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    Verbrennungskessel (11), zu dem gehören: eine Verbrennungszone (12); eine stromabwärts der Verbrennungszone angeordnete Ausbrandzone (14); eine benachbart zu der Ausbrandzone angeordnete Oberluftkammer (30), wobei die Kammer einen stromaufwärts angeordneten Luftinjektor (34) und einen stromabwärts angeordneten Luftinjektor (36) aufweist. und ein Agensinjektor (38), der dazu dient, ein selektives Reduktionsmittel in die Ausbrandzone zu injizieren, wobei sich der Agensinjektor durch den stromabwärts angeordneten Luftinjektor erstreckt.Combustion boiler (11), which includes: a combustion zone (12); a burnout zone (14) located downstream of the combustion zone; an upper air chamber (30) located adjacent to the burnout zone, the chamber having an upstream air injector (34) and a downstream air injector (36). and an agent injector (38) used to inject a selective reducing agent into the burnout zone, the agent injector extending through the downstream air injector.
    公开号:DE102004026697A1
    申请号:DE102004026697
    申请日:2004-05-28
    公开日:2004-12-30
    发明作者:David Kelly Laguna Hills Moyeda；Roy Mission Viejo Payne；Lary William Laguna Hills Swanson；Wei Foothill Ranch Zhou
    申请人:General Electric Co；
    IPC主号:F23C99-00
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung betrifft ganz allgemein ein Reduzieren der Emission vonStickoxiden aus Verbrennungssystemen, wie Dampferzeugern, Industrieöfen undVerbrennungsöfen.ThisThe invention relates generally to reducing the emission ofNitrogen oxides from combustion systems such as steam generators, industrial furnaces andIncinerators.
    [0002] EineReihe von durch Verbrennung in Dampferzeugern und Industrieöfen erzeugtenLuftschadstoffen enthalten Stickoxide, und zwar hauptsächlich NOund NO2. Stickoxide (NOX)stellen wegen deren Toxizitätund deren Rolle als Vorstufe fürden sauren Regen und fürphotochemische Prozesse in Smog ein Objekt wachsender Problematikdar. Die Reduzierung von Stickoxiden ist ein Hauptanliegen vielertechnologischer Entwicklungsbemühungen.A number of air pollutants generated by combustion in steam generators and industrial furnaces contain nitrogen oxides, mainly NO and NO 2 . Because of their toxicity and their role as a precursor for acid rain and for photochemical processes in smog, nitrogen oxides (NO x ) represent an object of growing concern. The reduction of nitrogen oxides is a main concern of many technological development efforts.
    [0003] Inmodernen Dampferzeugern und Industrieöfen und sonstigen derartigenVerbrennungskesseln wurden durch den Einsatz einer Oberluft-("OFA")-Technologie dieEmissionen von Stickoxiden (NOX) ganz erheblichverringert. Bei dieser Technologie strömt der größte Teil der Verbrennungsluftzusammen mit dem Brennstoff in die Verbrennungskammer, jedoch wirdein Hinzufügeneines Teils der Verbrennungsluft verzögert, um zunächst sauerstoffarme(unterstochiometrische) Bedingungen zu erhalten und die Verbrennungvon CO und erhalten und die Verbrennung von CO und sonstiger Brennstoffresteanschließendzu fördern.In modern steam generators and industrial furnaces and other such combustion boilers, the use of an upper air ("OFA") technology has significantly reduced the emissions of nitrogen oxides (NO x ). With this technology, most of the combustion air flows into the combustion chamber together with the fuel, but addition of some of the combustion air is delayed to initially maintain low-oxygen (sub-stoichiometric) conditions and the combustion of CO and preserve and the combustion of CO and others Subsequently promote fuel residues.
    [0004] Technologien,die selektive nichtkatalytische Reduktion ("SNCR")verwenden, reduzieren NOX in Verbrennungsgasendurch Injizieren eines stickstoffhaltigen Reduktionsmittels ("N-Agens"), z.B. Ammoniak oder Harnstoff, indas Gas. Das N-Agenswird unter hoher Temperatur und unter Bedingungen injiziert, dieermöglichen,dass eine nicht katalytische Reaktion NOX selektivzu molekularem Stickstoff reduziert. Die Reduktion von NOX findet selektiv statt, da der molekulareStickstoff in dem Verbrennungsgas keine Reduktion erfährt, während dasNOX durch das N-Agens reduziert wird.Use technologies, the selective non-catalytic reduction ( "SNCR"), NO X reduction in combustion gases by injecting a nitrogen-containing reducing agent ( "N-agent"), for example ammonia or urea into the gas. The N-agent is injected under high temperature and under conditions that allow a non-catalytic reaction to selectively reduce NO x to molecular nitrogen. The reduction of NO x takes place selectively, since the molecular nitrogen in the combustion gas does not experience any reduction, while the NO x is reduced by the N-agent.
    [0005] DasN-Agens wird gewöhnlichin ein Rauchgas entlassen, das eine Temperatur innerhalb eines optimalenTemperaturbereichs oder Temperaturfensters aufweist, z.B. zwischen1700 Grad und 2200 Grad Fahrenheit (930 bis 1200 Grad Celsius).Das Rauchgas weist häufigmäßige bishohe Kohlenmonoxid-(CO)-Konzentrationen(0,2–1,0Prozent) auf. In manchen SNCR-Anwendungenkonkurriert das in Rauchgas enthaltene CO chemisch mit den aktivenAnteilen in dem N-Agens, die fürdie NOX-Reduktion benötigt werden. Diese Konkurrenzschwächtdie Effizienz des SNCR-Prozesses und der NOX-Reduktionund/oder bewegt das optimale Temperaturfenster in Richtung niedrigerTemperaturen.The N-agent is usually released into a flue gas that has a temperature within an optimal temperature range or temperature window, for example between 1700 degrees and 2200 degrees Fahrenheit (930 to 1200 degrees Celsius). The flue gas often has moderate to high carbon monoxide (CO) concentrations (0.2-1.0 percent). In some SNCR applications, the CO contained in flue gas chemically competes with the active components in the N-agent that are required for the NO x reduction. This competition weakens the efficiency of the SNCR process and the NO X reduction and / or moves the optimal temperature window towards low temperatures.
