KR20040028709A - 산소 증대된 저 ＮＯｘ 연소 - Google Patents

산소 증대된 저 ＮＯｘ 연소 Download PDF

Info

Publication number
KR20040028709A
KR20040028709A KR10-2003-7009317A KR20037009317A KR20040028709A KR 20040028709 A KR20040028709 A KR 20040028709A KR 20037009317 A KR20037009317 A KR 20037009317A KR 20040028709 A KR20040028709 A KR 20040028709A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
combustion
fuel
oxygen
oxidant
stage
Prior art date
Application number
KR10-2003-7009317A
Other languages
English (en)
Inventor
히사시 고바야시
로렌스 이. 3세 불
Original Assignee
프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 filed Critical 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
Publication of KR20040028709A publication Critical patent/KR20040028709A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M3/00—Firebridges
    • F23M3/02—Firebridges modified for circulation of fluids, e.g. air, steam, water
    • F23M3/04—Firebridges modified for circulation of fluids, e.g. air, steam, water for delivery of gas, e.g. air, steam
    • 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
    • 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 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/06041—Staged supply of oxidant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07007—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber using specific ranges of oxygen percentage
    • 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

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 방법에서 석탄과 같은 연료가 계단형 연소 장치내에 연소되며, 상기 방법은 21 체적% 이상, 바람직하게는 21.8 내지 29 체적%의 산소를 함유하는 가스 산화제와 연료를 노의 제 1 연소 단계로 공급하는 단계로서, 유일한 산화제로서의 공기와 함께 제 1 연소 단계가 작동되는 경우에 생성되는 양과 동일한 양의 NOx을 생성하는 화학량론적 비율 이하의 화학량론적 비율로 공급하는 단계, 및 연소 생성물과 미연소 연료를 생성하도록 상기 연소 단계에서 상기 연료를 상기 가스 산화제와 함께 연소시키는 단계를 포함한다.

