FI108809B - Process for reducing nitric oxide emissions formed by combustion in fluidized bed - Google Patents
Process for reducing nitric oxide emissions formed by combustion in fluidized bed Download PDFInfo
- Publication number
- FI108809B FI108809B FI20001445A FI20001445A FI108809B FI 108809 B FI108809 B FI 108809B FI 20001445 A FI20001445 A FI 20001445A FI 20001445 A FI20001445 A FI 20001445A FI 108809 B FI108809 B FI 108809B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- combustion
- fluidized bed
- air
- fuel
- fireplace
- Prior art date
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 96
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 34
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 9
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 241000282472 Canis lupus familiaris Species 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 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
- 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
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
-
- 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
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
-
- 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
- F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel
- F23L9/02—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel by discharging the air above the fire
-
- 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
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/06041—Staged supply of oxidant
-
- 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)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Description
108809108809
Menetelmä leijukerrospoltossa muodostuvien typenoksidipäästöjen vähentämiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen menetelmä leijukerrospoltossa muodostuvien typenoksidipäästöjen (NOx) vähentämiseksi.The present invention relates to a process for reducing nitrogen oxide (NOx) emissions from fluidized bed combustion according to claim 5 of claim 1.
Leijukerroksella tarkoitetaan hiukkasista koostuvan petima-teriaalin ja kaasun seosta, jossa petimateriaalin leijumi-10 nen saadaan aikaan johtamalla kaasua petimateriaalin sekaan alhaalta ylöspäin sopivalla nopeudella. Energiantuotannossa leijukerrostekniikkaa käytetään pääasissa kiinteiden polttoaineiden, kuten hiilen, turpeen ja hakkeen polttamisessa. Polttoaine syötetään petimateriaalin joukkoon leijukerros-15 kattilan tulipesän alaosaan. Polttoaineen tarvitsema pala-misilma syötetään tulipesän pohjasta ylöspäin, jolloin se toimii myös pedin leijutuskaasuna. Jos leijukerroskattilas-sa käytetään palamisilman syötön vaiheistusta, käytetään primääri-ilmaa leijutuskaasuna ja loppuosa palamisilmasta 20 syötetään korkeammalta tasolta petiin tai pedin yläpuolelle yhdessä tai useammassa eri vaiheessa.Fluidized bed refers to a mixture of particulate bedding material and gas, wherein the bedding material is fluidized by introducing gas into the bed material from the bottom up at a suitable rate. In power generation, fluidized bed technology is mainly used to burn solid fuels such as coal, peat and wood chips. Fuel is supplied to the bed material at the bottom of the fluidized bed 15 at the bottom of the furnace furnace. The combustion air required by the fuel is fed upwards from the bottom of the furnace, where it also acts as a fluidizing gas for the bed. If a fluidized bed boiler is used for phasing the combustion air supply, primary air is used as the fluidizing gas and the remainder of the combustion air 20 is supplied from a higher level to the bed or above the bed in one or more different stages.
* · · · * · « • t · · ·*· Leijukerrospoltto soveltuu useille eri polttoaineille, ja * · * · ·;··: sitä voidaan käyttää myös huonolaatuisten polttoaineiden :***: 25 polttamiseen. Savukaasujen sisältämää rikkiä voidaan pois- : taa tehokkaasti syöttämällä kalkkia petimateriaalin jouk koon. Muita leijukerrospolton hyviä ominaisuuksia ovat mm.Fluid bed combustion is suitable for a variety of fuels, and * · * · ·; ··: can also be used to burn low quality fuels: ***: 25. The sulfur contained in the flue gases can be effectively removed by feeding lime to the amount of bed material. Other good features of fluidized bed combustion include:
• · hyvä polttoaineen palamishyötysuhde, hyvä käytettävyys sekä ‘...· tehokas lämmön siirtyminen pedin ja tulipesän seinämien vä- ·;·· 30 Iillä. Lisäksi lei jukerrospolton typenoksipäästöt ovat al- haisen palamislämpötilan ansiosta pieniä.• · good combustion efficiency, good usability and '... · efficient heat transfer between the bed and furnace walls. In addition, the nitrogen oxide emissions of Lei pulverized combustion are low due to the low combustion temperature.
