SU1749618A1 - Method of gas fuel combustion - Google Patents

Method of gas fuel combustion Download PDF

Info

Publication number
SU1749618A1
SU1749618A1 SU904886653A SU4886653A SU1749618A1 SU 1749618 A1 SU1749618 A1 SU 1749618A1 SU 904886653 A SU904886653 A SU 904886653A SU 4886653 A SU4886653 A SU 4886653A SU 1749618 A1 SU1749618 A1 SU 1749618A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
mixtures
combustion
fuel
pulsations
equal
Prior art date
Application number
SU904886653A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Данилович Дунский
Владимир Григорьевич Третьякович
Original Assignee
Западный Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского
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 Западный Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского filed Critical Западный Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского
Priority to SU904886653A priority Critical patent/SU1749618A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1749618A1 publication Critical patent/SU1749618A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к энергетике и способам сжигани  газообразного топлива Сущность изобретени - дл  снижени  содержани  окислов азота в продуктах сгорани  и предотвращени  резонансного горени  осуществл ют равенство периодов и амплитуд пульсаций, наложенных на потоки обогащенной и бедной смесей горючего и окислител , а также сдвиг по фазе на половину периода пульсаций, одного из вышеуказанных потоков относительно другого, при этом расходы обогащенной и бедной смесей в течение времени, кратного периоду пульсаций, равны между собой. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. сл сSUBSTANCE: in order to reduce the content of nitrogen oxides in combustion products and prevent resonant burning, equal periods and amplitudes of pulsations superimposed on streams of rich and lean mixtures of fuel and oxidant, and a half-shift in phase are performed. pulsation period, one of the above streams relative to the other, while the cost of enriched and poor mixtures for a time multiple of the pulsation period are equal between by myself. 1 hp f-ly, 2 ill. cl

Description

Изобретение относитс  к энергетике и может быть использовано при сжигании газообразного топлива и предназначено дл  снижени  токсичности продуктов его сгорани , сбрасываемых в атмосферный воздух.The invention relates to energy and can be used in the combustion of gaseous fuels and is intended to reduce the toxicity of the products of its combustion discharged into the atmospheric air.

Известен способ сжигани  газообразного топлива, который обеспечивает снижение выбросов оксида азота в атмосферу путем повышени  избытка воздуха в топке или вводом влаги в гор чий воздух и, соответственно , снижени  температуры в зоне горени .A known method of burning gaseous fuel, which reduces emissions of nitrogen oxide into the atmosphere by increasing the excess air in the furnace or by introducing moisture into the hot air and, accordingly, reducing the temperature in the combustion zone.

Однако при этом снижаетс  экономичность из-за увеличени  количества тепла, сбрасываемого в атмосферу с уход щими газами.However, this is less cost-effective due to an increase in the amount of heat discharged into the atmosphere with flue gases.

Известен также способ двухступенчатого сжигани , при реализации которого горелки компонуютс  в два и более  русов, а расходы воздуха по  русам горелок измен ютс  от недостатков до избытков, причем средний избыток по топке в целом равен расчетному.There is also known a two-stage combustion method, in the implementation of which the burners are assembled in two or more Rus, and the air flow through the burners rushes varies from flaws to surpluses, and the average excess over the furnace as a whole is equal to the calculated one.

Этот способ  вл етс  относительно малозатратным , но дл  его реализации необходимо размещение горелок в двух и более  русах, что не всегда оправдано по капзат- ратам и удобству обслуживани . Нар ду с этим усложн етс  управление топочным процессом.This method is relatively low-cost, but for its implementation it is necessary to place the burners in two or more rus, which is not always justified by capital expenditures and ease of maintenance. In addition, the control of the combustion process is complicated.

Известен также способ подачи газов рециркул ции в горелки или в различные зоны топки. Этот способ нашел достаточно широVIThere is also known a method for feeding recirculated gases to burners or to different zones of a furnace. This method found quite wide.

