RU2366860C1 - Gas burning method reducing concentration of harmful emission of nox oxides and co carbon monoxide to minimum, and device for method implementation - Google Patents
Gas burning method reducing concentration of harmful emission of nox oxides and co carbon monoxide to minimum, and device for method implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366860C1 RU2366860C1 RU2008101402/06A RU2008101402A RU2366860C1 RU 2366860 C1 RU2366860 C1 RU 2366860C1 RU 2008101402/06 A RU2008101402/06 A RU 2008101402/06A RU 2008101402 A RU2008101402 A RU 2008101402A RU 2366860 C1 RU2366860 C1 RU 2366860C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- air
- zone
- burning
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к различным технологическим процессам сжигания газов и может быть использовано в энергетике, химической, нефтехимической, металлургической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности и транспорте.The present invention relates to various technological processes of gas combustion and can be used in energy, chemical, petrochemical, metallurgical, oil refining and other industries and transport.
Известны способы и устройства - аналоги для сжигания газов [Справочник энергетика промышленных предприятий. Том 3. Теплоэнергетика. Под общей редакцией В.Н.Юренева, М.-Л.: Энергия, 1965, 512 с.; (см. Топочные устройства для сжигания газотурбинного топлива, с.35; Горелочные устройства, с.99-111); Теплотехника: Учебник для ВУЗов / А.П.Баскаков, Б.В.Берг, O.K.Витт и др. - М.: Энергоиздат, 1982. - 264 с. (см. Горелки и топочные устройства для сжигания газообразного топлива и газообразных отходов производства, с.150-151); Физико-химические основы процесса горения топлива. Лавров Н.В., М.: Наука, 1971, 275 с. (см. гл. 3. Принципиальные основы сжигания газообразного топлива, с.34-42; гл. 4. Термохимия реакций горения и газификация метана, с.43-45; гл. 7. Физико-химический механизм реакции горения природного газа, с.70-77)].Known methods and devices - analogues for the combustion of gases [Reference energetics of industrial enterprises. Volume 3. Thermal power. Under the general editorship of V.N. Yurenev, M.-L .: Energy, 1965, 512 pp .; (see Furnace devices for burning gas turbine fuel, p. 35; Burner devices, p. 99-111); Heat engineering: Textbook for high schools / A.P. Baskakov, B.V. Berg, O.K. Witt and others - M .: Energoizdat, 1982. - 264 p. (see. Burners and furnace devices for burning gaseous fuels and gaseous waste products, p.150-151); Physicochemical fundamentals of the fuel combustion process. Lavrov N.V., Moscow: Nauka, 1971, 275 p. (see chap. 3. Fundamentals of gaseous fuel combustion, p. 34-42; chap. 4. Thermochemistry of combustion reactions and methane gasification, p. 43-45; chap. 7. Physico-chemical mechanism of natural gas combustion reaction, s .70-77)].
В указанных работах подробно рассмотрены свойства и характеристики газового топлива, физика горения газов, конструкции топочных и горелочных устройств, обеспечивающих полноту сгорания топлива. Однако проблеме защиты воздушного бассейна от вредных выбросов в дымовых газах при сжигании различных видов топлива не уделено должного внимания. Следует отметить, что теплоэнергетика является одним из основных источников антропогенных выбросов оксидов азота NOx и окиси углерода СО, входящих в число главных загрязнителей атмосферы. Поэтому, учитывая угрозу нарастающей экологической катастрофы, постоянный рост потребления органического топлива, связанный с ростом населения, проблема уменьшения эмиссии оксидов азота NOx и окиси углерода СО при сжигании топлива чрезвычайно актуальна.In these works, the properties and characteristics of gas fuel, the physics of gas combustion, and the design of furnace and burner devices providing complete combustion of fuel are examined in detail. However, the problem of protecting the air basin from harmful emissions in flue gases during the combustion of various types of fuel is not given due attention. It should be noted that heat power is one of the main sources of anthropogenic emissions of nitrogen oxides NO x and carbon monoxide CO, which are among the main pollutants in the atmosphere. Therefore, given the threat of a growing environmental catastrophe, the constant increase in fossil fuel consumption associated with population growth, the problem of reducing the emission of nitrogen oxides NO x and carbon monoxide CO when burning fuel is extremely urgent.
Традиционно широко применяются развитые технологии химической очистки дымовых газов от парообразных и газообразных соединений способами абсорбции жидкостями, адсорбции твердыми поглотителями, а также способами каталитического окисления.Traditionally, developed technologies for the chemical cleaning of flue gases from vapor and gaseous compounds are widely used by methods of absorption by liquids, adsorption by solid absorbers, and also by catalytic oxidation methods.