    [0006] Frühere SNCR-Technikenumgingen das CO-Problem, indem große N-Agens-Tröpfchen indie in das Rauchgas injizierte Oberluft (OFA) gesprüht wurden.Währendsich die OFA und die Rauchgasdämpfemischen, wird CO oxidiert, und Wassertröpfchen verdunsten auf ihremWeg zu kühlerenBereichen des Dampferzeugers. Dieses Verfahren verzögert dieFreigabe des N-Agens, bis die Gastemperatur das optimale Temperaturfenstererreicht hat.Previous SNCR techniquescircumvented the CO problem by placing large N-agent droplets inthe upper air (OFA) injected into the flue gas has been sprayed.Whilethe OFA and the flue gas vaporsmix, CO is oxidized and water droplets evaporate on theirWay to coolerAreas of the steam generator. This procedure delays theRelease of the N-agent until the gas temperature reaches the optimal temperature windowhas reached.
    [0007] Systeme,die großeN-Agens-Tröpfchenverwenden, sind mit Problemen behaftet, die die Effizienz der Systemereduzieren können,wie z.B. lange Verweilzeiten der Tröpfchen in dem Rauchgas, einnicht geradliniger Strömungspfadmit Hindernissen fürdie Tröpfchenund ein schmales Temperaturfenster für die Freigabe von N-Agens.Falls die Tröpfchenzu klein sind, geben sie das N-Agens stromaufwärts des optimalen Temperaturfenstersfrei, wo das Rauchgas noch zu heiß ist, und bewirken, dass dasN-Agens seine Wirkung nicht ausübenkann. Unter diesen Bedingungen kann das N-Agens NOX erzeugen(anstatt dieses zu reduzieren). Falls die Tröpfchen andererseits zu groß sind,wird ein Teil des N-Agens freigegeben, nachdem das Verbrennungsgasunterhalb des optimalen Temperaturfensters abgekühlt ist, was hohe Ammoniakkonzentrationen (Ammoniakschlupf)in dem Rauchgasauslassstrom bewirkt. Letztendlich besteht eine Bedarfnach verbesserten SNCR-Techniken, um die Probleme in Angriff zunehmen, die sich durch hohe CO-Konzentrationenin dem Rauchgas in der Nähedes Ortes der Tröpfcheninjektionergeben.Systems using large N-agent droplets have problems that can reduce the efficiency of the systems, such as long droplet dwell times in the flue gas, a non-linear flow path with obstacles to the droplets, and a narrow temperature window for release from N-Agents. If the droplets are too small, they release the N-agent upstream of the optimal temperature window, where the flue gas is still too hot, and make the N-agent unable to work. Under these conditions, the N-agent can produce (instead of reducing) NO X. On the other hand, if the droplets are too large, some of the N-agent will be released after the combustion gas has cooled below the optimal temperature window, causing high ammonia concentrations (ammonia slip) in the flue gas outlet stream. Ultimately, there is a need for improved SNCR techniques to address the problems associated with high CO concentrations in the flue gas near the droplet injection site.
    [0008] Ineinem Ausführungsbeispielschafft die Erfindung ein Verfahren zum Verringern der Konzentration vonStickoxiden in einem stromabwärtsdurch einen Kessel strömendenVerbrennungsgas, mit den Schritten: Erzeugen eines Rauchgases ineiner Verbrennungszone des Kessels, wobei in dem Rauchgas Stickoxideund Kohlenmonoxid enthalten sind; Einblasen von Oberluft in eineAusbrandzone des Kessels aus einer ersten Quelle von Oberluft, umwenigstens einen Teil des Kohlenmonoxids in dem Rauchgas zu oxidieren;Einsprüheneines selektiven Reduktionsmittels gemeinsam mit Oberluft in dieAusbrandzone stromabwärtsdes ersten Oberluftinjektors und stromabwärts der Oxidation des Kohlenmonoxids;Reagieren des selektiven Reduktionsmittels mit dem Rauchgas, umdie Stickoxide zu reduzieren.In one embodiment, the invention provides a method of reducing the concentration of nitrogen oxides in a combustion gas flowing downstream of a boiler, comprising the steps of: generating a flue gas in a combustion zone of the boiler, the flue gas containing nitrogen oxides and carbon monoxide; Blowing top air into a burnout zone of the boiler from a first source of top air to oxidize at least a portion of the carbon monoxide in the flue gas; Einsprü hen a selective reducing agent together with upper air into the burnout zone downstream of the first upper air injector and downstream of the oxidation of the carbon monoxide; Reacting the selective reducing agent with the flue gas to reduce the nitrogen oxides.
    [0009] Ineinem zweiten Ausführungsbeispielschafft die Erfindung einen Verbrennungskessel, zu dem gehören: eineVerbrennungszone; eine stromabwärtsder Verbrennungszone angeordnete Ausbrandzone; eine benachbart zuder Ausbrandzone angeordnete Oberluftzwischenkammer, wobei zu derOberluftzwischenkammer ein stromaufwärts angeordneter Luftinjektorund ein stromabwärtsangeordneter Luftinjektor gehören,und wenigstens ein Agensinjektor, der dazu dient, ein selektivesReduktionsmittel in die Ausbrandzone zu injizieren, wobei der Injektorin dem Luftinjektor angeordnet ist.Ina second embodimentThe invention creates a combustion boiler which includes: aCombustion zone; one downstreamburnout zone arranged in the combustion zone; one adjacent tothe burnout zone arranged upper air intermediate chamber, to whichUpper air intermediate chamber an upstream air injectorand a downstreamarranged air injector belongand at least one agent injector used to select oneInject reducing agent into the burnout zone, using the injectoris arranged in the air injector.