« · * » » » • » .··, Typenoksidipäästöt muodostuvat typpeä sisältäviä polttoai- M t neita poltettaessa pääasiassa kahdella eri tavalla. Toises-35 sa mekanismissa typenoksideja syntyy palamisilman ja polt- 2 108809 toaineen mukana tulevasta molekylaarisesta typestä, joka hapettuu korkeassa lämpötilassa typenoksideiksi. Tällä mekanismilla syntyneistä typenoksideista käytetään nimitystä terminen-NOx, koska ne vaativat muodostuakseen korkean läm-5 pötilan. Leijukerrospoltossa palamislämpötila on alhainen, noin 800-900 °C, minkä takia termisiä typenoksideja ei juurikaan muodostu. Toisessa typenoksidien muodostumismekanis-missa polttoaineen sisältämä orgaaninen typpi hapettuu typenoksideiksi, jolloin niistä käytetään nimitystä polttoai-10 ne-ΝΟχ. Leijukerrospoltossa muodostuneet typenoksidit ovat pääasiassa tällä mekanismilla syntyneitä.Nitrogen oxide emissions are mainly formed in two different ways when burning nitrogen containing fuels. In another mechanism, nitrogen oxides are formed from molecular nitrogen accompanying combustion air and fuel which oxidizes at high temperature to nitrogen oxides. Nitric oxides produced by this mechanism are referred to as thermal NOx because they require a high temperature to form. In fluidized bed combustion, the combustion temperature is low, about 800-900 ° C, which results in little formation of thermal nitrogen oxides. In another mechanism for the formation of nitrogen oxides, the organic nitrogen contained in the fuel is oxidized to nitrogen oxides, which is referred to as fuel-10ne-ΝΟχ. The nitrogen oxides formed in fluidized bed combustion are mainly produced by this mechanism.
Typenoksidipäästöjen vähentämiskeinot voidaan jakaa polttoteknisiin ja sekundäärisiin menetelmiin. Polttoteknisillä 15 menetelmillä, kuten palamislämpötilan laskemisella, estetään typenoksidien muodostuminen tai konvertoidaan aiemmissa palamisvaiheissa muodostuneita typenoksideja polttotek-nisesti muiksi yhdisteiksi. Sekundäärisillä menetelmillä muodostuneet typenoksidit puolestaan poistetaan savukaa-.·. 20 suista. Esimerkiksi typenoksideja pelkistävien yhdisteiden ruiskutus savukaasujen sekaan on sekundäärinen menetelmä.Ways to reduce nitrogen oxide emissions can be divided into combustion and secondary processes. Combustion techniques, such as lowering the combustion temperature, prevent the formation of nitrogen oxides or convert the nitrogen oxides formed in previous combustion steps into other compounds. Nitrogen oxides formed by secondary processes are in turn removed from the flue gas. 20 dogs. For example, the injection of nitrogen oxide reducing compounds into flue gases is a secondary method.
Yksi polttotekninen keino typenoksidipäästöjen vähentämi- ;**. seksi on niin sanottu reburning-tekniikka, jossa typenoksi- » · 25 deja pelkistetään polttoteknisesti molekyylitypeksi useassa eri vyöhykkeessä polttoaineen ja palamisilman syöttöä vai-:*·.· heistamalla. Ensimmäisessä vyöhykkeessä poltetaan pääosa **": polttoaineesta. Loppuosa polttoaineesta syötetään toiseen, niin sanottuun reburning-vyöhykkeeseen ja poltetaan vähän .··. 30 happea sisältävässä ympäristössä, jolloin lisäpolttoaineen . palaessa muodostuvat hiilivetyradikaalit konvertoivat en- simmäisessä vyöhykkeessä muodostuneita typenoksideja syani-vedyksi (HCN). Edellä kuvattu reburning-reaktio tapahtuu tehokkaimmin ympäristössä, jossa on vähän happea ja korkea 3 108809 lämpötila. Kolmannessa vaiheessa prosessiin lisätään pala-misilmaa, jolloin vielä palamaton polttoaine poltetaan loppuun ja reburning-reaktiossa muodostuneet syanivetymolekyy-lit (HCN) konvertoidaan molekylaaritypeksi (N2) . Reburning-5 vaiheessa poltettavan polttoaineen määrä on noin 10-20 % prosessiin syötettävästä kokonaislämpömäärästä. Reburning-tekniikkaa käytetään typenoksidipäästöjen vähentämiseen esimerkiksi energiantuotantolaitosten kattiloiden low-NOx-polttimissa. Menetelmän avulla on saavutettu parhaimmillaan 10 savukaasuissa olevien typenoksidien