Абсорбция жидкостями применяется для извлечения из газов диоксида серы, оксидов NOx, оксида и двуокиси углерода и т.д.Liquid absorption is used to extract sulfur dioxide, NO x oxides, carbon monoxide and carbon dioxide, etc. from gases.
В качестве абсорбентов применяются вода, растворы аммиака, щелочей, суспензии гидрооксида кальция, оксидов марганца и магния, этаноламины, масла и др.As absorbents, water, solutions of ammonia, alkalis, suspensions of calcium hydroxide, oxides of manganese and magnesium, ethanolamines, oils, etc. are used.
Адсорбция твердыми поглотителями основана на избирательном поглощении определенных примесей из уходящих дымовых газов с помощью адсорбентов, представляющих собой твердые зернистые материалы с большой удельной поверхностью. В качестве сорбентов применяют активированный уголь, силикагель, алюмогель, природные и синтетические цеолиты (молекулярные сита). Основные требования к сорбентам: высокая способность к поглощению, избирательность, термостойкость, высокая надежность, возможность легкой регенерации.Adsorption by solid absorbers is based on the selective absorption of certain impurities from the exhaust flue gas using adsorbents, which are solid granular materials with a large specific surface area. Activated carbon, silica gel, aluminum gel, natural and synthetic zeolites (molecular sieves) are used as sorbents. Basic requirements for sorbents: high absorption capacity, selectivity, heat resistance, high reliability, easy regeneration.
Каталитический метод очистки применяется для окисления при низких температурах токсичных органических соединений, в том числе оксида углерода, оксидов азота, диоксида серы и т.д. [Кутепов A.M., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология: Учебник для технических ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1985, - 448 с. (см. с.253-256. Очистка отходящих газов химических производств)].The catalytic purification method is used for the oxidation at low temperatures of toxic organic compounds, including carbon monoxide, nitrogen oxides, sulfur dioxide, etc. [Kutepov A.M., Bondareva T.I., Berengarten M.G. General chemical technology: Textbook for technical universities. - M.: Higher School, 1985, - 448 p. (see p. 253-256. Purification of waste gases from chemical plants)].
Недостатками приведенных химических способов очистки дымовых газов являются сложность, значительные габариты, значительные затраты энергии, материалов, невысокая надежность при эксплуатации, высокие эксплуатационные расходы. Следует упомянуть еще достаточно широко применяемую технологию рассеивания вредных выбросов с помощью высоких дымовых труб в верхних слоях атмосферы.The disadvantages of the chemical methods for cleaning flue gases are complexity, significant dimensions, significant energy, materials, low reliability during operation, high operating costs. It is worth mentioning the still widely used technology for dispersing harmful emissions using high chimneys in the upper atmosphere.
Из известных наиболее близкими по технической сущности являются способы сжигания газа, предупреждающие образование вредных выбросов в зоне сгорания газовоздушной смеси [Итоги науки и техники. Серия «Теплотехнические характеристики топлива. Использование газа и мазута в промышленности». Том 3. Э.И.Розенфельд.; Газовые горелки (Научный редактор М.Б.Равич / М.: ВИНИТИ АН СССР, 1973, - 123 с. (см. с.88-111, гл.8: «Способы сжигания газа, предупреждающие загрязнение воздушного бассейна вредными веществами»)], согласно которым осуществляют применение таких технологических и режимных мероприятий, которые вносят в процесс сжигания газа изменения, тормозящие образование оксидов азота при одновременной интенсификации процесса горения. Наибольший эффект в снижении образования оксидов азота дают следующие способы:Of the known closest in technical essence are methods of burning gas, preventing the formation of harmful emissions in the combustion zone of the gas-air mixture [Results of science and technology. Series “Thermotechnical characteristics of fuel. The use of gas and fuel oil in industry. " Volume 3. E.I. Rosenfeld .; Gas burners (Scientific editor M.B. ], according to which such technological and operational measures are applied that introduce changes in the gas combustion process that inhibit the formation of nitrogen oxides while intensifying the combustion process. The following methods have the greatest effect on reducing the formation of nitrogen oxides:
- способ уменьшения концентрации кислорода в подаваемой газовоздушной смеси;- a method of reducing the concentration of oxygen in the supplied gas-air mixture;
- способ снижения температуры в зоне горения;- a method of lowering the temperature in the combustion zone;
- способ уменьшения времени пребывания в зоне горения.- a method of reducing the residence time in the combustion zone.
