SE0950178A1 - Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning - Google Patents
Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning Download PDFInfo
- Publication number
- SE0950178A1 SE0950178A1 SE0950178A SE0950178A SE0950178A1 SE 0950178 A1 SE0950178 A1 SE 0950178A1 SE 0950178 A SE0950178 A SE 0950178A SE 0950178 A SE0950178 A SE 0950178A SE 0950178 A1 SE0950178 A1 SE 0950178A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- lance
- burner
- oxidant
- supplied
- air
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 21
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 74
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 74
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 23
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 23
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- CXOFVDLJLONNDW-UHFFFAOYSA-N Phenytoin Chemical compound N1C(=O)NC(=O)C1(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 CXOFVDLJLONNDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/02—Disposition of air supply not passing through burner
-
- 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
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
-
- 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
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/08—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
-
- 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
-
- 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)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
10
med andra problem, såsom brännarslitage och ökade utsläpp av
kväveoxider.
Det svenska patentet med nummer 0601274-4 beskriver ett för-
farande för att homogenisera värmefördelningen samt minska
mängden NOX i förbränningsprodukterna vid användningen av en
industriugn som använder luft som oxidant i kombination med
ytterligare oxidant som tillförs med hjälp av lansning.
Med uttrycket att ”lansa” ytterligare oxidant genom en ”lans”
avses häri tillförseln av ytterligare oxidant till förbrän-
ningsutrymmet i en industriugn genom ett tillförselrör anord-
nat på avstånd från brännaren.
De restprodukter* i fornl av' NOX-föreningar som uppstår vid
förbränning i sådana industriugnar utgör dock alltjämt ett
problem. Detta är inte önskvärt eftersmn NQ;föreningar är
negativt miljöpåverkande, och eftersom det ofta finns regula-
toriska begränsningar av de volymer lük-föreningar som får
emitteras från olika industriella processer.
Dessutom krävs det i praktiken ofta att flera lansar per
brännare installeras, för att undvika asymmetriska flamformer
och därmed uppkomna temperaturgradienter i ugnsrummet. Detta
är kostsamt, inte minst på grund av att regleranordningar och
annan kringutrustning måste installeras.
WO 2007/l2698O A2 beskriver en brännare i vilken lansar för
ytterligare bränsle samt ytterligare oxidant anordnas. Denna
lösning ger upphov till relativt stora mängder NOX.
Föreliggande uppfinning löser de ovan beskrivna problemen.
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
Således avser föreliggande uppfinning ett förfarande för att
homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOX i
förbränningsprodukterna vid användningen av en industriugn
som har minst en konventionell brännare som använder luft som
oxidant, varvid en lans bringas att sättas in i ugnen, en
ytterligare oxidant innehållande åtminstone 50% syrgas bring-
as att strömma in i ugnen genom lansen, och den sammanlagda
mängden syre som tillförs, dels genom luften, dels genom den
ytterligare oxidanten, bringas att tillföras i ett förutbe-
stämt förhållande relativt den mängd bränsle som tillförs
genom luftbrännaren, och utmärks av för det första kombina-
tionen av dels att minst 40% av det tillförda syret bringas
att tillföras genom den ytterligare oxidanten, dels att lan-
sen bringas att anordnas på ett avstånd från luftbrännaren
san är tillräckligt för att mängden bildad NOX i förbrän-
ningsgaserna från luftbrännaren skall minska med minst 30% i
förhållande till mängden NOX som skulle bildats i det fall
lansen varit anordnad i själva luftbrännaren, dels att den
ytterligare oxidanten bringas att strömma in i ugnen genom
lansen med en hastighet av åtminstone ljudhastigheten, och
för det andra att den ytterligare oxidanten bringas att till-
föras endast när luftbrännaren drivs vid en viss lägsta ef-
fekt eller vid en högre effekt.
Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning
till exemplifierande utföringsformer av lansningsförfarandet
i enlighet med uppfinningen, och med hänvisning till de bifo-
gade ritningarna, där:
Figur l är en sidovy av en industriugn med brännare som an-
vänder luft som oxidant, varvid brännare i ugnen har utrus-
tats med varsin lans för ytterligare oxidant i enlighet med
förfarandet enligt föreliggande uppfinning;
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
Figur 2 är ett diagram som visar flöden av luft, ytterligare
oxidant samt bränsle för en brännare som drivs i enlighet med
föreliggande uppfinning.
I figur l visas en industriugn l från sidan. Ugnen l värms
upp med hjälp av en serie av fyra konventionella luftbrännare
2a, 2b, 2c, 2d, Brännarna 2a, 2b, 2c, 2d drivs med olja som
bränsle. Emellertid kan bränslet vara vilket lämpligt bränsle
som helst, såsom exempelvis naturgas och andra fasta, flytan-
de eller gasformiga kolväten. Uppfinningen kan i själva ver-
ket användas i samband med vilket industriellt bränsle som
helst i fast-, flytande- eller gasform.