NN

ч оh about

0000

к,ое применение так как нар ду с существенным снижением выбросов оксидов азота позвол ет сблизить эмиссионные характеристики факелов при сжигании газа и мазута и уменьшить тепловоспри тие экранов при сжигании мазута.For example, because, along with a significant reduction in nitrogen oxide emissions, it is possible to bring the emission characteristics of flares closer together when burning gas and fuel oil and to reduce the heat effect of the screens when burning fuel oil.

Однако дл  реализации этого способа требуютс  значительные капзатраты, Кроме того, при некоторых нештатных режимах могут образовыватьс  и сбрасыватьс  в окружающую среду канцерогенные вещества.However, significant capital expenditures are required to implement this method. In addition, in some abnormal conditions carcinogens can be formed and discharged into the environment.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ сжигани  газообразного топлива путем подачи обогащенной и бедной смесей горючего и окислител  в зону горени  с последующим смешением и дожиганием, причем по крайней мере на одну из смесей накладываютс  колебани , а подача обогащенной и бедной смесей осуществл етс  в виде независимого закрученных потоков.The closest to the invention in its technical essence is a method of burning gaseous fuel by supplying rich and lean fuel and oxidizer mixtures to the combustion zone, followed by mixing and afterburning, and at least one of the mixtures is oscillated, and rich and lean mixtures are fed in the form of independent swirling threads.

Недостатком этого способа  вл етс  возможность выхода на резонансное горение , в результате которого могут иметь место разрушени  некоторых элементов топки и котла. Рассогласование частот от горелки к горелке от 0,12 до 0,36 относительно средней частоты трудно осуществимо и не всегда эффективно дл  мощных горелок, количество которых на котел относительно невелико, а факелы каждой из горелок незначительно смешиваютс  между собой.The disadvantage of this method is the possibility of reaching a resonant combustion, as a result of which the destruction of some elements of the furnace and the boiler may occur. The mismatch of frequencies from burner to burner from 0.12 to 0.36 relative to the average frequency is difficult and not always effective for powerful burners, the number of which is relatively small in the boiler, and the torches of each of the burners are slightly mixed with each other.

Цель изобретени  - снижение содержани  окислов азота в продуктах сгорани  и предотвращение резонансного горени .The purpose of the invention is to reduce the content of nitrogen oxides in combustion products and to prevent resonant combustion.

Указанна  цель обеспечиваетс  тем, что по способу, в котором путем подачи обогащенной и бедной смесей горючего и окислител  независимым закрученными потоками в топку и наложением пульсаций на оба эти потока создаютс  услови  дл  локального сжигани  топлива в услови х недостатка или избытки воздуха с последующим смешением и дожиганием, средние расходы обогащенной и бедной смесей топлива и окислител , подаваемых через разные каналы горелки, равным между собой, а на каждую из этих смесей накладываютс  пульсации, равные по частоте и амплитуде, но смещенные по фазе на половину периода пульсаций. При этом расходы каждой из этих смесей в единицу времени, кратному периоду пульсаций, должны быть равными расчетным величинам, а суммарные расходы обеих смесей в каждый момент времени равны между собой.This goal is ensured by the fact that by supplying rich and lean fuel and oxidizer mixtures with independent swirling flows into the furnace and pulsations on both of these flows, conditions are created for local combustion of the fuel in conditions of insufficient or excess air, followed by mixing and afterburning , the average consumption of enriched and lean mixtures of fuel and oxidant supplied through different burner channels is equal to each other, and pulsations of equal frequency and amplio are applied to each of these mixtures tude but shifted in phase by half a period of the pulsation. At the same time, the expenses of each of these mixtures per unit time multiple of the pulsation period must be equal to the calculated values, and the total expenses of both mixtures at each time point are equal to each other.