Эти способы реализуются в устройствах многоступенчатого сжигания топлива с малым избытком воздуха, ввода в зону горения газовоздушной смеси рециркулируемых дымовых газов через малотоксичные горелки.These methods are implemented in multi-stage fuel combustion devices with a small excess of air, introducing recirculated flue gases into the combustion zone of an air-gas mixture through low-toxic burners.
При этом следует отметить следующую технологическую особенность образования таких вредных выбросов, как оксиды азота NOx и монооксид углерода СО:It should be noted the following technological feature of the formation of such harmful emissions as nitrogen oxides NO x and carbon monoxide CO:
- Оксид углерода СО начинает образовываться уже при температуре ниже 1600 К, достигая максимума при температуре 1000 К. При высокотемпературном сжигании газообразного топлива загрязнение воздушного бассейна твердыми частицами (углерод С в виде сажи) и окисью углерода может быть сведено к минимуму рациональной организацией процесса горения:- CO carbon monoxide begins to form even at temperatures below 1600 K, reaching a maximum at a temperature of 1000 K. When high-temperature combustion of gaseous fuels, air pollution by solid particles (carbon C in the form of soot) and carbon monoxide can be minimized by the rational organization of the combustion process:
- сжиганием газа с отношением воздух: газ как (1,02÷1,05):1;- burning gas with the ratio of air: gas as (1,02 ÷ 1,05): 1;
- выбором оптимальных длины и диаметра топочной камеры;- selection of the optimal length and diameter of the combustion chamber;
- устойчивой стабилизацией факела при повышенной температуре и т.д.- stable stabilization of the torch at elevated temperatures, etc.
- Однако такая рациональная организация процесса сжигания газа не позволяет уменьшить выделение оксидов азота NOx, так как они содержатся в продуктах сгорания в значительных количествах при хорошем режиме горения и полном отсутствии химического недожига. Так, котел паропроизводительностью 170 т/ч выбрасывает в атмосферу в течение суток 2,2 т окислов азота [Зельдович Я.Б., Садовников П.Я., Франк-Каменский Д.А. Окисление азота при горении. М.-Л.: АН СССР, 145 с.]. При этом образование окислов азота при сжигании быстрогорящих видов топлива зависит от количества кислорода в продуктах сгорания, температуры (теплоты) сгорания горючей смеси и времени пребывания азота воздуха в высокотемпературной зоне. Рассчитанные в [Райзер Ю.П. «Ж. физ. Химия», 1959, 33 №3, 700-709 с.] величины времени образования окислов азота τNOx при различных температурах сгорания газа приведены в таблице 1.- However, such a rational organization of the gas combustion process does not reduce the emission of nitrogen oxides NO x , since they are contained in the combustion products in significant quantities with a good combustion mode and the complete absence of chemical underburning. So, a boiler with a steam capacity of 170 t / h releases 2.2 tons of nitrogen oxides into the atmosphere during the day [Zeldovich Ya. B., Sadovnikov P.Ya., Frank-Kamensky D.A. Oxidation of nitrogen during combustion. M.-L.: Academy of Sciences of the USSR, 145 p.]. Moreover, the formation of nitrogen oxides during the burning of fast-burning fuels depends on the amount of oxygen in the combustion products, the temperature (heat) of combustion of the combustible mixture, and the residence time of nitrogen in the air in the high-temperature zone. Calculated in [Reiser Yu.P. "J. physical Chemistry ", 1959, 33 No. 3, 700-709 pp.] The values of the time of formation of nitrogen oxides τ NOx at various temperatures of gas combustion are shown in table 1.
Таким образом, мы имеем два противоположно направленных процесса образования окислов азота NOx и окисла углерода СО в зависимости от температуры. Если, например, для уменьшения количества окислов азота в продуктах сгорания следует производить процесс сжигания при заниженных значениях температуры горения (но при этом возникает проблема роста объема образования окисла углерода СО при указанных температурах), то для уменьшения образования окислов углерода процесс сжигания газового топлива следует вести при значительно более высокой температуре. На фиг.1 приведены графики зависимости концентрации окиси углерода и окислов NOx от температуры. Данные графики показывают, что при сжигании природного газа с температурой горения ниже 1600 К происходит процесс недожига топлива и рост концентрации окиси углерода, а при температуре сжигания газа выше 1700 К наблюдается рост вредных выбросов окислов NOx. Как видно из графиков, представленных на фиг.1, существует довольно узкий температурный диапазон, в котором должна работать камера сгорания экологически безопасной энергоустановки.Thus, we have two oppositely directed processes of the formation of nitrogen oxides NO x and carbon monoxide CO, depending on temperature. If, for example, to reduce the amount of nitrogen oxides in the combustion products, a combustion process should be carried out at low combustion temperatures (but this raises the problem of increasing the volume of carbon monoxide CO formation at the indicated temperatures), then to reduce the formation of carbon oxides, the gas fuel combustion process at a significantly higher temperature. Figure 1 shows graphs of the temperature dependence of the concentration of carbon monoxide and oxides of NO x . These graphs show that when natural gas is burned with a combustion temperature below 1600 K, the process of underburning of fuel and an increase in the concentration of carbon monoxide occur, while at a temperature of gas combustion above 1700 K an increase in harmful emissions of NO x oxides is observed. As can be seen from the graphs presented in figure 1, there is a fairly narrow temperature range in which the combustion chamber of an environmentally friendly power plant should work.