Ugnen l är en i sig konventionell industriugn, och kan använ-
das för att värma ämnen för vidare bearbetning, för att ändra
egenskaperna på ämnen, för att smälta metallmaterial, för att
smälta glas eller för andra ändamål. Föreliggande uppfinning
finner speciellt fördelaktig tillämpning i ugnar för kontinu-
erlig och zonvis värmning av metallmaterial, I detta fall kan
fördelaktligen en, flera eller samtliga zoner drivas med
hjälp av ett förfarande enligt föreliggande uppfinning.
Vid användning av ugnen l med konventionella luftbrännare 2a,
2b, 2c, 2d, utan lansningsförfarandet enligt föreliggande
uppfinning, kommer stora mängder NOX-föreningar att bildas
som en restprodukt vid förbränningen av bränslet. Dessutom
kommer svårligen en tillräckligt homogen temperatur kunna
upprätthållas i ugnen l för alla önskade tillämpningar.
I enlighet med föreliggande uppfinning nwnteras för varje
brännare 2a, 2b, 2c, 2d, bredvid brännaren ifråga, en respek-
tive lans 3a, 3b, 3c, 3d, genom ugnsväggen och in i ugnsrum-
met.
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
Det är endast nödvändigt att förse en enda luftbrännare med
en lans för att uppnå föreliggande uppfinnings fördelar, även
om det ar föredraget att förse fler luftbrännare med varsin
respektive lans. Det är även möjligt att till exempel förse
endast vissa av brännarna i en viss zon med respektive lan-
Sår.
Varje respektive lans 3a, 3b, 3c, 3d sticks in genom ett
respektive hål (inte visat), som löper genom ugnsväggen, och
dess in i ugnen l vettande ändes yta bringas att vara väsent-
ligen i liv med ugnsväggens invändiga väggyta. Genom lansen
3a, 3b, 3c, 3d, och in i 'ugnen l, bringas en ytterligare
oxidant, förutom den luft som tillförs genom brännaren 2a,
2b, 2c, 2d, att tillföras. Den ytterligare oxidanten innehål-
ler åtminstone 50 viktprocent syrgas, företrädesvis åtminsto-
ne 60 viktprocent syrgas, ännu hellre åtminstone 85 viktpro-
cent syrgas. Oxidanten bringas att tillföras lansen 3a, 3b,
3c, 3d under övertryck, vilket får till följd att den bringas
att strömma ut ur lansen med en hastighet av åtminstone unge-
fär ljudhastigheten.
Enligt uppfinningen tillförs således den ytterligare oxidan-
ten vid hög hastighet. Därför är det föredraget att laval-
munstycken används i lansarna 3a, 3b, 3c, 3d, så att den
ytterligare oxidanten tillförs genom åtminstone ett sådant
lavalmunstycke.
Enligt en mycket föredragen utföringsform bringas den ytter-
ligare oxidanten tillföras under åtminstone cirka 6 bars
övertryck, ännu hellre åtminstone cirka 9 bars övertryck, och
vid en hastighet av nællan mach 1,5 och mach 1,8, hellre
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
mellan mach 1,6 och mach 1,8, helst mellan mach 1,7 och mach
1,8.
Eftersom ytterligare oxidant bringas att strömma in i ugnen 1
genom lansarna 3a, 3b, 3c, 3d, utöver den oxidant som redan
strömmar in i ugnen 1 via brännarna 2a, 2b, 2c, 2d, krävs det
att brännarens 2a, 2b, 2c, 2d tillförsel av luft justeras ned
för att upprätthålla ett visst önskat massförhållande mellan
det tillförda bränslet och den sammantaget tillförda oxidan-
ten. Således bringas brännarens 2a, 2b, 2c, 2d tillförsel av
oxidant att justeras ned så att det önskade massförhållandet
upprätthålls, beroende på mängden tillförd oxidant genom
lansarna 3a, 3b, 3c, 3d. För att uppnå föreliggande uppfin-
nings fördelar krävs, såvitt beträffar de brännare 2a, 2b,
2c, 2d som har en respektive lans 3a, 3b, 3c, 3d, att minst
40% av det sammantaget tillförda syret bringas att tillföras
genom lansarna 3a, 3b, 3c, 3d. Företrädesvis bringas åtmin-
stone ungefär 50%, helst mellan 50% och 80%, av syret tillfö-
ras till ugnen 1 genom lansarna 3a, 3b, 3c, 3d och resterande
syre genom luftbrännarna 2a, 2b, 2c, 2d. Dessa proportioner
gäller vid drift vid full eller nära full effekt. Se diskus-
sionen i samband med figur 2 nedan för en mer detaljerad
beskrivning av detta.
