SK319692A3 - Torch for combustion of fuel at lower emissions of harmful matters - Google Patents

Torch for combustion of fuel at lower emissions of harmful matters Download PDF

Info

Publication number
SK319692A3
SK319692A3 SK3196-92A SK319692A SK319692A3 SK 319692 A3 SK319692 A3 SK 319692A3 SK 319692 A SK319692 A SK 319692A SK 319692 A3 SK319692 A3 SK 319692A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
gas
fuel
combustion
burner
oxygen
Prior art date
Application number
SK3196-92A
Other languages
English (en)
Inventor
Wilfried Lissack
Erich Czajka
Arne Herfeldt
Original Assignee
Linde Ag
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 Linde Ag filed Critical Linde Ag
Publication of SK319692A3 publication Critical patent/SK319692A3/sk

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other

Landscapes

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

Description

Obiest techniky
Vynález se týké horáku ke spalování paliva pri nízke emisi
V» škodlivých létek s oxidační® plyne®, s elespon jedni® prívodní® kanále® pro palivo a s alespoň jedni® prívodní® kanálem pro oxidační plyn.
Dosavadní stav techniky
Horáky, které ®ají mit oaezenou emisi škodlivých látek, zejmóna oxidú dusíku škodlivých pro životní prostredí, musí být prizpúsobeny technice spalování, která umožňuje omezení vyvíjení takových Škodlivých létek.
Oxidy dusíku vznikají pri spslovscí® procesu v podstaté z molekulárniho dusíku prítomného ve spalovacím vzduchu jako termický ΝΟχ a z dusíku vázaného v palivu, napríklad v uhlí nebo v topné® oleji jako palivový ΝΟχ*. Termický oxid dusíku vzniká v oblasti koreňu plamene nebo v horkých pásmech plamene pri teplotách nad 1300 °C z disociovaných molekúl kyslíku aAdusíku. Termické vy ví jení NO je závislé ne koncentraci sol e kuÄ lérního dusíku jakož i disociovanébo kyslíku a je silné závislé na teplotč. Pro vyvíjení palivového ΚΟχ je v první ŕadč s®črodatná koncentrace kyslíku ve spulovací® vzduchu popfípadš v oxidačním plynu. Hlavní veličinou mající vliv pri vyvíjení ΝΟχ je v obou pŕipadech vzduchové číslo L.
YyŠetŕování ukazuje, že koncentrace oxidú dusíku etoupá s teplotou prostoru pece a exponenciálni s teplotou spalovacího vzduchu a ®é maximu® v blízkosti stechiometrickéfco poméru spalování pfi vzduchové® čísle L rovné® asi 1,1 ε pri nižší® i vyšší® vzduchové® Čísle L než odpovídá stechlometrickému poméru silné klesá. Koncentrace oxidú dusíku múže být snížena reeirkulecí spalín, pŕičemž snížení množstvi KCv souvisí exponeneiálné s množstvi® recirkulovsného prcudu spalín, viz pojednání v Ča. acpise Gas, fcärme International 3S, C1989), Seč. 10, Frosinec.
V technice spalování ee za účele® sníŽení množstvi cxidč dusíku vyvíjí snaha o snížení parciélních tlakú kyslíku a dusíku a teploty spalování.
Jako oxidační plyn se tudí?· používé vzduch ofcohacený kyslíka® nebo čistý kyslík ke snížení prívodu kyslíku. To však stá
-2za následek vyšší teploty plamene a vyšší parciálni tlak kyslíku. Pro snížení prívodu kyslíku se používá zpčtné zsvádéní spalín do spalovacího vzduchu nebo do oxidačního plynu, čímž se jednak zŕedéním sníží obsah kyslíku, jednak se sníží teplota spalování vlivem pŕímšsi spalín, které odvádšjí teplo z plamene. Účinné zde je pŕivádšní ochlazených spalín do oblasti koreňu plamene.
v
Ke stejnému účelu je také vhodné stupňové spalování, viz pcjednaní v časopise Gas Šarme International, 39 (1990), Seš.6, Červeň. Horáky pro stupňové spalování mají prívodní kanály pro spalovecí vzduch popŕipadé pro oxidační plyn uspoŕádané poproudové, to znamená ve smčru plamene, které umožňuji prívod pouze nepatrného množství kyslíku primárníai vzduchovými otvory ve spodní části blízké k horáku, v horní části sekundár nimi a terciátními vzduchovými otvory prívod množství kyslíku odpovídajícího približné stechlometrickému spalování. Teplota plamene pritom zústane značné pod teplotou panující pri jednostupňovém spalování.