Description

산소 증대된 저 ＮＯｘ 연소{OXYGEN ENHANCED LOW NOX COMBUSTION}
환경에 관한 인식이 미국 및 전세계에서 증대되고 있고, 그에 따라 보일러, 소각로, 및 로(furnace)로부터 배출되는 오염 방출물을 줄이기 위한 대중적인 압력 및 규제 압력이 있어 왔다. 특별히 관심을 가지는 오염물질중 하나는 NOx(NO, NO2, N2O, N2O4, 및 그 혼합물을 포함하는 각각의 질소 산화물을 의미한다)이며, 그 NOx 는 산성비, 지상(ground level) 오존, 및 미립자 형성과 관련된다.
많은 기술들이 NOx 방출을 감소시키는데 이용될 수 있다. 이러한 기술들은 두개의 일차 및 이차 분류로 나누어질 수 있다. 일차 기술은 연소 공정을 제어함으로써 연소 영역에서 NOx가 형성되는 것을 최소화하거나 방지한다. 이차 기술은 연소 영역에서 생성된 NOx 를 분자 질소로 환원시키기 위해 화학물질을 이용한다.
일반적으로 단계적(staged) 연소로 지칭되는 일차 제어 기술에서, 연소 공기와 연료의 혼합을 조심스럽게 제어하여 NOx 형성을 최소화한다. 연료 질소로부터의 NOx 형성은 연료 휘발성물질 및 차(char) 질소내의 질소계 종(species)으로부터의 NOx 형성과 N2형성 사이의 경쟁을 기초로 한다. 산소 부화(rich) 조건은 상기경쟁을 NOx 형성쪽으로 이동시킨다. 연료 부화 조건은 N2형성쪽으로 반응을 이동시킨다. 연료 부화 영역을 형성하여 NOx 형성을 방지하기 위해, 일차 제어 전략은 공기 및 연료의 혼합을 주의 깊게 제어함으로써 이러한 현상의 이점을 취한다. NOx 방출을 줄이기 위해, 연료 부화 영역은 NOx 환원 속도(kinetics)를 위해 충분한 정도로 고온이어야 한다. 그러나, 2 단계에서 NOx 가 형성되는 것을 방지하기 위해서는, 연료 부화의 1 단계로부터 충분한 열이 로 열 로드(furnace heat load)로 전달되어야 한다.
이제까지의 가장 일반적인 일차 제어 장치는 저(low) NOx 버너(LNB)이다. 이러한 장치에서, 통상적으로 공기는 공기역학적으로 단계화되어(staged) 연소 영역이 수반되는 연료 부화 영역을 형성한다. 종래의 저 NOx 버너는 공급 오리피스(orifice)에 인접한 제 1 영역을 포함하며, 그 제 1 영역은 일차 공기 및 연료에 의해 제어되고 매우 연료 부화된 상태이다. 제 2 영역에서, 이차 공기의 나머지 및 임의의 3차 공기는, 국부적인 화학양론이 엄격히 제어된다면, 연료 질소가 연속적으로 화학적으로 처리되어 N2를 형성하도록 허용한다. 이러한 영역에서, 탄화수소 및 차(char)가 연소된다. 비록 LNB 가 NOx 를 줄이기 위한 매우 저렴한 방식이지만, 아직까지는 현재의 규정에 따른 방출 제한을 충족시킬 수 없다. 다른 문제는 재(ash)내의 탄소의 증대 및 불꽃 안정성의 감소이다.
저 NOx 버너는 상당히 완숙된(mature) 기술이며, 특허 및 문헌들을 통해 널리 논의되었다. 열악한 불꽃 안정성 및 재(ash)내의 증대된 탄소와 같은 해로운효과를 최소화시키면서, LNB 의 효율을 높이기 위한 많은 의견들이 제안되었다. 이러한 의견들 중 두개의 의견이 특히 관련된다: 즉, 제 1 단계로의 공기를 예열하는 것, 및 연소실을 산소-연료 점화로 변환시키는 것이다.
공기 예열 및 산소-연료 연소 모두는 화학양론적 비율의 증대 없이 일차 영역내의 온도를 높임으로써 단계식 연소의 효율을 높인다. 적은 가스 유동으로 인해, 산소-연료 연소는 연료 부화 영역에서의 보다 긴 잔류 시간이라는 추가적인 이점을 제공하며, 이는 NOx 방출을 줄이는 것으로 나타났다. 전술한 바와 같이, 단계식 연소는 NOx 보다 N2의 형성을 촉진하기 위해 연료 부화 단계를 이용한다. N2를 형성하기 위한 반응이 속도(kinetics)로 제어되기 때문에, 온도 및 탄화수소 라디칼 농도 모두는 NOx 형성을 줄이는데 중요하다. 예를 들어, 단계식이 아닌 또는 약하게 단계를 이루는 상태에서와 같이 온도가 높고 라디칼 농도가 낮다면, NOx 형성이 증대될 것이다. 상당히 단계를 이루는 상태에서와 같이 라디칼 농도는 높으나 온도는 낮은 경우에는, HCN 과 같은 중간 종이 N2로 변환되는 것이 지연된다. 완전 연소를 위해 공기가 첨가되는 경우, 중간생성물이 산화되어 NOx 를 형성하며, 그에 따라 순수 NOx 형성이 증대된다. 1976년 11월에 미국 일리노이즈주, 시카고에서 개최된 69회 AIChE(American Institute of Chemical Engineers)의 연례회에서 사로핌(Sarofim) 등이 발표한 "질소 함유 연료의 연소중에 질소 산화물의 방출을 제어하기 위한 전략(Strategies for controlling Nitrogen Oxide Emissions During Combustion of Nitrogen bearing fuels)" 및 기타 문건에서는 연소 공기를 상당히높은 온도까지 예열함으로써 제 1 단계 속도(kinetics) 강화될 수 있다는 것을 제안하였다. 그 대신에, 고바야시(Kobayashi) 등은 1989년 5월 노드바이커하우트(Noordwijkerhout)에서 개최된 국제 프레임 연구 협회(International Flame Research Foundation) 9차 컨퍼런스에서 "산업용 버너의 NOx 방출 특성 및 산소 부화 연소 조건하에서의 제어 방법(NOx Emission Characteristics of Industrial Burners and Control Method Under Oxygen Enriched Combustion Conditions)" 명의의 발표를 통해, 연소를 위해 공기 대신에 산소를 이용하는 것 역시 속도(kinetics)를 증대시킬 것이라는 것을 제안하였다. 상기 두가지 경우에, 순수한 결과는, 라디칼 농도가 유지되면서 제 1 단계내의 가스 온도 높아져서 NOx 형성이 감소된다는 것이다. 또한, 공기 예열 및 산소-연료 점화 모두를 사용하는 것은 불꽃 안정성의 손상 없이 제 1 단계를 보다 깊게 단계지게 한다는 것이다. 이것은 NOx 를 보다 감소되게 한다.
산소-연료 점화는 LNB 의 추가적인 이점을 제공한다. 연소 학회(Combustion Institute)의 1983년의 19차 연소 심포지움에서 발표된 티모시(Timothy) 등의 "단일 입자 석탄 연소 특성(Characteristics of Single Particle Coal Combustion)"는, 석탄이 산소 부화 조건에서 연소될 때, 탈휘발화(devolatilization) 시간이 상당히 감소되고, 휘발성 산출량이 증대된다는 것을 보여주었다. 이러한 테스트는 매우 희박한(lean) 연료 조건하에서 실시된 단일 입자 연소 테스트였으며, 그 테스트는 이러한 보다 현실적인 연소 조건을 달성하기위해서 얼마나 많은 산소가 필요한가에 대한 정보를 제공하지는 않는다. 보다 많은 휘발성분 산출량은 가스 상(相)의 연소가능한 것이 베이스라인(baseline)에 비해 증가되는 것을 의미하며, 이는 휘발성 질소 종(species)으로부터의 NOx 형성을 방지하는 보다 연료 부화된 가스 상을 유도한다. 또한, 연료 휘발성분은 신속하게 점화되고 불꽃을 버너에 고정시키며, 이는 NOx 를 보다 적게 형성한다. 증대된 휘발성분 산출량은 또한 보다 적은 차(char)를 잔류시키기 때문에 연소 시간을 짧게 한다.
비록 종래 기술이 단계형 연소에 대한 몇 가지 훌륭한 증대 효과를 나타내지만, LNB 의 몇 가지 실질적인 문제점들이 그 LNB 의 적용을 제한한다. 먼저, 속도(kinetics) 증대에 필요한 정도까지 연소 공기를 예열하는 것은 시스템 및 공기 배관 모두를 몇 가지 변경하여야 한다. 공기 히터 및 절약기(economizer) 섹션은 유입 공기가 높은 온도로 가열되도록 개량되어야하며, 이는 스팀(steam) 사이클 구성요소의 나머지에 대한 변형을 필요로 할 것이다. 버너 자체 뿐만 아니라, 덕트(ductwork) 및 윈드박스(windbox)는 고온 공기를 취급할 수 있도록 변형되어야 한다. 모든 변형은 비용이 소요되며 보일러의 작동에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