На фиг 1 показан график пульсирующих расходов обогащенной (v06) и бедной (ve) смесей воздуха и горючего газа. Поскольку пульсации расходов обогащенного и бедного потоков смещены на половину периода, а амплитуды и частоты пульсаций равны между собой, то в каждый момент времени суммарный расход обогащенной и бедной смесей будет посто нным и равнымFig 1 shows a graph of pulsating flow rates of enriched (v06) and poor (ve) mixtures of air and combustible gas. Since the pulsations of the enriched and the poor flow rates are shifted by half the period, and the amplitudes and frequencies of the pulsations are equal to each other, then at each moment in time the total consumption of the rich and poor mixtures will be constant and equal to

2) v v06 + V6,2) v v06 + V6,

где v06 и ve - текущие расходы обогащенной и бедной смесей,where v06 and ve are the running costs of rich and poor mixtures,

Соответственно во временных интервалах 0-1, 2-3, 4-5,... будут иметь место недостатки , а в интервалах 1-2, 3-4, 5-6,... - избытки воздуха. Поскольку суммарный по- ток 2 v из горелки в каждый момент времени будет посто нным по расходу (фиг. 1) при данной нагрузке котла и равным расчетной величине, пульсации суммарного потока, котдрые могли бы вызвать резонансное горе- ние, не будут иметь места.Accordingly, in time intervals 0-1, 2-3, 4-5, ... there will be drawbacks, and in intervals of 1-2, 3-4, 5-6, ... excess air. Since the total flow 2 v from the burner at each time point will be constant in terms of flow rate (Fig. 1) at a given load of the boiler and equal to the calculated value, the total flow pulsations that would cause resonance mishap will not occur.

Пример. Исходные данные:Example. Initial data:

расход газа на горелку vr 0,2 м3/с;gas consumption per burner vr 0.2 m3 / s;

теоретически необходимое количество воздуха, необходимое дл  сжигани  1 м3 газа, v0 10м3/м3;the theoretically required amount of air required for burning 1 m3 of gas, v0 10 m3 / m3;

расходы газа в обогащенной и бедной смес х vr. об 0,12 м3/с. vr.e 0.08 м3/с;gas consumption in rich and lean vr mixes. about 0.12 m3 / s. vr.e 0.08 m3 / s;

расчетный расход воздуха на горелку ув 2м3/с; расход воздуха в обогащенной смеси ve.o6 1 м3/с;estimated air flow to the burner uv 2m3 / s; air consumption in the enriched mixture ve.o6 1 m3 / s;

амплитуда пульсаций обогащенной и бедной смесей а 0,1 м3/с.the amplitude of the pulsations of the enriched and poor mixtures is 0.1 m3 / s.

Максимальный и минимальный расходы обогащенной смеси:Maximum and minimum enrichment mix costs:

Vo6 макс (1 + a)(vr,o6 + vB.o6) 1,232 М3/с;Vo6 max (1 + a) (vr, o6 + vB.o6) 1,232 M3 / s;

v06 мим (1 - a)(vr об + vB.o6) 1,008 м3/с.v06 mim (1 - a) (vr v + vB.o6) 1,008 m3 / s.

Расход воздуха в бедной смеси:Poor air consumption:

00

5five

00

5five

Уоб макс Max max

1 +31 +3

- Vu,6 - Vu, 6

Уоббмин Wobmin

1 -а1-a

- Vr.6 - Vr.6

и минимальный расходыand minimum expenses

VB,6 VB, 6

.1,04м3/с Максимальный бедной смеси:.1.04m3 / s. Maximum lean mixture:

Уб.макс (1 + a)(vr.6 + ув.б) 1,232.Ub.Max. (1 + a) (vr.6 + ov.b) 1.232.

Уб.мин - (1 - a)(vr.6 + vn.e) 1.008.U.min - (1 - a) (vr.6 + vn.e) 1.008.

