the same time as the hot flame of the plasma cannon 1 forcibly ignites a portion of the fuel and the carbon monoxide produced. Combustible carbon monoxide gasifies the above. . efficient use of carbon. The temperature in this zone in zone 8 is in some places 3500 * C and most preferably even above; - 4000 ° C.

Osittain palava ja kaasutettu polttoaine virtaa eteenpäin polttimessa vyöhykkeelle 9 ja siihen syötetään seuraavaksi lisää ilmaa ensimmäisen lisäilmayhteen 3 kautta. Syötettävän ilman määrä on yhteensä edellisen vaiheen 8 ilman kanssa 5 - 50 % kokonailmamäärästä. Tässä vaiheessa 9 suuri osa polttoaineesta kaasuuntuu hiilimonoksidiksi ja polttoaineen sisältämä vesi hajoaa edellisen vaiheen 8 plasmallekin ja seuravien vaiheiden 8, 9 kuurouden vikutuksesta vedyksi ja hapeksi. Syntyvä runsaasti hiilimonoksidia ja vetyä sisältävä polttoaineseos sytytetään ja poltetaan lopullisesti vyöhykkeellä 10 johtamalla seokseen lisää ilmaa toisen lisäilmayhteen 4 kautta, jolloin kaasutettu polttoaine syttyy ilma/polttoaine suhteen kasvaessa riittävän suureksi.The partially combusted and gassed fuel flows forward in the burner to zone 9 and is subsequently supplied with additional air via the first additional air connection 3. The total amount of air supplied with the air of the previous stage 8 is 5 - 50% of the total amount of air. At this stage 9, a large part of the fuel is gasified into carbon monoxide and the water contained in the fuel decomposes into the plasma of the previous stage 8 and the deafness of the subsequent stages 8, 9 into hydrogen and oxygen. The resulting carbon monoxide- and hydrogen-rich fuel mixture is ignited and finally burned in zone 10 by passing more air into the mixture through a second additional air connection 4, whereby the gassed fuel ignites as the air / fuel ratio increases sufficiently.

5 879495,87949

Vaihtoehtoisesti voidaan toisen lisäilmayhteen 3 kautta tuotavan ilman avulla kaasuttaa polttoainetta edelleen vyöhykkeellä 10, jolloin se sytytetään varsinaiseen paloti-laan, esimerkiksi voimalaitoksen kattilaan johdettavan pa-loilman avulla. Ensimmäisen 3 ja toisen 4 lisäilmayhteen kautta tuotavan primääri- ja sekundääri-ilman yhteismäärä on tällöin melko pieni, kumpaakin syötetään polttoaineeseen korkeintaan n. 10 % tarvittavasta kokonaisilmamäärästä, mutta edullisimmin vain n. 1 - 5 % kokonaisilmamäärästä. Loput tarvittavasta paloilmasta tuodaan käytettävään palotilaan, esimerkiksi kattilaan.Alternatively, the air supplied via the second additional air connection 3 can be used to further gasify the fuel in zone 10, whereby it is ignited to the actual combustion chamber, for example by means of fire air fed to the boiler of the power plant. The total amount of primary and secondary air introduced via the first 3 and second 4 additional air connections is then quite small, each supplying to the fuel at most about 10% of the total amount of air required, but most preferably only about 1 to 5% of the total amount of air. The rest of the required combustion air is brought into the combustion chamber used, for example a boiler.

Edellä kuvatun kaltaisen vaihepolttotekniikan avulla voidaan vähentää huomattavasti poltettaessa syntyviä NOx päästöjä. Keksinnön mukaisen ja tunnettujen vaihepolttotekniikoiden suurin ero on siinä, että tämän keksinnön mukaisen polttomenetelmän avulla vaiheistus saadaan riittävän suureksi. Jotta typen oksidit pelkistyisivät tehokkaasti, on polttoaine pystyttävä kaasuttamaan tehokkaasti seoksena, joka sisältää riittävän vähän ilmaa. Tällöin kaikki seoksessa oleva happi yhtyy polttoaineeseen, eikä typpeen. Riittävän ali-ilmainen seos voidaan kaasuttaa tehokkaasti ainoastaan plasmatykin suuren energiatiheyden omaavan liekin avulla.Phase combustion techniques such as those described above can significantly reduce NOx emissions from combustion. The main difference between the incineration techniques according to the invention and the known incineration techniques is that the incineration method according to the invention makes the phasing sufficient. In order for nitrogen oxides to be reduced effectively, the fuel must be able to gasify efficiently as a mixture containing sufficiently little air. In this case, all the oxygen in the mixture combines with the fuel, not the nitrogen. A sufficiently sub-free mixture can be efficiently gasified only by means of a high energy density flame of the plasma cannon.