При кинетическом режиме сжигания технических газов с высокой теплотой сгорания образование окислов NOx начинает происходить после выгорания большей части горючего. Так как для природного газа минимальное время реакции горения в адиабатической системе при стехиометрическом соотношении горючего и воздуха имеет значение 10-4 с [Шетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965, - 739 с.], то время достижения равновесной концентрации окислов NOx в ходе реакции при этом составляет в температурном диапазоне от 1600 до 1700 К согласно таблице 1 соответственно от 910 до 140 с, что во много раз превышает время пребывания горючей смеси в зоне горения.Under the kinetic regime of burning technical gases with a high calorific value, the formation of NO x oxides begins to occur after most of the fuel is burned. Since for natural gas the minimum combustion reaction time in an adiabatic system with a stoichiometric ratio of fuel and air has a value of 10 -4 s [Shetinkov ES The physics of gas combustion. M .: Nauka, 1965, - 739 s.], Then the time to reach the equilibrium concentration of NO x oxides during the reaction in this case is in the temperature range from 1600 to 1700 K according to table 1, respectively, from 910 to 140 s, which is many times higher residence time of the combustible mixture in the combustion zone.
Устройство - прототип [Енякин Ю.П., Котляр В.Р., ОАО «ВТИ». Малотоксичные горелки как средство снижения выбросов оксидов азота на ТЭЦ Российской Федерации. - Энергетик, №12, 2006, с.6-7] содержит малотоксичную горелку. При этом конструкция малотоксичной горелки имеет подвод газа рециркуляции. Эффект подавления окислов NOx достигается в значительной степени за счет рециркуляции дымовых газов, подаваемых определенным образом через малотоксичные горелки. В результате этого газы рециркуляции не только снижают максимальную температуру в ядре горения и уменьшают концентрацию кислорода (за счет разбавления газовоздушной смеси), но и ограничивают по длине факела зоны, обогащенные и обедненные топливом, что фактически обеспечивает двухступенчатое сжигание в факеле каждой горелки.The device is a prototype [Yenyakin Yu.P., Kotlyar V.R., OJSC "VTI". Low-toxic burners as a means of reducing nitrogen oxide emissions at the CHP of the Russian Federation. - Energetik, No. 12, 2006, p.6-7] contains a low-toxic burner. Moreover, the design of a low-toxic burner has a recirculation gas supply. The effect of suppressing NO x oxides is achieved to a large extent due to the recirculation of flue gases supplied in a certain way through low-toxic burners. As a result of this, the recirculation gases not only reduce the maximum temperature in the combustion core and reduce the oxygen concentration (due to dilution of the gas-air mixture), but also limit the zones enriched and depleted in fuel along the length of the flare, which actually ensures two-stage flaring of each burner.
Кроме новых горелок и сопл острого дутья при реконструкции необходимо установить более мощные дымовые насосы. Природный газ подается в центральную часть горелки через коническую насадку и в среднюю часть горелки по газораздающим трубкам. Воздух поступает по центральному и двум кольцевым каналам, разделенным каналом газов рециркуляции.In addition to new burners and sharp blast nozzles, more powerful smoke pumps must be installed during the reconstruction. Natural gas is supplied to the central part of the burner through a conical nozzle and to the middle part of the burner via gas distribution tubes. Air enters through the central and two annular channels separated by a recirculation gas channel.