Из расчета следует, что расходы обогащенной и бедной смесейFrom the calculation it follows that the cost of enriched and poor mixtures

Vo6 макс Уб.макс: Уоб.мин Уб.минVo6 max Ub.max: Wob.min Ub.min

Расход воздуха на горелку vr.e (vB,o6 + ve б) 2.04 м3/с. Этот расход выше расчетного наAir consumption per burner vr.e (vB, o6 + ve b) 2.04 m3 / s. This consumption is higher than the calculated

ду-ЛУв.б-0.5ув)-100do-lvu.b-0.5uv) -100

v8/0v8 / 0

и может быть классифицирован как избыточный воздух.and can be classified as excess air.

На фиг.2 схематично показано развитие факела в топке при реализации предложенного способа сжигани  газообразного топлива В зонах факела, ограниченных сечени ми 3 (в этих сечени х избытки воздуха равны расчетным величинам), периодически будут чередоватьс  недостатки и избытки воздуха таким образом, что соседние зоны всегда будут различатьс  по избытку воздуха . Если в зонах 11, 3,5,.,. будут в данный момент времени недостатки воздуха (количество обогащенной смеси превышает количество бедной смеси), то в зонах 2, 41,,.. - избытки и, наоборот, если в зонах 1 , З1 - избытки воздуха, то в зонах 2, 4, - недостатки (количество бедной смеси превышает количество обогащенной смеси).Figure 2 schematically shows the development of a flame in a furnace when implementing the proposed method of burning gaseous fuel. In the flame zones limited by cross sections 3 (in these cross sections, excess air is equal to the calculated values), the deficiencies and excess air will periodically alternate so that the adjacent zones will always differ in excess air. If in zones 11, 3,5,.,. there will be air deficiencies at a given time (the amount of the enriched mixture exceeds the amount of the poor mixture), then in zones 2, 41 ,, .. there are surpluses and, conversely, if in zones 1 and З1 there is an excess of air, then in zones 2, 4, - disadvantages (the amount of lean mixture exceeds the amount of enriched mixture).

В зонах факела с недостатками воздуха останетс  несгоревшее топливо или продукты его неполного сгорани , а в зонах с избытками - избыточный воздух. Как одно, так и другое определит понижение температуры горени  в этих зонах и снижение интенсивности генерации оксидов азота. Такой эффект будет иметь место на семой ранней стадии развити  факела что в наибольшей степени будет способствовать снижению интенсивности образовани  оксидов азота, так как именно в начальной, наиболее высокотемпературной зоне факела происходит интенсивное оксидирование азота. За пределами начального участка фзкела в св зи с интенсивными турбулентными пульсаци ми и массообменными процессами произойдет полное сгорание топлива и продуктов неполного сгорани  в периферийной зоне факела, в которой интенсивность генерации оксидов азота относительно низка.Unburnt fuel or products of its incomplete combustion will remain in flammable air flaws, and excess air will remain in excess areas. Both one and the other will determine a decrease in the combustion temperature in these zones and a decrease in the intensity of generation of nitrogen oxides. This effect will take place at a seme of the early stage of torch development, which will most likely reduce the intensity of nitrogen oxide formation, since it is in the initial, most high-temperature zone of the torch that intensive oxidation of nitrogen occurs. Outside the initial section of Fzkel, due to intense turbulent pulsations and mass transfer processes, complete combustion of fuel and products of incomplete combustion in the peripheral zone of the plume, in which the generation rate of nitrogen oxides is relatively low, will occur.

Способ реализуетс  следующим образом .The method is implemented as follows.

