NO178478B - Fremgangsmåte og apparat for å redusere utslipp av N2O når nitrogenholdige brensler brennes i reaktorer med fluidisert sjikt - Google Patents

Fremgangsmåte og apparat for å redusere utslipp av N2O når nitrogenholdige brensler brennes i reaktorer med fluidisert sjikt Download PDF

Info

Publication number
NO178478B
NO178478B NO923991A NO923991A NO178478B NO 178478 B NO178478 B NO 178478B NO 923991 A NO923991 A NO 923991A NO 923991 A NO923991 A NO 923991A NO 178478 B NO178478 B NO 178478B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
flue gases
gas
additive
combustion
flue
Prior art date
Application number
NO923991A
Other languages
English (en)
Other versions
NO923991D0 (no
NO923991L (no
NO178478C (no
Inventor
Matti Hiltunen
Yam Y Lee
Eric J Oakes
Original Assignee
Ahlstroem 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 Ahlstroem Oy filed Critical Ahlstroem Oy
Publication of NO923991D0 publication Critical patent/NO923991D0/no
Publication of NO923991L publication Critical patent/NO923991L/no
Publication of NO178478B publication Critical patent/NO178478B/no
Publication of NO178478C publication Critical patent/NO178478C/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • B01D53/56Nitrogen oxides
    • 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 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • 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 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/08Arrangements of devices for treating smoke or fumes of heaters
    • 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 
    • F23C2206/00Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10Circulating fluidised bed
    • F23C2206/101Entrained or fast fluidised bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00Preventing emissions
    • F23J2215/10Nitrogen; Compounds thereof
    • F23J2215/101Nitrous oxide (N2O)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00Treatment devices
    • F23J2219/20Non-catalytic reduction devices
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Noodles (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

Mengden av N0-utslipp fra en reaktor med fluidisert sjikt reduseres ved tilsetning av et hydrogenradikalgivende additiv (f.eks. et hydrogenhol-dig brensel, som naturgass eller alkohol) til røkgassene fjernet fra det fluidiserte sjikt. Tilstrekkelig oksygen er tilstede i røkgassene - enten ved tilsetning med additivet eller ved tilsetning at et overskudd til forbrenningskammeret - slik at additivet reagerer med oksygen hvilket typisk. øker røkgassenes temperatur (f.eks. fra ca. 700-900-C til ca. 950-1100°C), slik at N0-produksjon reduseres med ca. 10-90%. Additivet kan injiseres i eller like før en syklon for separering av partikler fra røkgassene, eller like før en overheter av et konveksjonsavsnitt, eller i et forbrenningskammer like før en gassturbin.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og apparat for å redusere utslippene av nitrøse oksyder N20 til atmosfæren fra forbrenning av nitrogenholdige brensler eller andre nitrogenholdige forbrennbare forbindelser. Oppfinnelsen angår mer spesielt en fremgangsmåte og apparat for å redusere slike utslipp når faste brensler eller lignende forbrennes i reaktorer med fluidisert sjikt.
Det er velkjent at oksyder av nitrogen utslippes til luft hovedsakelig fra trafikk, energiproduksjon f.eks. forbrenning av kull og avfallshåndtering. Forskjellige oksyder av nitrogen produseres ved forbrenning av de fleste brensler med luft. Disse nitrogenoksyder skriver seg enten fra oksydasjonen av nitrogen i luften som sådan ved forhøyede forbrennings-temperaturer eller fra oksydasjonen av nitrogen inneholdt i brenslet.
Et stort antall forsøk er blitt utført for å utvikle metoder som reduserer nitrogenoksydutslippene i ovner. An-strengelsene har spesielt vært rettet mot reduksjon av nitro-gendioksyd (N02) utslipp i røkgasser.
Et annet oksyd, dinitrogenoksydet N20, er nylig blitt funnet å være én av "drivhuseffektgassene" som øker i atmosfæren og kan bidra til global oppvarming. Når dintrogenoksyder (N20) oksyderes i de øvre troposfæriske lag, danner de nitrogenoksyd NO som betraktes som en av de viktigste luftfor-urensere:
N20 + hv = N2 + 0
N20 + 0 = 2N0
Nitrogenoksyd har lignende virkning på klimaet som karbondioksyd og øker potensielt temperaturen og ødelegger ozonlaget.
Det er blitt rapportert at N20-utslipp dannes i sterkere grad i brennere med forholdsvis lave forbrennings-temperaturer, som 750-900°C. Ved høyere temperaturer synes dannelsen av N20 ikke å være et problem da dannelsen av N20 er langsom og reduksjonen av N20 til N2 er høy.
Fluidisert sjiktforbrenningskammere opererer innen temperaturområder som er gunstigere for N20-dannelse enn de fleste andre typer av forbrenningskammere. N20-utslipp fra kjeler med sirkulerende og boblende fluidisert sjikt kan være av størrelsesordenen 50-200 ppm hvilket er høyere enn ønsket. Formålet med denne oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en fremgangsmåte for å redusere utslippet av N20 både fra atmosfærisk og trykksatte kjeler med sirkulerende eller boblende fluidisert sjikt.