määrän 50-80 % väheneminen lähtötasoon verrattuna. Esimerkiksi patenttijulkaisussa US 5 139 755 on kuvattu reburning-tekniikkaa, jossa prosessiin syötetään reburning-polttoaineen lisäksi typenoksideja savukaasuista pelkistäviä yhdisteitä.One combustion technique to reduce nitrogen oxide emissions **. sex is a so-called reburning technique in which nitrogen oxides are degenerated into molecular molecules in several zones by supplying fuel and combustion air by refining. The first zone burns most of the ** "fuel. The remainder of the fuel is fed to a second, so-called reburning zone, and burned low. ··. In an oxygen-containing environment, the hydrocarbon radicals formed when the additional fuel is burned convert The reburning reaction described above is most effective in a low oxygen environment and at a high temperature of 3 108809. In a third step, combustion air is added to complete the combustion of the still unburned fuel and convert the hydrocarbon molecules (HCN) formed in the reburning reaction to molecular nitrogen (N2). ) The amount of fuel burned in Reburning-5 is about 10-20% of the total heat input to the process Reburning technology is used to reduce nitrogen oxide emissions, for example in low-NO boilers of power plants The x-burners have achieved a reduction of 50-80% in nitrogen oxides in the flue gases at baseline. For example, U.S. Patent No. 5,139,755 describes a reburning technique in which compounds reducing nitrogen oxides from flue gases are introduced into the process in addition to the reburning fuel.
1515
Julkaisussa FI 102411 leijukerroskattilan tulipesään muodostetaan sekundääri-ilmansyöttöä suuntaamalla neljä pyörrettä leijupedin yläpuolelle. Pyörteiden avulla polttoaine, palamisilma ja palamiskaasu pyritään sekoittamaan mahdolli-I t 20 simman tehokkaasti, jotta tulipesän palamislämpötila olisi j ··· tasainen ja palamisessa muodostuisi vähän typenoksideja.In FI 102411, a secondary air supply is formed in the furnace of a fluidized bed boiler by directing four vortices over the fluidized bed. Swirls are designed to mix fuel, combustion air, and combustion gas as efficiently as possible so that the combustion temperature of the furnace is constant and low nitrogen oxides are formed.
·· Lisäksi pyörteiden aiheuttaman keskipakovoiman avulla este- 1 ’ % tään leijupedistä nousevien polttoainehiukkasten kulkeutu-minen kattilan tulistimeen erottamalla ne tulipesän seinä- : 25 mille.·· Additionally, the centrifugal force caused by the eddies prevents the transport of fuel particles rising from the fluidized bed to the boiler superheater by separating them into the furnace walls.
'/·] Julkaisussa WO 93/18341 leijukerroskattilan tulipesään lei- jupedin yläpuolelle muodostetaan sekundääri-ilmaa suuntaa-·:·· maila pyörre. Sekundääri-ilman joukkoon syötetään palamis- 30 kaasuista rikkiä sitovaa sorbenttia, joka myös edesauttaa ; leijupedissä muodostuneen typpioksiduulin hajoamista mole- * ♦ * .· ·. kulaaritypeksi ja hapeksi.In WO 93/18341, a secondary-air swirl is formed in the furnace of a fluidized bed boiler above the fluidized bed. The combustion gas sulfur-binding sorbent is also fed to the secondary air, which also contributes; decomposition of nitric oxide formed in fluidized bed mole- * ♦ *. · ·. Coulomb nitrogen and oxygen.
i 1 ' 1 4 108809i 1 '1 4 108809
Julkaisussa EP 082673 on esitetty leijukerrosreaktori, jossa tulipesään leijupedin yläpuolelle syötetään sekundääri-ilmaa tangentiaalisesti, jolloin tulipesään muodostuu tur-bulenttinen pyörre. Pyörre lisää reaktorin reaktionopeutta, 5 alentaa reaktiolämpötilaa ja lisää lämmönkehitystä reaktorissa.EP 082673 discloses a fluidized bed reactor in which secondary air is supplied tangentially to the furnace above the fluidized bed, whereby a turbulent vortex is formed in the furnace. The vortex increases the reaction speed of the reactor, 5 decreases the reaction temperature and increases the heat generation in the reactor.