보일러에서 산소-연료 점화를 사용하는 것에 대한 첫번째 장애는 산소의 비용이다. 산소의 사용이 경제적이 되게 하기 위해서는, 공정 효율을 증대시킴으로써 얻어지는 연료 절감이 공급 산소의 비용 보다 커야 한다. 상당한 열 회수가 없는 노(furnaces)와 같은 고온 작동의 경우, 이러한 것은 용이하게 달성된다. 그러나, 보일러와 같은 보다 효율적인 작동의 경우, 산소-연료 점화의 사용에 의해 얻어질 수 있는 연료 절감은 통상적으로 산소 비용 보다 상당히 적다. 예를 들어,만약 통상적인 석탄-점화식 보일러가 공기 점화식에서 산소 점화식으로 변환된다면, 그 보일러로부터의 출력의 약 15 내지 20%는 필요 산소를 생산하는데 소요될 것이다. 명백하게, 이러한 것은 대부분의 보일러에 경우에 비경제적이다.
따라서, 하나 이상의 질소계 화합물을 포함하는 연료(특히 석탄)의 연소시에 NOx 의 방출이 감소되는 방법 및 특히 고가의 구조적 변경이 필요 없이 현재의 노(furnace) 에서 실행될 수 있는 방법에 대한 요구가 있어 왔다.
본 발명은 탄화수소 연료, 특히 석탄의 연소에 관한 것이다.
도 1 은 단계형 노의 제 1 단계내에서 화학량론비에 대한 NOx 의 형성을 도시한 그래프이다.
본 발명은 하나 이상의 질소계 화합물을 포함하는 연료를 연소시키는 방법을 특징으로 하며, 상기 방법은:
21 체적% 이상, 바람직하게는 21.8 내지 29 체적%의 산소를 함유하는 가스 산화제와 연료를 제 1 연소 단계로 공급하는 단계로서, 유일한 산화제로서의 공기와 함께 제 1 연소 단계가 작동되는 경우에 생성되는 양과 동일한 양의 NOx을 생성하는 화학량론적 비율 이하의 화학량론적 비율로 공급하는 단계, 및
연소 생성물과 미연소 연료를 생성하도록 상기 연소 단계에서 상기 연료를 연소시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 스팀 생성 튜브와의 열교환등을 통해 상기 제 1 단계로부터의 미연소 연료 및 연소 생성물로부터 충분히 열을 제거하여 제 2 연소 단계에서의 추가적인 NOx 생성을 최소화시키기에 충분한 낮은 온도에 도달하도록 하면서, 추가의 가스 산화제 스트림을 이용하여 미연소 연료를 제 2 연소 단계에서 연소시키며, 상기 추가의 가스 산화제 스트림은 상기 제 1 단계로 공급되는 산화제 스트림을 포함한 모든 산화제 스트림의 평균 산소 함량이 20.9 내지 27.4 체적%가 되도록 구성된다.
본 발명의 다른 특징은 탄화수소 연료가 유일한 산화제로서의 공기와 함께 연소되는 현재의 노를 용이하게 변형("개장(retrofitting)")하여 노에 의해 형성되는 NOx 의 양을 감소시킬 수 있다는 것이다. 이러한 실시예는, 유일한 산화제로서 공기를 이용하면서 상기 노 내에서 연료를 연소시킴으로써 형성되는 NOx 의 양에 비해 상기 노에 의해 형성되는 NOx 의 양이 감소되도록, 탄화수소 연료가 연소되는 노를 작동하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은:
21 체적% 이상의 산소를 함유하는 가스 산화제와 연료를 상기 노의 제 1 연소 단계로 공급하는 단계로서, 유일한 산화제로서의 공기와 함께 제 1 연소 단계가 작동되는 경우에 생성되는 양과 동일한 양의 NOx을 생성하는 화학량론적 비율 이하의 화학량론적 비율로 공급하는 단계, 및
연소 생성물과 미연소 연료를 생성하도록 상기 연소 단계에서 상기 연료를 상기 가스 산화제와 함께 연소시키는 단계를 포함한다.
전술한 실시예들에서, 산소는 순수 산소의 단일 스트림 또는 실질적으로 산소-부화된 공기의 단일 스트림으로서, 또는 순수 산소 및/또는 실질적으로 산소-부화된 공기의 다수의 스트림으로서 공급될 수 있다.
본 발명은 단계형 연소의 효율을 증대시키면서도 전술한 장애를 극복할 수 있다. 단일 단계형 버너에서도 역시 유용하다. 본 발명은 석탄, 연료 오일(중유 포함), 및 역청(瀝靑)과 같은 탄화수소의 연소에 적용될 수 있다. 일반적으로, 그러한 연료는 통상적으로 헤테로고리(heterocyclic) 화합물인 자연 발생적 질소계 탄화수소 화합물을 소량 포함한다.
이하의 설명에서, 연소 장치의 단계로 공급되는 산화제의 산소 함량은, 비록 단계내의 산소 함량이 여러 곳의 주어진 지점들에서 서로 달라질 수 있지만, 단계 전체를 고려하여 전체적인 평균 산소 함량을 나타낸다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명은, 산소 및 연료의 특정 범위 및 비율내에서, 매우 적은 양의 산소를 사용하여 NOx 형성을 상당히 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 고비용으로 보일러를 개선할 필요성 및 NOx 형성 감소 모드로서 순수 산소-연료를 점화하는 비용을 제거할 수 있다는, 발견의 이점을 취한다.
보다 구체적으로, 종래 기술의 관련 기술적 사상으로부터 기대되는 바와 같이, 공기중의 단계식 연소의 제 1 단계에 대해 통상적으로 관찰되는 화학량론적 비율에서, 공기중의 산소 함량을 높이는 것은 NOx 의 형성을 증가시킨다. 본 명세서에서 "화학량론적 비율"은 공급물을 포함한 물질내에 존재하는 모든 탄소, 황, 및 수소를 이산화탄소, 이산화황, 및 물로 완전히 변환시키는데 필요한 전체 산소량에대한 공급 산소의 비율을 나타낸다.
그러나, 매우 놀랍게도, 산화제 가스내의 전체 산소 함량의 비교적 적은 증가에 의해 얻어지는 적은 화학량론적 비율에서의 연소가 NOx 형성을 상당히 감소시키는 성질을 갖는 적은 화학량론적 비율이 있다는 것을 발견하였다.
주어진 연소 조건 세트(set)에 대한, 그리고 공기중의 산소함량 보다 다소 많은 산화제 가스내의 주어진 전체 산소 함량에 대한 특정 값의 화학량론적 비율을 나타내는 특정 지점에서, 연소가 공기중에서 또는 산화제 가스 중에서 실시되는 지에 관계 없이 단위 연료 입력당 질량으로 표현되는 NOx 형성은 동일할 것이다. 이러한 지점을 "변곡점"으로 칭하며; 그 용어는 본 발명에 관한 설명의 이해를 돕도록 선택된 것이며 다른 추가적인 암시가 특정 단어인 "변곡"에 부여되어서는 안될 것이다. 변곡점에서의 화학량론적 비율의 특정 값은 예를 들어 연료 조성 및 산화제내의 전체 산소 함량에 따라 케이스별로 달라질 것이다. 본 발명은 그 변곡점에서의 화학량론적 비율 이하의 화학량론적 비율에서 제 1 단계내의(또는 단계식 연소기의 연료 부화(rich) 부분내의) 연소를 실행한다.
예로서, 산소 첨가가 NOx 형성에 미치는 영향이 도 1 에 개략적으로 도시되어 있다. 일차 영역으로부터의 체적 및 열 제거가 일정하게 유지되는 반응 속도(chemical kinetics) 계산의 이용을 통해 유도되는 이러한 도면은, 산화제가 공기일 때, 그리고 연료의 완전 연소를 위해 필요한 산소의 10%가 순수 산소에 의해 공급되고 그 산소가 제 1 (연료 부화) 단계내로 공급되었을 때, 제 1 단계 화학량론적 비율의 함수로서 NOx 형성을 나타내는 두개의 곡선을 도시한다. 이러한 계산을 위해 사용되는 연료는 통상적으로 34%의 휘발성 물질을 포함하는 역청탄이다. 도 1 은 두개의 곡선이 교차하는 지점 "A" 을 도시하며, 그 지점은 연소가 공기중에서 또는 형성 가스 산화제중에서 연소될 때 NOx 형성이 동일한 지점이며, 연료의 완전 연소를 위해 필요한 산소의 일부(예를 들어 10%)는 순수 산소에 의해 공급되고 나머지는 공기에 의해 공급된다. 상술한 바와 같이, 지점 "A"는 "변곡점"이다. 본 예의 지점 "A"에서, 화학량론적 비율은 약 0.585 이다. 이러한 예에서, 석탄의 약 52 중량%가 증기 상(相)이고 반응에 참여한 것으로 가정한다. 따라서, 전체적인 화학량론적 비율은 1 보다 상당히 작지만, 가스 상은 이러한 변곡점에서 약간 연료 부화 상태일 것이다.