Typen oksidien väheneminen perustuu siihen, että liekin kuumissa osissa, erityisesti plasmatykin liekissä pidetään olosuhteet vaiheistuksen avulla voimakkaasti pelkistävinä. Tällöin kuumassa liekissä muodostuvat typen oksidit pelkistyvät molekylääriseksi typeksi. Samoin vaiheistuksen avulla pidetään lämpötilat muualla liekissä niin alhaisina, että typen oksideja ei synny. Koska plasmaliekki ei tarvitse polttoainetta tai paloilmaa, siinä ei ole oksidien muodostamiselle välttämätöntä happea ja voimakkaasti ali-ilmaisissa olosuhteissa mahdollisesti syntyvät typen oksidit pelkistyvät nopeasti. Plasmakaasuna voidaan käyttää myös typpeä NOx-pitoisuuksien oleellisesti kasvamatta, koska plasmaliekissä 6 87949 paloilmaan yhtymällä syntyvät typen oksidit pelkistyvät nopeasti polton ensimmäisissä ali-ilmaisissa vaiheissa. Plas-makaasuna voidaan käyttää myös muuta inerttiä kaasua kuin typpeä.The reduction of nitrogen oxides is based on the fact that the conditions in the hot parts of the flame, in particular in the plasma cannon flame, are considered to be strongly reducing by phasing. In this case, the nitrogen oxides formed in the hot flame are reduced to molecular nitrogen. Similarly, phasing keeps temperatures elsewhere in the flame so low that no nitrogen oxides are formed. Because the plasma flame does not require fuel or combustion air, it lacks the oxygen necessary for the formation of oxides and the nitrogen oxides that may be formed under strongly under-free conditions are rapidly reduced. Nitrogen can also be used as the plasma gas without a substantial increase in NOx concentrations, since the nitrogen oxides formed by the combination of 6 87949 combustion air in the plasma flame are rapidly reduced in the first sub-free stages of combustion. An inert gas other than nitrogen can also be used as the Plas bed.

Keksinnön mukaista polttomenetelmää soveltamalla tutkittiin menetelmän avulla saavutettavia typpioksidipäästöarvoja. Kuvion 1 mukainen poltin oli yhdistetty koekattilaan 6 kuviossa 2 kuvatulla tavalla. Kuviossa 2 polttimen polttoaine-ja ilmayhteet on merkitty samoilla viitenumeroilla kuin kuviossa 1. Kattilaan 6 on sovitettu vielä näiden lisäksi kolmas ilman syöttöyhde 5, sekä savukaasupesuri 7. Tehtävien kokeiden tarkoituksena oli tutkia eri tekijöiden vaikutuksia NOx-päästöihin.By applying the combustion method according to the invention, the nitrogen oxide emission values achievable by the method were studied. The burner according to Figure 1 was connected to the test boiler 6 as described in Figure 2. In Fig. 2, the fuel and air connections of the burner are marked with the same reference numerals as in Fig. 1. In addition to these, a third air supply connection 5 and a flue gas scrubber 7 are fitted to the boiler 6. The purpose of the experiments was to study the effects of NOx emissions.

Tehtyjen koeajojen avulla tutkittiin seuravien seikkojen vaikutuksia polttimen savukaasujen N0X-tasoon.The effects of the following factors on the N0X level of the burner flue gases were investigated using the test runs.

Koeajo n:o Tutkittu muuttujaTest run No. Variable studied

Koesarja 1 1 NOx-päästöjen taso ilman vaiheistusta 2 plasmatykin tehon vaikutus, ei vaiheistusta 3 tulipesän lämpötilatason merkitys, ei vaiheistusta 4-7 tertiääri-ilman lisäyksen vaikutusTest series 1 1 NOx emission level without phasing 2 effect of plasma cannon power, no phasing 3 significance of furnace temperature level, no phasing 4-7 effect of tertiary air addition

Koesarja 2 8 plasmatykin suojakaasuna typpi ilman sijasta 9 plasmatykin tehon vaikutus 10 plasmakaasuna argon typen sijasta 11 tertiääri-ilman lisäyksen vaikutus 12 - 15 ΝΟχ-taso kokeiden 8-11 mukaan määrätyissä optimioloissa 7 87949Test series 2 8 plasma cannon as shielding gas instead of nitrogen 9 effect of plasma cannon power 10 as plasma gas instead of argon nitrogen 11 effect of addition of tertiary air 12 - 15 ΝΟχ level under optimal conditions determined according to experiments 8-11 7 87949

Kokeiden ilma-asetukset ja saadut tulokset on esitetty taulukoissa 1-4.The air settings of the experiments and the results obtained are shown in Tables 1-4.