Julkaisussa US 4,867,079 leijukerroskattilan tulipesään muodostetaan sekundääri-ilmansyöttöä suuntaamalla pyörre.In US 4,867,079 a vortex is directed to the furnace of a fluidized bed boiler by directing a secondary air supply.
10 Leijupedistä nousevien kaasujen joukossa olevia hiukkasia siirtyy pyörteen aiheuttaman keskipakovoiman takia tulipe-sän seinämille ja putoaa takaisin leijupetiin. Lisäksi pyörre tehostaa palamista tulipesässä.10 Due to the centrifugal force caused by the vortex, the particles among the gases emerging from the fluidized bed move to the walls of the furnace and fall back into the fluidized bed. In addition, the vortex enhances combustion in the furnace.
15 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudentyyppinen menetelmä, jolla leijukerrospoltossa syntyvien typenok-| sidipäästöjen vähentämiseen voidaan käyttää reburning- tekniikkaa.It is an object of the present invention to provide a novel method for the production of nitrogen oxides from fluidized bed combustion. reburning technology can be used to reduce bond emissions.
20 Keksintö perustuu siihen, että leijukerroskattilaan muodos- • * · tetaan reburning-olosuhteet koko tulipesän mittakaavassa. Keksinnössä leijukerroskattilan tulipesään luodaan pala- • · · · ·;·: misilmansyöttöä uudelleen vaiheistamalla ja suuntaamalla vyöhykkeitä, joissa polttoaineen ja palamisilman määrät | 25 vaihtelevat siten, että reburning-reaktio voi tapahtua. Ta vanomaisessa leijukerrospoltossa polttoaine ja palamisilma pyritään sekoittamaan mahdollisimman tehokkaasti ja tasai-' sesti jokaisella ilman syöttötasolla, jotta palamislämpöti- • ;..j la ja savukaasujen typenoksidipitoisuus pysyisivät alhaisi- 30 na.The invention is based on providing reburning conditions for a fluidized bed boiler on a full scale scale. The invention provides combustion air in the fluidized bed boiler furnace by: • re-phasing and redirecting zones of fuel and combustion air supply | These vary so that a reburning reaction can occur. In conventional fluidized bed combustion, the aim is to mix fuel and combustion air as efficiently and uniformly as possible at each air supply level in order to keep the combustion temperature and nitrogen oxide content of the flue gases low.
• »» .···, Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More particularly, the method according to the invention is characterized in what is stated in the characterizing part of claim 1.
5 1088095, 108809
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.
Keksinnön mukaista menetelmää käyttämällä leijukerrospol-5 tossa muodostuvia typenoksidipäästöjä voidaan vähentää nykyiseltä tasoltaan huomattavasti. Vaikka suuri osa käytössä olevista leijukerroskattiloista alittaakin nykyisin voimassaolevat typenoksidien päästörajat, tultaneen päästörajoja tulevaisuudessa tiukentamaan, minkä takia päästöjen vähen-10 tämiseen tarkoitettuja uusia menetelmiä tai laitteita on otettava käyttöön. Keksintö on kustannuksiltaan edullinen verrattuna muihin typenoksidipäästöjen vähentämisratkaisui-hin, joilla saavutettaisiin vastaava typenoksidien päästötaso kuin keksinnön mukaisella ratkaisulla. Keksinnössä 15 tarvittavat ilmansyöttötasot ovat jo käytössä monissa lei-jukerroskattiloissa, minkä takia kattiloihin ei yleensä j tarvitse tehdä suuria muutostöitä. Tavallisesti riittää, että tulipesään syötettävä palamisilma ainoastaan vaiheistetaan ja suunnataan uudestaan. Keksinnön mukaisessa rat-20 kaisussa ei välttämättä tarvitse käyttää erillistä rebur-: ning-polttoainetta, koska polttoaineen kaasuuntuessa vapau- tuvaa pyrolyysikaasua voidaan käyttää reburning- » ··! polttoaineena. Lisäksi keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu ' * erityyppisille ja -laatuisille polttoaineille, kuten tavan- * · 25 omainen leijukerrospolttokin.By using the process of the invention, nitrogen oxide emissions from fluidized bed combustion can be significantly reduced at their present levels. Although much of the fluidized bed boilers currently in use fall below the current NOx emission limits, future emission limits will have to be tightened, requiring the introduction of new methods or devices to reduce emissions. The invention is inexpensive compared to other nitrogen oxide emission reduction solutions which would achieve the same level of nitrogen oxide emissions as the solution according to the invention. The air supply levels required by the invention 15 are already in use in many Lei fluidized bed boilers, which generally do not require major modifications to the boilers. It is usually sufficient that the combustion air supplied to the furnace is merely phased and redirected. It is not necessary to use a separate rebur-Ning fuel in the rat-20 slip according to the invention, since the pyrolysis gas released when the fuel is gasified can be used for reburning »···! as a fuel. In addition, the solution of the invention is applicable to fuels of * * different types and grades, such as conventional fluidized bed combustion.