Oppfinnelsen er basert på forståelsen av kinetikken ved dannelsen og ødeleggelsen av N20. Det er blitt foreslått at HCN som kan bli dannet fra flyktig nitrogen eller kullnitrogen er det hovedsakelige utgangsmateriale for N20 dannelse i forbrenningskammere og at N20-reduksjon er sterkt avhengig av temperaturen og H-radikalkonsentrasjonen. Økningen i temperaturen eller H-radikalkonsentrasjonen befordrer N20-reduksjon via reaksjonen
Kramlich et al (Combustion and Flame 77:s. 375-384, 1989) har utført forsøk for å studere N20-dannelsen og -ødeleggelsen i en tunnelovn som ble fyrt med en naturgass eller olje. Nitrogenholdige forbindelser, såsom HCN og acetonitril, ble ympet inn i strømmen. I henhold til Kramlich et al forekom maksimums-N20-utslipp på ca. 245 ppm ved 977-1037°C ved HCN-tilsetning og på ca. 150 ppm ved 1127-1177°C ved acetonitril-tilsetning. Undersøkelsen viste også at N20-konsentrasjonen ble redusert fra 240 ppm til 10 ppm ved å øke tunnelovnstem-peraturen til over 1200"C under HCN-innsprøytning i ovnen eller til over 1300°C under acetonitrilinnsprøytning, dvs. at forholdsvis høye temperaturer var nødvendige i henhold til denne undersøkelse.
Kramlich et al studerte også innvirkningen som N0X-kontroll har på N20-utslipp. Spesielt fornyet brenning av en porsjon av brenslet ved trinndanning av brensel i tunnelovnen ble studert. Ved fornyet brenning blir en porsjon av brenslet innsprøytet etter hovedflammesonen, hvilket fører den samlede støkiometri til en brenselrik verdi. Etter en viss tid i den brenselrike sone blir luft tilsatt for fullstendig å brenne ut eventuelt gjenværende brensel. Kramlich et al oppdaget at fornyet brenning av kull i et andre trinn øker N20-utslipp, mens fornyet brenning av naturgass i ovnen har en motsatt inn-virkning i forhold til kull og ødelegger N20.
Det er et mål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en enkel og økonomisk fremgangsmåte og apparat for reduksjon av N20-utslipp fra atmosfæriske og trykksatte kjeler med sirkulerende og boblende fluidisert sjikt.
Det er et ytterligere mål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og apparat for å opprette gunstige betingelser for ødeleggelse av de nitrogenoksyder N20 som er inneholdt i røkgasser som slippes ut fra forbrenningskammere med fluidisert sjikt.
Det er et ytterligere mål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for reduksjon av N20 i røkgasser som lett kan innrettes i eksisterende forbren-ningssystemer med fluidisert sjikt uten å innvirke på eksisterende prosesser.
I henhold til den foreliggende oppfinnelse til-veiebringes en fremgangsmåte for å redusere utslipp av N20 i røkgasser fra forbrenning av nitrogenholdige brensler i en reaktor med fluidisert sjikt. Et første forbrenningstrinn er anordnet i et fluidisert sjikt av partikler. Brensel og overskudd av en oksygenholdig gass ved en luftkoeffisient > 1 kan innføres i et første forbrenningstrinn for forbrenning av brenslet (dvs. oksygenholdig gass kan innblåses i det første forbrenningstrinn i en tilstrekkelig mengde til å danne røk-gasser som inneholder restoksygen). En temperatur på ca. 700°C-900°C opprettholdes i det første forbrenningstrinn. Røk-gassene som inneholder restoksygen, blir fra det første forbrenningstrinn ført inn i en røkgasskanal. Et additiv valgt fra en gruppe av kjemisk forbindelser som er istand til å danne hydrogen (H)-radikaler blir injisert i røkgasskanalen for å utvikle tilstrekkelige mengder med hydrogenradikaler til å befordre reduksjonen av N20 i røkgassene. Det injiserte additiv blir fortrinnsvis forbrent for å gi forbrenningsvarme for å øke røkgasskanalens temperatur til > 900°C, fortrinnsvis 950-1100°C. Gruppen av additiver som er istand til å danne hydrogenradikaler, omfatter forbindelser såsom alkohol eller naturgass eller andre hydrokarbongasser såsom flytendegjort petroleumsgass eller forgassingsapparatgass eller pyrolyseapparatgass eller olje. En god blanding mellom røkgassene og de dannede hydrogenradikaler fås ved å injisere additivet på et sted hvor god blanding lett kan ordnes eller allerede forekom-mer i røkgasstrømmen. God blanding letter reaksjonene mellom N20 og H-radikaler. Mengden av injisert additiv tilpasses til mengden av N20 i røkgassene.