θ 87 949θ 87 949

Taulukko 1table 1

Koeajo Kesto Tx Vk Vx V2 V3 Vtot n:o (min) (C°) (%) (%) (%) (¾) (1/s) 1 10 1000 25 30 45 0 1280 2 12 1000 25 30 45 0 1280 3 20 850 25 30 45 0 1280 4 10 950 35 14 18 33 880 5 10 1000 26 10 14 50 880 6 15 1050 20 8 10 62 1560 7 7 1100 20 8 9 63 1580Test run Duration Tx Vk Vx V2 V3 Vtot No. (min) (C °) (%) (%) (%) (¾) (1 / s) 1 10 1000 25 30 45 0 1280 2 12 1000 25 30 45 0 1280 3 20 850 25 30 45 0 1280 4 10 950 35 14 18 33 880 5 10 1000 26 10 14 50 880 6 15 1050 20 8 10 62 1560 7 7 1100 20 8 9 63 1580

Taulukko 2Table 2

Koeajo Kesto Tt Vk V3 V2 V3 Vt 01 n:o (min) (C°) (%) (%) (%) (%) (1/s) 8 58 1100 26 7 7 60 1390 9 18 1100 21 2 1 76 1710 10 20 1150 20 2 3 75 1710 11a1» 152> 1200 28 3 1 68 1250 11b 1150 22 2 1 75 1600 12 18 1200 25 2 1 72 1400 13 10 1200 28 3 1 68 1260 • -‘":14 13 1200 28 3 1 68 1260 . · : 15 10 1200 25 2 1 72 1400 11 Osassa 11a tertiääri-ilman määrä pienempi kuin osassa 11b 21 Koko koeajon 11 kestoaika : Tx Tulipesän etuosan lämpötila (hiilen syötön säädön asetusarvo)Test run Duration Tt Vk V3 V2 V3 See 01 No. (min) (C °) (%) (%) (%) (%) (1 / s) 8 58 1100 26 7 7 60 1390 9 18 1100 21 2 1 76 1710 10 20 1150 20 2 3 75 1710 11a1 »152> 1200 28 3 1 68 1250 11b 1150 22 2 1 75 1600 12 18 1200 25 2 1 72 1400 13 10 1200 28 3 1 68 1260 • - '": 14 13 1200 28 3 1 68 1260.:: 15 10 1200 25 2 1 72 1400 11 In section 11a the amount of tertiary air is less than in section 11b 21 Duration of the entire test run 11: Tx Furnace front temperature (carbon supply control setpoint)

Vk Kantoilman tilavuusvirta V3 Primääri-ilman tilavuusvirta v2 Sekundääri-ilman tilavuusvirta V3 Tertiääri-ilman tilavuusvirtaVk Supply air volume flow V3 Primary air volume flow v2 Secondary air volume flow V3 Tertiary air volume flow

Vt0t Kokonaistilavuusvirta 9 87949Vt0t Total volume flow 9 87949

Taulukko 3Table 3

Koeajo C02 CO 02 N02 η · o ( % ) (mg/MJ) ( % ) (mg/M J) 1 16 5 2.9 415 2 16 2 2.9 410 3 16 74 2.8 390 4 16 46 3.1 260 5 16 51 2.5 135 6 16 43 2.7 85 7 17 39 1.8 70Test run CO2 CO 02 NO2 η · o (%) (mg / MJ) (%) (mg / MJ) 1 16 5 2.9 415 2 16 2 2.9 410 3 16 74 2.8 390 4 16 46 3.1 260 5 16 51 2.5 135 6 16 43 2.7 85 7 17 39 1.8 70