    [0010] 1 zeigt ein Blockschaltbildeines mit Kohle befeuerten Verbrennungskessels. 1 shows a block diagram of a coal-fired combustion boiler.
    [0011] 2 zeigt ein Blockschaltbildeiner mehrere Zwischenkammern aufweisende Oberluftkammer für den in 1 gezeigten Kessel. 2 shows a block diagram of an upper air chamber having several intermediate chambers for the in 1 shown boiler.
    [0012] 1 zeigt schematisch einVerbrennungssystem 10, wie es beispielsweise in einem mitKohle befeuerten Dampferzeuger oder Industrieofen verwendet wird.Zu dem Verbrennungssystem 10 gehört ein Verbrennungskessel 11 miteiner Verbrennungszone 12, einer Ausbrandzone 14 undeiner optionalen Nachbrandzone 16. Die Verbrennungszone 12 umfasstein oder mehrere Hauptbrenner 18, die an mindestens einerder Wände 20 desVerbrennungskessels 11 angebracht sind. Die Wände definiereneine vertikale Kammer fürdie Verbrennungszone 12, die Nachbrandzone 16,die Ausbrandzone 14 und andere Komponenten in dem Rauchgasstromdes Systems 10. 1 shows schematically a combustion system 10 , such as is used in a coal-fired steam generator or industrial furnace. To the combustion system 10 belongs to a combustion boiler 11 with a combustion zone 12 , a burnout zone 14 and an optional afterburn zone 16 , The combustion zone 12 includes one or more main burners 18 that are on at least one of the walls 20 of the combustion boiler 11 are attached. The walls define a vertical chamber for the combustion zone 12 , the afterburn zone 16 , the burnout zone 14 and other components in the system's flue gas stream 10 ,
    [0013] DieHauptbrenner werden unmittelbar oder über einen Brennstoffverteiler 22 miteinem Hauptbrennstoff, z.B. Kohle, und unmittelbar oder über einenLuftkasten 24 mit Luft beschickt. Der Luftkasten kann ander Außenseiteder Wände 20 entgegengesetztzu der innerhalb des Kessels befindlichen Verbrennungszone 12 befestigtsein. Der Luftkasten ist ein Verteiler, der Luft an jeden der Brennerverteilt.The main burners are directly or via a fuel distributor 22 with a main fuel, such as coal, and directly or via an air box 24 charged with air. The air box can be on the outside of the walls 20 opposite to the combustion zone inside the boiler 12 be attached. The air box is a manifold that distributes air to each of the burners.
    [0014] DieVerbrennung des durch den Hauptbrenner 18 eingespritztenBrennstoffs mit der Luft aus dem Luftkasten 24 findet inder Verbrennungszone 12 des Kessels statt. Das 26 durchdie Verbrennung entstandene Rauchgas strömt stromabwärts in einer nach oben verlaufendenRichtung von der Verbrennungszone 12 zu der Ausbrandzone 14 indem Kessel 11. Die Hauptbrenner sorgen für den Wärmeenergieeintragin den Kessel. ZusätzlicheWärme kannin den Kessel 11 an der Nach brandzone 16 eingetragenwerden, wo ein Nachbrandbrennstoff, z.B. Erdgas, verbrannt wird.Der Nachbrandbrennstoff tritt 11 über einen Nachbrandbrennstoffinjektor 28 inden Kessel ein.The combustion of the main burner 18 injected fuel with the air from the air box 24 takes place in the combustion zone 12 of the boiler instead. The 26 Flue gas generated by the combustion flows downstream in an upward direction from the combustion zone 12 to the burnout zone 14 in the cauldron 11 , The main burners provide the heat energy input into the boiler. Additional heat can enter the boiler 11 at the after fire zone 16 be entered where a post-combustion fuel, e.g. natural gas, is burned. The afterburn fuel occurs 11 via an afterburning fuel injector 28 into the cauldron.
    [0015] Stromabwärts derNachbrandzone 16 befindet sich die Ausbrandzone 14,wo übereinen Oberluftinjektor 30 Oberluft in den Kessel 11 eintritt.Stromabwärtsder Ausbrandzone in dem Kessel 11 durchquert das Rauchgas 26 optionaleine Reihe von Wärmetauschern 32.Restliche Feststoffpartikel in dem Rauchgas können durch eine Staubabscheidungsvorrichtung 33,z.B. eine elektrostatische Absetzanlage ("ESP")oder einen Sackraum entfernt werden.Downstream of the afterburn zone 16 is the burnout zone 14 where via an upper air injector 30 Upper air in the boiler 11 entry. Downstream of the burnout zone in the boiler 11 passes through the flue gas 26 optionally a range of heat exchangers 32 , Residual solid particles in the flue gas can be removed by a dust collector 33 , for example an electrostatic sedimentation system ("ESP") or a bag room.