Keksintöä ryhdytään seuraavassa tarkastelemaan oheisten • * · piirustusten mukaisten esimerkkien avulla.The invention will now be illustrated with reference to the accompanying drawings.
‘ * 30 Kuvio 1 esittää kaaviollisesti leijukerroskattilan tulipe- ·;·* sän halkileikkausta.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fire bed of a fluidized bed boiler.
i » · · i l l , 108809i »· · i l l, 108809
Kuvio 2 esittää kaaviollisesti kuviossa 1 esitetyn leiju-kerroskattilan poikkileikkausta sekundääri-ilmansyötön kohdalta.Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the fluidized bed boiler shown in Figure 1 at the secondary air supply.
5 Kuviossa 1 tulipesän 11 pohjasta 12 syötetään ylöspäin primääri-ilmaa 1, jota käytetään myös petimateriaalin leiju-tusilmana. Primääri-ilman 1 määrä on noin 30 % kattilaan syötettävästä kokonaisilmamäärästä. Polttoaine syötetään petimateriaalin joukkoon, jolloin se kuivuu ja kaasuuntuu 10 pedin 2 yläosassa 5. Polttoaineen kaasuuntuessa muodostuneet pyrolyysikaasut reagoivat osittain primääri-ilman 1 sisältämän hapen kanssa ja nousevat tulipesässä 11 ylöspäin. Kaasuuntumaton osa polttoaineesta palaa sekä pedissä 2 että hiukkaskoon pienentyessä pedin 2 yläpuolella. Kaa-15 suuntumattoman polttoaineen palaminen pedissä 2 ja pyro-lyysikaasujen riittävä reagoiminen hapen kanssa varmistetaan primääri-ilman 1 virtauksen määrää säätämällä.In Figure 1, primary air 1, which is also used as fluidizing air for the bed material, is fed upwards from the bottom 12 of the furnace 11. The amount of primary air 1 is about 30% of the total air supply to the boiler. The fuel is fed to the bed material, whereupon it dries and gasses in the upper part 5 of the bed 2. The pyrolysis gases formed by the gassing of the fuel partially react with the oxygen contained in the primary air 1 and rise in the furnace 11. The non-gaseous portion of the fuel burns both in bed 2 and as particle size decreases above bed 2. The combustion of non-directional gas in bed-15 and proper reaction of the pyrolysis gases with oxygen is ensured by controlling the flow of primary air 1.
Leijupedin 2 yläpuolelle syötetään sekundääri-ilmaa 3, jon- .*. 20 ka määrä on noin 50 % kattilaan syötettävästä kokonaisilma- • · · « ··. määrästä. Sekundääri-ilman 3 syöttötasolla olevassa liekki- ··· vyöhykkeessä 6 poltetaan osa pedistä 2 nousevista pyro- y·· lyysikaasuista, kaasuuntumaton osa petiin syötetystä polt- toaineesta eli koksi ja koksin palamisreaktioissa syntynyt 25 hiilimonoksidi. Palamislämpötila liekkivyöhykkeessä 6 on noin 1100-1400 °C, mikä on huomattavasti korkeampi kuin ta- 1 · vanomaisessa leijukerroskattilassa. Pedin 2 keskiosasta j ’...· ylöspäin nouseva osa pyrolyysikaasuista ainoastaan lämpenee ·:·· liekkivyöhykkeen 6 vaikutuksesta, jolloin muodostuu erit- 30 täin reaktiivisia hiilivetyradikaaleja. Sekundääri-: ilmansyötön 3 ilmasuihkuja esimerkiksi tangentiaalisesti suuntaamalla tulipesään 11 muodostetaan palamisvyöhykkeen 6 palamiskaasuja ja pyrolyysikaasuista muodostuneita hiilivetyradikaaleja sisältävä, tulipesässä 11 ylöspäin nouseva 7 108809 pyörre 4 siten, että sekundääri-ilman 3 sisältämä happi ei tunkeudu pyörteen 4 keskiosiin. Sekundääri-ilmansyötön 3 ilmasuikujen suuntausta on kuvattu tarkemmin kuviossa 2. Pyörteen 4 keskellä on vähähappinen, hiilivetyradikaaleja 5 sisältävä vyöhyke ja reunoilla puolestaan runsashappinen vyöhyke. Näiden rajavyöhykkeellä tapahtuu reburning-reaktio, jossa savukaasujen sisältämät typenoksidit konvertoituvat syanivedyksi (HCN). Keksinnön mukaisessa ratkaisussa erillisen reburning-polttoaineen syöttö kattilan tu-10 lipesään 11 korvataan muodostamalla pyörteen 4 sisään vähähappinen, runsaasti hiilivetyradikaaleja sisältävä vyöhyke.Above the fluidized bed 2, secondary air 3, *. 