RU2803772C1 - Method for reducing nitrogen oxide emissions from coal dust combustion - Google Patents
Method for reducing nitrogen oxide emissions from coal dust combustion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803772C1 RU2803772C1 RU2022135303A RU2022135303A RU2803772C1 RU 2803772 C1 RU2803772 C1 RU 2803772C1 RU 2022135303 A RU2022135303 A RU 2022135303A RU 2022135303 A RU2022135303 A RU 2022135303A RU 2803772 C1 RU2803772 C1 RU 2803772C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal dust
- burners
- published
- nitrogen oxides
- coal
- Prior art date
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 102220579497 Macrophage scavenger receptor types I and II_F23C_mutation Human genes 0.000 description 13
- 102220488234 Uromodulin-like 1_F23D_mutation Human genes 0.000 description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102220008421 rs193922681 Human genes 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к топливосжигающим установкам и может быть использовано для снижения выбросов оксидов азота при сжигании угольной пыли. The invention relates to fuel combustion installations and can be used to reduce emissions of nitrogen oxides when burning coal dust.
При сжигании угля в топливосжигающих установках образовывается большое количество оксидов азота, в основном «топливные» оксиды азота, которые образовываются из азотосодержащих соединений в самом угле.When coal is burned in fuel combustion plants, large amounts of nitrogen oxides are formed, mainly “fuel” nitrogen oxides, which are formed from nitrogen-containing compounds in the coal itself.
Одним из эффективных способов снижения выбросов оксидов азота при сжигании угля является организация трехступенчатого сжигания или ребенинга (reburning), основанного на организации в топочной камере над основными горелками зоны с недостатком кислорода (восстановительной зоны). Эта технология организации трехступенчатого сжигания представлена в различных патентах, отличающихся способом организации восстановительной зоны и топливом для ее организации (угольная пыль, природный газ, др.): SU 1817824, F23C 99/00, F23C 7/00, опубликовано: 1993.05.23; RU 2042880 C1, F23C 1/12, 1995.08.27; US 6280695 В1, B01J 8/00, C01B 21/01, F23J 15/02, опубликовано: 28.08.2001; US 6604474 B2, F23B 7/00, F23J 11/00, опубликовано: 12.08.2003; US 6694900, F23J 15/00, F23B 7/00, опубликовано: 24.02.2004; CN 101363620 B, F23C 10/10, F23K 3/02, опубликовано: 07.04.2010; CN 102252324 B, F23C 9/06, F23C 7/00, опубликовано: 27.03.2013; RU 63032 U1, F23C 7/02, опубликовано: 2007.05.10.One of the effective ways to reduce emissions of nitrogen oxides when burning coal is the organization of three-stage combustion or reburning, based on the organization of a zone with a lack of oxygen (reduction zone) in the combustion chamber above the main burners. This technology for organizing three-stage combustion is presented in various patents, differing in the method of organizing the reduction zone and the fuel for its organization (coal dust, natural gas, etc.): SU 1817824, F23C 99/00, F23C 7/00, published: 1993.05.23; RU 2042880 C1, F23C 1/12, 1995.08.27; US 6280695 B1, B01J 8/00, C01B 21/01, F23J 15/02, published: 08/28/2001; US 6604474 B2, F23B 7/00, F23J 11/00, published: 08/12/2003; US 6694900, F23J 15/00, F23B 7/00, published: 02/24/2004; CN 101363620 B, F23C 10/10, F23K 3/02, published: 04/07/2010; CN 102252324 B, F23C 9/06, F23C 7/00, published: 03/27/2013; RU 63032 U1, F23C 7/02, published: 2007.05.10.