När ytterligare oxidant på detta sätt bringas att tillföras
förbränningsutrymmet vid mycket höga hastigheter uppnås en
kraftig recirkulation av förbränningsprodukterna i ugnen 1. I
själva verket har föreliggande uppfinnare upptäckt att det är
möjligt att få flammorna att bli så omfångsrika att de fyller
ut väsentligen hela det av brännarna 2a, 2b, 2c,
2d uppvärmda
ugnsrummet i en industriugn. Detta sker utan att flammor
lämnar ugnen i. avgassystemet. Avgasernas temperatur sjunker
istället och ökar således verkningsgraden i ugnen.
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
Detta medför i sin tur vissa fördelar. För det första faller,
på «gruncí av utspädningseffekter, förbränningstemperaturen
till sådana nivåer att uppkomsten av NOX-föreningar drastiskt
minskar vid förbränningen, vilket är önskvärt.
För det andra har uppfinnarna kunnat konstatera att lansning-
en av oxidant vid de ovan angivna höga hastigheterna skapar
och därmed konvektion,
en sådan turbulens, inne i ugnsvoly-
men, att temperaturjämnheten ökar mycket kraftigt i förhål-
lande till när lansningen sker vid lägre hastigheter. Detta
medför i sin tur att driften blir jämn, aven vid användning i
mycket stora industriugnar.
Vidare har föreliggande uppfinnare överraskande upptäckt att
dessa fördelar ökar i det fall de ovan beskrivna höga lans-
ningshastigheterna kombineras med en placering av varje lans
3a, 3b, 3c,
2a, 2b, 2c, 2d.
3d på visst avstånd från den respektive brännaren
Enligt uppfinningen bringas således varje respektive lans 3a,
3b, 3c, 3d att anordnas på ett avstånd från den respektive
brännaren 2a, 2b, 2c, 2d som är tillräckligt för att mängden
bildad NOX i förbränningsgaserna från brannaren 2a, 2b, 2c,
2d skall minska med minst 30% i förhållande till den mängd
bildad NOX som vid samma lansningshastighet skulle ha bildats
i det fall lansen vore anordnad inne i själva brännaren 2a,
2b, 2c, 2d, med andra ord om lansen 3a, 3b, 3c, 3d hade myn-
nat inom den i förhållande till ugnsväggens insida parallella
yta som upptas av brännaren 2a, 2b, 2c, 2d.
Beroende på den aktuella tillämpningen har ett typiskt lämp-
ligt avstånd 4 mellan luftbrännare 2a, 2b, 2c, 2d och lans
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
3a, 3b, 3c, 3d befunnits vara åtminstone 0,3 meter, företrä-
desvis mellan 0,5 meter och l,2 meter, företrädesvis mellan
0,7 meter och 0,9 meter. Avståndet kan i andra tillämpningar
vara mellan 1,5 och 4 karakteristiska diametrar, ännu hellre
mellan 2,5 och 4 karakteristiska diametrar, dock åtminstone
0,3 meter. Den karakteristiska diametern är diametern på den
cirkel som omfattar alla tillförselhål för den primära oxi-
danten. Vanligtvis tillförs den primära oxidanten genom ett
hål, genom en ringspalt eller genom flera hål anordnade längs
med en eller flera cirklar, dvs. hålens centrum ligger längs
med en eller flera, koncentriskt anordnade cirklar.
Ett lämpligt c/c avstånd 5 mellan två bredvid varandra anord-
nade brännare, dvs. avståndet mellan två bredvid varandra
anordnade brännares respektive centrumpunkt i det ovan angiv-
na med ugnsväggen parallella planet, har befunnits vara åt-
minstone cirka 2 karaktäristiska diametrar eller minst 2
meter.
Förutom den fördelen att mängden bildat NOX minskas drastiskt
uppkommer vid de ovan beskrivna höga lansningshastigheterna
även den fördelen att det inte krävs flera lansar per bränna-
re 2a, 2b, 2c, 2d för att uppnå tillräckliga flamsymmetrier.
Anledningen till detta är den kraftiga turbulens som uppkom-
mer vid drift enligt föreliggande uppfinning.
Det är föredraget att varje respektive lans 3a, 3b, 3c, 3d
anordnas med en sådan vinkel i förhållande till den respekti-
ve brännaren 2a, 2b, 2c, 2d att strömmen av den ytterligare
oxidanten inte korsar flamman från den respektive brännaren
2a, 2b, 2c, 2d. Enligt en utföringsform riktas den lansade
strömmen av ytterligare oxidant i en riktning som är paral-
lell med flamman. Enligt en annan utföringsform riktas den
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
ytterligare oxidanten i en riktning något bort från flamman.
Detta medför att en jämnare inblandning av ugnsgaser uppnås
innan den ytterligare oxidanten reagerar med bränslet, vilket
ytterligare ökar temperaturhomogeniteten i ugnsrummet.