20 ka is approximately 50% of the total air supply to the boiler • · · «··. in the order of. In flame · · · zone 6 on the secondary air supply 3, part of the pyrolysis ·· lysis gases rising from bed 2, non-gaseous part of the fuel supplied to the bed, i.e. coke and 25 carbon monoxide produced in coke combustion reactions, is burned. The combustion temperature in flame zone 6 is about 1100-1400 ° C, which is significantly higher than in a conventional fluidized bed boiler. The upward portion of the pyrolysis gases from the central portion j '... · of the bed 2 is only heated by:: ·· the flame zone 6 to form highly reactive hydrocarbon radicals. The secondary jets of air supply 3, for example tangentially directed to the furnace 11, form a vortex 4 containing combustion gases 6 and hydrocarbon radicals formed from pyrolysis gases in the furnace 11 so that the oxygen contained in the secondary air 3 is not entrained. The orientation of the air passageways of the secondary air supply 3 is illustrated in more detail in Figure 2. In the middle of the vortex 4 there is a low-oxygen zone containing hydrocarbon radicals 5 and at the edges a high-oxygen zone. There is a reburning reaction at their boundary zone where the nitrogen oxides contained in the flue gases are converted to hydrogen cyanide (HCN). In the solution of the invention, the supply of separate reburning fuel to the boiler furnace tu-10 liquor 11 is replaced by forming a low-oxygen rich hydrocarbon radical zone in the vortex 4.
Sekundääri-ilmansyötön 3 yläpuolelle tulipesään 11 syötetään tertiääri-ilmaa 7, jolla pyörteen 4 sisältämä syanive-15 ty konvertoituu molekylaariseksi typeksi (N2) . Tertiääri-ilman 7 määrä on noin 20 % palamiseen tarvittavasta koko-naisilmamäärästä. Tertiääri-ilman 7 syöttömäärää muuttamalla voidaan syanivedyn konversiota molekylaaritypeksi säädellä. Tertiääri-ilmansyötön 7 suihkujen suuntausta on ku-.·, 20 vattu tarkemmin kuviossa 3. Savukaasujen viipymäajan sekun- dääri- 3 ja tertiääri-ilmansyöttöjen 7 välillä on oltava riittävän pitkä, jotta reburning-reaktio ehtii tapahtua en- * ·« · ...j nen tertiääri-ilmansyöttöä 7.Above the secondary air supply 3, tertiary air 7 is fed into the furnace 11, which converts the cyanive-15 contained in the vortex 4 to molecular nitrogen (N2). The amount of tertiary air 7 is about 20% of the total amount of air needed for combustion. By changing the feed volume of the tertiary air 7, the conversion of the cyanogen hydrogen to the molecular nitrogen can be controlled. The direction of the jets of the tertiary air supply 7 is illustrated in Fig. · 20, in more detail in Figure 3. The residence time between the secondary gas 3 and the tertiary air supply 7 must be long enough for the reburning reaction to occur. .j tertiary air supply 7.
25 Tertiääri-ilmansyötön 7 jälkeen savukaasuissa vielä mahdollisesti jäljellä oleva polttoaine poltetaan loppuun yläil-matilaan suunnattavilla ilmasuihkuilla 8.After the tertiary air supply 7, any remaining fuel in the flue gases is exhausted by air jets 8 directed to the upper space.