    [0016] Einselektives Reduktionsmittel (N-Agens) wird zusammen mit der Oberluftin die Ausbrandzone 14 gesprüht. Ein N-Agens-Injektor (Düse und Blaslanze) ist in derOberluftkammer 30 angeordnet und injiziert das selektiveReduktionsmittel gemeinsam mit Oberluft in die Ausbrandzone 14.In dem hier verwendeten Sinne werden die Begriffe "selektives Reduktionsagens" und "N-Agens" austauschbar verwendet,um einen beliebigen aus einer Vielfalt von chemischen Stoffen zubezeichnen, der in der Lage ist, in einem Verbrennungssystem NOX in Gegenwart von Sauerstoff selektiv zureduzieren. Im Allgemeinen gehörenzu den geeigneten selektiven Reduktionsagenzien Harnstoff, Ammoniak,Cyanursäure,Hydrazin, Thanolamin, Biuret, Triuret, Ammelid, Ammoniumsalze organischerSäuren,Ammoniumsalze anorganischer Säuren,und dergleichen. Spezielle Beispiele von Ammoniumsalz-Reduktionsagenziensind Ammoniumsulfat, Ammoniumbisulfat, Ammoniumbisulfit, Ammoniumformiat,Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Ammoniumnitrat, und dergleichen. Eskönnenferner Mischungen dieser selektiven Reduktionsagenzien verwendetwerden. Das selektive Reduktionsmittel wird in einer Lösung, vorzugsweiseeiner wässerigenLösung,oder in Form eines Pulvers zugeführt. EinBeispiel eines selektives Reduktionsmittels ist Harnstoff in wässerigerLösung.A selective reducing agent (N-agent) is released together with the upper air into the burnout zone 14 sprayed. An N-agent injector (nozzle and blowing lance) is in the upper air chamber 30 arranged and injects the selective reducing agent together with upper air into the burnout zone 14 , As used herein, the terms "selective reducing agent" and "N-agent" are used interchangeably to refer to any of a variety of chemicals that are capable of selectively adding NO x in the presence of oxygen in a combustion system to reduce. In general, suitable selective reducing agents include urea, ammonia, cyanuric acid, hydrazine, thanolamine, biuret, triuret, ammelide, ammonium salts of organic acids, ammonium salts of inorganic acids, and the like. Specific examples of ammonium salt reducing agents are ammonium sulfate, ammonium bisulfate, ammonium bisulfite, ammonium formate, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium nitrate, and the like. Mixtures of these selective reducing agents can also be used. The selective reducing agent is supplied in a solution, preferably an aqueous solution, or in the form of a powder. An example of a selective reducing agent is urea in aqueous solution.
    [0017] Wiein 2 gezeigt, weistdie Oberlufteinlasskammer 30 eine Vielzahl von OFA-Injektoren 34, 36 auf. DieseInjektoren sind in Bereichen der Kammer 30 angeordnet,aus denen Oberluft durch die Wand 20 und in die Ausbrandzone 14 desKessels 11 strömt.Die Oberluftkammer 30 ist an der Wand 20 des Kesselsangebracht.As in 2 shown, has the upper air inlet chamber 30 a variety of OFA injectors 34 . 36 on. These injectors are in areas of the chamber 30 arranged from which upper air through the wall 20 and in the burnout zone 14 of the boiler 11 flows. The upper air chamber 30 is on the wall 20 attached to the boiler.
    [0018] DieOFA-Injektoren der Kammer 30 sind an der Wand 20 desKessels vertikal übereinanderangeordnet. Ein unterer OFA-Injektor 34 (d.h.in dem Rauchgas stromaufwärtsangeordneter Injektor) der Kammer 30 ist ein Rohr, über dassLuft, beispielsweise mit einer hohen Strömungsrate, in die Ausbrandzone 14 eingeblasenwird. Eine oberer OFA-Injektor 36 (d.h. in dem Rauchgasstromabwärtsangeordneter Injektor) der Kammer 30 bläst ebenfalls Luft in die Ausbrandzoneein. Die durch den stromabwärtsangeordneten Injektor zugeführteOberluft kann gegenüberder durch den stromaufwärtsangeordneten Injektor strömendenLuft eine geringere Strömungsrateaufweisen. Jeder der OFA-Injektoren kann Wände aufweisen, die ein Luftkanaldefinieren, durch den Luftströmezu der Wand 20 des Kessels hin, durch Durchlässe in derWand hindurch und in die Ausbrandzone 14 des Kessels strömt.The chamber's OFA injectors 30 are on the wall 20 of the boiler arranged vertically one above the other. A lower OFA injector 34 (ie, upstream injector in the flue gas) of the chamber 30 is a pipe through which air, for example with a high flow rate, enters the burnout zone 14 is blown in. An upper OFA injector 36 (ie, injector located downstream of the flue gas) of the chamber 30 also blows air into the burnout zone. The upper air supplied through the downstream injector can have a lower flow rate than the air flowing through the upstream injector. Each of the OFA injectors may have walls that define an air channel through which air flows to the wall 20 of the boiler, through openings in the wall and into the burnout zone 14 of the boiler flows.
    [0019] EineTrennplatte 46 in der Kammer 30 kann eine Wandbereitstellen, die die oberen von den unteren OFA-Injektoren trennt.Allerdings kann auf eine Trennplatte möglicherweise verzichtet werden,falls die OFA-Injektoren nicht in einer gemeinsamen Lufteinlasskammer 30 angeordnetsind, sondern voneinander getrennt sind, dadurch dass ein Teil derKesselwand 20 zwischen den OFA-Injektoren angeordnet ist.Es können mehrals zwei OFA-Luftinjektoren vorhanden sein, jedoch wird der am weitestenstromabwärtsangeordnete Injektor im Allgemeinen den N-Agens-Injektor enthalten.Es könnenbeispielsweise zwei oder mehr stromaufwärts angeordnete OFA-InjektorenLuft in die Ausbrandzone 14 einblasen, und ein mit einemN-Agens-Injektor ausgestatteterletzter stromabwärtsangeordneter OFA-Injektor kann der Ausbrandzone 14 sowohldie Oberluft als auch das N-Agens zuführen.A partition plate 46 in the chamber 30 can provide a wall that separates the top OFA injectors from the bottom. However, a partition plate may not be necessary if the OFA injectors are not in a common air inlet chamber 30 are arranged, but are separated from each other, in that part of the boiler wall 20 is arranged between the OFA injectors. There may be more than two OFA air injectors, but the most downstream injector will generally include the N-agent injector. For example, two or more OFA injectors arranged upstream can allow air to enter the burnout zone 14 blow, and a last downstream OFA injector equipped with an N-agent injector can the burnout zone 14 supply both the upper air and the N-agent.