Toto stupňové spalování s takzvanými prekážkami pro sekundárni vzduch v pŕívodním kanálu má nevýhody, že tyto prekážky, které obklopují horák ve forme oplášténí, jsou vystavený silnému pôsobení tepla, nebot leží po proudu od otvoru pro spalovací plyn, a že tvar opléšténí má silný vliv na emisi oxidu uhelnatého CO, která musí být vždy pred nasazenim horáku určená a mnohé tvary provedeni zpúsobuje nepoužitelnými z dúvodú vysokých emisí oxidu uhelnatého.
Úkolem predloženého vynálezu je tudíž vytvoŕit zlepšený horák, který umožňuje optimálni využití popisovaných možností ke snížení vyvíjení škodlivých látek a odstraňuje zmĺcéné nevýhody známých provedeni horáku.
Podstata vynálezu
Vynález ŕeší úkol tím, že vytváŕí horák ke spalování psliva pri nízké emisi škodlivých látek s oxičačním plynem, s a- \ v * lespon jedním pŕívodním kanálem pro palivo a s alespon jedním pŕívodním kanálem pro oxidační plyn, jehož podstata spočívé i v tom, že výstupní otvory každého pŕívodního kanálu pro oxidační plyn jsou vytvorený s podloublým prúŕezem.
Tímto opatrením podie vjnálezu jsou všechny možnosti pro sní žení škodlivých látek optimálne využity. í’odlouhlé prúŕezy
-3otvorú mají ve srovnání s dosavadnÍBi kruhovými prúŕezy vétsí obvod pri stejné ploée prúrezu a umožňují tudíž zavést znovu vétεί množství pecních spalín do paprsku oxidačního plynu. Tento prídavek spalin nasávaný do paprskú oxidačního plynu je inertní a enižuje teplotu plamene a parciálni tlak kyslíku silneji než dosud a zamezuje tím účinné vyví jení Ν0χ.
Další výhoda horáku podie vynálezu spočivá v tom, že prúmér hlavy horáku múže být zachovén malý i pros zvštéenou sací plochu pro pecní spaliny. Dosud musely totiž pro zpštné naséní vétéího množství pecních spalin být otvory pro oxidační plyn co možná vzdálené od otvorú pro spalovací plyn, čímž se rozméry hlavy horáka značné zvétélly. Prídavné byly potom nutné jeété úzké prívodní kanály pro oxidační plyn v bezprostrední blízkosti otvoru pro spalovací plyn, aby byl plameň udržovén stabilní u ústí horáku a aby bylo zamezeno odtržení plamene, Tato nákladná a složitá opatrení jsou u horáku podie vynálezu zbytočná. TLivem geometrie prúfezu otvorú pro oxidační plyn podie vynálezu múže být zpétné naaéto velké množství pecních spalin do plamene a múže být udržován stabilní plameň u ústí horáku, aniž by prúmšr hlavy horáku musel být zvétšen.
Je výhodné, když výstupní otvory jednoho každého pŕívodního kanálu pro oxidační plyn jsou vytvorený s klínovitým prúrežem. Tímto opatrením je možno vytvoŕit stupňové spalování, zejména tehdy, když výstupní otvory prívodních kanál ú pro oxidační plyn jsou uspoŕádány soustŕednš kolem osy jednoho každého pŕívodního kanálu pro palivo a jsou svou podélnou osou v radiálni® eméru vyŕízeny na tuto oeu/osy.
Sméŕují-li špičky klínovitých výstupních otvorú pro oxidační plyn do osy pŕívodního kanálu pro pelivo, je tam vystupující palivo smíehéváno s pouze nepatrným množstvím oxid&Čního plynu, takže tam. plameň horí podstechiometricky a současné je udržovén stabilní u ústí horáku. Klínovitý prúŕez paprskú \ \
oxidačního plynu rozčiŕující ee radiélné ven potom zpúsobuje,. že spalovací plyn je teprve e rostoucí vzdéleností od ústí ho- j ŕáku spalován s množstvím kyslíku odpovídajícím približne ste- \ chiometrickému poméru spalování. Kromé toho.ee pri tomto uspo- v ŕádání zvčtšuje v radiálni® smeru ven plocha psprskú oxidečníhc pljnu potrebné pro nasávání pecních spalin.