Kuviossa 2 pääosa sekundääri-ilmasta 3 syötetään tulipesään 30 11 seinämän keskikohtaan sijoitetusta pääilmansyötöstä 9, . jolloin tulipesään muodostuu kaksi ylöspäin nousevaa pyör-In Figure 2, most of the secondary air 3 is supplied to the furnace 30 11 from the main air supply 9, located in the center of the wall. whereby two upwardly rotating wheels are formed in the furnace
* 1 I* 1 I
rettä 4. Pyörteiden 4 muodostumista voidaan tarvittaessa tehostaa tulipesän 11 nurkkiin sijoitetuilla lisäilman-syötöillä 10.The formation of vortices 4 may, if necessary, be enhanced by additional air feeds 10 placed in the corners of the furnace 11.
8 1088098 108809
Keksinnöllä voi olla myös edellä kuvatusta poikkeavia so-vellusmuotoja.The invention may also have embodiments other than those described above.
5 Pyörteitä 4 voidaan muodostaa sekundääri-ilmansyöttöä 3 suuntaamalla ainoastaan yksi tai useampi kuin esimerkissä esitetty kaksi. Samoin kuviossa 2 esitetyt sekundääri-ilmansyötöt 9, 10 voidaan myös sijoittaa ja suunnata edellä esitetystä poikkeavasti; ilmansyöttökohdat voidaan sijoit-10 taa esimerkiksi ainoastaan tulipesän 11 nurkkiin tai seinämien keskelle, jolloin ilmansyöttöä tangentiaalisesti suuntaamalla tulipesään 11 muodostetaan pyörre 4. Keksintö voidaan myös toteuttaa siten, että tulipesään 11 muodostetaan reburning-olosuhteet sisältävä pyörre 4, minkä lisäksi se-15 kundääri-ilmansyöttötasolle 3 syötetään reburning-reaktion tehostamiseksi myös erillistä reburning-polttoainetta. Eri palamisvyöhykkeisiin syötettävän palamisilman osuudet kattilaan syötetystä kokonaisilmamäärästä riippuvat mm. kattilan kuormituksesta, minkä takia ilmanjako eri vyöhykkeiden 20 kesken saattaa poiketa huomattavasti edellä esitetyistä arvoista. Osakuormaolosuhteissa primääri-ilman 1 määrä pide-tään lähes samana kuin täydellä kuormalla, ja sekundääri- 3 ja tertiääri-ilman 7 määriä vähennetään, jolloin keksinnön t · mukaista ratkaisua voidaan käyttää noin 70 %:n osakuormalle * · · 25 asti. Energiantuotantolaitosten leijukerroskattiloiden li-säksi keksinnön mukainen menetelmä soveltuu käytettäväksi myös muissa leijukerrostekniikkaa hyödyntävissä polttoso-velluksissa.Vortexes 4 may be formed by secondary air supply 3 by directing only one or more of the two shown in the example. Similarly, the secondary air feeds 9, 10 shown in Fig. 2 may also be positioned and directed differently from the foregoing; For example, the air supply points may be located only in the corners or in the middle of the walls of the furnace 11, thereby directing the air supply tangentially to the furnace 11 to form a vortex 4. The furnace 11 is provided with a vortex 4 containing reburning conditions. 3, a separate reburning fuel is also fed to enhance the reburning reaction. The proportions of combustion air supplied to different combustion zones depend on the total amount of air supplied to the boiler, e.g. load of the boiler, whereby the distribution of air between the various zones 20 may differ significantly from the above values. Under partial load conditions, the amount of primary air 1 is kept nearly the same as that of a full load, and the amounts of secondary 3 and tertiary air 7 are reduced, so that the solution of the invention can be used for up to about 70% partial load * · · 25. In addition to fluidized bed boilers for power generation plants, the method of the invention is also applicable to other combustion applications utilizing fluidized bed technology.