I figur l visas även översiktligt en regleranordning 6, för
att reglera tillförseln av bränsle, via en bränsleledning 8,
och luft, via en luftledning 9, till en luftbrännare 2d.
Dessutom reglerar regleranordningen 6, via en ledning 7 för
ytterligare oxidant 7, tillförseln till en med brännaren 2d
associerad lans 3d av sådan ytterligare oxidant. Således är
regleranordningen 6 anordnad att reglera tillförseln av både
bränsle, luft och ytterligare oxidant för brännaren 2d. En-
ligt en föredragen utföringsform finns en separat verkande
regleranordning anordnad för att reglera driften av varje med
en lans försedd brännare 2a, 2b, 2c, 2d, så att driften av
varje sådan brännare 2a, 2b, 2c, 2d kan regleras individu-
ellt. Dock visas i figur l av tydlighetsskäl endast en enda
sådan regleranordning 6. Det inses att de individuella re-
gleranordningarna även kan vara anordnade i form av en enda
eller ett mindre antal regleranordningar som på i sig konven-
tionellt sätt reglerar de olika brännarna och deras respekti-
ve tillhörande lansar på ett individuellt sätt.
Vid tillämpning av föreliggande uppfinning i ugnen l bringas
enligt en föredragen utföringsform den ytterligare oxidanten
tillföras endast när brännaren 2a, 2b, 2c, 2d drivs med åt-
minstone en viss lägsta effekt, dvs. vid en effekt som är
mellan den vissa lägsta effekten och full effekt hos bränna-
ren 2a, 2b, 2c, 2d.
Detta framgår av figur 2, vilken som funktion av tiden visar
driften av en oljedriven luftbrännare som drivs med ett för-
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
l0
farande med ytterligare lansad oxidant enligt föreliggande
uppfinning under själva tillslaget för brännaren ifråga. I
således
luft
diagrammet visas flödet awr olja (heldragen linje,
l/h, högra Y-axeln), (streckad linje, NKF/h, vänstra Y-
axeln)
Nm?/h,
och ytterligare tillförd oxidant (punktstreckad linje,
vänstra Y-axeln) för brännaren som eaï funktion av
förfluten tid från driftsstart(X-axeln). Vid uppreglering av
effekten hos brännaren från ett stand-byläge erhålls funktio-
ner för flöden av olja, luft och ytterligare oxidant som
liknar de som visas i figur 2.
Vid låga effekter ökar oljeflödet i brännaren kontinuerligt
alltefterson1 brännarens effekt ökar. Till en början drivs
brännaren enbart med luft som oxidant. När brännarens effekt
ökar över en viss punkt, vid vilken brännarens tomgångsluft
inte längre räcker för att försörja brännaren H_ figur 2
inträffar detta cirka 10:14:45), börjar luftflödet att öka
markant. För att därefter ytterligare öka brännarens effekt
börjar ytterligare oxidant att tillföras (cirka 10:16:45),
via den på avstånd ifrån brännaren anordnade lansen. Tillför-
seln av ytterligare oxidant påbörjas, såsom nämnts ovan, när
brännaren drivs vid en viss lägsta effekt.
Enligt en föredragen utföringsform är denna lägsta effekt 20%
eller högre av luftbrännarens maximala effekt. Enligt en
ytterligare föredragen utföringsform är den lägsta effekten
% eller högre av brännarens maximala effekt.
Flödet av den ytterligare tillförda oxidanten ökar därefter,
beroende på det ökande flödet av bränsle, upp till den önska-
de driftseffekten. Flödet av luft, däremot, regleras åter
tillbaka till tomgångsflödet. Under hela detta förfarande
regleras förhållandet mellan å ena sidan den sammanlagda
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
ll
mängden syrgas i luften och i den tillförda ytterligare oxi-
danten och å andra sidan mängden bränsle till ett förutbe-
stämt värde. Detta förutbestämda värde kan vara en konstant
eller en funktion av andelen ytterligare oxidant i relation
till mängden luft.
Enligt en föredragen utföringsform är det stökiometriska
förhållandet mellan det tillförda bränslet och den sammanta-
get tillförda oxidanten sådant att en nära stökiometrisk
blandning uppnås. Uttrycket ”nära stökiometrisk blandning”
syftar på värden för Lambda mellan cirka 0,95 och 1,2. Det är
föredraget att denna nära stökiometriska blandning uppnås
antingen för en enskild brännare, för en viss förbränningszon
eller för ugnen som helhet.
Enligt en annan föredragen utföringsform används ett högre
förhållande (företrädesvis Lambda cirka 1,15) vid användning
av enbart luft, dvs. vid lägre förbränningseffekter, och ett
lägre förhållande (företrädesvis Lambda cirka 1,05) vid an-
vändning av hög andel ytterligare oxidant, dvs. vid högre
förbrännningseffekter. I allmänhet är det föredraget att
överskottet av total oxidant i förhållande till bränslet
regleras så att Lambda är lägre då andelen ytterligare till-
förd oxidant är högre.