가스 상이 연료 희박 상태가 될 때, 일차 단계 화학량론적 비율이 약 0.585 보다 큰 실시예에서, 산소 첨가의 영향은 NOx 형성을 상당히 증가시킨다. 그러나, 제 1 단계내의 산화제의 전체 산소 함량을 완만하게 증가시키는 효과(예를 들어, 비교적 많지 않은 양의 순수 또는 실질적으로 부화된 산소의 첨가에 의한 효과)가 NOx 형성을 급격히 감소시키는 적은 화학량론적 비율(본 실시예의 경우 약 0.585 이하이고, 두개의 곡선이 교차하는 지점에서의 화학량론적 비율이다)이 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은 상기 지점에서의 화학량론적 비율 보다 작은 화학량론적 비율에서 제 1 단계(또는 계단형 연소기의 연료 부화 부분)내의 연소를 실시한다.
본 발명을 실시하기 위한 양호한 형태는 단계적 연소를 촉진시키기 위한 요건들과 재료 및 경제적 한계를 조합시키는 것을 기초로 한다. 언급한 바와 같이,본 발명의 주요 목적은 NOx의 생성을 감소시키는 것이지만, 연소를 시작하고 유지할 수 있게 하는 다른 목적들도 있다. 화학량론적 비율이 너무 낮다면(예를 들어, 도면에 나타낸 예에서 대략 0.4 이하), 제 1 단계에서의 점화와 연소는 어렵게 된다. 이러한 하한 범위는 제 1 단계에서 방출된 휘발성 물질의 양과 같은, 연료 특성 및 산화제 특성에 크게 의존한다. 전술한 실시예에서, 최적 범위는 전체 석탄을 기초로 한 대략 0.4 내지 0.585의 화학량론적 비율이였다. 이는 가스 상(相)의 예정 연료를 기초로 한 0.575 내지 0.85 범위에 대응한다. 다른 예로서, 충분히 예열된 순수한 산소 스트림, 또는 상당히 부화된 산소 스트림을 공급하는 것에 의해 저온에서, 등가의 산소 스트림 보다 훨씬 더 낮은 화학량론적 비율에서의 연소를 가능하게 한다. 그러나, 어떠한 경우에 있어서는 화학량론적 비율이 임계치 약간 아래에 있는 영역에서, 본 발명에 따른 화학량론적 제어 및 산소의 추가 없이도 달성되는 NOx의 생성량을 초과할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
이러한 관점에서, (공기의 함량 보다 다소 많은 전체 산소 함량을 갖는 제공된 산화제 스트림을 포함하는)주어진 연소 조건하에서 NOx의 생성을 확실히 감소시키기 위해서는 공기 또는 주어진 산화제 가스 중에서의 연소로 동일한 양의 NOx를 생성하는 변곡점에서의 화학량론적 비율 아래에 있는 화학량론적 비율에서 작동시키는 것이 양호하다. 그러나, 적어도 상기 낮은 화학량론적 비율에서는 (주어진 산화제 스트림에서 얻어진)NOx의 생성이 다시 증가하여 전술한 변곡점에서의 NOx의 생성값에 도달하게 된다.
환언하면, 도면의 점 "A"(즉, 변곡점)에서 NOx의 생성은 연소에 소요되는 산소의 10 %가 순수 산소로부터 공급되고 그 나머지의 산소가 공기로부터 공급되는, 가스 상 산화제 또는 공기 중에서의 연소와 동일하며, 점 "B"에서 NOx의 생성은 점 "A"에서의 NOx의 생성과 동일하며, 이로부터 "A" 점에서의 화학량론적 비율 아래에서의 화학량론적 비율과 적어도 "B" 점에서의 화학량론적 비율에서 연소를 수행하는 것이 양호하다.
작동을 위한 최적의 화학량론적 비율은 연료의 특징, 연소 장치의 형태, 순수한 산소 또는 상당히 부화된 산소에 의해 공급되는 연소에 필요한 산소의 분율, 및 평균 산화제 온도에 크게 의존한다. 최적 작동법을 결정하는데에는 여러 방법이 이용된다. 이들 방법에는 전술한 속도(kinetic) 계산법이 있는데, 이는 속도 한계에 대한 중요한 정보를 제공한다. 그러한 속도 계산법에는 연료 대 산소 비율, 결국에는 증기 상의 NOx 생성량을 적절히 규정하기 위한 연료 부화 조건 하에서의 증기 상의 연료량에 상당한 주의를 요한다. 연소 공기의 일부분이 산소로 대체될 수 있는 연소 장치에서의 공기역학적 다단화(aerodynamic staging)에 대한 영향을 고려하는데 컴퓨터를 이용한 유체 동력학(CFD)적 계산법이 사용될 수 있다. 결국, 장치를 설치하기 이전에 모델링 결과를 확인하기 위해서는 실험적인 방법이 사용될 수 있다.
알 수 있듯이, 본 명세서에서 밝혀지고 설명된 효과들은 산화제 중의 전체 산소 함량의 증가를 기초로 한 것이다. 그러한 증가는 실제로 공기를 산소로 대체함으로써 제공되며, 또한 산소 부화 공기를 추가하거나, 공기를 산소 부화 공기로 대체하거나, 순수 또는 거의 순수한 산소를 추가하거나, 또는 공기를 순수 또는 거의 순수한 산소로 대체하는 것과 같은 다른 수단에 의해 제공된다. 본 명세서에서 편의를 위해, 산화제 중의 증가된 전체 산소함량은 공기를 순수 산소로 대체한 의미로 대부분 사용되며, 산화제는 동일한 양의 산소를 유지하도록 순수 산소로 일부분이 대체된 공기의 등가물을 의미한다. 공기가 약 20.9 체적%의 산소를 포함하는 것으로 이해하면, 다수의 백분율을 갖는 공기를 산소로 대체하는 것에 의해 다음 표에 따라 보다 높은 전체 산소 함량을 갖는 산화제를 생성한다.
아래 체적비의 공기를 산소로 대체 아래 체적비의 산소를 갖는 산화제 생성
0 20.9
5 21.8
10 22.7
15 23.7
20 24.8
25 26.1
30 27.4
35 28.9
40 30.6
공기를 순수 산소로 대체하는 것에 의해 영향을 받든지 아니든지 간에, 산화제 가스 중의 전체 산소 함량은 산소의 사용과 관련하여 충분한 영향을 받지 않는 하한값과 비용 측면에서 비경제적이거나 보일러나 노의 밸런스를 유지하는 것이 문제되는 상한값에 기초하여 결정된다. 순수 산소 또는 상당히 산소 부화된 산화제스트림이 연소를 위한 화학량론적 산소 요구량의 25% 이상 또는 30% 이상을 공급하는데 사용될 수 있지만, 산소의 현재 비용과 NOx 제어 동력학을 기초로 한 계산에 의하면 21.8 체적% 내지 24.8 체적%의 산소를 함유하는 가스 상 산화제를 사용하는 것이 최적 범위로서 제안되며, 이는 전체 연소 공기의 5 내지 20%를 산소로 대체한 것(또는 이전의 표에 나타낸 바와 같은 5 내지 20% 사이의 임의의 값)에 대응된다. 모든 산소가 제 1 단계 연소 구역에서 사용되고 제 2 단계 연소구역에서는 산소가 사용되지 않을 때, 제 1 단계 연소 공기를 산소로 대체하기 위한 최적 범위는 제 1 단계 연소구역의 화학량론적 비율에 따라 상기 범위 보다 훨씬 더 높게 된다.
연소 공기와 연소 산소 및 산소 부화 공기는 하나 또는 그 이상의 스트림으로서 공급될 수 있다. 산소 또는 상당히 부화된 산소 스트림을 분배하는 최적 방법은 NOx 감소를 최대화하고 장치의 개조 및 시스템의 복잡화를 최소화하는 것에 역점을 둔다. 이러한 목적에 부합되게, 산소는 버너를 통해 해당 스테이지의 내측으로 연장하는 랜스(lance)를 통해 공급하거나, 버너에 인접한 벽을 통해 공급함으로써 제 1 연소구역으로 분배될 수 있다. 이러한 방법은 제 1 연소 구역에서 산소 농도를 증가시키데 가장 큰 효과를 제공하며 간단한 구성의 랜스가 설치될 수 있게 한다. 또한, 이러한 방법에 있어서 국부적인 산소 농도는 공정에 사용된 산소 순도만큼 높을 수 있으며, 이는 연료 미립자 또는 연료 방울의 비휘발성을 증대시켜 화염의 안정화에 도움을 준다. 이러한 방법은 또한 조속 점화에 대한 관심이나 연료의 연화(softening) 없이도 예열된 산소가 분사될 수 있게 한다.
본 발명의 다른 일면은 본 기술분야의 숙련자들에게 친숙하거나 확인가능한종래 방식으로 수행될 수 있다는 점이다. 연소될 석탄은 먼저, 가스 압력하에서 관련 버너 헤드의 공급 오리피스를 통해 버너 등의 연소 장치 내측으로 공급될 수 있는 미세 입자크기로 분쇄된다. 버너 헤드, 분쇄된 석탄을 공급하기 위한 기술, 및 석탄을 연소시키는데 유용하고 본 발명의 용도로 적합한 노 등의 연소 장치는 통상적인 것이다. 화학량론적 비율, 및 연소 구역들로 공급되는 가스 상 산화제의 산소 함량은 본 기술분야의 경험자에 친숙한 제어 수단에 의해 조절된다. 본 발명에 따른 연료의 연소는 동력 발생을 위한 열의 회수 또는 가열 목적으로 유용하다.