Fodstechiometrícké spalování v oblasti koreňu plamene se spalovéním dokončujícím se po proudu plamene pMspívé podstatné : ' ý
-4ke sníSení množstvi oxidô dusíku.
V této souvlslosti se ukazuje výhodný»,, když vnitŕní odstup neži výstupní» otvore® pŕívodního kanálu pro palivo ä výstupní®! otvory pŕívodních kanálú pro oxidační plyn je rovný alespoň 20 % prôm&ru výstupního otvoru pŕívodního kanálu pro palivo. VštSinou jiš postačí, kdaS je tento odstup menší než 50 .% prč-iašru výstupního otvoru pŕívodního kanálu pro palivo. Na jedné strané môže potom být plameň udržován stabilní u ústí horáku, na druhé strané vznikne dostatečné velká n&sávecí plocha pro pecní spaliny, aniž by ústí horáku bylo pŕedisenzováno.
Dúl© bude podrobnéji vyevčtlen príklad provedení horáku podie vynálezu & budou popsány jeho výhody.
Fŕehlea obrázkô na výkresecfa
Jediný obrázok výkresô znázorňuje schematicky' v pôdoryse horák podie predloženého vynálezu.
Príklad prevedení vynálezu
Na výkreae je schematicky znázornéno v pôdoryse ústí horáku podie vynálezu s prívodní® kanále® 2 pro palivo zemní plyn ueporádený® ve stredu ústí £ horáka a a prívodní®! kanály pro oxidační plyn uspoŕádanýsai soustíednS kolem osy 2 pŕívodního kanálu 2 pro palivo. Jako oxidační plyn je použiť Čistý kyslík. Výstupní otvor pŕívodního kanálu 2 pre palivo je v tomto pripadá kruhový, zatíaco výstupní otvory 1. prívodní ch kanálô pro oxidační plyn jsou podie vynálezu vytvorený s klínovltým prôŕeze®. Fodélné osy téchto klínovitých výstupních ctvorč 1_ j&cu v radiálni® eaíru vyŕízeny cs osu 2 pŕívodního kanálu 2 pro palivo.
Vyŕízení klínovitých výstupních otvorú 1 pro oxidační plyn unoítnuje prítok množstvi kyslíku zrne n É u jícího se z vnejšku ke vnitŕku v radiálni® sečru, takže v blízkosti výstupnícb otverC pŕívodního kanálu £ pro palivo zemní plyn se tento speluje podetechioKeťrlcky, pŕičemž současné ačže být písmen udrževáh stabilní u ústí 4 horáku. V radiálni® sméru se cvčtšující, z klínovitých výstupních otvorč 1 vytékající raožství kyslíku nejprve dále po prpudu amíchávé s nedokonale spálený® xeshía plyne® a tento nakonoc úplné speluje.
-5Φ
Tím je vytvoŕeno stupňové spalovéní, které je velmi účinné pro snížení množství oxidú dusíku Ν0χ.
Úhel otvoru a plocha prúŕezu klínovitých výstupních otvorú 1 pro kyslík jakož i počet pŕívodních kanálu pro oxidační plyn se určí tak, že plameň v koncové oblasti horí približné stechlometricky a u koreňu plamene horí podstechiometricky.
V tomto príkladu provedení je počet pŕívodních kanálú pro kyslík éest, plocha prúŕezu každého výstupního otvoru 1 tčchto pŕívodních kanálú je rovná asi jedné tŕetiné plochy prúŕezu výstupního otvoru pro zemní plyn. Uhel otvoru klínovitých výstupní ch otvorú 1 je asi 6°. Vnitŕní odstup mezi výstupními otvory 1 pro kyslík a výstupním otvorem pŕívodního kanálu 2_ pro zemní plyn je 25 % prúméru výstupního otvoru pŕívodního kanálu 2 pro zemní plyn.
Geometrický tvar výstupní eh otvorú 1 podie vynálezu pro oxidaci pro paprsky kyslíku umožňuje nasávání velkého množství pecních spalin v oblasti koreňu plamene. Tím je dosáženo ochlazovéní plamene a snížení parciélního tlaku kyslíku, jakož i vytvorení obou mechanismú zamezujících vyvíjení oxidú dusíku Κ0χ.
Méŕení spalin pri provozu horáku podie vynálezu pri topnéa výkonu 0,8 MW dávají spaliny obsahující asi 160 mg Ν0χ na Nnr a asi 120 mg CO pri obsahu 4 % kyslíku ve spalinách.
Tím je dáno význačné snížení odpovídajicích mezních hodnot TA vzduchu.