    [0020] Dievon dem stromaufwärtsangeordneten Injektor zugeführteLuft vermindert die CO-Konzentration in der Ausbrandzone 14,bevor das N-Agens freigegeben wird. von dem stromabwärts angeordnetenInjektor 36 eingeblasene Luft strömt zusammen mit den Tröpfchen,die das N-Agens enthalten, in die Ausbrandzone 14. Diedurch die stromaufwärtsangeordneten OFA-Injektor(en) strömende Luftmenge kann wesentlichgrößer seinals der durch den stromabwärtsangeordneten OFA-Injektor zugeführteLuftvolumenstrom. Die Strömungsratender Luft sämtlicherInjektoren könnengeregelt/gesteuert werden, um die in den Kessel strömende Mengeder Oberluft zu regulieren. Justierbare Drosseleinrichtungen 44 injedem der Injektoren 34, 36 können eingesetzt werden, umdie Menge der durch jeden Injektor strömenden Luft zu regeln/steuern.In ähnlicher Wei sekönnenGebläsein der Oberluftkammer 30 stromaufwärts des Injektors positioniertsein und verwendet werden, um Luft mit kontrollierten Strömungsratenin die Oberluftkammer zu befördern.The air supplied from the upstream injector reduces the CO concentration in the burnout zone 14 before the N-agent is released. from the downstream injector 36 blown air flows into the burnout zone together with the droplets containing the N-agent 14 , The amount of air flowing through the upstream OFA injector (s) can be significantly greater than the air volume flow supplied through the downstream OFA injector. The air flow rates of all injectors can be regulated to regulate the amount of upper air flowing into the boiler. Adjustable throttling devices 44 in each of the injectors 34 . 36 can be used to regulate the amount of air flowing through each injector. In a similar way, fans can be in the upper air chamber 30 positioned upstream of the injector and used to deliver air to the upper air chamber at controlled flow rates.
    [0021] N-Agens-Düsen 38 sprühen dasN-Agens in die Ausbrandzone. Jede N-Agens-Düse 38 ist am Ende einerBlaslanze 48 angeordnet, die sich durch den stromabwärts angeordnetenOberluftinjektor in die Oberluftkammer 30 erstreckt. Mehrere,z.B. drei oder vier, Agensinjektoren und Blaslanzen können inder Wand 20 und sich durch den stromabwärts angeordneten OFA-Injektor 36 hindurcherstreckend angeordnet sein. Das N-Agens wird über die N-Agens-Düse 38 gleichzeitigmit der durch den stromabwärtsangeordneten OFA-Injektor 36 strömenden Luft in die Ausbrandzone 14 eingebracht.Das N-Agens strömtstromabwärtswährend sichdie OFA mit dem Verbrennungsgas 26 vermischt. Sobald dasN-Agens freigegeben ist, reagiert es chemisch mit dem Verbrennungsgas,um die NOX-Emissionen zu reduzieren.N-agent nozzle 38 spray the N-agent into the burnout zone. Each N-agent nozzle 38 is at the end of a blow lance 48 arranged, which extends through the downstream upper air injector into the upper air chamber 30 extends. Several, e.g. three or four, agent injectors and blowing lances can be in the wall 20 and through the downstream OFA injector 36 be arranged extending through. The N-agent is sprayed through the N-agent nozzle 38 simultaneously with that of the downstream OFA injector 36 flowing air into the burnout zone 14 brought in. The N-agent flows downstream while the OFA is with the combustion gas 26 mixed. Once the N-agent is released, it reacts chemically with the combustion gas to reduce the NOx emissions.
    [0022] Dasmäßige bishohe CO-Konzentrationen aufweisende Rauchgas 26 strömt aus derVerbrennungszone aufwärtsin die Ausbrandzone 14, wo es sich zunächst mit der Oberluft aus derunteren Zwischenkammer 34 und anschließend mit dem N-Agens und derOberluft aus der oberen Zwischenkammer 36 vermischt. Das Kohlenmonoxid(CO), das in dem von den Verbrennungs- und Nachbrandzonen 12, 16 herströmendenRauchgas enthalten ist, wird durch die aus der unteren Zwischenkammer 34 derOberluftkammer 30 strömendeLuft in der Ausbrandzone 14 oxidiert. Der Sauerstoff (O2) in der Luft reagiert mit dem CO, um Koh lendioxidzu bilden. Die Oxidation des CO findet in der Ausbrandzone 14 stromaufwärts (unterhalb)der Ebene statt, auf der das N-Agens injiziert wird.The flue gas with moderate to high CO concentrations 26 flows upwards from the combustion zone into the burnout zone 14 where it is first with the upper air from the lower intermediate chamber 34 and then with the N-agent and the upper air from the upper intermediate chamber 36 mixed. The carbon monoxide (CO) that is in the combustion and afterburn zones 12 . 16 forth flowing flue gas is contained by the from the lower intermediate chamber 34 the upper air chamber 30 flowing air in the burnout zone 14 oxidized. The oxygen (O 2 ) in the air reacts with the CO to form carbon dioxide. The oxidation of the CO takes place in the burnout zone 14 upstream (below) the plane at which the N agent is injected.