본 발명을 실시하기 위한 간단한 방법은 소정의 증가된 산소함량을 갖는 산화제 가스를 제공하도록 저 NOx 버너의 윈드박스 내측으로 산소를 분사시켜, 그 결과적인 산화제 가스가 제 1 연소 단계를 포함하는 전체 노로 공급되게 함으로써 제 1 단계로의 공기 또는 연료 흐름을 조절하여 제 1 연소 단계에서 보다 많은 연료가 부화될 수 있게 하는 것이다. 이는 전체 저 질소 버너가 부화된 공기 중에서 작동하고 공기가 연료의 완전 연소를 위해 보일러의 더욱 하류로 공급되는 다단 연소를 위한 유용한 방법이다. 다른 방법으로는 대부분의 산소를 연료가 부화된 제 1 단계로 공급하여 N2형성 반응을 개선하는 것이다. 나머지 산소는 다음 단계의 저 질소 버너나 연소를 개선하는 과화염 공기로 공급된다. 가장 양호한 방법은 모든 산소를 랜스를 통해 제 1 연소 단계로 공급하여 제 1 단계 연소 공기의 흐름율을 적절한 양으로 감소시키는 것이다.
산소 부화(enrichment)는 다수의 방법으로 달성될 수 있다. 하나의 방법은보일러 윈드박스 내에 스퍼저(sparger)를 간단히 설치하여 버너로 진입하기 이전에 소정량의 산소가 모든 연소 공기와 혼합되게 하는 것이다. 이러한 방법은 가장 간단하지만, NOx감소비율은 제 1 연소구역으로 지향 분사시키는 방법에 비해서 감소될 것이다. 약간 산소 부화된 공기를 버너로 분배하는 다른 방법은 파이프를 통해서 예비 혼합물(공기-산소)을 제 1 연소구역으로 직접 지향시키는 것이다. 이러한 방법은 윈드박스에서 간단히 혼합하는 방법에 비해서 양호한 NOx감소를 초래하지만, 추가의 파이프가 필요하며 윈드박스의 개조를 필요로 하는 등 최적의 방법보다 덜 매력적이다.
산소의 부화 정도는 위치별 특정 요구값에 따라 변화될 수 있다. 화학량론적 산소량의 15 % 이상으로 산소 대체량을 증가시키는 것에 의해 NOx생성을 감소시키는 것으로 밝혀졌지만, 산소의 비용을 고려할 때 40 % 이상의 공기를 대체하는 것은 NOx를 제어하기 위한 다른 방법에 비교할 때 비경제적이다. 또한, 본 발명을 현재의 보일러나 노를 개조하여 사용하거나 종래 설계 방식의 새로운 노에 설치하면, 공기 대신에 제공될 수 있는(즉, 보일러 밸런스에 급격한 영향을 끼치는) 산소의 양에 대한 상한이 존재하게 된다. 이러한 상한값은 연료 및 위치에 따라 특정되나, 보통 (전체 연소 공기 및 산소 혼합물에 근거한 24.8% 내지 27.4%의 전체 산소함량에 대응하는)20 내지 30 %이다.
본 발명의 다른 유용한 일면은 유입되는 산소 또는 상당히 부화된 산화제를 예열하는 것이다. 1800°F 이하의 온도 또는 3000°F 이하의 온도로 예열된 산화제는 연료의 점화를 촉진시키고 이러한 구역에서의 연소를 개선하며 휘발량을 증가시킨다. 공급 파이프용 재료로 인해 높은 온도로의 예열에 제약이 있다.
본 발명은 또한 보일러 내부에 NOx 및 미연소 탄소를 생성하는 것으로 알려진 버너들을 선택적으로 부화시킴으로써 보일러 NOx를 감소시키는데 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 보일러의 연료가 하나의 연료로부터 보다 낮게 예열된 연료로 변경될 때와 같이, 보일러 밸러스 문제로 인해 상실된 보일러 성능을 회복하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 보일러 연료가 역청탄으로부터 아역청탄으로 변경되었을 때 아역청탄과 관련된 높은 연도 가스량으로 인해 보다 높은 화염 영역을 통과하여 대류 영역에서 흡수되는 상당히 높은 열로 인한 문제점이 야기된다. 이는 종종 보일러의 성능 저하를 초래한다. 그러나, 전체 연소공기의 5% 정도로 낮은 양이 산소로 대체되면, 연도 가스의 양은 역청탄으로 연소되는 때와 동일하게 됨으로써, 상실된 보일러의 성능이 복원된다.
본 발명이 제 2 단계를 갖는 다단 연소 장치의 제 1 단계에서 실행되면, (미연소 연료 및 연도 가스를 포함하는)제 1 단계로부터의 연소 생성물이 제 2 연소 단계로 유입된다. 추가의 공기 또는 산소가 상기 제 2 단계로 공급되어 제 1 단계로부터 유입된 미연소 연료가 연소된다. 제 2 단계에서의 연소는 NOx생성을 억제하고 바람직하게는 NOx생성을 최소화하도록 수행되어야 한다. 바람직하게, 제 2 단계에서의 NOx생성을 억제하고 최소화하기 위해서는 가능한 한 미연소 연료를 최대한 연소시키도록 충분한 공기 또는 산소가 제공되어야 한다.
본 발명의 다른 장점은 다단 연소 장치의 제 1 연소 단계(또는 다단 연소기의 연료 부화 구역)에서 전술한 바와 같은 조건하에서의 연소로 인해 연료부터 휘발성 물질의 휘발성질을 최대로 방지함으로써 이러한 조건하에서의 타르의 양이 현저히 낮아져 종래의 다단 연소장치 보다 훨씬 양호한 연소를 초래한다는 점이다.
본 발명의 또다른 장점은 제 1 연소(또는 단일) 단계에서의 화염이 버너의 오리피스에 보다 양호하게 부착된다는 점이다. 이러한 특징은 화염이 버너로부터 이탈되는 상황, 즉 화염 발생원이 버너 오리피스로부터 약간 이격되어 있는 상황에 비해서 NOx생성을 감소시킨다는 점에서 유리하다. 또한, 제 1 연소 단계에서 일부의 연소 공기를 산소 및 보다 부화된 연료로 대체하는 것에 의해 제 1 연소단계에서의 잔류 시간을 길게 하여 NOx생성을 더욱 감소시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 탄화수소 연료의 연소 방법으로서,
    21 체적% 이상의 산소를 함유하는 가스 산화제와 연료를 제 1 연소 단계로 공급하는 단계로서, 유일한 산화제로서의 공기와 함께 제 1 연소 단계가 작동되는 경우에 생성되는 양과 동일한 양의 NOx을 생성하는 화학량론적 비율 이하의 화학량론적 비율로 공급하는 단계, 및
    연소 생성물과 미연소 연료를 생성하도록 상기 연소 단계에서 상기 연료를 상기 가스 산화제와 함께 연소시키는 단계를 포함하는,
    탄화수소 연료의 연소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연소 단계로 공급되는 산화제의 평균 산소 농도는 21.8 체적% 내지 29 체적% 산소인,
    탄화수소 연료의 연소 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연소 단계로 산화제가 공급되기 이전에 산화제를 가열하는 단계를 더 포함하는,
    탄화수소 연료의 연소 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계로부터의 미연소 연료 및 연소 생성물로부터 충분히 열을 제거하여 제 2 단계의 연소에서의 추가적인 NOx 생성을 최소화시키기에 충분한 낮은 온도에 도달하도록 하면서, 추가의 가스 산화제를 이용하여 상기 미연소 연료를 제 2 연소 단계에서 연소시키는 단계를 더 포함하며, 상기 추가의 가스 산화제는 상기 제 1 단계 및 제 2 단계로 공급되는 산화제의 평균 산소 함량이 20.9 내지 27.4 체적% 산소가 되도록 구성된,
    탄화수소 연료의 연소 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서의 화학량론적 비율은 유일한 산화제로서의 공기와 함께 상기 제 1 연소 단계가 작동하는 경우에 생성되는 양과 동일한 양의 NOx를 생성하는 화학량론적 비율 이하이며, 다른 동일한 조건하에서 상기 산화제와 연료의 연소에 의해 형성되는 NOx의 양이 동일한 양이 되는 화학량론적 비율 이상인,
    탄화수소 연료의 연소 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료는 석탄인,
    탄화수소 연료의 연소 방법.
KR10-2003-7009317A 2001-01-11 2001-12-20 산소 증대된 저 ＮＯｘ 연소 KR20040028709A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/757,611 US20020127505A1 (en) 2001-01-11 2001-01-11 Oxygen enhanced low nox combustion
US09/757,611 2001-01-11
PCT/US2001/048713 WO2002055933A1 (en) 2001-01-11 2001-12-20 Oxygen enhanced low nox combustion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040028709A true KR20040028709A (ko) 2004-04-03