Недостатком способов и устройств, взятых за прототип, является то, что в них удается добиться только снижения оксидов азота NOx путем снижения температуры и концентрации кислорода. Вместе с тем, как известно, при снижении температуры возрастает и концентрация не менее вредных выбросов СО. В целом, хотя и снижается значительно концентрация оксидов азота NOx, однако предстоящие постоянные ужесточения технических нормативов требуют применения сложных и дорогостоящих химических средств очистки дымовых газов как от оксидов азота NOx, так и реально присутствующих в дымовых газах при пониженной температуре согласно фиг.1 монооксида СО. Этот существенный недостаток прототипа обусловлен тем, что в них не осуществляется контроль за температурой факела и соответственно не осуществляется автоматического воздействия на поддержание стабильной температуры в зоне факела в заданных пределах (1550-1750 К), в которых обеспечивается минимальная концентрация основных загрязнителей атмосферы: оксидов азота NOx и монооксида углерода СО.The disadvantage of the methods and devices taken as a prototype is that they can only achieve a reduction in nitrogen oxides NO x by lowering the temperature and oxygen concentration. At the same time, as you know, with decreasing temperature, the concentration of no less harmful CO emissions increases. In general, although the concentration of nitrogen oxides NO x is significantly reduced, the forthcoming constant tightening of technical standards requires the use of complex and expensive chemical means for purifying flue gases from both nitrogen oxides NO x and those actually present in flue gases at low temperatures according to Fig. 1 monoxide CO. This significant disadvantage of the prototype is due to the fact that they do not control the temperature of the torch and, accordingly, do not automatically influence the maintenance of a stable temperature in the zone of the torch within specified limits (1550-1750 K), in which the minimum concentration of the main atmospheric pollutants is provided: nitrogen oxides NO x and carbon monoxide CO.
Техническим результатом предлагаемого способа является автоматическое обеспечение нахождения температуры факела в заданном температурном интервале (1550-1750 К), в котором обеспечивается минимально возможная концентрация оксидов азота NOx (не более 10 ррм) и монооксида углерода (не более 80 ррм), в результате чего в дальнейшем отпадает необходимость использования сложных и дорогостоящих химических способов очистки дымовых газов, что значительно упрощает и удешевляет процесс сжигания газа при одновременном обеспечении высоких экологических показателей процесса.The technical result of the proposed method is the automatic provision of finding the temperature of the torch in a given temperature range (1550-1750 K), which provides the lowest possible concentration of nitrogen oxides NO x (no more than 10 ppm) and carbon monoxide (no more than 80 ppm), resulting in In the future, there is no need to use complex and expensive chemical methods for cleaning flue gases, which greatly simplifies and cheapens the process of burning gas while ensuring high environmental process indicators.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в нем также подаются в горелочное устройство с системой поджига: природный газ, воздух в объеме, близком к стехиометрическому, в результате чего происходит процесс сгорания газовоздушной смеси и образование тепловой энергии, а на выходе системы теплоэнергетики - дымовые газы с вредными выбросами.The essence of the proposed method lies in the fact that it also supplies a burner with an ignition system: natural gas, air in a volume close to stoichiometric, as a result of which the gas-air mixture is burned and thermal energy is generated, and smoke at the outlet of the heat power system gases with harmful emissions.
Согласно предлагаемому изобретению осуществляют следующие новые операции: измерение температуры в зоне сжигания газовоздушной смеси, подачу результатов измерения температуры в автоматическую систему управления подачей пара в зону смешения газа и воздуха и воды в зону сжигания газа для поддержания температуры в зоне горения в заданном диапазоне (1550-1750 К), обеспечивающем самую минимальную концентрацию оксидов азота NOx и монооксида углерода СО.According to the invention, the following new operations are carried out: measuring the temperature in the combustion zone of the gas-air mixture, supplying the results of temperature measurement to the automatic control system for supplying steam to the mixing zone of gas and air and water in the combustion zone of gas to maintain the temperature in the combustion zone in a given range (1550- 1750 K), providing the lowest possible concentration of nitrogen oxides NO x and carbon monoxide CO.
В устройстве для сжигания газа, снижающем вредные выбросы NOx и СО, содержащем базовую конструкцию горелочного устройства, на один из входов которого осуществляется подача газа через автоматический регулятор давления газа, на другой вход подается в стехиометрическом соотношении с газом воздух, далее газ и воздух поступают в зону смешения и расположения системы поджига, откуда газовоздушная смесь воспламеняется при поступлении ее в зону сжигания, образуя высокотемпературный факел в зоне сжигания смеси горелочного устройства.In a device for burning gas, which reduces the harmful emissions of NO x and CO, containing the basic design of a burner device, gas is supplied to one of its inputs through an automatic gas pressure regulator, air is supplied to the other input in a stoichiometric ratio with gas, then gas and air are supplied into the mixing zone and the location of the ignition system, from where the gas-air mixture ignites when it enters the combustion zone, forming a high-temperature torch in the combustion zone of the mixture of the burner device.