Дальнейшее развитее трехступенчатого сжигания заключается в использовании различных технологий подготовки части угля к сжиганию в реакторах пиролиза или в газификаторах и др.: US 6244200, F23C 1/12, F23G 7/06, F23L 15/00, опубликовано: 12.06.2001; CN 101761920 B, F23C 9/06, опубликовано: 04.07.2010; CN 102269402 B, F23C 1/12, опубликовано: 26.03.2014; CN 212204595 U, F23K 1/00, F23K 3/02, F23L 1/00, опубликовано: 22.12.2020.Further development of three-stage combustion involves the use of various technologies for preparing part of the coal for combustion in pyrolysis reactors or in gasifiers, etc.: US 6244200, F23C 1/12, F23G 7/06, F23L 15/00, published: 06/12/2001; CN 101761920 B, F23C 9/06, published: 07/04/2010; CN 102269402 B, F23C 1/12, published: 03/26/2014; CN 212204595 U, F23K 1/00, F23K 3/02, F23L 1/00, published: 12/22/2020.
Недостатком рассмотренных методов подавления оксидов азота при сжигании угля является недостаточное влияние на реакции образования «топливных» оксидов азота, содержащихся в самом топливе.The disadvantage of the considered methods for suppressing nitrogen oxides during coal combustion is their insufficient influence on the formation reactions of “fuel” nitrogen oxides contained in the fuel itself.
Наиболее эффективной технологией, позволяющей в несколько раз уменьшить образование "топливных" оксидов азота, можно отнести впервые предложенную Бабием В.И. (Патент РФ N 1114115 A1, F23K 1/00, опубликовано: 04.03.1983) предварительную термообработку угольной пыли перед его сжиганием в топочной камере. Суть метода заключатся в переводе азотистых соединений находящихся в угольной пыле, в основном в летучих соединениях угля, в химически неактивные состояние за счет предварительной термообработки угольной пыли. По сути, происходит процесс деволатилизация - это удаление летучих веществ из твердого вещества при нагреве выше 400°C, процесс хорошо изученный и широко применяемый при производстве полимеров.The most effective technology, which allows several times to reduce the formation of “fuel” nitrogen oxides, can be attributed to the one first proposed by V.I. Babiy. (RF Patent N 1114115 A1, F23K 1/00, published: 03/04/1983) preliminary heat treatment of coal dust before its combustion in the combustion chamber. The essence of the method is to convert nitrogenous compounds found in coal dust, mainly in volatile coal compounds, into a chemically inactive state due to preliminary heat treatment of coal dust. In essence, the process of devolatylization occurs - this is the removal of volatile substances from a solid when heated above 400 ° C, a process well studied and widely used in the production of polymers.
Данная технология была развита для теплоэнергетики в следующих опубликованных в патентах: RU 2088848, F23D 1/00, опубликовано: 1992 RU 2034198 C1, F23D 1/02, опубликовано: 30.04.1995; RU 3316 U1, F23D 1/00, опубликовано: 16.12.1996; RU 2062947 C1, F23D 1/02, опубликовано: 27.06.1996; RU 2071011 C1, F23D 1/00, опубликовано: 27.12.1996; RU 2087799 C1, F23D 1/00, опубликовано: 20.08.1997; RU 2088848 C1, F23D 1/00, опубликовано: 27.08.1997; RU 2153633 C1, F23K 1/00, F23D 1/00, опубликовано: 27.07.2000; CN 2763701 Y, F23D 1/00, F23N 5/10, опубликовано: 25.02.2005; CN 104501145 A, F23D 1/00, F23D 17/00, опубликовано: 08.04.2015; CN 205782858 U, F23C 1/12, F23D 14/62, опубликовано: 07.12.2016; CN 105444198 B, F23K 3/02, F23C 10/22, опубликовано: 22.06.2018.This technology was developed for thermal power engineering in the following published patents: RU 2088848, F23D 1/00, published: 1992 RU 2034198 C1, F23D 1/02, published: 04/30/1995; RU 3316 U1, F23D 1/00, published: 12/16/1996; RU 2062947 C1, F23D 1/02, published: 06/27/1996; RU 2071011 C1, F23D 1/00, published: 12/27/1996; RU 2087799 C1, F23D 1/00, published: 08/20/1997; RU 2088848 C1, F23D 1/00, published: 08/27/1997; RU 2153633 C1, F23K 1/00, F23D 1/00, published: 07/27/2000; CN 2763701 Y, F23D 1/00, F23N 5/10, published: 02/25/2005; CN 104501145 A, F23D 1/00, F23D 17/00, published: 04/08/2015; CN 205782858 U, F23C 1/12, F23D 14/62, published: 12/07/2016; CN 105444198 B, F23K 3/02, F23C 10/22, published: 06/22/2018.