    [0023] DurchEinblasen von Luft durch den stromaufwärts unterhalb des N-Agens-Injektors 38 angeordneten Injektor 34 inden Kessel wird ein bedeutender Teil des in dem Rauchgas 26 vorhandenenKohlenmonoxids oxidiert, bevor das Gas mit dem N-Agens in Berührung kommt. Die Oxidationdes CO stromaufwärtsdes Ortes der N-Agens-Injektion ermöglicht es, das N-Agens mitkleineren Tröpfchengrößen in dasRauchgas zu versprühen,wodurch sich die Verweilzeiten der Tröpfchen in dem Rauchgas vermindern.By blowing air through the upstream below the N-agent injector 38 arranged injector 34 in the boiler a significant part of that in the flue gas 26 existing carbon monoxide is oxidized before the gas comes into contact with the N-agent. Oxidation of the CO upstream of the location of the N-agent injection enables the N-agent to be sprayed into the flue gas with smaller droplet sizes, thereby reducing the residence times of the droplets in the flue gas.
    [0024] DieLuftströmungsratenin den oberen und den unteren Injektoren 34, 36 sindgeeignet gewählt,um das N-Agens von dem Rauchgas fernzuhalten, bis eine ausreichendeMenge des CO in dem Rauchgas mittels der Luft aus der unteren Zwischenkammer 34 oxidiertist. Dies erfordert gewöhnlich,das mehr Luft durch den stromaufwärts angeordneten Injektor 34 strömt als durchden stromabwärtsangeordneten Injektor 36. Die Luftmenge, die durch denstromaufwärtsangeordneten Injektor 34 strömt, kann Beispielsweise dasvier- bis zehnfache der Luftmenge betragen, die durch den stromabwärts angeordnetenInjektor 36 strömt.Die niedrige CO-Konzentration in dem Rauchgas, das mit dem N-Agensin Berührungkommt, verbessert die Wirksamkeit des N-Agens, indem sie die für die Chemieder NOX-Reduktion durch SNCR kritische Konkurrenzzwischen CO und NOX für aktive Spezies vermindert.The air flow rates in the upper and lower injectors 34 . 36 are appropriately chosen to keep the N-agent away from the flue gas until a sufficient amount of CO in the flue gas is present in the air from the lower intermediate chamber 34 is oxidized. This usually requires more air through the upstream injector 34 flows as through the downstream injector 36 , The amount of air flowing through the upstream injector 34 flows, for example, four to ten times the amount of air through the downstream injector 36 flows. The low CO concentration in the flue gas that comes into contact with the N-agent improves the effectiveness of the N-agent by eliminating the competition between CO and NO X for active species, which is critical for the chemistry of NO X reduction by SNCR reduced.
    [0025] DerN-Agens-Injektor 38 kann eine Düse am Ende einer sich durchden stromabwärtsangeordneten Injektor 36 erstreckenden Blaslanze 48 sein.Ein entgegengesetzt zu der Düse 38 angeordnetesEinlassende der Blaslanze ist an eine Quelle des N-Agens angeschlossen.Es könnenmehrerer Agensdüsenund Blaslanzen fürN-Agens-Injektoren vorhanden sein, die in der oberen Kammer undentlang der Wand 20 des Kessels 11 angeordnetsind. Der N-Agens-Injektor kann auf einer Ebene des Kessels 11 positioniertsein, die einer gewünschtenTemperatur des Rauchgases in der Ausbrandzone entspricht. Beispielsweisekann der Agensinjektor 38 auf einer Ebene angeordnet sein,an der das Rauchgas eine Temperatur in einem Bereich von 1700 bis 2500Grad Fahrenheit aufweist. Die N-Agens-Düse 38 kann N-Agensenthaltende kleine Tröpfchenoder Gas in die Ausbrandzone injizieren. Die kleinen Tröpfchen gebendas N-Agens an das Verbrennungsgas rascher frei, als dies die größeren Tröpfchen tun.The N-agent injector 38 may have a nozzle at the end of an injector located downstream 36 extending blowing lance 48 his. An opposite to the nozzle 38 arranged inlet end of the blowing lance is connected to a source of the N-agent. There may be multiple agent nozzles and blowing lances for N-agent injectors, located in the upper chamber and along the wall 20 of the boiler 11 are arranged. The N-agent injector can be operated at one level of the boiler 11 be positioned, which corresponds to a desired temperature of the flue gas in the burnout zone. For example, the agent injector 38 be arranged on a level at which the flue gas has a temperature in a range from 1700 to 2500 degrees Fahrenheit. The N-agent nozzle 38 can inject small droplets or gas containing N-agent into the burnout zone. The small droplets release the N-agent to the combustion gas faster than the larger droplets.
    [0026] Inhalbtechnischem Maßstabunternommene Feldversuche haben die nachteilige Wirkung von CO in Verbrennungsgasenauf die Chemie der SNC-Reduktion von NOX nachgewiesen.Es wurde gezeigt, das die Anwesenheit von 2000 Teilchen-pro-Million(ppm) CO in dem Verbrennungsgas die durch eine Injektion von N-Agenserreichte Reduktion von NOX effektiv zunichtemacht. Beispielsweise zeigen an einem zylindrischen mit Kohle befeuerten300-kW-(Kilowatt)-Ofen in halbtechnischem Maßstab durchgeführte Feldversuche,dass mittels des N-Agens eine Reduzierung von NOX_im Verbrennungsgas um 6 bis 25 Prozent möglich ist, wenn kein CO indem Rauchgas vorhanden ist. Wenn jedoch eine Konzentration von 2000ppm CO in dem Rauchgas vorhanden ist, wird die mittels des N-Agenszu erreichende Verminderung von NOX unbedeutend.Dementsprechend stellt ein Reduzieren von CO in dem Verbrennungsgaseinen Faktor dar, der die Verminderung von NOX imFalle der Verwendung von SNCR-Technologie verbessert.In pilot scale undertaken field trials, the adverse effect of CO in combustion gases to the chemistry of the SNC reduction of NO x have been established. It has been shown that the achieved by an injection of N-agent reduction of NO X makes effectively negate the presence of 2,000 particles-per-million (ppm) of CO in the combustion gas. For example, field trials carried out on a cylindrical coal-fired 300 kW (kilowatt) furnace on a semi-industrial scale show that the N-agent can reduce NO X _ in the combustion gas by 6 to 25 percent if there is no CO in the Flue gas is present. However, if there is a concentration of 2000 ppm CO in the flue gas, the reduction in NO x to be achieved by the N-agent becomes insignificant. Accordingly, reducing CO in the combustion gas is a factor that improves the reduction in NO x when using SNCR technology.