Den foreliggende oppfinnelse er spesielt anvendbar ved forbrenning av faste brensler eller avfallsmaterialer i forbrenningskammere med fluidisert sjikt ved temperaturer under 900"C. Det faste brensel eller avfall innføres i det fluidiserte sjikt hvor - på grunn av god blanding med de fluidiserte partikler - det nesten øyeblikkelig når sjikttem-peraturen og blir forbrent. Temperaturen i fluidiserte sjikt er normalt mellom 700-900°C som gir optimale betingelser for selve forbrenningen og f.eks. svovelreduksjon i røkgassene. NO-dannelsen er lav på grunn av den forholdsvis lave forbren-ningstemperatur , men N20 kan bli dannet.
I sirkulerende fluidiserte sjikt er hastigheten til den fluidiserende luft tilstrekkelig høy til å bringe en be-traktelig mengde av sjiktpartiklene ut av forbrenningskammeret sammen med røkgassene. De medbragte partikler blir separert fra røkgassene og resirkulert til forbrenningskammeret via en resirkuleringskanal. Sirkuleringen av partikler fra forbrenningskammeret via partikkelresirkuleringsbanen tilbake til forbrenningskammeret resulterer i en jevn temperatur i hele systemet, hvilket fører til mer effektiv forbrenning og lengre oppholdstider i systemet såvel som til forbedret oppfanging av svovel fra røkgassene.
Dessverre synes N20-dannelse å bli lettet av de lave temperaturer som anvendes både i boblende og sirkulerende fluidiserte sjikt. I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse kan N20-konsentrasjonen i røkgassene minskes ved injisering av et additiv som er istand til å danne hydrogenradikaler ved røkgasstemperaturen og/eller ved svakt å øke røkgassenes temperatur.
Typen av additiver (f.eks. tilleggsbrensler) som kan injiseres i røkgasstrømmen for å redusere N20-konsentrasjonen,
innbefatter:
naturgass eller metan,
flytendegjort petroleumsgass,
olje,
alkohol, f.eks. metanol eller etanol,
gass fra pyrolyseapparat eller forgassingsapparat, et hvilket som helst gassformig, flytende eller fast brensel som har en hydrogenkomponent og en varmeverdi på minst 1 MJ/kg.
Gasser kan innføres via gassinnløpsmunnstykker uten noe bærermedium eller sammen med en oksygenholdig gass. Olje eller findelt fast brensel kan innføres sammen med bæregass såsom luft eller resirkulert røkgass.
Additivene injisert i røkgassene blir fortrinnsvis injisert på et sted som er adskilt fra det første forbrenningstrinn, for ikke å innvirke på reaksjoner som finner sted der. Additivene bør fortrinnsvis ikke injiseres slik at de betydelig øker temperaturen til partiklene i det fluidiserte sjikt.
For å sikre effektiv reduksjon av N20 bør additivet injiseres på et sted hvor hele røkgasstrømmen lett kan på-virkes ved innføringen av additivet. Temperaturen til hele røkgasstrømmen bør økes og/eller hydrogenradikaler som er blitt dannet bør komme i kontakt med hele røkgasstrømmen for å oppnå en maksimalreduksjon av N20.
Additivet eller det ytterligere brensel kan injiseres på de følgende steder: et avsnitt av forbrenningskammeret med fluidisert sjikt, eller på annet sted, hvor sjikttettheten er mindre enn 200 kg/m<3>,
en kanal mellom forbrenningskammeret og en syklon eller en annen gasspartikkelseparator,
en syklon eller en annen gasspartikkelseparator som sådan, i et hvilket som helst antall av utforminger,
kanaler mellom to sykloner eller andre gasspartikkel-separatorer, eller kombinasjon derav, koblet i serie,
ethvert sted i tilbakeføringen etter forbrenningskammeret og før en skorstein eller gassturbin eller
ethvert eksternt etterforbrenningskammer for reduksjon av N20.
Ved å innføre ytterligere brensel, såsom naturgass, i røkgasskanalen foran konveksjonsavsnittet hvor røkgassens temperatur fremdeles er høy, er bare en forholdsvis liten mengde ytterligere brensel nødvendig for å øke røkgasstrømmens temperatur til over 900°C.
En syklonseparator kan tilveiebringe meget god blanding av røkgasser og eventuelt additiv innført i disse. Det kan imidlertid være mer foretrukket å øke røkgassenes temperatur på et sted nedstrøms i forhold til partikkelseparatoren (i det minste i systemer med sirkulerende fluidiserte sjikt) for ikke å øke temperaturen til de fluidiserte sjiktpartikler og innvirke negativt på svoveloppfangningen (som er optimal ved lavere temperaturer).
Innføringen av ytterligere brensel i røkgassene kan med fordel anvendes for å øke røkgassenes temperatur oppstrøms i forhold til overhetere for derved å sikre tilstrekkelig oppvarmingskapasitet. Brenslet kan tilsettes i et konveksjonsavsnitt umiddelbart før overhetere. Innføringen av forbrennbare additiver kan anvendes for samtidig å øke temperaturen til gass i et forbrenningskammer eller såkalt toppforbrenn-ingskammer som er forbundet med en gassturbin.