Claims (4)

  1. PATENTOVÉ NÁROK Ύ
    1. Horák ke spalovóní paliva pri nízké emisi škodlivých látek v
    ε oxidačním plynem ε alespon jedním pŕívodním kanálem pro pav livo a s alespon jedním pŕívodním kanálem pro oxidační plyn, vyznačujíci se tím, že výstupní otvory (1) každého pŕívodního kanálu pro oxidační plyn jsou vytvorený’ s podlouhlým prúŕezem.
  2. 2. Horák podie bodu 1, vyznačujíci se tím, že výstupní otvory (1) prívodních kanálú pro oxidační plyn jsou vytvorený s klinoví tým prúŕezem.
  3. 3. Horák podie bodu 1 nebo 2, vyznačujíci se tím, že výstupní otvory (1) pŕívodních kanálú pro oxidační plyn jsou uspoŕádány soustŕednš kolem osy (3) jednoho každého pŕívodního kanálu (2) pro palivo a jsou svou podélnou osou v radiálnim smeru vyŕízeny na tuto osu/osy (3)·
  4. 4. Horák podie bodu 3, vyznačujíci se tím, Že vnitŕni odstup mezi výstupním otvorem pŕívodního kanálu (2) pro palivo a výstupními otvory (1) pŕívodních kanálú pro oxidační plyn je rovný alespon 20 % prúméru výstupního otvoru pŕívodního kanálu (2) pro palivo.
SK3196-92A 1991-10-23 1992-10-22 Torch for combustion of fuel at lower emissions of harmful matters SK319692A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4134979A DE4134979A1 (de) 1991-10-23 1991-10-23 Brenner mit reduzierter schadstoffemission

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK319692A3 true SK319692A3 (en) 1995-03-08

Family

ID=6443257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK3196-92A SK319692A3 (en) 1991-10-23 1992-10-22 Torch for combustion of fuel at lower emissions of harmful matters

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0538684B1 (sk)
AT (1) ATE148547T1 (sk)
CZ (1) CZ282672B6 (sk)
DE (2) DE4134979A1 (sk)
ES (1) ES2096693T3 (sk)
SK (1) SK319692A3 (sk)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102230631A (zh) * 2011-06-03 2011-11-02 王兴文 一种废气焚烧热风炉烧嘴部的烧嘴砖
GB2533293A (en) * 2014-12-15 2016-06-22 Edwards Ltd Inlet assembly

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2853309C2 (de) * 1978-12-09 1984-04-05 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Keramischer Brennerkopf für gasförmigen Brennstoff
US4378205A (en) * 1980-04-10 1983-03-29 Union Carbide Corporation Oxygen aspirator burner and process for firing a furnace
DE8905051U1 (sk) * 1988-04-28 1989-06-08 Joh. Vaillant Gmbh U. Co, 5630 Remscheid, De
US4969814A (en) * 1989-05-08 1990-11-13 Union Carbide Corporation Multiple oxidant jet combustion method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
ATE148547T1 (de) 1997-02-15
DE59207985D1 (de) 1997-03-13
EP0538684A2 (de) 1993-04-28
EP0538684B1 (de) 1997-01-29
DE4134979A1 (de) 1993-04-29
EP0538684A3 (en) 1993-07-14
CZ282672B6 (cs) 1997-08-13
CZ319692A3 (en) 1993-06-16
ES2096693T3 (es) 1997-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5709541A (en) Method and apparatus for reducing NOx emissions in a gas burner
Kimura et al. The characteristics of pulverized coal combustion in O2/CO2 mixtures for CO2 recovery
JP3665542B2 (ja) Ｎｏｘ低減のための燃料希釈方法および装置
US5458481A (en) Burner for combusting gas with low NOx production
US3868211A (en) Pollutant reduction with selective gas stack recirculation
EP0281144B1 (en) Oxygen enriched combustion
KR101215229B1 (ko) 저-질소산화물 연소를 위한 방법 및 장치
CA2385801A1 (en) Method for operating a boiler using oxygen-enriched oxidants
CZ280436B6 (cs) Skupinový soustředný tengenciální spalovací systém
NZ247486A (en) Burning fuel in two stages to inhibit nitrogen oxide formation; burner apparatus
US20040209129A1 (en) Combustion process, in particular for a process for generating electrical current and/or heat
US7891971B2 (en) Combustion head and method for combusting fuel
ES2427154T3 (es) Horno de combustión y método de combustión que usa quemadores de requemado de oxicombustible
SK319692A3 (en) Torch for combustion of fuel at lower emissions of harmful matters
JP3915951B2 (ja) ボイラ燃焼装置
US20060257800A1 (en) Oxy-fuel reburn: a method for NOx reduction by fuel reburning with oxygen
US5141726A (en) Process for reducng Nox emissions from combustion devices
US20120301835A1 (en) Method and device for diluted combustion
EP0430376A2 (en) Method for the combustion of fuel by stepped fuel feed and burner for use with it
EP2065570A2 (en) Burner for generating reductive atmosphere of exhaust gas in engine cogeneration plant having denitrification process
JPS60126508A (ja) 微粉炭の燃焼装置
KR20110029750A (ko) 순산소 미분탄 연소장치
JPH09126412A (ja) 低ｎｏｘ ボイラ
JPS62116818A (ja) ガス・油・石炭共用バ−ナ装置
JPH11350973A (ja) ガスタービン排ガス利用の追焚燃焼法及びこの追焚燃焼法を利用する追焚バーナ