Taulukko 4Table 4

Koeajo C02 CO 02 N02 n:o ( % ) (mg/MJ) ( % ) (mg/MJ) 8a1» 15 70 3.4 110 8b 16 75 2.9 107 9a2> 15 26 3.9 108 9b 16 23 3.5 90 10a3 > 15 25 3.1 78 10b 16 24 3.1 80 11a4» 17 38 1.1 63 lib 16 25 2.9 85 12 16 25 2.1 69 13 17 44 2.0 62 : .·. 14 17 58 1.2 57 ·*' : 15 17 44 1.0 58 11 Osassa 8a plasmatykin suojakaasuna ilma, osassa 8b typpi 21 Osassa 9a plasmateho suurempi kuin osassa 9b 31 Osassa 10a plasmakaasuna argon, osassa 10b typpi 41 Osassa 11a tertiääri-ilman määrä pienempi kuin osassa 11b ίο 87949Test run CO 2 CO 2 NO 2 No. (%) (mg / MJ) (%) (mg / MJ) 8a1 »15 70 3.4 110 8b 16 75 2.9 107 9a2> 15 26 3.9 108 9b 16 23 3.5 90 10a3> 15 25 3.1 78 10b 16 24 3.1 80 11a4 »17 38 1.1 63 lib 16 25 2.9 85 12 16 25 2.1 69 13 17 44 2.0 62:. 14 17 58 1.2 57 · * ': 15 17 44 1.0 58 11 In Part 8a the plasma cannon is shielded by air, in Part 8b nitrogen 21 In Part 9a the plasma power is higher than in Part 9b 31 In Part 10a the plasma gas is argon, in Part 10b nitrogen 41 In Part 11a the amount of tertiary air is less than in section 11b ίο 87949

Oheisista taulukoista nähdään selvästi, että voimakkaalla vaiheistuksella NOx-päästöt pienenevät huomattavasti. Pienimpiin päästöarvoihin päästään, kun poltimeen syötetään polttoaineen kantokaasuna alle 30 % paloilmasta ja primääri-ja sekundääri-ilmana yhteensä n. 10 % paloilmasta.It is clear from the tables below that with strong phasing, NOx emissions are significantly reduced. The lowest emission values are reached when less than 30% of the combustion air is supplied to the burner as a carrier gas and a total of approx. 10% of the combustion air as primary and secondary air.

Keksinnön mukaista‘polttomenetelmää voidaan käyttää hiilipö-lyn lisäksi muitakin kaasumaisia, nestemäisiä tai kiinteitä polttoaineita poltettaessa. Menetelmää voidaan soveltaa kaikenlaisiin polttolaitoksiin, kuten lämmityskattiloihin, kaa-suturbiinien polttokammioihin ja erilaisiin uuneihin käytettäväksi. Polttoaine ja ilma voidaan syöttää polttimeen sen akselin suuntaisesti. Ilman ja polttoaineen syöttöyhteitä voi olla useampia kuin tässä on esitetty.The combustion method according to the invention can be used for burning other gaseous, liquid or solid fuels in addition to coal dust. The method can be applied to all types of combustion plants, such as boilers, gas turbine combustion chambers and various furnaces. Fuel and air can be supplied to the burner along its axis. There may be more air and fuel supply connections than shown here.

Claims (7)