Når ytterligere brensel innføres i røkgasstrømmen før konveksjonsavsnittet, må røkgassens temperatur økes bare moderat fra temperaturer av ca. 700-900°C til temperaturer av ca. 910-1100°C, dvs. at en temperaturøkning på bare ca. 10-250°C er tilstrekkelig, på grunn av nærværet av partikler (f.eks. kalsinert kalkstein) fra det fluidiserte sjikt. Dersom røkgassene passerer gjennom et konveksjonsavsnitt, blir deres temperatur sterkt redusert. Hvis derfor N20-reduksjonen utføres etter konveksjonsavsnittet, må røkgassenes temperatur økes ca. 200-700°C for å få den inn i området 910-1100°C. Mengden av ytterligere brensel som nødvendigvis tilsettes etter konveksjonsavsnittet er derfor større enn mengden som er nødvendig før et konveksjonsavsnitt.
Ved å anvende denne fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen for å øke temperatur og/eller H-radikalkonsentrasjon i røkgas-sene kan det være mulig å redusere den samlede mengde av N20 med 10-99%, normalt ca. 50% og fortrinnsvis ca. 50-90%. Mas-sestrømmen av tilsetningsmidlet er definert av prosenten av N20-reduksjon som er nødvendig og den opprinnelige konsentras-jon av N20.
I tillegg til additivet (f.eks. ytterligere brensel) som er injisert, kan en egnet mengde av oksydasjonsmiddel i enkelte tilfeller bli injisert i N20-holdig røkgass før, på det samme sted, eller etter brenselinjiseringspunktet for å garan-tere effektiv fyring.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte som bibringer betingelser som er gunstige for reduksjon av N20 i røkgasser i forbrenningskammere med fluidisert sjikt og således en enkel måte å redusere N20-utslipp i røk-gasser på. Den nye fremgangsmåte kan lett anvendes i forbindelse med eksisterende reaktorsystemer med fluidisert sjikt ved å innføre additiv i røkgasskanaler, før en skorstein eller gassturbin eller inn i eksterne etterforbrenningskammere. Det er ikke behov for å påvirke den primære forbrenningsprosess eller reaksjonene som finner sted i selve forbrenningskammeret. Det er overraskende at bare en meget liten økning i temperaturen behøver å være nødvendig for reduksjon av N20 i røkgassene. Undersøkelser i henhold til teknikkens stand in-dikerer ødeleggelse av N20 i selve ovnen og ved langt høyere temperaturer. Den økede temperatur hjelper til med å befordre ødeleggelse av N20 ikke bare ved hjelp av H-radikaler i gass-fasen, men også ved hjelp av den heterogene reaksjon mellom N20 og kalsinert kalkstein. Undersøkelser i henhold til teknikkens stand viser at N20-dannelsen når et maksimum ved de samme temperaturer ved hvilke N20 ødelegges i henhold til den foreliggende oppfinnelse.
Kortfattet beskrivelse av tegningen
Oppfinnelsen er nedenfor mer detaljert forklart under henvisning til illustrerende utførelsesformer som er represen-tert på tegningene hvor Figur 1 er en skjematisk tegning av et eksempel på et system med sirkulerende fluidisert sjikt for å redusere N20 i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse, og Figurene 2 og 3 er skjematiske tegninger av andre eksempler på
utførelsesformer.
En foretrukken utførelsesform ifølge den foreliggende oppfinnelse er vist på Figur 1 hvor fast materiale forbrennes i en reaktor 10 med sirkulerende fluidisert sjikt. Reaktoren innbefatter et forbrenningskammer 12 som inneholder et fluidisert sjikt av partikler 13 med innløp 14, 16 for fast brensel-materiale og typisk annet fast materiale såsom kalk eller kalkstein for reduksjon av S02 i røkgasser. Fluidiserende luft blir ledet inn i forbrenningskammeret gjennom en bunnplate 18 fra en vindkasse 19. Luften blir ledet inn i reaktoren ved nær atmosfærisk trykk med en strømningshastighet som er tilstrekkelig høy til å fluidisere sjiktet og bringe med en porsjon av de faste partikler.
Forbrenningskammeret har et utløp 20 for røkgasser som inneholder medbragte faste partikler. Røkgassene ledes til en syklonseparator 22 hvor faste sjiktpartikler skilles fra gassene. Den rensede gass blir uttømt via en gassutløpsåp-ningskanal 24, og partiklene som er blitt separert fra gassen blir ledet nedad gjennom en vertikal returkanal 26 tilbake inn i den nedre del av forbrenningskammeret. Returkanalen danner en bøy 28 ved sin nedre ende foran innløpet til forbrenningskammeret .