Claims (5)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20001445A FI108809B (en) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | Process for reducing nitric oxide emissions formed by combustion in fluidized bed |
| PCT/FI2001/000573 WO2001096783A1 (en) | 2000-06-16 | 2001-06-15 | Method and arrangement for reducing nitrogen oxide emissions from fluidized bed combustion |
| AU2001269160A AU2001269160A1 (en) | 2000-06-16 | 2001-06-15 | Method and arrangement for reducing nitrogen oxide emissions from fluidized bed combustion |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20001445 | 2000-06-16 | ||
| FI20001445A FI108809B (en) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | Process for reducing nitric oxide emissions formed by combustion in fluidized bed |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20001445A0 FI20001445A0 (en) | 2000-06-16 |
| FI20001445A7 FI20001445A7 (en) | 2001-12-17 |
| FI108809B true FI108809B (en) | 2002-03-28 |
Family
ID=8558580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20001445A FI108809B (en) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | Process for reducing nitric oxide emissions formed by combustion in fluidized bed |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2001269160A1 (en) |
| FI (1) | FI108809B (en) |
| WO (1) | WO2001096783A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2217658C1 (en) * | 2002-04-15 | 2003-11-27 | Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" | Method of combustion in boiling bed |
| RU2377466C1 (en) * | 2008-09-17 | 2009-12-27 | Александр Михайлович Архипов | Furnace |
| NL2013957B1 (en) | 2014-12-11 | 2016-10-11 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Reactor for producing a product gas from a fuel. |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5139755A (en) * | 1990-10-17 | 1992-08-18 | Energy And Environmental Research Corporation | Advanced reburning for reduction of NOx emissions in combustion systems |
| FI102411B1 (en) * | 1997-02-07 | 1998-11-30 | Kvaerner Pulping Oy | Method and apparatus for feeding air into a floating bed reactor |
-
2000
- 2000-06-16 FI FI20001445A patent/FI108809B/en active
-
2001
- 2001-06-15 AU AU2001269160A patent/AU2001269160A1/en not_active Abandoned
- 2001-06-15 WO PCT/FI2001/000573 patent/WO2001096783A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20001445A7 (en) | 2001-12-17 |
| WO2001096783A1 (en) | 2001-12-20 |
| AU2001269160A1 (en) | 2001-12-24 |
| FI20001445A0 (en) | 2000-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1276214C (en) | A method for reducing nitrogen oxide emissions by using tertiary fuel oxidation and in-situ circulation of flue gas in the furnace | |
| US12117168B2 (en) | Reverse-jet swirl pulverized coal burner with multi-stage recirculations | |
| CN101784839B (en) | System and method for minimizing nitrogen oxide (NOx) emissions in cyclone combustors | |
| JPH0618610B2 (en) | NOx reduction method in flue gas | |
| Vodička et al. | Experimental study of the NOX reduction through the staged oxygen supply in the oxy-fuel combustion in a 30 kWth bubbling fluidized bed | |
| CN1218141C (en) | Method for the heat treatment of solids | |
| CN111306533B (en) | Low NOx control method for staged combustion of coal-fired boiler with ember air deep air staged combustion | |
| CN107044632B (en) | Vertical pulverized coal boiler | |
| FI108809B (en) | Process for reducing nitric oxide emissions formed by combustion in fluidized bed | |
| CN107787430A (en) | Method for operating fluidized bed boiler | |
| CN116025893A (en) | Preheat burner with heating surface | |
| CA2597159C (en) | A method for reducing nitrogen oxide emissions of a bubbling fluidized bed boiler and an air distribution system of a bubbling fluidized bed boiler | |
| EP0824649B1 (en) | NOx reduction in a circulating fluidized bed | |
| CN105864755B (en) | Recirculating fluidized bed oxygen-enriched burning device and its combustion method | |
| EP3054214B1 (en) | Method for feeding air to a fluidized bed boiler, a fluidized bed boiler and fuel feeding means for a fluidized bed boiler | |
| CN216384136U (en) | Low-calorific-value coal circulating fluidized bed staged combustion system | |
| US5441406A (en) | Firing liquid and gaseous fuels for a circulating fluidizing bed reactor | |
| CN111780095B (en) | Combustion system and control method thereof, preheating equipment | |
| CN111706857A (en) | A low NOx emission variable cross-section circulating fluidized bed staged combustion boiler system and method | |
| KR102688610B1 (en) | Circulating fluidized bed combustion system with ammonia co-firing | |
| JPH01127807A (en) | Solid fuel combustion equipment | |
| FI98854C (en) | Process and burner for combustion of liquid substances and solids with a wide particle size distribution | |
| WO2002090829A1 (en) | Method and arrangement for reducing nitrogen oxide emissions froma fluidized bed combustion | |
| CN120970279A (en) | Amium-free self-denitrification system and process coupling gradient combustion and fuel gasification in a decomposer furnace | |
| JP3790502B2 (en) | Circulating fluidized bed furnace |