В соответствии с заданной программой специальными устройствами (например, поворотными заслонками), установленными возможно ближе к горелкам в коробках дл  обогащенной и бедной смесей, перекрываютс  части сечений этих коробов с задан-- ной периодичностью, причем, периоды и амплитуды вызванных этим пульсаций обоих потоков должны быть равными по величине и сдвинуты по фазе на половину периода. Этим создаютс  услови  дл  сжигани  горючего газа в каждый момент времени с недостатками или избытками воздуха, так как только в двух точках графиков расходов обогащенного и бедного потоков т 1 и г 2 (фиг.1) в пределах периода пульсаций будет иметь место заданное соотношение количеств этих сред, а в пределах соседних полупериодов пульсаций будут чередоватьс  режимы с недостатками или избытками воздуха. При этом расходыIn accordance with a given program, special devices (for example, butterfly valves) installed as close as possible to burners in boxes for rich and lean mixtures, overlap parts of sections of these boxes with a given frequency, and the periods and amplitudes of the resulting pulsations of both streams should be equal in size and phase shifted by half a period. This creates conditions for the combustion of combustible gas at each time point with deficiencies or excess air, since only two points of the flow schedules of the enriched and the poor flows m 1 and g 2 (Fig. 1) will have a given ratio of these quantities within the pulsation period. media, and within the adjacent half-periods of the pulsations, modes with deficiencies or excess air will alternate. At the same time costs

воздуха и горючего газа а течение времени кратного периоду пульсации, остаютс  равными расчетным величинам дл  данной производительности и режима работы котла 5Увеличение сопротивлений трактов приair and combustible gas and for a time multiple of the pulsation period remain equal to the calculated values for a given performance and operating mode of the boiler. 5

наличии пульсаций расходов обогащенной и бедной смесей будет незначительным, так как устройства дл  реализации пульсаций размещаютс  вблизи горелок и, соответст10 венно, на относительно большом рассто нии от дутьевых вентил торов. Воздух и горючий газ или их смеси  вл ютс  сжимаемыми средами, поэтому частичное перекрытие сечений коробов дл  обогащенной иthe presence of pulsations in the cost of enriched and lean mixtures will be insignificant, since the devices for the realization of pulsations are located near the burners and, accordingly, at a relatively large distance from the blower fans. Air and combustible gas, or mixtures thereof, are compressible media, therefore the partial overlap of the sections of ducts for enriched and

5 бедной смесей приведет к сжатию этих сред, а при открытии сечений энерги , затраченна  на сжатие, будет частично высвобождена .5 poor mixtures will lead to compression of these media, and when opening sections, the energy expended in compression will be partially released.

В св зи с локальными периодическимиIn connection with local periodic

0 недостатками воздуха (тепло сгорани  топлива будет меньшим из-за образовани  продуктов неполного сгорани , а также нагрева не участвующего в горении избыточного горючего газа) и избытками воздуха (тепло0 deficiencies of air (heat of combustion of fuel will be less due to the formation of products of incomplete combustion, as well as heating of excess combustible gas not participating in the combustion) and excess air (heat

5 сгорани  будет расходоватьс  на нагрев не участвующего в горении избыточного возду- ха) в корневой зоне фзкела, горение будет протекать при пониженной температуре факела , что определит снижение скорости об0 разовани  оксидов азота, В последующих зонах развити  факела вследствие турбулентных пульсаций и интенсивных смесеоб- разовательных - процессов будет осуществл тьс  полное сгорание топлива,5 combustion will be spent on heating the excess air not participating in the combustion) in the root zone of the fzkel, the combustion will occur at a reduced flame temperature, which will determine the reduction in the rate of formation of nitrogen oxides. In subsequent flame development zones due to turbulent pulsations and intense mixture formation - processes will be carried out complete combustion of fuel,

5 но в большем объеме топки и с большей отдачей тепла поверхност м нагрева, что определит снижение температуры факела и, следовательно, снижение содержани  оксидов азота в зоне горени  и в сбрасываемых5 but in a larger volume of the furnace and with greater heat transfer to the heating surfaces, which will determine the decrease in the temperature of the flame and, consequently, the decrease in the content of nitrogen oxides in the combustion zone and in the discharged