    [0027] Rechnersimulationennumerischer Strömungsmechanik(CFD) füreinen typischen Dampferzeugerofen zeigten, dass, das in die Ausbrandzoneeintretende Verbrennungsgas eine Temperatur im Bereich von 1700Grad bis 2500 Grad Fahrenheit aufweisen sollte, um eine Verminderungvon NOX durch Injizieren eines N-Agens indie Oberluft zu erzielen. Das N-Agens sollte in Form von kleinenTröpfchenin das Gas injiziert werden und eine die Strömung aufteilende Oberluftkammer 30 sollteeinen wesentlich größeren Luftmengenstrom durcheine untere Zwischenkammer 34 als durch die obere Zwischenkammer 36 vorsehen.Das Aufteilungsverhältnisdes Luftmengenstroms zwischen den stromaufwärts und stromabwärts angeordnetenZwischenkammern in der Oberluftkammer kann eine Wert von 10 zu 1annehmen, wobei dieses Verhältnisbedeutet, dass die Luftmenge, die durch die untere Zwischenkammerströmt,zehn mal so groß istwie jene, die in die obere Zwischenkammer strömt. Die Ergebnisse der CFD-Simulationwiesen nach, dass NOX um 21 Prozent verringertwurde, wenn die Luftmenge im Verhältnis 4 zu 1 aufgeteilt war,und NOX um 35 Prozent verringert wurde,wenn die Luftmenge im Verhältnis10 zu 1 aufgeteilt wurde. Die relative Anpassung der Luftstromrate kannausgeführtwerden, indem Drosseleinrichtungen 44 in den oberen undunteren Injektoren betätigtwerden, oder indem die Geschwindigkeit von Gebläsen, die Luft in die oberenund unteren Injektoren befördern, eingestelltwird.Computer simulations of numerical flow mechanics (CFD) for a typical steam generator furnace showed that the combustion gas entering the burnout zone should have a temperature in the range of 1700 degrees to 2500 degrees Fahrenheit to reduce NO X by injecting an N-agent into the upper air achieve. The N-agent should be injected into the gas in the form of small droplets and an upper air chamber dividing the flow 30 should have a much larger air flow through a lower intermediate chamber 34 than through the upper intermediate chamber 36 provide. The split ratio of the airflow between the upstream and downstream intermediate chambers in the upper air chamber can be 10 to 1, which ratio means that the amount of air flowing through the lower intermediate chamber is ten times that in the upper intermediate chamber flows. The results of the CFD simulation showed that NO X was reduced by 21 percent when the amount of air was divided in a 4: 1 ratio, and NO X was reduced by 35 percent when the amount of air was divided in a 10: 1 ratio. The relative adjustment of the air flow rate can be done by throttling devices 44 in the upper and lower injectors, or by adjusting the speed of fans that blow air into the upper and lower injectors.
    [0028] Verbrennungskessel 11 zudem gehören:eine Verbrennungszone 12; eine stromabwärts der Verbrennungszone angeordneteAusbrandzone 14; eine benachbart zu der Ausbrandzone angeordneteOberluftkammer 30, wobei die Kammer einen stromaufwärts angeordnetenLuftinjektor 34 und einen stromabwärts angeordneten Luftinjektor 36 aufweist,und ein Agensinjektor 38, der dazu dient, ein selektivesReduktionsmittel in die Ausbrandzone zu injizieren, wobei sich derAgensinjektor durch den stromabwärtsangeordneten Luftinjektor erstreckt.combustion boiler 11 that includes: a combustion zone 12 ; a burnout zone located downstream of the combustion zone 14 ; an upper air chamber arranged adjacent to the burnout zone 30 wherein the chamber has an upstream air injector 34 and a downstream air injector 36 and an agent injector 38 which is used to inject a selective reducing agent into the burnout zone, the agent injector extending through the downstream air injector.
    [0029] DieErfindung wurde zwar anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispielsbeschrieben, von dem gegenwärtigangenommen wird, dass es sich am besten verwirklichen lässt, esist allerdings selbstverständlich, dassdie Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt seinsoll, sondern vielmehr vielfältigeAbwandlungen und äquivalenteAnordnungen abdecken soll, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.TheThe invention was based on a preferred embodimentdescribed by the presentit is believed that it can best be accomplished, itit goes without saying thatthe invention should not be limited to the disclosed embodimentshould, but rather diverseVariations and equivalentsTo cover arrangements that fall within the scope of the appended claims.