Согласно предлагаемому изобретению дополнительно в горелочное устройство вводится в зоне сжигания газовоздушной смеси (факела) термочувствительный элемент (например, датчик измерения температуры), автоматическая система управления подачей пара в зону смешения газа и воздуха и подачей воды на наружную поверхность металлического кожуха в зоне сжигания газовоздушной смеси для поддержания температуры в зоне сжигания газовоздушной смеси в заданных пределах (1550-1750 К).According to the invention, in addition to the burner, a temperature-sensitive element (for example, a temperature measuring sensor), an automatic control system for supplying steam to the gas-air mixing zone and water supply to the outer surface of the metal casing in the gas-air mixture burning zone is introduced into the burner of the gas-air mixture (torch) to maintain the temperature in the combustion zone of the gas-air mixture within the specified limits (1550-1750 K).
Такое сочетание новых признаков с известными позволяет решить поставленную техническую задачу, улучшить способ и техническое характеристики заявляемого устройства, так как становится ненужной установка на выходе дымовых газов химических средств очистки дымовых газов от вредных выбросов NOx и СО, отличающаяся сложностью, значительными капитальными, энергетическими и эксплуатационными затратами. Повышается точность измерения и контроля за температурными режимами, используется автоматическая система управления подачей пара и воды в зону сжигания газа, обеспечивается оптимальный режим сжигания газа, предупреждающий загрязнение атмосферы вредными выбросами NOx и СО самой минимально достижимой технической концентрации этих выбросов.This combination of new and well-known features allows us to solve the technical problem, improve the method and technical characteristics of the claimed device, since it becomes unnecessary to install at the flue gas outlet chemical means for cleaning the flue gas from harmful emissions of NO x and CO, which is difficult, with significant capital, energy and operating costs. Increased accuracy of measurement and control of temperature conditions, using an automatic system controlling the supply of steam and water in the gas burning zone is provided by gas combustion mode optimum warning pollution harmful NO x emissions and CO lowest achievable technical concentrations of these emissions.
Предлагаемый способ сжигания газа, снижающий вредные выбросы, реализуется с помощью устройства (фиг.2).The proposed method of burning gas, which reduces harmful emissions, is implemented using the device (figure 2).
Устройство, реализующее способ сжигания газа, снижающий вредные выбросы, содержит (фиг.2): 1 - корпус горелочного устройства; 2 - патрубок подачи воздуха в горелочное устройство; 3 - патрубок подачи газа для сжигания; 4 - зону смешения газа и воздуха; 5 - камеру сжигания газа; 6 - блок поджига; 7 - узел термоэлектрического датчика; 8 - автоматическую систему управления подачей пара и воды; 9 - регулятор подачи пара; 10 - первый патрубок; 11 - регулятор подачи воды, 12 - второй патрубок; 13 - металлический кожух камеры сжигания газа; 14 - продукты сгорания газа; 15 - систему энерготеплоснабжения.A device that implements a method of burning gas that reduces harmful emissions, contains (figure 2): 1 - the body of the burner device; 2 - pipe air supply to the burner device; 3 - a pipe for supplying gas for combustion; 4 - zone mixing gas and air; 5 - a chamber for burning gas; 6 - ignition unit; 7 - node thermoelectric sensor; 8 - automatic control system for the supply of steam and water; 9 - steam supply regulator; 10 - the first pipe; 11 - water supply regulator, 12 - second pipe; 13 - metal casing of the gas combustion chamber; 14 - gas combustion products; 15 - energy supply system.