Den rensede gass ledes via gassutløpsåpningen 24 inn i en gasskanal 30 som forbinder reaktoren med fluidisert sjikt med et konveksjonsavsnitt 32. En overheter 34 er anordnet i konveksjonsavsnittets gassinnløpssone og andre varmeover-føringsoverflater 36, nedstrøms i forhold til overheteren. Et gassutløp 38 er anordnet i konveksjonsavsnittets bunndel.
Et additivinnløp 40 for hydrogenradikalgivende additiv er anordnet i gasskanalen 30 som forbinder syklonen med konveksjonsavsnittet. Additivinnløpet er anordnet i gasskanalen på et sted som befinner seg nær syklongassutløpsåpnin-gen 24.
Under bruk blir forbrenning utført i et første forbrenningstrinn i forbrenningskammeret ved en forholdsvis lav temperatur (f.eks. ved ca. 850°C ved forbrenning av kull). Ved denne temperatur oppnås en lav N0X-forbrenning, og en maksimal svoveloppfangning med kalk finner sted. Røkgasser som inneholder restoksygen og N20 og medførte sjiktpartikler blir fjernet via gassutløpet 20 over i syklonen 22. Sjiktpartikler som inneholder ureagert kalk for oppfanging av svovel, skilles fra røkgassene i syklonen og resirkuleres til forbrenningskammeret .
Et additiv, såsom naturgass, blir injisert i den fremdeles varme røkgass i kanalen 30 via additivinnløpet 40 (umiddelbart etter syklonen). Naturgassen gir i en viss grad hydrogenradikaler allerede ved røkgasstemperaturen, men på grunn av restoksygeninnholdet i røkgassene blir naturgass forbrent når den kommer inn i røkgasskanalen 30, hvorved røk-gasstemperaturen i røkgasskanalen økes til et enda mer gunstig nivå under hensyntagen til hydrogenradikaldannelse og N20-reduksjonen til N2. Alternativt, eller i tillegg, kan 02-holdig gass tilsettes i innløpet 40 blandet med additivet.
Innføringen av additiv kan i tillegg eller alternativt utføres via et innløp 42, vist som stiplet linje på
Figur 1, i den korte kanal 21 som forbinder forbrenningskammeret 12 og syklonen 22 med hverandre. Dette innløp 42 kan anvendes spesielt dersom partikkelinnholdet i røkgassene som skal fjernes fra forbrenningskammeret, er lavt. Det er dessuten mulig å anordne et additivinnløp 44 direkte inn i syklonen 22 inn i en partikkelfattig sone. Fordelen ved denne anordning er iboende god blanding mellom røkgasser og innført additiv i gasshvirvelen i syklonen.
Additivet kan også eller alternativt bli injisert i konveksjonsavsnittet via et innløp 46 anordnet umiddelbart oppstrøms for overheteren 34. Denne anordning er fordelaktig dersom det er problemer med å oppnå tilstrekkelig med over-opphetingsdamp.
En annen utførelsesform ifølge den foreliggende oppfinnelse er vist på Figur 2. For denne utførelsesform er varmevekslingsrør 38, f.eks. noen få rader med siktrør, anordnet i en gasskanal 30 etter en syklon, men før kanalen ut-vides over i et konveksjonsavsnitt 32.
En optimal plassering av et additivinnløp 40 synes ofte å være umiddelbart etter siktrørene 38. Normalt er sikt-rørene vannavkjølt, men de kan for visse anvendelser være damp- eller luftavkjølt. Høye temperaturer i gasskanalen kan forårsake problemer dersom rørene er luft- eller dampavkjølt. Vannrørene kan være forbundet med andre vann/dampsysterner, f.eks. kjølesystemet for en avkjølt syklon, i reaktoren med fluidisert sjikt. Dersom luftavkjølte rør anvendes, kan den oppvarmede luft anvendes som forbrenningsluft. Den oppvarmede luft kan også anvendes for å injisere hydrogenradikalgivende additiv inn i gasskanalen.
En varmeveksler som er anordnet oppstrøms for in-jiseringen av hydrogenradikalgivende additiv, er fordelaktig for å utflate gasshastighetsprofilen i gasskanalen. Dette er nyttig fordi røkgassen fra syklonutløpet kan ha en skjev has-tighetsprofil.
Varmeveksleren er dessuten nyttig for å regulere røk-gasstemperaturen slik at additivet blir injisert ved den optimale temperatur for maksimal effektivitet. Ved hjelp av varmeveksleren kan temperaturen reguleres til et optimalt nivå. For hvert additiv finnes en optimal temperatur for maksimal effektivitet.
En ytterligere utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er vist på Figur 3 hvor fast materiale forbrennes i en trykksatt reaktor 50 med sirkulerende fluidisert sjikt. Trykkrøkgassen blir ledet gjennom en syklon 52 for å separere partikler fra gassen og et konveksjonsavsnitt 54 inn i et par-tikkelfilter 56 for å rense trykkrøkgassene. Den rensede røk-gass ledes inn i et forbrenningskammer 58 umiddelbart opp-strøms for en gassturbin 60, hvor røkgassen blir ekspandert. I forbrenningskammeret 58 oppnås reduksjon av N20 ved å innføre ytterligere brensel i røkgassen via et innløp 62 og ved å for-brenne brenslet for samtidig å øke røkgassens temperatur.
