KR100253991B1 - Method for low nox in combustion chamber of boiler - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 보일러 화로의 질소산화물 저감 방법에 관한 것이며, 특히 기존 보일러의 전체형상의 변경없이 복수단에 배치된 질소산화물 저감형 버너중 상단부를 개량함으로써 공해물질인 질소산화물을 연소과정에서 줄이고, 기존 화로에 비해서 질소산화물 환원영역에서 다량의 탄화수소 성분을 발생시켜 질소산화물의 환원 비율을 높이는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing nitrogen oxides in a boiler furnace, and in particular, by reducing the upper part of a nitrogen oxide reducing burner disposed in a plurality of stages without changing the overall shape of an existing boiler, reducing nitrogen oxides in the combustion process, It relates to a method for increasing the reduction rate of nitrogen oxides by generating a large amount of hydrocarbon components in the nitrogen oxide reduction zone as compared to the furnace.
현재 화석연료를 사용하고 있는 산업용 보일러에 있어서 연소과정중에 형성되는 질소산화물은 광화학 스모그를 일으키는 주 원인으로 이의 배출량은 엄격히 규제되고 있다.In industrial boilers using fossil fuels, nitrogen oxides formed during the combustion process are the main cause of photochemical smog, and their emissions are strictly regulated.
따라서, 산업용 보일러의 운용요건으로서 연료의 완전연소는 물론, 특별한 미연분의 증가없이 질소산화물의 감소 정도가 성능을 좌우하는 중요한 항목으로 부각되고 있다.Therefore, as the operating requirements of industrial boilers, the reduction of nitrogen oxides, as well as the complete combustion of fuels, and the increase in the amount of unburned fuels, have emerged as important items for determining performance.
현재 사용되는 보일러의 화로내 질소산화물 감소기법에는 질소산화물 저감형 버너의 채용과 화로내 이단연소기법 그리고 연소가스 재순환방식 등이다.Nitrogen oxide reduction techniques in boilers currently in use include the adoption of nitrogen oxide reduction burners, two-stage combustion techniques in furnaces and combustion gas recirculation.
상기 배기가스 재순환법은 연소된 배기가스의 일부를 연소용 공기와 혼합하여 버너로 유입시켜 배기가스에 남아있는 극미량의 미연분이나 질소산화물을 한번 더 연소를 통해 제거시키는 방법이다.In the exhaust gas recirculation method, a part of the burned exhaust gas is mixed with combustion air and introduced into a burner to remove the trace amount of unburned dust or nitrogen oxide remaining in the exhaust gas once more by combustion.
상기 질소산화물 저감형 버너는, 연소공기를 분할해서 공급하여 화염의 온도가 낮아지도록 하여, 통상적으로 고온의 연소분위기에서 과잉산소와 반응하여 생성되는 열적질소산화물의 발생을 억제하게 하는 장치이다.The nitrogen oxide reduction burner is a device that divides and supplies combustion air so that the temperature of the flame is lowered, thereby suppressing generation of thermal nitrogen oxides generated by reaction with excess oxygen in a high temperature combustion atmosphere.
상기 연소공기의 분할공급은 공기역학적인 방법으로 행해지는데, 버너 앞부분에서는 상대적으로 저온의 연소분위기를 형성하여 질소산화물의 생성을 억제하도록 1차 연소공기를 공급하여 연료과잉과 공기부족 상태를 유지하고 이 때 생성된 불완전 연소물을 완전연소시키기 위해서 다량의 2차 연소공기가 분리되어 공급되게 되는 것이다.The split supply of the combustion air is carried out by an aerodynamic method. In the front of the burner, the primary combustion air is supplied to form a relatively low temperature combustion atmosphere to suppress the generation of nitrogen oxides, thereby maintaining the fuel surplus and the lack of air. At this time, a large amount of secondary combustion air is supplied separately to completely burn the incomplete combustion products generated.
그리고 상기 화로내 이단연소기법은, 제3도에 나타낸 바와 같이 연소공기를 상기 질소산화물 저감형 버너부와 공기분사구로 분할하여 공급하는 것을 주된 내용으로 하는 것으로, 먼저 화로의 버너부에서는 연료과잉과 공기부족 상태를 유지하여 질소산화물 생성을 억제하는 주연소영역을 형성하는데, 상기 주연소영역에서 형성된 미량의 질소산화물을, 이번에는 화로의 버너부와 공기분사구에서 형성되는 질소산화물 환원영역에서, 환원시키는 방법이다.In the two-stage combustion method in the furnace, as shown in FIG. 3, the main content of the combustion air is divided into and supplied to the nitrogen oxide reduction burner and the air injection port. The main combustion zone is formed to maintain the lack of air to suppress the generation of nitrogen oxides. The trace nitrogen oxide formed in the main combustion zone is reduced in the nitrogen oxide reduction zone formed in the burner section and the air injection port of the furnace. This is how you do it.
덧붙여서 상기 질소산화물 환원영역을 지난 미연분은 공기분사구에서 화로출구까지는 충분한 공기를 분사되므로 완전연소되며 이것을 미연분 완전연소 영역이라 한다.In addition, the unburned powder that has passed the nitrogen oxide reduction zone is completely burned because sufficient air is injected from the air injection port to the furnace outlet, which is called unburned perfect combustion zone.