Результаты испытаний на крупном энергетическом котле, при использовании этой технологии, показали низкую эффективность подавления оксидов азота в связи с недостаточным временем термообработки угольной пыли в предлагаемых устройствах, что не обеспечивало протекание необходимых реакций для перевода азотистых соединений в химически неактивные состояния: «Горелка с предварительной термоподготовкой угольной пыли для снижения образования оксидов азота» Бабий В.И., Вербовецкий Э.Х., Артемьев Ю.П., Теплоэнергетика №10, 2000 г, с. 33-38.Test results on a large power boiler using this technology showed low efficiency in suppressing nitrogen oxides due to insufficient heat treatment time for coal dust in the proposed devices, which did not ensure the occurrence of the necessary reactions to convert nitrogen compounds into chemically inactive states: “Burner with preliminary thermal preparation coal dust to reduce the formation of nitrogen oxides" Babiy V.I., Verbovetsky E.Kh., Artemyev Yu.P., Thermal Power Engineering No. 10, 2000, p. 33-38.
Время термообработки угольной пыли можно увеличить за счет применения предварительного подогрева угольной пыли в теплообменниках. Еще в 1985 году авторы патента SU 1185014 A1, F23B 33/12, F23K 1/04, опубликовано: 15.10.1985, рассматривали такую схему, но с целью обеспечения надежности сжигания низкореакционных углей.The heat treatment time of coal dust can be increased by using preheating of coal dust in heat exchangers. Back in 1985, the authors of the patent SU 1185014 A1, F23B 33/12, F23K 1/04, published: 10/15/1985, considered such a scheme, but with the aim of ensuring the reliability of burning low-reactive coals.
Целью заявленного изобретения является снижение выбросов оксидов азота за счет использования всех вышеперечисленных методов подавления оксидов азота и организации горения угольной пыли: термообработка угольной пыли (деволатилизация) в теплообменнике кипящего слоя, организация трехступенчатого сжигания (ребенинг) с использованием продуктов деволатилизации для организации восстановительной зоны процесса ребенинга. За прототип изобретения взят патент US 6244200, F23C 1/12, F23G 7/06, F23L 15/00, опубликовано: 12.06.2001, для девалатилизации угольной пыли в заявленном изобретении используется вместо дополнительного топливо (природного газа) отбор перегретого пара из парового тракта котла или электронагревательные элементы.The purpose of the claimed invention is to reduce emissions of nitrogen oxides through the use of all of the above methods for suppressing nitrogen oxides and organizing the combustion of coal dust: heat treatment of coal dust (devolatilization) in a fluidized bed heat exchanger, organization of three-stage combustion (rebening) using devolatilization products to organize the reduction zone of the rebenching process . The prototype of the invention is the patent US 6244200, F23C 1/12, F23G 7/06, F23L 15/00, published: 06/12/2001, for the devalilization of coal dust in the claimed invention, instead of additional fuel (natural gas), the selection of superheated steam from the steam path is used boiler or electric heating elements.
На фиг. 1 представлена схема способа снижения выбросов оксидов азота при сжигании угольной пыли.In fig. Figure 1 shows a diagram of a method for reducing nitrogen oxide emissions when burning coal dust.