11 8794911 87949 1. Menetelmä kiinteää, nestemäistä tai kaasumaista polttoainetta poltettaessa syntyvien typen oksidien vähentämiseksi, jossa menetelmässä polttoaineen palaminen vaiheistetaan, tunnettu siitä, että . - polttoaine syötetään ensin voimakkaasti ali- ilmaisena pelkistävien olosuhteiden aikaansaamiseksi plasmatykin (1) jatkuvasti palavaan liekkiin ensimmäiselle kaasutusvyöhykkeelle (8), jossa polttoaine kaasutetaan ja se pakkosytytetään osittain, - osittain kaasuuntuneeseen polttoainevirtaan johdetaan lisäilmaa seuraavassa kaasutusvyöhyk-keessä (9) ainakin yhdessä vaiheessa polttoaineen edelleen kaasuttamiseksi ja polttamiseksi osittain, - kaasutettu polttoainevirta johdetaan varsinaiseen palamistilaan, esimerkiksi kattilaan, polt-timeen tai vastaavaan (6), jossa se poltetaan :Y: loppuun.A method for reducing nitrogen oxides from the combustion of solid, liquid or gaseous fuels, the method comprising the steps of phasing the combustion of the fuel, characterized in that. - the fuel is first fed in a strongly under-vacuum to provide reducing conditions to the continuously burning flame of the plasma cannon (1) to the first gasification zone (8) where the fuel is gasified and partially ignited, - additional gas for partial gasification and combustion, - the gassed fuel stream is led to the actual combustion chamber, for example a boiler, burner or the like (6), where it is combusted: Y: to the end. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että plasmatykin·(1) liekkiin johdetaan poltto-ainevirta, joka sisältää ilmaa korkeintaan 30 % koko poltet- -·.· tavan polttoainemäärän palaakseen tarvitseman ilman kokonaismäärästä. : 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että osittain kaasutettuun polttoainevirtaan johdetaan lisäilmaa määrä, joka yhdessä plasmatykin liekkiin johdetun ilman kanssa vastaa korkeintaan 50 % koko poltettavan polttoainemäärän palaakseen tarvitseman ilman kokonaismäärästä. 12 87949A method according to claim 1, characterized in that a fuel stream containing up to 30% of the total amount of fuel to be burned is introduced into the flame of the plasma cannon · (1) out of the total amount of air required to return. A method according to claim 1, characterized in that additional air is introduced into the partially gasified fuel stream in an amount which, together with the air introduced into the flame of the plasma cannon, corresponds to at most 50% of the total amount of air required to return. 12 87949 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ilmakerroin plasmatykin (l) edessä ensimmäisellä sytytys- ja kaasutusvyöhykkeellä (8) pidetään välillä 0,05 - 0,3.Method according to Claim 1, characterized in that the air coefficient in front of the plasma cannon (1) in the first ignition and gasification zone (8) is kept between 0.05 and 0.3. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että polttoaine syötetään plasmatykin (l) eteen ilmavirran avulla.Method according to Claim 1, characterized in that the fuel is fed in front of the plasma cannon (1) by means of an air flow. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että paloilma johdetaan polttoainevirtaan neljässä vaiheessa: syötettävään polttoaineeseen sekoitettuna, primääri- ja sekundääri-ilmana polttoaineen kaasutusas-teen säätämiseksi ja lopuksi paloilmana polttoaineen lopulliseksi polttamiseksi.A method according to claim 1, characterized in that the combustion air is introduced into the fuel stream in four steps: mixed with the fuel to be fed, as primary and secondary air to adjust the degree of gasification of the fuel and finally as combustion air for final combustion of the fuel. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että yli puolet palamisilmasta syötetään polttoaineeseen viimeisessä vaiheessa. i3 37949A method according to claim 6, characterized in that more than half of the combustion air is fed to the fuel in the last stage. i3 37949
FI903548A 1990-07-13 1990-07-13 Process for reducing nitrogen oxides in combustion of various fuels FI87949C (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903548A FI87949C (en) 1990-07-13 1990-07-13 Process for reducing nitrogen oxides in combustion of various fuels
PCT/FI1991/000215 WO1992001194A1 (en) 1990-07-13 1991-07-08 Method for reducing emissions of oxides of nitrogen in combustion of various kinds of fuels
AU80930/91A AU8093091A (en) 1990-07-13 1991-07-08 Method for reducing emissions of oxides of nitrogen in combustion of various kinds of fuels
PL29104691A PL291046A1 (en) 1990-07-13 1991-07-12 Method of reducing emission of nitrogen oxides from combustion of various fuels
CN 91105643 CN1059021A (en) 1990-07-13 1991-07-13 Reduce the method for the discharging of nitrogen oxide during various fuel combustion

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI903548 1990-07-13
FI903548A FI87949C (en) 1990-07-13 1990-07-13 Process for reducing nitrogen oxides in combustion of various fuels

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI903548A0 FI903548A0 (en) 1990-07-13
FI903548A FI903548A (en) 1992-01-14
FI87949B true FI87949B (en) 1992-11-30
FI87949C FI87949C (en) 1993-03-10

Family

ID=8530804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI903548A FI87949C (en) 1990-07-13 1990-07-13 Process for reducing nitrogen oxides in combustion of various fuels