0 в атмосферу уход щих газов.0 into the atmosphere of flue gases.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula 1,Способ сжигани  газообразного топлива путем подачи независимыми пульсирующими потоками обогащенной и бедной1, Method of burning gaseous fuel by feeding independent pulsating streams rich and poor 5 смесей горючего и окислител  в зону горени  с последующим их смешением и дожиганием , отличающийс  тем. что, с целью снижени  содержани  окислов азота в продуктах сгорани  и предотвращени  ре0 зонансного горени , осуществл ют равенство периодов и амплитуд пульсаций, а также сдвиг по фазе на половину периода пульсаций потока одной из смесей горючего и окислител  относительно другой.5 mixtures of fuel and oxidant in the combustion zone with their subsequent mixing and afterburning, characterized in that. that, in order to reduce the content of nitrogen oxides in combustion products and prevent resonant combustion, equal periods and amplitudes of pulsations are achieved, as well as a phase shift by half the period of pulsations of the flow of one of the fuel and oxidant mixtures relative to another. 5five 2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что расход обогащенной и бедной смесей в течение времени, кратного периоду пульсаций, равным между собой.2. A method according to claim 1, characterized in that the flow rate of the rich and lean mixtures during a time multiple of the pulsation period is equal to each other. WW т Обогащенна t enriched lliJ смесьNlliJ mixN П Бедна  спесьP Poor arrogance Фиг.22
SU904886653A 1990-11-30 1990-11-30 Method of gas fuel combustion SU1749618A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904886653A SU1749618A1 (en) 1990-11-30 1990-11-30 Method of gas fuel combustion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904886653A SU1749618A1 (en) 1990-11-30 1990-11-30 Method of gas fuel combustion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1749618A1 true SU1749618A1 (en) 1992-07-23

Family

ID=21547601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904886653A SU1749618A1 (en) 1990-11-30 1990-11-30 Method of gas fuel combustion

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1749618A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. Л.: Недра, 1977. Гаврилов А.Ф. и др. Вли ние влаги, вводимой в гор чий воздух, на содержание окислов азота в продуктах сгорани газа и мазута. - Теплоэнергетика, 1983, № 9, с.13-15. Котлер В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов. М.: Энергоатомиздат. 1987. Рихтер Л.А. и др. Образование окислов азота в топках пароговых котлов. Труды ИЭИ, 1980, №508, с.5-13. Авторское свидетельство СССР № 1071870, кл. F 23 С 9/00, 1978. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3868211A (en) Pollutant reduction with selective gas stack recirculation
US5308239A (en) Method for reducing NOx production during air-fuel combustion processes
JP3665542B2 (en) Fuel dilution method and apparatus for NOX reduction
CA2057221C (en) Segregated zoning combustion
US4545307A (en) Apparatus for coal combustion
US20030134241A1 (en) Process and apparatus of combustion for reduction of nitrogen oxide emissions
US5013236A (en) Ultra-low pollutant emission combustion process and apparatus
JP2942711B2 (en) Deep stage combustion method
JPS6225927B2 (en)
EP0575043B1 (en) Fuel-burner method and apparatus
US6244200B1 (en) Low NOx pulverized solid fuel combustion process and apparatus
US4509915A (en) Liquid fuel combustion apparatus
Teng et al. Control of NOx emissions through combustion modifications for reheating furnaces in steel plants
SU1749618A1 (en) Method of gas fuel combustion
KR970002091A (en) Staged combustion method with reduced generation of nitrogen oxides and carbon monoxide
US5918457A (en) Method of operating a plant with staged combustion
Straitz III et al. Combat NOx with better burner design
US6790031B2 (en) Fuel staging methods for low NOx tangential fired boiler operation
JPH09126412A (en) Low nox boiler
JP2667607B2 (en) Structure of low NOx boiler
RU2293254C2 (en) Method of removing toxic agents from combustion products of gas fuel
SU457845A1 (en) A method of reducing the concentration of nitrogen oxides in gaseous emissions of thermal aggregates
SU1617257A1 (en) Method of heat decontamination of waste gases
KR840000354B1 (en) Combustion method for low nox
SU1160175A1 (en) Burner