Способ снижения образования оксидов азота при сжигании угольной пыли выглядит следующим образом: угольная пыль из бункера угольной пыли поступает в теплообменник кипящего слоя, греющим элементом в котором являются поверхности нагрева с перегретым паром, отбираемым из пароперегревателя котла, или электрические нагреватели. Дутьем для псевдоожижения угольной пыли в теплообменнике кипящего слоя являются дымовые газы, или воздух.The method for reducing the formation of nitrogen oxides when burning coal dust is as follows: coal dust from a coal dust bunker enters a fluidized bed heat exchanger, the heating element in which is heating surfaces with superheated steam taken from the boiler superheater, or electric heaters. The blast used to fluidize coal dust in a fluidized bed heat exchanger is flue gases or air.
В процессе нагрева псевдооженной угольной пыли в теплообеннике кипящего слоя происходит процесс девалатилизации - выход летучих и перевод азотистых соединений в химически неактивные состояния. Далее термообработанную угольную пыль из теплообменника кипящего слоя подают в пылеугольные горелки, а продукты деволатилизации подают в газовые горелки, расположенные над пылеугольными горелками. За счет сжигания продуктов деволатилизации образовывают восстановительную зону. Над газовыми горелками устанавливают сопла третичного воздушного дутья.During the heating of fluidized coal dust in a fluidized bed heat exchanger, a devalatization process occurs - the release of volatiles and the transfer of nitrogenous compounds into chemically inactive states. Next, the heat-treated coal dust from the fluidized bed heat exchanger is fed to pulverized coal burners, and the devolatilization products are fed to gas burners located above the pulverized coal burners. Due to the combustion of devolatilization products, a reduction zone is formed. Tertiary air blast nozzles are installed above the gas burners.
В результате внедрения изобретения выбросы «топливных» оксидов азота сокращаются более чем в 2-а раза, интенсивность горения термообработанной угольной пыли значительно возрастает, что позволяет применять более сложные горелочные устройства для подавления «термических» оксидов азота или сжигать низкореационные угли без подсветки. Сжигание продуктов деволатилизации позволяет организовать восстановительную зону процесса ребенинга без применения дополнительного топлива (например, дорогостоящего природного газа) или сложного оборудования использующего технологии пиролиза или газификации угольной пыли.As a result of the implementation of the invention, emissions of “fuel” nitrogen oxides are reduced by more than 2 times, the combustion intensity of heat-treated coal dust increases significantly, which makes it possible to use more complex burner devices to suppress “thermal” nitrogen oxides or burn low-reactivity coals without lighting. Combustion of devolatilization products makes it possible to organize a reduction zone of the rebenching process without the use of additional fuel (for example, expensive natural gas) or complex equipment using pyrolysis or gasification technologies of coal dust.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2803772C1 true RU2803772C1 (en) | 2023-09-19 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1078199A2 (en) * | 1983-01-10 | 1984-03-07 | Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского | System for preparing high-ash solid fuel and coal dressing waste for burning |
| SU1185014A1 (en) * | 1983-12-23 | 1985-10-15 | Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского | Boiler plant |
| RU2008565C1 (en) * | 1990-03-14 | 1994-02-28 | Сибирский филиал Всероссийского теплотехнического научно-исследовательского института им.Ф.Э.Дзержинского | Dust preparing system |
| RU2088848C1 (en) * | 1992-10-12 | 1997-08-27 | Государственное предприятие по наладке, совершенствованию, технологии и эксплуатации электростанций и сетей "УралТЕХЭНЕРГО" | Method and system for burning solid pulverized fuel |