Såsom uttrycket ”Lambda” används häri innebär exempelvis
Lambda 1,15 ett överskott av syrgas på 15% av den stökio-
metriskt erforderliga syrgasmängden för att fullständigt
oxidera bränslet.
När oxidanten tillförs i sådana proportioner uppnås en ytter-
ligare höjning av processens effektivitet genom att den på
detta sätt tillförda oxidanten förbättrar förbränningen i den
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
12
värmda ugnen, samt bidrar till att ytterligare sänka utsläp-
pen av NOX då mängden kväve som tillförs förbränningen i
förbränningsluften minskary ]Det genom denna reglerprincip
ytterligare minskade luftbehovet gör det dessutom möjligt att
uppnå ytterligare förbättrad värmeåtervinning i. det fall
förbränningsluften förvärms, vilket är föredraget.
Således kommer förhållandet beträffande tillfört syre mellan
brännarens lufttillförsel och den lansade oxidanten att vari-
era kraftigt mellan olika driftseffekter för brännaren. Spe-
ciellt kommer allt tillfört syre att ha sitt ursprung i brän-
narens lufttillflöde vid effekter under den vissa lägsta
effekten, och åtminstone 40% av det tillförda syret från den
ytterligare oxidanten vid drift vid full eller nära full
effekt.
Ett förfarande som på detta sätt utnyttjar en variabel mängd
lansad ytterligare oxidant enligt det ovan sagda, möjliggör
således, förutom de ovan beskrivna fördelarna, även att en
befintlig luftbrännare kan drivas på ett effektivt sätt över
ett mycket brett effektintervall om en lans enligt förelig-
gande uppfinning installeras i anslutning till brännaren.
Enligt en föredragen aspekt av föreliggande uppfinning monte-
ras vid nyinstallation en eller flera luftbrännare i kombina-
tion med en eller flera sådana lansar som beskrivits ovan.
Härvidlag monteras enligt denna aspekt luftbrännare med en-
dast så mycket kapacitet att den motsvarar drygt den normala
tomgångsförbrukningen av luft enligt vad som beskrivits ovan.
Resterande oxidant tillförs sedan genom sådan lansning av
ytterligare oxidant som beskrivits ovan. Detta medför en stor
besparing beträffande utrustning för fläktning, förvärmning,
styrning och injektion av luften.
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
l3
Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är
det uppenbart för fackmannen att många förändringar kan göras
av de beskrivna utföringsformerna utan att frångå uppfinning-
ens tanke. Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad av
de beskrivna utföringsformerna, utan snarare vara möjlig att
variera inom omfattningen för de bifogade kraven.
Exempelvis behöver det ovan beskrivna förhållandet mellan
totalt tillförd oxidant och bränsle inte gälla för alla indi-
viduellt anordnade par av lans för ytterligare oxidant och
luftbrännare. Istället kan förhållandet uppnås genom att den
totala tillförseln av luft och ytterligare lansad oxidant hos
en grupp av en eller flera lansar i kombination med en eller
flera luftbrännare balanseras mot den i gruppen totalt till-
förda mängden bränsle.
c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005lSE
Claims (17)
1. Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOX i förbränningsprodukterna vid användningen av en industriugn (l) som har minst en konventionell brännare (2a, 2b, 2c, 2d) (Ba, 3b, 30, 3d) som använder luft som oxidant, varvid en lans bringas att sättas in i ugnen (1), en ytterligare oxidant innehållande åtminstone 50% syrgas bring- (3a, 3b, 3c, 3d), dels as att strömma in i ugnen (1) genom lansen och. den sammanlagda. mängden syre som 'tillförs, genom luften, delfis genonl den ytterligare oxidanten, bringas att tillföras i ett förutbestämt förhållande relativt den mängd bränsle som tillförs genom luftbrännaren (2a, 2b, 2c, 2d), k ä n n e t e c k n a t a v , för det,:första, kombinationen av - att minst 40% av det tillförda syret bringas att tillföras genom den ytterligare oxidanten, - att lansen (3a, 3b, 3c, 3d) bringas att anordnas på ett avstånd från luftbrännaren (2a, 2b, 2c, 2d) som är till- räckligt för att mängden bildad NOX (2a, 2b, 2c, 2d) i förbränningsgaserna från luftbrännaren skall minska med minst 30% i förhållande till mängden NOX som skulle bildats i (3a, 3b, 3c, 3d) (2a, 2b, 2c, 2d) det fall lansen varit anordnad i själva luftbrännaren och - att den ytterligare oxidanten. bringas att strömma in i ugnen (l) genom lansen (3a, 3b, 3c, 3d) med en hastighet av åtminstone ljudhastigheten, och, för det andra, att den ytterligare oxidanten bringas att tillföras endast när luftbrännaren (2a, 2b, 2c, 2d) drivs vid åtminstone en viss lägsta effekt eller vid en högre effekt.