Family

ID=25048514

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-7009317A KR20040028709A (ko) 2001-01-11 2001-12-20 산소 증대된 저 ＮＯｘ 연소
KR1020057000406A KR101030361B1 (ko) 2001-01-11 2003-07-09 산소 첨가 선택적 비촉매 환원법을 이용한 연소의 향상 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057000406A KR101030361B1 (ko) 2001-01-11 2003-07-09 산소 첨가 선택적 비촉매 환원법을 이용한 연소의 향상 방법

Country Status (10)

Country Link
US (3) US20020127505A1 (ko)
EP (1) EP1350063B1 (ko)
JP (1) JP4017521B2 (ko)
KR (2) KR20040028709A (ko)
CN (1) CN1243927C (ko)
BR (1) BR0116771A (ko)
CA (1) CA2434445C (ko)
ES (1) ES2392506T3 (ko)
MX (1) MXPA03006238A (ko)
WO (1) WO2002055933A1 (ko)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002096591A1 (en) * 2001-05-30 2002-12-05 University Of Wyoming Postcombustion removal of n2o in a pulsed corona reactor
CA2485570C (en) 2002-05-15 2009-12-22 Praxair Technology, Inc. Combustion with reduced carbon in the ash
CA2485934C (en) 2002-05-15 2009-12-15 Praxair Technology, Inc. Low nox combustion
FR2847659B1 (fr) * 2002-11-25 2005-12-16 Air Liquide Procede d'optimisation en energie d'un site industriel, par enrichissement en oxygene d'air de combustion
CA2509631C (en) * 2003-01-21 2011-03-01 L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Po Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for oxygen enrichment in fuel conveying gases
US7028622B2 (en) 2003-04-04 2006-04-18 Maxon Corporation Apparatus for burning pulverized solid fuels with oxygen
US20040202977A1 (en) * 2003-04-08 2004-10-14 Ken Walkup Low NOx burner
US6843185B1 (en) * 2003-06-27 2005-01-18 Maxon Corporation Burner with oxygen and fuel mixing apparatus
US7381387B2 (en) * 2003-08-14 2008-06-03 General Electric Company Mercury reduction system and method in combustion flue gas using coal blending
US6910432B2 (en) 2003-08-21 2005-06-28 Air Products And Chemicals, Inc. Selective oxygen enrichment in slagging cyclone combustors
US6968791B2 (en) 2003-08-21 2005-11-29 Air Products And Chemicals, Inc. Oxygen-enriched co-firing of secondary fuels in slagging cyclone combustors
US7374736B2 (en) 2003-11-13 2008-05-20 General Electric Company Method to reduce flue gas NOx
US6895875B1 (en) * 2003-11-18 2005-05-24 General Electric Company Mercury reduction system and method in combustion flue gas using staging
US7514052B2 (en) * 2004-01-06 2009-04-07 General Electric Company Method for removal of mercury emissions from coal combustion
US7185494B2 (en) 2004-04-12 2007-03-06 General Electric Company Reduced center burner in multi-burner combustor and method for operating the combustor
US7249564B2 (en) * 2004-06-14 2007-07-31 General Electric Company Method and apparatus for utilization of partially gasified coal for mercury removal
US7497682B2 (en) * 2005-01-18 2009-03-03 Praxair Technology, Inc. Method of operating furnace to reduce emissions
US20080006188A1 (en) * 2006-07-06 2008-01-10 Kuang Tsai Wu Increasing boiler output with oxygen
US7452203B2 (en) * 2006-10-16 2008-11-18 Praxair Technology, Inc. Stratified staging in kilns
US20100275825A1 (en) * 2006-10-19 2010-11-04 Bool Iii Lawrence E Modifying transport air to control nox
US20080145281A1 (en) * 2006-12-14 2008-06-19 Jenne Richard A Gas oxygen incinerator
US20080153042A1 (en) * 2006-12-20 2008-06-26 Laux Stefan E F Integrated oxy-fuel combustion and nox control
US9651253B2 (en) * 2007-05-15 2017-05-16 Doosan Power Systems Americas, Llc Combustion apparatus
US20090007827A1 (en) * 2007-06-05 2009-01-08 Hamid Sarv System and Method for Minimizing Nitrogen Oxide (NOx) Emissions in Cyclone Combustors
US8430665B2 (en) * 2008-02-25 2013-04-30 General Electric Company Combustion systems and processes for burning fossil fuel with reduced nitrogen oxide emissions
US7775791B2 (en) 2008-02-25 2010-08-17 General Electric Company Method and apparatus for staged combustion of air and fuel
US7833315B2 (en) * 2008-02-26 2010-11-16 General Electric Company Method and system for reducing mercury emissions in flue gas
US20090297996A1 (en) * 2008-05-28 2009-12-03 Advanced Burner Technologies Corporation Fuel injector for low NOx furnace
US20100035193A1 (en) * 2008-08-08 2010-02-11 Ze-Gen, Inc. Method and system for fuel gas combustion, and burner for use therein
DE102009014223A1 (de) * 2009-03-25 2010-09-30 Hitachi Power Europe Gmbh Feuerungssystem eines für den Oxyfuel-Betrieb ausgelegten Dampferzeugers
AT508522B1 (de) * 2009-07-31 2011-04-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Reformergasbasiertes reduktionsverfahren mit vermindertem nox-ausstoss
KR101306845B1 (ko) * 2011-09-29 2013-09-10 유 득 김 복합형 질소산화물 처리 시스템
WO2014053190A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Air Liquide Brasil Ltda Lost wax process and calcination furnace for same
JP6541050B2 (ja) * 2014-04-28 2019-07-10 日本ファーネス株式会社 高温酸素燃焼装置及び高温酸素燃焼方法
KR20160009367A (ko) 2014-07-16 2016-01-26 현대중공업 주식회사 선택적 무촉매 환원 시스템
KR102024397B1 (ko) 2014-07-16 2019-09-23 한국조선해양 주식회사 선택적 무촉매 환원 시스템
EP2993397A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-09 Linde Aktiengesellschaft Low-NOx-burner