    BEZUGSZEICHENLISTE
    LIST OF REFERENCE NUMBERS
    权利要求:
    Claims (10)
    [1]
    Verfahren zum Verringern der Konzentration vonStickoxiden in einem Verbrennungsgas, das durch eine Zwischenkammerströmt(11), mit den folgenden Schritten: a) Erzeugen einesRauchgases (26) in einer Verbrennungszone (12)des Kessels, wobei das Rauchgas Stickoxide und Kohlenmonoxid enthält; b)Zuführenvon Oberluft in eine Ausbrandzone (14) des Kessels auseinem ersten Injektor (34) für Oberluft, um wenigstens einenTeil des Kohlenmonoxids in dem Rauchgas zu oxidieren; c) Injizieren(38) eines selektiven Reduktionsmittels gemeinsam mit Oberluft(36) in die Ausbrandzone auf einer Eben stromabwärts desersten Oberluftinjektors und stromabwärts der Oxidation des Kohlenmonoxids; und d)Reagieren lassen des selektiven Reduktionsmittels mit dem Rauchgas,um die Stickoxide zu reduzieren.Method for reducing the concentration of nitrogen oxides in a combustion gas flowing through an intermediate chamber ( 11 ), with the following steps: a) generating a flue gas ( 26 ) in a combustion zone ( 12 ) the boiler, the flue gas containing nitrogen oxides and carbon monoxide; b) supplying upper air to a burnout zone ( 14 ) of the boiler from a first injector ( 34 for upper air to oxidize at least part of the carbon monoxide in the flue gas; c) inject ( 38 ) a selective reducing agent together with upper air ( 36 ) into the burnout zone on a level downstream of the first upper air injector and downstream of the oxidation of the carbon monoxide; and d) reacting the selective reducing agent with the flue gas to reduce the nitrogen oxides.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Oberluft auseiner zu dem Kessel benachbarten Oberluftkammer (30) zugeführt wird,und die Kammer einen stromaufwärtsangeordneten Injektor (34), der den ersten Oberluftinjektordefiniert, und einen stromabwärtsangeordneten Injektor (36) aufweist, der den zweiten Oberluftinjektordefiniert, und bei dem eine Düse (38)zum Injizieren des selektiven Reduktionsmittels sich durch den stromabwärts angeordnetenInjektor erstreckt.The method of claim 1, wherein the upper air from an upper air chamber adjacent to the boiler ( 30 ) is supplied, and the chamber an upstream injector ( 34 ), which defines the first upper air injector, and a downstream injector ( 36 ) which defines the second upper air injector and in which a nozzle ( 38 ) for injecting the selective reducing agent extends through the downstream injector.
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Oberluft auseiner zu dem Kessel benachbarten Oberluftkammer (30) zugeführt wird,und die Kammer eine Vielzahl von stromaufwärts angeordneten Injektoren(34), die den ersten Oberluftinjektor definieren, und einenstromabwärtsangeordneten Injektor (36) aufweist, durch den sich eineDüse (38)erstreckt, die dazu dient, das selektive Reduktionsagens zu injizieren.The method of claim 1, wherein the upper air came from an upper air adjacent to the boiler mer ( 30 ) is fed, and the chamber a plurality of upstream injectors ( 34 ) defining the first upper air injector and a downstream injector ( 36 ) through which a nozzle ( 38 ) which serves to inject the selective reducing agent.
    [4]
    Verfahren nach Anspruch 3, bei dem eine Trennplatte(46) die stromaufwärtsangeordneten Injektoren (34) von dem stromabwärts angeordnetenInjektor (36) trennt.A method according to claim 3, wherein a partition plate ( 46 ) the upstream injectors ( 34 ) from the downstream injector ( 36 ) separates.
    [5]
    Verbrennungskessel (11), zu dem gehören: eineVerbrennungszone (12); eine stromabwärts derVerbrennungszone angeordnete Ausbrandzone (14); einean einer Kesselwand (20) benachbart zu der Ausbrandzoneangeordnete Luftzwischenkammer (30), wobei zu der Luftzwischenkammerein stromaufwärtsangeordneter Luftinjektor (34) und ein stromabwärts angeordneterLuftinjektor (36) gehören,und wenigstens ein Agensinjektor (38), der dazu dient,ein selektives Reduktionsmittel in die Ausbrandzone zu injizie ren,wobei dieser Injektor sich durch den stromabwärts angeordneten Luftinjektorerstreckt.Combustion boiler ( 11 ), which include: a combustion zone ( 12 ); a burnout zone located downstream of the combustion zone ( 14 ); one on a boiler wall ( 20 ) intermediate air chamber arranged adjacent to the burnout zone ( 30 ), an upstream air injector ( 34 ) and a downstream air injector ( 36 ) and at least one agent injector ( 38 ) which serves to inject a selective reducing agent into the burnout zone, this injector extending through the downstream air injector.
    [6]
    Verbrennungskessel nach Anspruch 5, bei dem der Injektoreine Blaslanze (40) umfasst, die sich durch die stromabwärts angeordneteZwischenkammer und eine Düse(38) an einem Ende der Blaslanze erstreckt.Combustion boiler according to Claim 5, in which the injector has a blowing lance ( 40 ) which extends through the downstream intermediate chamber and a nozzle ( 38 ) extends at one end of the blowing lance.
    [7]
    Verbrennungskessel nach Anspruch 5, bei dem der Luftinjektorein Oberluftinjektor (30) ist.A combustion boiler according to claim 5, wherein the air injector is an upper air injector ( 30 ) is.
    [8]
    Verbrennungskessel nach Anspruch 5, bei dem der stromabwärts angeordneteLuftinjektor (34) vertikal oberhalb des stromaufwärts angeordnetenLuftinjektors (36) angeordnet ist, und der stromabwärts gerichtete Stromdes Verbrennungsgases (26) aufwärts durch den Kessel verläuft.A combustion boiler according to claim 5, wherein the downstream air injector ( 34 ) vertically above the upstream air injector ( 36 ) is arranged, and the downstream flow of the combustion gas ( 26 ) runs up through the boiler.
    [9]
    Verbrennungskessel nach Anspruch 5, bei dem eineTrennplatte (46) den stromaufwärts angeordneten Injektor undden stromabwärtsangeordneten Injektor trennt.Combustion boiler according to claim 5, in which a partition plate ( 46 ) separates the upstream injector and the downstream injector.
    [10]
    Verbrennungskessel nach Anspruch 5, bei dem derstromaufwärtsangeordnete Injektor und der stromabwärts angeordnete Injektor jeweilseine einstellbare Drosseleinrichtung (44) aufweisen.Combustion boiler according to Claim 5, in which the upstream injector and the downstream injector each have an adjustable throttle device ( 44 ) exhibit.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2007-08-09| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2009-10-01| 8131| Rejection|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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