2. Förfarande k ä n n e t e c k n a t enligt krav l, a V att det förutbestämda förhållandet mellan sammanlagt tillförd c:\users\krca\desktop\a.nsökningstextdoo, 2009-03- 19 06005ISE 10 15 20 25 30 15 oxidant och tillfört bränsle bringas att vara sådant att ett stökiometriskt överskott av oxidant föreligger vid förbrän- ningen, och av att överskottet av oxidant i förhållande till bränsle regleras så att Lambda är lägre då andelen ytterliga- re tillförd oxidant är högre.
3. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - att endast en lans (3a, 3b, 3c, 3d) an- (2a, 2b, 2c, 2d) i t e c k n a t a v vänds för varje brännare industriugnen (1).
4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - att avståndet (4) nællan brännaren (2a, (3a, 3b, 3c, 3d) t e c k n a t 2b, 2c, 2d) a v och lansen bringas att vara mellan 0,5 meter och 1,2 meter. 4, k ä n n e t e c k n a t a v (2a, 2b, 2c, 2d)
5. Förfarande enligt krav att avståndet (4) mellan brännaren och lan- sen (3a, 3b, 3c, 3d) bringas att vara mellan 0,7 meter och 0,9 meter.
6. Förfarande enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k - mellan brännaren att avståndet (4) (Ba, 3b, 3c, 3d) n a t a v (2a, 2b, 2c, 2d) och lansen bringas att vara mellan 1,5 och 4 karakteristiska diametrar, dock minst 0,3 m.
7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t a V att avståndet (4) mellan brännaren (2a, 2b, 2c, 2d) och lan- sen (3a, 3b, 3c, 3d) bringas att vara mellan 2,5 och 4 karak- teristiska diametrar.
8. Förfarande enligt något av föregående krav, k är1n.e - t e c k n a t a v att lansen (3a, 3b, 3c, 3d) bringas att c:\users\krca\desktop\a.nsñkningstextdoc, 2009-03- 19 06005ISE 10 15 20 25 30 16 anordnas i en sådan riktning att strömmen av ytterligare oxidant inte korsar brannarens (2a, 2b, 2c, 2d) flamma.
9. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä11r1e - t e c k n a t a v att minst 50% av det tillförda syret bringas att tillföras genom den ytterligare oxidanten.
10. Förfarande enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t a V att mellan 50% och 80% av det tillförda syret bringas att tillföras genom den ytterligare oxidanten.
11. Förfarande enligt något av föregående krav, k är1n e - t e c k n a t a v att den oxidant som bringas att tillföras genom lansning år en oxidant næd åtminstone 85 viktprocent syre.
12. Förfarande enligt något av föregående krav, k är1n.e - t e c k n a t att den ytterligare oxidanten bringas att (3a, Bb, BC, 3d). aV tillföras genom ett lavalmunstycke i lansen
13. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä:1n.e - t e c k n a t a v att den ytterligare oxidanten bringas att tillföras vid en hastighet av åtminstone 1,5 gånger ljudhas- tigheten.
14. Förfarande enligt krav' 13, k ä n n e t e c k n a t a V att den ytterligare oxidanten bringas att tillföras vid en hastighet av mellan 1,5 gånger ljudhastigheten och 1,8 gånger ljudhastigheten.
15. Förfarande enligt något av föregående krav, k är1n.e - (2a, 2b, 20, 3d), att flera brånnare (3a, 3b, 3c, t e c k n a t a v 2d) bring- as att anordnas med varsin lans och av att c:\users\krca\desktop\a.nsñkningstextdoc, 2009-03- 19 06005ISE 10 17 c/c avståndet (5) mellan två bredvid varandra anordnade bran- nare bringas att vara åtminstone cirka 2 meter.
16. Forfarande enligt något av föregående krav, k är1n.e - (2a, 2b, 2c, 3d), att flera brännare 2d) bring- (3a, 3b, 30, t e c k n a t a v as att anordnas med varsin lans och av att c/c avståndet (5) mellan två bredvid varandra anordnade bran- nare bringas att vara åtminstone 2 karakteristiska diametrar.