Устройство функционирует следующим образом. В корпус 1 горелочного устройства через патрубок 2 подачи воздуха подается воздух в стехиометрическом соотношении к подаваемому горючему газу через патрубок 3 подачи газа. Воздух и газ далее поступают в зону смешения газа и воздуха 4. Из зоны смешения газа и воздуха 4 газовоздушная смесь поступает в камеру сжигания газа 5, в которой после поступления сигнала поджига из блока поджига 6 газовоздушная смесь загорается и начинается процесс сжигания этой смеси с образованием факела высокой температуры. Для контроля температуры в камере сжигания газа 5, предпочтительно в конце факела сгорания, устанавливается узел термочувствительного элемента 7, например термоэлектрический термометр типа вольфрамо-рениевый с диапазоном длительного измерения температур от 0 до 2200°С [Г.М.Иванова и др. Технические измерения и приборы. Учебник для ВУЗов / Г.М.Иванова, Н.Д.Кузнецов, B.C.Чистяков. - М.: Энергоатомиздат, 1984, - 232 с. (см. Термоэлектрический термометр, с.30)]. Сигнал с узла термоэлектрического датчика 7 поступает в автоматическую систему управления подачей пара и воды 8, с первого выхода которой сигнал управления подачей пара поступает на первый вход регулятора подачи пара 9, на второй вход которого поступает пар, а с выхода пар регулируемой подачи поступает через первый патрубок 10 в зону смешения газа и воздуха 4 и далее в камеру сжигания газа 5 устройства. Со второго выхода автоматической системы управления подачей пара и воды 8 сигнал управления подается на первый вход регулятора подачи воды 11, на второй вход которого поступает вода, а с выхода регулятора подачи воды 11 вода поступает через второй патрубок 12 на поверхность металлического кожуха камеры сжигания газа 13 для охлаждения продуктов сгорания газа 14 до требуемой температуры, находящейся в диапазоне (1550-1750 К) минимальной концентрации оксидов азота NОх (10 ррм) и монооксида углерода СО (до 80 ррм).The device operates as follows. Air is supplied to the housing 1 of the burner device through the air supply pipe 2 in a stoichiometric ratio to the supplied combustible gas through the gas supply pipe 3. Air and gas then enter the gas-air mixing zone 4. From the gas-air mixing zone 4, the gas-air mixture enters the
Путем подачи пара в камеру сжигания газа 5 осуществляется снижение температуры пламени, повышается реакция разложения метана и паров воды в ядре пламени на радикалы, которые повышают полноту сжигания газа, а подачи воды через второй патрубок 12 на металлический кожух 13 камеры сжигания газа 5 осуществляется надежное обеспечение температуры в камере сгорания в пределах 1550-1750 К.By supplying steam to the
В целом предлагаемый способ сжигания газа, снижающий концентрацию вредных выбросов NOx и СО до минимальных значений, и устройство для его реализации обеспечивают минимально возможную концентрацию таких вредных выбросов, как оксиды азота NOx (от 10 ррм до нуля как за счет поддержания температуры в диапазоне 1550-1750 К, так и значительного времени образования в зоне факела оксидов азота NOx от 940 до 140 с) и монооксид углерода СО (до 80 ррm), позволяют значительно улучшить экологию процесса сжигания газа, снизить затраты на конверсию СО в СО2, тем самым снизить выбросы парниковых газов СО2 в атмосферу, исключить затраты на сложную энергоемкую химическую технологию очистки дымовых газов путем абсорбции и адсорбции, значительно улучшить температурный режим в горелочном устройстве для футеровки и других узлов горелочного устройства, а значит, повысить срок службы, а дополнительный ввод пара в камеру смешения и воды на поверхность металлического кожуха камеры сжигания значительно увеличивает объем продуктов сгорания газа (пара) и вместе с этим мощность системы электротеплоснабжения.In general, the proposed method of gas combustion, which reduces the concentration of harmful emissions of NO x and CO to minimum values, and a device for its implementation provide the lowest possible concentration of such harmful emissions as nitrogen oxides NO x (from 10 ppm to zero, as by keeping the temperature in the range 1550-1750 K, as well as a significant time for the formation of nitrogen oxides NO x from 940 to 140 s) and carbon monoxide CO (up to 80 ppm) in the flare zone, can significantly improve the ecology of the gas combustion process, reduce the cost of converting CO to CO 2 , thereby nizit greenhouse gas emissions of CO2 into the atmosphere, to eliminate the cost of complex energy intensive chemical flue gas cleaning technology by absorption and adsorption, considerably improve the temperature regime in the burner for the liner and other components of the burner device, and thus increase the service life, as additional input pair into the mixing chamber and water to the surface of the metal casing of the combustion chamber significantly increases the volume of gas (vapor) combustion products and, at the same time, the power of the electric heat supply system.