For alle utførelsesformer er det nødvendig å regulere mengden av innført additiv i avhengighet av typen av additiv, brensel, reaktor med fluidisert sjikt, injiseringssted og en vid variasjon av andre faktorer.
Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med hva som for tiden betraktes som den mest praktiske og foretrukne utførelsesform, skal det forstås at oppfinnelsen ikke skal begrenses til den utførelsesform som det er redeg-jort for, men at den derimot er ment å dekke forskjellige modifikasjoner og ekvivalente anordninger som er innbefattet i de vedføyede kravs idé og omfang.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for forbrenning i en reaktor med fluidisert sjikt som har et første forbrenningstrinn med et fluidisert sjikt av partikler, og en partikkelseparator for å separere partikler fra røkgassene fjernet av det første forbrenningstrinn, for å redusere utslippene av N20 i røkgasser fra forbrenningen av nitrogenholdig brensel i reaktoren med fluidisert sjikt, omfattende de trinn at kontinuerlig (a) tilføres nitrogenholdig brensel og en oksygenholdig gass for forbrenning av brenslet inn i det første forbrenningstrinn av reaktoren, (b) opprettholdes en temperatur av ca. 700°C-900°C i det første forbrenningstrinn, (c) fjernes røkgasser, som inneholder partikler, fra det første forbrenningstrinn, (d) separeres hovedparten av partikler fra røkgassene, karakterisert ved(e) tilførsel av et overskudd av oksygenholdig gass til det første forbrenningstrinn, ved en luftkoeffisient >1, slik at det vil være en restmengde oksygen i røk-gassene, (f) tilsetning til de fjernede røkgasser av et hydrogen-radikal, hvilket radikal tilveiebringer et additiv som er istand til å danne hydrogenradikaler ved temperaturer som er like med eller høyere enn dem i røk-gassene, for å generere tilstrekkelige mengder av hydrogenradikaler til å befordre en reduksjon av N20 i røkgassene, (g) forbrenning av i det minste en del av restoksygenet med additivet for å heve røkgassenes temperatur til over 900°C, og (h) utførelse av god blanding av de tilsatte hydrogenradikaler og røkgasser for å lette N20-reduksjon.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oksygenholdig gass til-føres til de fjernede røkgasser for å bevirke forbrenning av additivet for å gi varme for å øke røkgassenes temperatur til over 900°C.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det hydrogenradikalgivende fluid injiseres i en røkgasskanal hvor partikkeltet-theten er mindre enn 200 kg/m<3>.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det hydrogenradikalgivende additiv injiseres i eller nær partikkelseparatoren slik at god blanding mellom additivet og røkgassen finner sted.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det hydrogenradikalgivende additiv injiseres i en øvre del av partikkelseparatoren .
6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det hydrogenradikalgivende additiv injiseres i en røkgasskanal som forbinder et konveksjonsavsnitt med partikkelseparatoren.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at røkgassens temperatur reguleres med varmevekslingsanordning plassert i røkgass-kanalen umiddelbart oppstrøms for injiseringsstedet for hydrogenradikalgivende additiv i røkgassen.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det hydrogenradikalgivende additiv injiseres umiddelbart foran en overheter i et konveksjonsavsnitt som er forbundet med reaktoren med fluidisert sj ikt.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det hydrogenradikalgivende additiv injiseres i et forbrenningskammer innkoblet foran en gassturbin som er forbundet med reaktoren med fluidisert sjikt.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det hydrogenradikalgivende givende additiv er valgt fra gruppen bestående av metan, olje, alkohol, pyrolyseapparatgass, forgassingsapparatgass eller flytendegjort petroleumsgass.
11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det hydrogenradikalgivende additiv er en forgassingsgass tilveiebragt av en adskilt forgasser som er forbundet med reaktoren med fluidisert sjikt.
12. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den oksygenholdige gass leveres inn i de fjernede røkgasser forhåndsblandet med hydrogenradikalgivende additiv.