17. Forfarande enligt något av föregående krav, k ä11n.e - t e c k n a t a v att den vissa lågsta effekten år 20% eller hogre av full effekt. c:\users\krca\desktop\a.nsñkningstextdoo, 2009-03- 19 06005ISE
Priority Applications (13)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0950178A SE533967C2 (sv) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning |
EP10153441.0A EP2230453B1 (en) | 2009-03-20 | 2010-02-12 | Method for homogenizing the heat distribution as well as decreasing the amount of NOx |
PL10153441T PL2230453T3 (pl) | 2009-03-20 | 2010-02-12 | Sposób homogenizacji rozkładu ciepła oraz zmniejszania ilości NOx |
ES10153441.0T ES2684818T3 (es) | 2009-03-20 | 2010-02-12 | Método para homogeneizar la distribución de calor así como para disminuir la cantidad de NOx |
HUE10153441A HUE039148T2 (hu) | 2009-03-20 | 2010-02-12 | Eljárás hõeloszlás homogenizálására, valamint a NOx mennyiségének csökkentésére |
AU2010200558A AU2010200558B2 (en) | 2009-03-20 | 2010-02-15 | Method for homogenizing the heat distribution as well as decreasing the amount of NOx |
CA2693732A CA2693732C (en) | 2009-03-20 | 2010-02-19 | Method for homogenizing the heat distribution as well as decreasing the amount of nox |
BRPI1000848-9A BRPI1000848B1 (pt) | 2009-03-20 | 2010-03-12 | Método para homogeneizar a distribuição de calor |
KR1020100024782A KR101640256B1 (ko) | 2009-03-20 | 2010-03-19 | 열 분포를 균질화시키고 NOx의 양을 감소시키는 방법 |
CN201010138237.8A CN101839641B (zh) | 2009-03-20 | 2010-03-19 | 使热分布均匀和减少NOx的量的方法 |
UAA201003223A UA102824C2 (ru) | 2009-03-20 | 2010-03-19 | СПОСОБ ГОМОГЕНИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛА, А ТАКЖЕ УМЕНЬШЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА NOx |
RU2010110535/05A RU2525422C2 (ru) | 2009-03-20 | 2010-03-19 | Способ гомогенизации распределения тепла, а также снижения количества оксидов азота (nox) |
US12/728,502 US8075303B2 (en) | 2009-03-20 | 2010-03-22 | Method for homogenizing the heat distribution as well as decreasing the amount of NOx |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0950178A SE533967C2 (sv) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0950178A1 true SE0950178A1 (sv) | 2010-09-21 |
SE533967C2 SE533967C2 (sv) | 2011-03-15 |
Family
ID=42272046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0950178A SE533967C2 (sv) | 2009-03-20 | 2009-03-20 | Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8075303B2 (sv) |
EP (1) | EP2230453B1 (sv) |
KR (1) | KR101640256B1 (sv) |
CN (1) | CN101839641B (sv) |
AU (1) | AU2010200558B2 (sv) |
BR (1) | BRPI1000848B1 (sv) |
CA (1) | CA2693732C (sv) |
ES (1) | ES2684818T3 (sv) |
HU (1) | HUE039148T2 (sv) |
PL (1) | PL2230453T3 (sv) |
RU (1) | RU2525422C2 (sv) |
SE (1) | SE533967C2 (sv) |
UA (1) | UA102824C2 (sv) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130180289A1 (en) * | 2011-04-07 | 2013-07-18 | Rainer Mieth | Method and device for melting meltable stock |
US9909755B2 (en) * | 2013-03-15 | 2018-03-06 | Fives North American Combustion, Inc. | Low NOx combustion method and apparatus |
EP2891859A1 (en) * | 2013-12-12 | 2015-07-08 | Linde Aktiengesellschaft | Method for heating a metal material in an industrial furnace |
ES2770856T3 (es) * | 2017-06-06 | 2020-07-03 | Linde Gmbh | Método y dispositivo para calentar un horno |
IT202000013285A1 (it) * | 2020-06-04 | 2021-12-04 | Danieli Off Mecc | Procedimento e apparato per il riscaldo di prodotti siderurgici |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4541796A (en) * | 1980-04-10 | 1985-09-17 | Union Carbide Corporation | Oxygen aspirator burner for firing a furnace |
US4964568A (en) * | 1989-01-17 | 1990-10-23 | The Perkin-Elmer Corporation | Shrouded thermal spray gun and method |
US5242296A (en) * | 1992-12-08 | 1993-09-07 | Praxair Technology, Inc. | Hybrid oxidant combustion method |
US5601425A (en) * | 1994-06-13 | 1997-02-11 | Praxair Technology, Inc. | Staged combustion for reducing nitrogen oxides |