Family Cites Families (87)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1274637A (en) * 1969-03-27 1972-05-17 Zink Co John Process for disposal of oxides of nitrogen
US3656878A (en) * 1970-03-26 1972-04-18 Exxon Research Engineering Co High luminosity burner
US3826079A (en) * 1971-12-15 1974-07-30 Phillips Petroleum Co Combustion method with selective cooling and controlled fuel mixing
US3820320A (en) * 1971-12-15 1974-06-28 Phillips Petroleum Co Combustion method with controlled fuel mixing
NL7610560A (nl) * 1976-09-23 1978-03-29 Shell Int Research Werkwijze en reactor voor de partiele ver- branding van koolpoeder.
JPS55165405A (en) * 1979-06-07 1980-12-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Combustion method with reduced amount of nitrogen oxide
US4343606A (en) * 1980-02-11 1982-08-10 Exxon Research & Engineering Co. Multi-stage process for combusting fuels containing fixed-nitrogen chemical species
US4541796A (en) 1980-04-10 1985-09-17 Union Carbide Corporation Oxygen aspirator burner for firing a furnace
US4427362A (en) * 1980-08-14 1984-01-24 Rockwell International Corporation Combustion method
US4388062A (en) * 1980-08-15 1983-06-14 Exxon Research And Engineering Co. Multi-stage process for combusting fuels containing fixed-nitrogen species
US4408982A (en) * 1982-01-05 1983-10-11 Union Carbide Corporation Process for firing a furnace
US4488866A (en) * 1982-08-03 1984-12-18 Phillips Petroleum Company Method and apparatus for burning high nitrogen-high sulfur fuels
FR2535018B1 (fr) 1982-10-22 1987-04-24 Air Liquide Bruleur a charbon pulverise
US4596198A (en) 1983-05-18 1986-06-24 Air Products And Chemicals, Inc. Slag reduction in coal-fired furnaces using oxygen enrichment
US4495874A (en) 1983-05-18 1985-01-29 Air Products And Chemicals, Inc. Combustion of high ash coals
GB8324644D0 (en) * 1983-09-14 1983-10-19 Boc Group Plc Apparatus for burning fuel
US4515095A (en) * 1984-03-02 1985-05-07 Air Products And Chemicals, Inc. Combustion of coal/water slurries
US4629413A (en) 1984-09-10 1986-12-16 Exxon Research & Engineering Co. Low NOx premix burner
CN1007920B (zh) 1985-07-15 1990-05-09 美国氧化公司 烃类流体燃料燃烧、控制方法及装置
JPS6227509A (ja) * 1985-07-26 1987-02-05 Nippon Kokan Kk <Nkk> 高炉操業方法
US4654001A (en) * 1986-01-27 1987-03-31 The Babcock & Wilcox Company Flame stabilizing/NOx reduction device for pulverized coal burner
US4761132A (en) 1987-03-04 1988-08-02 Combustion Tec, Inc. Oxygen enriched combustion
US4863371A (en) 1988-06-03 1989-09-05 Union Carbide Corporation Low NOx high efficiency combustion process
US4878830A (en) 1988-06-20 1989-11-07 Exxon Research And Engineering Company Substoichiometric fuel firing for minimum NOx emissions
US4899670A (en) 1988-12-09 1990-02-13 Air Products And Chemicals, Inc. Means for providing oxygen enrichment for slurry and liquid fuel burners
US4969814A (en) 1989-05-08 1990-11-13 Union Carbide Corporation Multiple oxidant jet combustion method and apparatus
US5158445A (en) * 1989-05-22 1992-10-27 Institute Of Gas Technology Ultra-low pollutant emission combustion method and apparatus
US4946382A (en) 1989-05-23 1990-08-07 Union Carbide Corporation Method for combusting fuel containing bound nitrogen
US4988285A (en) 1989-08-15 1991-01-29 Union Carbide Corporation Reduced Nox combustion method
US4957050A (en) 1989-09-05 1990-09-18 Union Carbide Corporation Combustion process having improved temperature distribution
US4973346A (en) 1989-10-30 1990-11-27 Union Carbide Corporation Glassmelting method with reduced nox generation
US5000102A (en) 1989-12-21 1991-03-19 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Method for combusting wet waste
US5085156A (en) 1990-01-08 1992-02-04 Transalta Resources Investment Corporation Combustion process
WO1992006328A1 (en) 1990-10-05 1992-04-16 Massachusetts Institute Of Technology Combustion system for reduction of nitrogen oxides
US5195450A (en) * 1990-10-31 1993-03-23 Combustion Engineering, Inc. Advanced overfire air system for NOx control
US5213492A (en) 1991-02-11 1993-05-25 Praxair Technology, Inc. Combustion method for simultaneous control of nitrogen oxides and products of incomplete combustion
US5076779A (en) 1991-04-12 1991-12-31 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Segregated zoning combustion
US5186617A (en) 1991-11-06 1993-02-16 Praxair Technology, Inc. Recirculation and plug flow combustion method
DE4142401C2 (de) 1991-12-20 1999-01-21 Linde Ag Verfahren zum Betrieb einer auf einem oder mehreren Brennern basierenden Beheizung eines Ofens
US5308239A (en) 1992-02-04 1994-05-03 Air Products And Chemicals, Inc. Method for reducing NOx production during air-fuel combustion processes
US5201650A (en) 1992-04-09 1993-04-13 Shell Oil Company Premixed/high-velocity fuel jet low no burner
US5203859A (en) 1992-04-22 1993-04-20 Institute Of Gas Technology Oxygen-enriched combustion method
US5266025A (en) * 1992-05-27 1993-11-30 Praxair Technology, Inc. Composite lance
US5242296A (en) 1992-12-08 1993-09-07 Praxair Technology, Inc. Hybrid oxidant combustion method
US5291841A (en) * 1993-03-08 1994-03-08 Dykema Owen W Coal combustion process for SOx and NOx control
US5413476A (en) 1993-04-13 1995-05-09 Gas Research Institute Reduction of nitrogen oxides in oxygen-enriched combustion processes
DE4323472C2 (de) 1993-07-14 1997-08-07 Inst F Textil Und Verfahrenste Doppelriemchen-Streckwerk
US5431559A (en) * 1993-07-15 1995-07-11 Maxon Corporation Oxygen-fuel burner with staged oxygen supply
ES2124352T3 (es) 1993-09-09 1999-02-01 Praxair Technology Inc Metodo para tratar materiales para fabricar vidrio que contienen salitre.
US5439373A (en) 1993-09-13 1995-08-08 Praxair Technology, Inc. Luminous combustion system
US5454712A (en) 1993-09-15 1995-10-03 The Boc Group, Inc. Air-oxy-fuel burner method and apparatus
CA2135941C (en) * 1993-11-17 2000-01-25 Hisashi Kobayashi Method for deeply staged combustion
US5387100A (en) 1994-02-17 1995-02-07 Praxair Technology, Inc. Super off-stoichiometric combustion method
US5725366A (en) * 1994-03-28 1998-03-10 Institute Of Gas Technology High-heat transfer, low-nox oxygen-fuel combustion system
US5601425A (en) 1994-06-13 1997-02-11 Praxair Technology, Inc. Staged combustion for reducing nitrogen oxides
US5724897A (en) * 1994-12-20 1998-03-10 Duquesne Light Company Split flame burner for reducing NOx formation
US5580237A (en) * 1995-03-09 1996-12-03 Praxair Technology, Inc. Oxidant lancing nozzle
US5924858A (en) 1995-06-13 1999-07-20 Praxair Technology, Inc. Staged combustion method
US5755818A (en) * 1995-06-13 1998-05-26 Praxair Technology, Inc. Staged combustion method
DE19527083A1 (de) * 1995-07-25 1997-01-30 Lentjes Kraftwerkstechnik Verfahren und Brenner zur Verminderung der Bildung von NO¶x¶ bei der Verbrennung von Kohlenstaub
US5611683A (en) 1995-08-04 1997-03-18 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for reducing NOX production during air-oxygen-fuel combustion
US5611682A (en) * 1995-09-05 1997-03-18 Air Products And Chemicals, Inc. Low-NOx staged combustion device for controlled radiative heating in high temperature furnaces
DE19618058B4 (de) * 1996-05-06 2008-12-04 Alstom Brenner
JP3099109B2 (ja) * 1996-05-24 2000-10-16 株式会社日立製作所 微粉炭バーナ
EP0906544A1 (en) * 1996-06-19 1999-04-07 Combustion Engineering, Inc. A method for effecting control over an rsfc burner
US5697306A (en) * 1997-01-28 1997-12-16 The Babcock & Wilcox Company Low NOx short flame burner with control of primary air/fuel ratio for NOx reduction
US5904475A (en) 1997-05-08 1999-05-18 Praxair Technology, Inc. Dual oxidant combustion system
US6200128B1 (en) * 1997-06-09 2001-03-13 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for recovering sensible heat from a hot exhaust gas
US5931654A (en) 1997-06-30 1999-08-03 Praxair Technology, Inc. Recessed furnace lance purge gas system
US6007326A (en) * 1997-08-04 1999-12-28 Praxair Technology, Inc. Low NOx combustion process
US6206949B1 (en) 1997-10-29 2001-03-27 Praxair Technology, Inc. NOx reduction using coal based reburning
US5954498A (en) 1998-02-26 1999-09-21 American Air Liquide, Inc. Oxidizing oxygen-fuel burner firing for reducing NOx emissions from high temperature furnaces
US6030204A (en) * 1998-03-09 2000-02-29 Duquesne Light Company Method for NOx reduction by upper furnace injection of solutions of fixed nitrogen in water
US6217681B1 (en) * 1998-04-14 2001-04-17 Air Products And Chemicals, Inc. Method for oxygen-enhanced combustion using a vent stream
US5871343A (en) * 1998-05-21 1999-02-16 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for reducing NOx production during air-oxygen-fuel combustion
US6164221A (en) * 1998-06-18 2000-12-26 Electric Power Research Institute, Inc. Method for reducing unburned carbon in low NOx boilers
GB9818529D0 (en) 1998-08-25 1998-10-21 Boc Group Plc Variable stoichiometric combustion
US6085674A (en) * 1999-02-03 2000-07-11 Clearstack Combustion Corp. Low nitrogen oxides emissions from carbonaceous fuel combustion using three stages of oxidation
US6325003B1 (en) * 1999-02-03 2001-12-04 Clearstack Combustion Corporation Low nitrogen oxides emissions from carbonaceous fuel combustion using three stages of oxidation
US6113389A (en) * 1999-06-01 2000-09-05 American Air Liquide, Inc. Method and system for increasing the efficiency and productivity of a high temperature furnace
US6314896B1 (en) * 1999-06-10 2001-11-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for operating a boiler using oxygen-enriched oxidants
US6519973B1 (en) 2000-03-23 2003-02-18 Air Products And Chemicals, Inc. Glass melting process and furnace therefor with oxy-fuel combustion over melting zone and air-fuel combustion over fining zone
US6244200B1 (en) * 2000-06-12 2001-06-12 Institute Of Gas Technology Low NOx pulverized solid fuel combustion process and apparatus
US6398546B1 (en) 2000-06-21 2002-06-04 Praxair Technology, Inc. Combustion in a porous wall furnace
US6357367B1 (en) * 2000-07-18 2002-03-19 Energy Systems Associates Method for NOx reduction by upper furnace injection of biofuel water slurry
US6289851B1 (en) 2000-10-18 2001-09-18 Institute Of Gas Technology Compact low-nox high-efficiency heating apparatus
US6659762B2 (en) * 2001-09-17 2003-12-09 L'air Liquide - Societe Anonyme A' Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Oxygen-fuel burner with adjustable flame characteristics