NO923991A 1990-04-17 1992-10-14 Fremgangsmåte og apparat for å redusere utslipp av N2O når nitrogenholdige brensler brennes i reaktorer med fluidisert sjikt NO178478C (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/509,373 US5043150A (en) 1990-04-17 1990-04-17 Reducing emissions of N2 O when burning nitrogen containing fuels in fluidized bed reactors
PCT/FI1991/000112 WO1991016575A1 (en) 1990-04-17 1991-04-15 Method and apparatus for reducing emissions of n2o when burning nitrogen-containing fuels in fluidized bed reactors

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO923991D0 NO923991D0 (no) 1992-10-14
NO923991L NO923991L (no) 1992-10-14
NO178478B true NO178478B (no) 1995-12-27
NO178478C NO178478C (no) 1996-04-03

Family

ID=24026395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO923991A NO178478C (no) 1990-04-17 1992-10-14 Fremgangsmåte og apparat for å redusere utslipp av N2O når nitrogenholdige brensler brennes i reaktorer med fluidisert sjikt

Country Status (17)

Country Link
US (1) US5043150A (no)
EP (1) EP0525001B1 (no)
JP (1) JPH0792206B2 (no)
KR (1) KR0164586B1 (no)
AT (1) ATE124778T1 (no)
AU (1) AU651343B2 (no)
BG (1) BG60777B1 (no)
BR (1) BR9106359A (no)
CA (1) CA2080698C (no)
DE (1) DE69111058T2 (no)
DK (1) DK0525001T3 (no)
FI (1) FI100913B (no)
HU (1) HU213482B (no)
NO (1) NO178478C (no)
PL (1) PL168255B1 (no)
RU (1) RU2093755C1 (no)
WO (1) WO1991016575A1 (no)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5133950A (en) * 1990-04-17 1992-07-28 A. Ahlstrom Corporation Reducing N2 O emissions when burning nitrogen-containing fuels in fluidized bed reactors
US5048432B1 (en) * 1990-12-27 1996-07-02 Nalco Fuel Tech Process and apparatus for the thermal decomposition of nitrous oxide
US5378443A (en) * 1992-01-03 1995-01-03 A. Ahlstrom Corporation Method for reducing emissions when burning nitrogen containing fuels
US5344629A (en) * 1992-01-03 1994-09-06 A. Ahlstrom Corporation Reducing Z20 emissions
FR2687138A1 (fr) * 1992-02-07 1993-08-13 Hoechst France Procede d'oxydation thermochimique de l'oxyde de diazote.
US5200162A (en) * 1992-04-01 1993-04-06 Uop Process for N2 O decomposition
US5939353A (en) * 1992-12-21 1999-08-17 Bp Amoco Corporation Method for preparing and using nickel catalysts
AT400530B (de) * 1994-04-06 1996-01-25 Austria Metall Verfahren zur reinigung von ofenabgasen
US5465690A (en) * 1994-04-12 1995-11-14 A. Ahlstrom Corporation Method of purifying gases containing nitrogen oxides and an apparatus for purifying gases in a steam generation boiler
US5498370A (en) * 1994-12-15 1996-03-12 Amoco Corporation Process for hydroshifting dimethyl ether
FR2735560B1 (fr) * 1995-06-16 1997-07-11 Gec Alsthom Stein Ind Procede et dispositif pour reduire les emissions de polluants dans les fumees d'un systeme de chauffe a lit fluidise par etagement des injections de combustible
SE503926C2 (sv) * 1995-06-20 1996-09-30 Abb Carbon Ab Förfarande samt anordning för tilläggsenergialstring i en kraftanläggning
DE19546419A1 (de) * 1995-12-12 1997-06-19 Siemens Ag Gasturbinenanlage und Verfahren zur Minderung der Stickoxide im Abgas der Gasturbine
US6347627B1 (en) 1998-04-23 2002-02-19 Pioneer Inventions, Inc. Nitrous oxide based oxygen supply system
US6383461B1 (en) 1999-10-26 2002-05-07 John Zink Company, Llc Fuel dilution methods and apparatus for NOx reduction
US6395237B1 (en) * 2000-02-13 2002-05-28 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with selective catalytic reduction
EP1421028A4 (en) * 2001-08-08 2006-06-07 Cement Industry Environmental ENROLLMENT OF CYANIDE WASTE AS NOX REDUCING AGENT
JP4629967B2 (ja) * 2003-10-27 2011-02-09 カンケンテクノ株式会社 N2o含有排ガスの処理方法およびその装置
WO2017120021A2 (en) * 2015-12-18 2017-07-13 Magnegas Corporation Secondary burning of gases from the combustion of fossil fuels
CN106196031A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 自贡华西能源工业有限公司 一种cfb的烟气发生设备
JP7075574B2 (ja) * 2017-05-29 2022-05-26 国立研究開発法人産業技術総合研究所 有機性廃棄物の燃焼炉及び該燃焼炉を用いた有機性廃棄物の処理システム

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3125408A (en) * 1964-03-17 Method of removing nitrogen oxides from gases
BE553186A (no) * 1955-12-08
US3911083A (en) * 1972-02-24 1975-10-07 Zink Co John Nitrogen oxide control using steam-hydrocarbon injection
JPS51133833A (en) * 1975-05-15 1976-11-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Utilization method of combustioned gas
DE3332663A1 (de) * 1983-09-10 1985-04-04 L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach Verfahren zur optimierung der reduktion von no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts) in rauchgasen aus mit fossilen brennstoffen befeuerten verbrennungsanlagen
JPS61208412A (ja) * 1985-03-14 1986-09-16 Hitachi Zosen Corp 脱硫を同時に行なうNO↓x抑制3段燃焼法
US4609536A (en) * 1985-03-22 1986-09-02 Conoco Inc. Method for producing reactive lime and reducing sulfur dioxide
JPH0729028B2 (ja) * 1986-10-31 1995-04-05 バブコツク日立株式会社 脱硝処理方法
ATE90883T1 (de) * 1987-03-06 1993-07-15 Fuel Tech Inc Verfahren zur reduktion von stickoxiden mit minimiertem anfall anderer schadstoffe.
