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 PDF

Info

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
Application number
SE0950178A
Other languages
English (en)
Other versions
SE533967C2 (sv
Inventor
Tomas Ekman
Mats Gartz
Anders Lugnet
Ola Ritzen
Original Assignee
Aga Ab
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 Aga Ab filed Critical Aga Ab
Priority to SE0950178A priority Critical patent/SE533967C2/sv
Priority to EP10153441.0A priority patent/EP2230453B1/en
Priority to PL10153441T priority patent/PL2230453T3/pl
Priority to ES10153441.0T priority patent/ES2684818T3/es
Priority to HUE10153441A priority patent/HUE039148T2/hu
Priority to AU2010200558A priority patent/AU2010200558B2/en
Priority to CA2693732A priority patent/CA2693732C/en
Priority to BRPI1000848-9A priority patent/BRPI1000848B1/pt
Priority to KR1020100024782A priority patent/KR101640256B1/ko
Priority to CN201010138237.8A priority patent/CN101839641B/zh
Priority to UAA201003223A priority patent/UA102824C2/ru
Priority to RU2010110535/05A priority patent/RU2525422C2/ru
Priority to US12/728,502 priority patent/US8075303B2/en
Publication of SE0950178A1 publication Critical patent/SE0950178A1/sv
Publication of SE533967C2 publication Critical patent/SE533967C2/sv

Links

Classifications

    • 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 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02Disposition of air supply not passing through burner
    • 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 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045Combustion 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
    • 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 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • 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 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/08Combustion 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING 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
    • F23L7/00Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect 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)

10 15 20 25 30 14 P A TP E li T K I{.A V
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
SE0950178A 2009-03-20 2009-03-20 Förfarande för att homogenisera värmefördelningen samt minska mängden NOx vid förbränning SE533967C2 (sv)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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