이러한 화로내 이단연소기법에 쓰이는 화로내 버너부를 구성하는 질소산화물 저감형 버너는 전부 동일한 분사공기량과 분사연료량을 동일한 성능의 버너 들로서 운전시의 이론공기연료비(=(이론적인 완전연소가 가능한 연료량/공기량) / (실제연소의 연료량/공기량))가 0.85∼0.9정도로써 거의 일정한 수치를 가진다.The nitrogen oxide-reduced burners that make up the furnace burner part used in the two-stage combustion method in the furnace are all burners having the same injection air quantity and injection fuel amount as the performance of the theoretical air fuel ratio (= (the amount of fuel capable of theoretical complete combustion / The amount of air) / (the amount of fuel / air of actual combustion) is about 0.85 to 0.9, which is almost constant.
그러나 상기와 같은 이론공기연료비의 수치로써는 상기 질소산화물 환원 영역에서 질소산화물을 환원시키는 탄화수소의 발생이 극히 미량에 머무르기 때문에 실제 소량이나마 질소산화물의 환원작용이 거의 이루어지지 않게 되는 문제점이 있고 이러한 상태에서 미연분 완전연소영역에서 거의 제거되지 않은 채 밖으로 배출되게 된다.However, as the numerical value of the theoretical air fuel ratio as described above, since the generation of hydrocarbons for reducing nitrogen oxides in the nitrogen oxide reduction region is extremely small, there is a problem that the reduction of nitrogen oxides is hardly achieved in such a small amount. It is discharged out of the unburned complete combustion zone with little removal.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 질소산화물을 유효하게 환원시키는 탄화수소를 다량 발생케하는 질소산화물 환원영역의 환경을 만들기 위해 상단버너의 이론공기연료비를 0.6∼0.8정도로 변경하는 것이다.An object of the present invention devised to solve the above problems is to change the theoretical air fuel ratio of the upper burner to about 0.6 to 0.8 to create an environment of the nitrogen oxide reduction zone that generates a large amount of hydrocarbons that effectively reduce nitrogen oxides. will be.
이와 같은 목적은, 상단 버너부의 연료노즐을 기존의 것보다 큰 용량으로 교체하여 연료분사량을 증가시키거나 상단 버너부로 공급되는 연소공기분사량을 감소시키도록 구성한 본 발명에 의해 달성될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Such an object can be achieved by the present invention configured to replace the fuel nozzle of the upper burner part with a larger capacity than the existing one so as to increase the fuel injection amount or reduce the combustion air injection amount supplied to the upper burner part. It will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 1도는 본 발명이 적용된 보일러 화로내의 개략된 정단면도 및 측단면도1 is a schematic front and side cross-sectional view of a boiler furnace to which the present invention is applied.
제 2도는 종래의 보일러 화로내의 개략된 정단면도 및 측단면도2 is a schematic front and side cross-sectional view of a conventional boiler furnace.
제 3도는 본 발명의 화로에 적용되는 이단연소기법을 설명한 개략도3 is a schematic diagram illustrating a two-stage combustion technique applied to the furnace of the present invention.
제 4도는 본 발명과 종래의 질소산화물 및 일산화탄소 배출 대비도4 is a view comparing the present invention and the conventional nitrogen oxide and carbon monoxide emissions
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 화로 2 : 상단버너1: brazier 2: upper burner
3 : 상단버너부 4 : 하단버너부3: upper burner part 4: lower burner part
5 : 공기분사구5: air jet
가 : 주버너 연소영역 나 : 질소산화물 환원영역A: Main burner combustion zone B: Nitrogen oxide reduction zone
다 : 미연분 완전연소영역Unburned Complete Combustion Zone
제 1도는 본 발명이 적용된 보일러 화로의 개략 정단면도 및 측단면도를 나타낸 것이다.1 shows a schematic front and side cross-sectional views of a boiler furnace to which the present invention is applied.
본 발명에 따른 보일러 화로에서 생성되는 질소산화물을 감소시키는 방법은 공기분사구와 복수단의 질소산화물 저감형 버너부로 이루어진 보일러 화로에서 상단버너(2)의 연료노즐의 연료분사량을 증가시키거나 상단버너부(3)로 공급되는 공기량을 하단버너부(4)의 공기량보다 적게 공급하여 상단버너부(3)의 이론공기연료비를 0.6 ∼ 0.8로 조절한다.Method for reducing the nitrogen oxides generated in the boiler furnace according to the present invention is to increase the fuel injection amount of the fuel nozzle of the upper burner (2) or the upper burner portion in the boiler furnace consisting of air injection port and a plurality of stages of nitrogen oxide reduction burner The amount of air supplied to (3) is less than the amount of air of the lower burner part 4, and the theoretical air fuel ratio of the
이하, 본 발명의 작용에 관해 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail.
제 3도는 본 발명의 화로에 적용되는 이단연소기법을 설명한 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a two-stage combustion technique applied to the furnace of the present invention.