| US6244200B1 (en) * | 2000-06-12 | 2001-06-12 | Institute Of Gas Technology | Low NOx pulverized solid fuel combustion process and apparatus |
| CN2763701Y (en) * | 2005-02-25 | 2006-03-08 | 贾臻 | Preheating type coal dust burner |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1078199A2 (en) * | 1983-01-10 | 1984-03-07 | Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского | System for preparing high-ash solid fuel and coal dressing waste for burning |
| SU1185014A1 (en) * | 1983-12-23 | 1985-10-15 | Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского | Boiler plant |
| RU2008565C1 (en) * | 1990-03-14 | 1994-02-28 | Сибирский филиал Всероссийского теплотехнического научно-исследовательского института им.Ф.Э.Дзержинского | Dust preparing system |
| RU2088848C1 (en) * | 1992-10-12 | 1997-08-27 | Государственное предприятие по наладке, совершенствованию, технологии и эксплуатации электростанций и сетей "УралТЕХЭНЕРГО" | Method and system for burning solid pulverized fuel |
| US6244200B1 (en) * | 2000-06-12 | 2001-06-12 | Institute Of Gas Technology | Low NOx pulverized solid fuel combustion process and apparatus |
| CN2763701Y (en) * | 2005-02-25 | 2006-03-08 | 贾臻 | Preheating type coal dust burner |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6604474B2 (en) | Minimization of NOx emissions and carbon loss in solid fuel combustion | |
| CN1276214C (en) | A method for reducing nitrogen oxide emissions by using tertiary fuel oxidation and in-situ circulation of flue gas in the furnace | |
| AU651343B2 (en) | Method and apparatus for reducing emissions of N2O when burning nitrogen-containing fuels in fluidized bed reactors | |
| CN108151008A (en) | A kind of power boiler low NOx of high-temperature flue gas preheating semicoke mixes combustion system and method | |
| CN204554797U (en) | Reduce the burning device of circulating fluidized bed of discharged nitrous oxides | |
| CN107760387B (en) | High-nitrogen biomass waste gasification combustion heat supply system and process | |
| CN109539243B (en) | A system and method for co-combustion of biomass fuel and semi-coke | |
| EP0698763B1 (en) | Circulating fluidized bed repowering to reduce SOx and NOx emissions from industrial and utility boilers | |
| CN110360589B (en) | A power station system and method for realizing low NOx mixed combustion of semi-coke through chemical chain air separation | |
| CN110272748B (en) | Active coking device and method | |
| RU2803772C1 (en) | Method for reducing nitrogen oxide emissions from coal dust combustion | |
| JP6388555B2 (en) | Biomass gasification system and boiler equipment using the same | |
| US6497187B2 (en) | Advanced NOX reduction for boilers | |
| CN221146517U (en) | Biomass boiler based on medium and small-sized coal-fired boiler transformation | |
| CN118361727A (en) | Combustion method of low-heating value gasified fine slag | |
| CN113108274B (en) | Coal chemical poly-generation coupling semicoke low-NOxSystem and method of combustion | |
| CN113551222B (en) | A kind of biomass fuel low-nitrogen combustion device and its low-nitrogen combustion method | |
| CN109751592A (en) | A kind of industrial coal layer burner mixes the System and method for of burning semicoke | |
| CN108361684B (en) | A kind of high temperature smokeless boiler and combustion method | |
| RU2199058C1 (en) | Method of burning solid pulverized coal fuel in furnaces of steam and hot-water boilers (versions) | |
| RU2534652C1 (en) | Combustion method of cavitation carbon-water fuel from oil coke in inert material fluidised bed furnace, and scheme for its implementation | |
| RU63032U1 (en) | VERTICAL FURNACE CHAMBER FOR STEPS FUEL BURNING WITH A REDUCED NITROGEN OXIDES OUTPUT | |
| RU2407948C1 (en) | Three-stage coal combustion method by using plasma thermochemical treatment | |
| KR100441943B1 (en) | An Integrated Combined Cycle System using Coal Combustion and Gasification in a Pressurized Circulating Fluidized Bed Reactor | |
| CN119267917A (en) | A power generation system that can process hazardous waste and various types of garbage |