FR2782780B1 (fr) * | 1998-09-02 | 2000-10-06 | Air Liquide | Procede de combustion pour bruler un combustible |
US6705117B2 (en) * | 1999-08-16 | 2004-03-16 | The Boc Group, Inc. | Method of heating a glass melting furnace using a roof mounted, staged combustion oxygen-fuel burner |
US6422041B1 (en) * | 1999-08-16 | 2002-07-23 | The Boc Group, Inc. | Method of boosting a glass melting furnace using a roof mounted oxygen-fuel burner |
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 |
JP2007239082A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Jfe Steel Kk | 溶融金属の酸化精錬方法及び精錬用上吹きランス |
US20070231761A1 (en) | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Lee Rosen | Integration of oxy-fuel and air-fuel combustion |
SE531957C2 (sv) * | 2006-06-09 | 2009-09-15 | Aga Ab | Förfarande för lansning av syrgas vid en industriugn med konventionell brännare |
-
2009
- 2009-03-20 SE SE0950178A patent/SE533967C2/sv unknown
-
2010
- 2010-02-12 HU HUE10153441A patent/HUE039148T2/hu unknown
- 2010-02-12 ES ES10153441.0T patent/ES2684818T3/es active Active
- 2010-02-12 EP EP10153441.0A patent/EP2230453B1/en active Active
- 2010-02-12 PL PL10153441T patent/PL2230453T3/pl unknown
- 2010-02-15 AU AU2010200558A patent/AU2010200558B2/en not_active Ceased
- 2010-02-19 CA CA2693732A patent/CA2693732C/en active Active
- 2010-03-12 BR BRPI1000848-9A patent/BRPI1000848B1/pt active IP Right Grant
- 2010-03-19 RU RU2010110535/05A patent/RU2525422C2/ru active
- 2010-03-19 UA UAA201003223A patent/UA102824C2/ru unknown
- 2010-03-19 KR KR1020100024782A patent/KR101640256B1/ko active IP Right Grant
- 2010-03-19 CN CN201010138237.8A patent/CN101839641B/zh active Active
- 2010-03-22 US US12/728,502 patent/US8075303B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2684818T3 (es) | 2018-10-04 |
CN101839641B (zh) | 2014-04-16 |
BRPI1000848A2 (pt) | 2011-03-22 |
HUE039148T2 (hu) | 2018-12-28 |
PL2230453T3 (pl) | 2018-12-31 |
AU2010200558A1 (en) | 2010-10-07 |
KR101640256B1 (ko) | 2016-07-15 |
AU2010200558B2 (en) | 2013-10-03 |
RU2010110535A (ru) | 2011-09-27 |
UA102824C2 (ru) | 2013-08-27 |
US20100239989A1 (en) | 2010-09-23 |
EP2230453A2 (en) | 2010-09-22 |
EP2230453A3 (en) | 2015-03-04 |
CA2693732C (en) | 2017-05-30 |
CN101839641A (zh) | 2010-09-22 |
CA2693732A1 (en) | 2010-09-20 |
US8075303B2 (en) | 2011-12-13 |
KR20100105504A (ko) | 2010-09-29 |
BRPI1000848B1 (pt) | 2022-01-25 |
RU2525422C2 (ru) | 2014-08-10 |
EP2230453B1 (en) | 2018-05-30 |
SE533967C2 (sv) | 2011-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI537530B (zh) | 暫態加熱燃燒器及方法 | |
KR850000951B1 (ko) | 산소나 산소농축 공기를 사용하는 버너장치 | |
JP4563374B2 (ja) | 触媒又は高温酸化体なしにフレームレス燃焼を促進する方法及び装置 | |
JP2018136115A (ja) | 二段式酸素燃料バーナ | |
SE0950178A1 (sv) | Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning | |
JP5074421B2 (ja) | 触媒又は高温酸化剤不在の無炎燃焼のためのシステム、装置及び方法 | |
CN105179123B (zh) | 轴向活塞式马达和用于操作轴向活塞式马达的方法 | |
BRPI0701280B1 (pt) | dispositivo queimador e método de combustão | |
EP2961700A1 (en) | Burner for submerged combustion melting | |
CN107314371A (zh) | 用于包括有孔火焰保持器的燃烧器的燃料喷嘴组件 | |
SE531957C2 (sv) | Förfarande för lansning av syrgas vid en industriugn med konventionell brännare | |
WO2018160869A1 (en) | Fuel nozzle with augmented fuel/air mixing | |
CN101603682A (zh) | 燃烧嘴的燃烧方法和高速喷流型扩散燃烧式燃烧嘴 | |
CN110056862A (zh) | 低氮氧化物燃烧器 | |
SE532339C2 (sv) | Förfarande och anordning vid brännare | |
US20130008168A1 (en) | Burner for stabilizing the combustion of a gas turbine | |
US20200088402A1 (en) | Fuel nozzle assembly for a burner including a perforated flame holder | |
CN105531541B (zh) | 用于燃烧气体燃料或者液体燃料的燃烧器组件和方法 | |
CN102410533A (zh) | 一种旋流三重管燃烧器 | |
CN102040242B (zh) | 氧化锌窑炉 | |
CN205560733U (zh) | 一种低NOx非对称式燃烧器 | |
CN205560739U (zh) | 一种带有文丘里管的弯状非对称式燃烧器 | |
JPWO2020188772A1 (ja) | セメントキルン用バーナ装置及びその運転方法 | |
Stephens et al. | Forehearth Heating | |
CN105698171B (zh) | 一种低NOx非对称式燃烧器 |