Also Published As

Publication number Publication date
CN1492982A (zh) 2004-04-28
EP1350063A4 (en) 2005-11-16
CA2434445C (en) 2008-11-04
US20030108833A1 (en) 2003-06-12
CN1243927C (zh) 2006-03-01
MXPA03006238A (es) 2003-09-22
CA2434445A1 (en) 2002-07-18
JP2004523717A (ja) 2004-08-05
EP1350063A1 (en) 2003-10-08
JP4017521B2 (ja) 2007-12-05
US6957955B2 (en) 2005-10-25
ES2392506T3 (es) 2012-12-11
WO2002055933A1 (en) 2002-07-18
BR0116771A (pt) 2003-12-23
KR20050017111A (ko) 2005-02-21
US20030009932A1 (en) 2003-01-16
KR101030361B1 (ko) 2011-04-20
EP1350063B1 (en) 2012-08-08
US20020127505A1 (en) 2002-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20040028709A (ko) 산소 증대된 저 ＮＯｘ 연소
EP1537362B1 (en) Low nox combustion
US6699029B2 (en) Oxygen enhanced switching to combustion of lower rank fuels
US7484956B2 (en) Low NOx combustion using cogenerated oxygen and nitrogen streams
KR20030031909A (ko) 3단계 연료산화 및 인시추 노 연도가스 재순환을 이용한산화질소 저배출
CA2653890C (en) Method and apparatus for staged combustion of air and fuel
WO2008051798A1 (en) Modifying transport air to control nox
US4960059A (en) Low NOx burner operations with natural gas cofiring
US4515095A (en) Combustion of coal/water slurries
US6968791B2 (en) Oxygen-enriched co-firing of secondary fuels in slagging cyclone combustors
US20170045219A1 (en) Apparatus and method of controlling the thermal performance of an oxygen-fired boiler
CN101201162A (zh) 燃烧系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
E801 Decision on dismissal of amendment
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20080814

Effective date: 20100128