ATE88372T1 (de) * 1987-03-06 1993-05-15 Fuel Tech Inc Multi-schritt-verfahren zur reduzierung des verunreinigungsgehaltes in einem abgasstrom.
US4773339A (en) * 1987-05-15 1988-09-27 Foster Wheeler Energy Corporation Process for removing nitrous oxides from a gas
SE462813B (sv) * 1988-03-24 1990-09-03 Petrokraft Ing Ab Foerbraenningsanordning
EP0363812A3 (de) * 1988-10-10 1991-02-27 Hannover-Braunschweigische Strom-Versorgungs-Aktiengesellschaft Verfahren und Anlage zur Dampferzeugung, insbesondere in Heizkraftwerken
SE466814B (sv) * 1989-06-01 1992-04-06 Kvaerner Generator Ab Anordning foer nedbrytande av gaser alstrade vid foerbraenning vid ungefaer 850 grader c av fasta braenslen i en fluidbaedd

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0792206B2 (ja) 1995-10-09
RU2093755C1 (ru) 1997-10-20
CA2080698A1 (en) 1991-10-18
FI924679A0 (fi) 1992-10-16
ATE124778T1 (de) 1995-07-15
FI924679A (fi) 1992-10-16
BR9106359A (pt) 1993-04-27
US5043150A (en) 1991-08-27
HU9203265D0 (en) 1992-12-28
DE69111058D1 (de) 1995-08-10
HU213482B (en) 1997-07-28
HUT62406A (en) 1993-04-28
KR0164586B1 (ko) 1998-12-15
AU651343B2 (en) 1994-07-21
WO1991016575A1 (en) 1991-10-31
JPH05505021A (ja) 1993-07-29
EP0525001A1 (en) 1993-02-03
FI100913B (fi) 1998-03-13
KR930700803A (ko) 1993-03-16
AU7662491A (en) 1991-11-11
DE69111058T2 (de) 1996-01-04
BG60777B1 (bg) 1996-03-29
EP0525001B1 (en) 1995-07-05
NO923991D0 (no) 1992-10-14
DK0525001T3 (da) 1995-08-21
NO923991L (no) 1992-10-14
NO178478C (no) 1996-04-03
PL168255B1 (pl) 1996-01-31
CA2080698C (en) 1995-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO178478B (no) Fremgangsmåte og apparat for å redusere utslipp av N2O når nitrogenholdige brensler brennes i reaktorer med fluidisert sjikt
US6085674A (en) Low nitrogen oxides emissions from carbonaceous fuel combustion using three stages of oxidation
EP1287290B1 (en) Low nitrogen oxides emissions using three stages of fuel oxidation and in-situ furnace flue gas recirculation
US5133950A (en) Reducing N2 O emissions when burning nitrogen-containing fuels in fluidized bed reactors
AU2001265303A1 (en) Low nitrogen oxides emissions using three stages of fuel oxidation and in-situ furnace flue gas recirculation
KR20050027939A (ko) 동시에 발생되는 산소 및 질소 스트림을 사용하는 낮은NOx 연소
CN105937766A (zh) 一种处理含氮废气、废液的低氮氧化物焚烧装置和方法
EP1891374B1 (en) A circulating fluidized bed device provided with an oxygen-fired furnace
SK40594A3 (en) Process for combustion of solid
RU2708603C1 (ru) Термохимическая регенерация посредством добавления топлива
WO2020202362A1 (ja) 石油残渣焚きボイラ及びその燃焼方法
US20070295250A1 (en) Oxygen-enhanced combustion of unburned carbon in ash
KR100441943B1 (ko) 가압 순환유동층에서의 연소 및 가스화를 이용한 복합발전시스템
RU63032U1 (ru) Вертикальная топочная камера для ступенчатого сжигания топлива с пониженным выходом оксидов азота
US4462788A (en) Method for using alcohol to reduce nitrogen oxides in a fuel gas
Oakes et al. Reducing N2O emissions when burning nitrogen-containing fuels in fluidized bed reactors
RU2407948C1 (ru) Способ трехступенчатого сжигания угля с применением плазменной термохимической подготовки
JPH05332510A (ja) ボイラ等の低NOx燃焼方法及びその装置
JPS62169908A (ja) 微粉炭燃焼ボイラ
WO2005050092A2 (en) Boiler emission control process

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees

Free format text: LAPSED IN OCTOBER 2003