С учетом роста требований по экологии и затрат на выполнение постоянно растущих требований по концентрации вредных выбросов в атмосферу в связи с ростом объема сжигаемого органического топлива в мире предлагаемый способ сжигания газовоздушной смеси и устройство для его реализации позволяют получить быструю окупаемость разовых затрат на реализацию технического решения за счет снижения затрат на сложную и энергозатратную технологию очистки дымовых газов для обеспечения требований по экологии на вредные выбросы, а также за счет продажи квот по Киотскому протоколу на реализацию технического решения по снижению вредных выбросов в атмосферу.Given the growing environmental requirements and the cost of meeting ever-increasing requirements for the concentration of harmful emissions into the atmosphere in connection with an increase in the volume of combustible fossil fuels in the world, the proposed method for burning an air-gas mixture and a device for its implementation allow to obtain a quick payback on a one-time cost of implementing a technical solution for by reducing the cost of a complex and energy-intensive flue gas treatment technology to meet environmental requirements for harmful emissions, as well as through sales and quotas under the Kyoto Protocol for the implementation of a technical solution to reduce harmful emissions into the atmosphere.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008101402/06A RU2366860C1 (en) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | Gas burning method reducing concentration of harmful emission of nox oxides and co carbon monoxide to minimum, and device for method implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008101402/06A RU2366860C1 (en) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | Gas burning method reducing concentration of harmful emission of nox oxides and co carbon monoxide to minimum, and device for method implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008101402A RU2008101402A (en) | 2009-07-20 |
| RU2366860C1 true RU2366860C1 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=41046826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008101402/06A RU2366860C1 (en) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | Gas burning method reducing concentration of harmful emission of nox oxides and co carbon monoxide to minimum, and device for method implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2366860C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192543U1 (en) * | 2018-06-19 | 2019-09-23 | Виктор Ион Ботнару | Burner device |
| RU2813624C1 (en) * | 2022-08-19 | 2024-02-14 | Максим Анатольевич Савитенко | Method for co-combustion of hydrogen and organic fuels and technical complex for co-combustion of hydrogen and organic fuels (embodiments) |
-
2008
- 2008-01-10 RU RU2008101402/06A patent/RU2366860C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192543U1 (en) * | 2018-06-19 | 2019-09-23 | Виктор Ион Ботнару | Burner device |
| RU2813624C1 (en) * | 2022-08-19 | 2024-02-14 | Максим Анатольевич Савитенко | Method for co-combustion of hydrogen and organic fuels and technical complex for co-combustion of hydrogen and organic fuels (embodiments) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008101402A (en) | 2009-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7399458B1 (en) | Fired equipment with catalytic converter and method of operating same | |
| JP2020112280A (en) | Boiler device and thermal power generation facility, capable of carrying out mixed combustion of ammonia | |
| Giménez-López et al. | An experimental parametric study of gas reburning under conditions of interest for oxy-fuel combustion | |
| EA028458B1 (en) | Process and incinerator for incinerating ammonia | |
| Fujishima et al. | Towards ideal NOx control technology for bio-oils and a gas multi-fuel boiler system using a plasma-chemical hybrid process | |
| EA022727B1 (en) | Process for removing nitrous oxide from a gas stream | |
| US3838193A (en) | Method of treating nitrogen oxide generating substances by combustion | |
| ES2938632T3 (en) | Plant for the reduction of nitrogen oxides and their mixtures present in the fumes of parallel flow regenerative lime kilns | |
| EP2784391A1 (en) | Method and apparatus for burning hydrocarbons and other liquids and gases | |
| RU2366860C1 (en) | Gas burning method reducing concentration of harmful emission of nox oxides and co carbon monoxide to minimum, and device for method implementation | |
| US4682468A (en) | Non-catalytic method for reducing the NO emissions of gas turbines | |
| EA022495B1 (en) | A process for removing nitrous oxide from a gas stream | |
| Kalicka et al. | The Effect of Combustion of Natural Gas With 21–29% O2/CO2/N2Mixtures on Emission of Carbon Monoxide | |
| Starley et al. | The influence of bed-region stoichiometry on nitric oxide formation in fixed-bed coal combustion | |
| Rangrazi et al. | Experimental study of argon dilution effects on NO x emission in a non-premixed flame in comparison with nitrogen | |
| JP4933496B2 (en) | NOx emission prediction method, operation method of gasification power plant using this method, and gasification power plant | |
| RU2499959C1 (en) | Method of air heating, device for its realisation and method to control air heating | |
| Hsieh et al. | Reduction of greenhouse gas emission on a medium-pressure boiler using hydrogen-rich fuel control | |
| CN106369615A (en) | Incinerating treatment method and device for organic waste gas | |
| Al-Halbouni et al. | An efficient combustion concept for low calorific gases | |
| KR101910122B1 (en) | Low nitrogen monoxide scrubber and method for reducing nitrogen monoxide using the same | |
| Wilk et al. | The reduction of the emission of NOx in the heat-treating furnaces | |
| Berg et al. | Control of nitrogen oxides content in torch combustion products based on system analysis approach | |
| SU1193372A1 (en) | Furnace for burning waste gases | |
| RU2296267C2 (en) | Method and device for burning hydrocarbon fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110111 |