본 발명은 다수의 질소산화물 저감형 버너와 화로내 이단연소기법을 채택한 종래 보일러 화로에 비해서 제1도에 나타낸 바와 같이 상단버너부(3)의 구조를 변경하여 하단버너와 비교해서 연료과잉연소가 가능하도록 한 것이다.Compared to a conventional boiler furnace employing a plurality of nitrogen oxide-reduced burners and a two-stage combustion method in a furnace, the present invention changes the structure of the
제 2도에 나타낸 화로내 이단연소기법을 채택한 기존 화로는 모든 버너(상단버너, 하단버너)의 크기 및 용량이 동일하고 운전시에는 이론공기연료비(=이론적인 완전연소가 가능한 연료량/공기량 / 실제연소의 연료량/공기량)가 0.85-0.9정도로 동일한 값을 갖는다.Existing furnaces adopting the two-stage combustion method in the furnace shown in FIG. 2 have the same size and capacity of all burners (upper burner, lower burner), and the theoretical air fuel ratio (= amount of theoretical full combustion fuel / air volume / actuality). Fuel amount / air amount of combustion) is about 0.85-0.9 and has the same value.
그러나, 본 발명은 다단버너가 설치된 경우에 상단버너부(3)의 구조를 변경하여 이론공기연료비를 0.6-0.8 정도로 운전가능하도록 변경한 것이다.However, in the present invention, when the multi-stage burner is installed, the theoretical air fuel ratio is changed to be operable by about 0.6-0.8 by changing the structure of the
상기 상단버너부(3)의 구조는, 상기 하단버너부(4)와 동일한 크기의 버너일 경우에는 연료노즐(도시하지 않음)을 바꾸어서 연료량을 증가시키거나 연료노즐(도시하지 않음)은 그대로 사용하고 상기 상단버너(2)로 공급되는 공기량을 줄여서 연소공기량을 감소시키도록 하고 있다.In the structure of the
상기와 같이 상단버너부(3)의 이론공기연료비를 0.6-0.8정도로 운전하면 환원영역(b)에서 다량의 탄화수소가 발생하여 주버너 연소영역(a)에서 발생한 질소산화물의 환원이 용이하게 된다.As described above, when the theoretical air fuel ratio of the
또한, 상기 공기분사구(5)에서는 충분한 공기를 분사하여 일산화탄소 등의 미연분을 제거한다. 따라서 제3도에 나타낸 바와 같이 상기 상단버너부(3)와 공기분사구(5) 사이의 질소산화물 환원영역(b)에서 이론 공기비를 질소산화물 환원의 최적조건으로 맞추어서 획기적인 화로내 질소산화물 저감을 달성할 수 있다.In addition, the
상기 질소산화물 환원영역(b)을 지난 미연분은 공기분사구(5)에서 화로출구까지는 충분한 공기를 분사되므로 미연분 완전연소영역(다)에서 완전연소가 이루어지게 된다.The unburned powder passing through the nitrogen oxide reduction zone (b) is injected with sufficient air from the air injection port (5) to the furnace outlet, so that complete combustion is performed in the unburned complete combustion zone (C).
본 발명은 질소산화물을 유효하게 환원시키는 탄화수소를 다량으로 발생케하는 질소산화물 환원영역의 환경을 만들기 위해 상기 이론공기연료비를 0.6∼0.8정도가 되도록 상기 화로내 버너부를 이루는 질소산화물저감형 버너중의 일부의 구조를 바꿈으로서 질소산화물의 발생을 획기적으로 줄이는 탁월한 효과가 있다.The present invention provides a nitrogen oxide reduction burner that forms a burner in the furnace such that the theoretical air fuel ratio is about 0.6 to 0.8 to create an environment of a nitrogen oxide reduction zone that generates a large amount of hydrocarbons for effectively reducing nitrogen oxides. By changing some of the structure, it has an excellent effect of drastically reducing the generation of nitrogen oxides.
제 4도는 본 발명과 종래의 질소산화물 및 일산화탄소 배출 대비도를 나타낸 것으로, 본 발명을 적용한 결과 질소산화물과 일산화탄소의 발생을 분진의 특별한 증가없이 20%이상 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.Figure 4 shows the present invention and the conventional nitrogen oxide and carbon monoxide emissions comparison, the results of applying the present invention was found to reduce the generation of nitrogen oxides and carbon monoxide by more than 20% without a special increase in dust.
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KR1019970034978A KR100253991B1 (en) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Method for low nox in combustion chamber of boiler |
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KR1019970034978A KR100253991B1 (en) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Method for low nox in combustion chamber of boiler |
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KR (1) | KR100253991B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2065570A2 (en) | 2007-11-12 | 2009-06-03 | Korea Institute of Energy Research | Burner for generating reductive atmosphere of exhaust gas in engine cogeneration plant having denitrification process |
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1997
- 1997-07-25 KR KR1019970034978A patent/KR100253991B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2065570A2 (en) | 2007-11-12 | 2009-06-03 | Korea Institute of Energy Research | Burner for generating reductive atmosphere of exhaust gas in engine cogeneration plant having denitrification process |
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KR19990011759A (en) | 1999-02-18 |
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