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN1059021A (en)
AU (1) AU8093091A (en)
FI (1) FI87949C (en)
PL (1) PL291046A1 (en)
WO (1) WO1992001194A1 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1076086C (en) * 1997-10-06 2001-12-12 杨锦耀 Method of fuel conbustion in automotive engine combustion chamber by using plasma to excite fuel
FI973932A (en) * 1997-10-10 1999-04-11 Kvaerner Pulping Oy Method and Arrangement for Optimizing Oxidation in Combustion of Gaseous and Liquid Fuels
WO2002068872A1 (en) 2001-02-27 2002-09-06 Yantai Longyuan Power Technology Co., Ltd. Assembled cathode and plasma igniter with such cathode
CN100504164C (en) * 2006-06-30 2009-06-24 中国科学院工程热物理研究所 Coal firing method with low emission for nitrous oxides
WO2009009948A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Yantai Longyuan Power Technology Co., Ltd. A burner ignited by plasma
CN101749700A (en) * 2010-03-04 2010-06-23 郑平安 Pulverized coal furnace tiny-oil ignition combustion method
CN114959171A (en) * 2015-01-27 2022-08-30 杰富意钢铁株式会社 Electric furnace and method for manufacturing molten iron using the same
CN104633658B (en) * 2015-02-15 2016-11-02 重庆赛迪热工环保工程技术有限公司 A kind of low Nox burner
DE102015104406A1 (en) 2015-03-24 2015-05-21 Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh Method for reducing NOx emissions during the combustion of pulverized fuel
DE102015104401A1 (en) 2015-03-24 2015-05-07 Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh Method for reducing NOx emissions during the combustion of pulverized fuel
CN105737152B (en) * 2016-03-10 2017-09-29 陈维汉 A kind of burner for being classified premixed swirl low nitrogen burning

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4240784A (en) * 1978-09-25 1980-12-23 Dauvergne Hector A Three-stage liquid fuel burner
US4381718A (en) * 1980-11-17 1983-05-03 Carver George P Low emissions process and burner
HU184389B (en) * 1981-02-27 1984-08-28 Villamos Ipari Kutato Intezet Method and apparatus for destroying wastes by using of plasmatechnic
NO171473C (en) * 1984-09-21 1993-03-17 Skf Steel Eng Ab PROCEDURE FOR DISPOSAL OF ENVIRONMENTALLY WASTE
AU598147B2 (en) * 1987-08-13 1990-06-14 Connell Wagner Pty Ltd Pulverised fuel burner
FR2635850B1 (en) * 1988-09-01 1990-11-16 Electricite De France PLASMA ASSISTED COMBUSTION DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
CN1059021A (en) 1992-02-26
FI903548A0 (en) 1990-07-13
FI87949C (en) 1993-03-10
FI903548A (en) 1992-01-14
PL291046A1 (en) 1992-08-10
AU8093091A (en) 1992-02-04
WO1992001194A1 (en) 1992-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2442929C1 (en) Method of reduction of nitrogen oxides in the boiler working with dispenced carbon where internal combustion type burners are used
BG106652A (en) Solid fuel burner and combustion method using solid fuel burner
US8215949B2 (en) Combustion stabilization systems
CA2410725A1 (en) Solid fuel burner, burning method using the same, combustion apparatus and method of operating the combustion apparatus
JP2011074917A (en) System and method using low emission gas turbine cycle with partial air separation
KR20040028709A (en) Oxygen enhanced low nox combustion
JP2020112280A (en) Boiler device and thermal power generation facility, capable of carrying out mixed combustion of ammonia
FI87949B (en) REFERENCE TO A REDUCERING AV QUANTITY EXTERNAL VIDEO BRAENSLEN AV OLIKA BRAENSLEN
US5531973A (en) Production of plasma generated NOx reducing precursors from a molecular nitrogen and hydrocarbon mixture
US7473095B2 (en) NOx emissions reduction process and apparatus
US20030019215A1 (en) Method for igniting a thermal turbomachine
US4602575A (en) Method of burning petroleum coke dust
US5934892A (en) Process and apparatus for emissions reduction using partial oxidation of combustible material
KR102043956B1 (en) Combustor capable of reducing nitrogen oxide contained in boiler combustion gas and increasing energy efficiency
RU2006135155A (en) METHOD OF PLASMA-COAL BOILING OF THE BOILER
JP2755603B2 (en) Gas turbine combustor
RU2201554C1 (en) Method for plasma ignition of pulverized coal
RU2377467C2 (en) Method of reducing nitrogen oxide emissions based on plasma flame stabilisation of pulverised coal flow and device intended for realisation thereof
JPS5977208A (en) Combustion method
RU111258U1 (en) DUST BURNER BURNER
RU2634344C1 (en) Fuel burning method
KR100543958B1 (en) combustion method of low calorific value gases combustor for having multi-inlet
US20120266792A1 (en) Combustion Stabilization Systems
RU2407948C1 (en) Three-stage coal combustion method by using plasma thermochemical treatment
CN115930220A (en) Plasma-assisted ammonia-doped combustion and NO combustion of coal-fired boiler x Ultra-low emission system and method

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: IMATRAN VOIMA OY