低NOX燃烧方法技术

技术编号:17254896 阅读:24 留言:0更新日期:2018-02-11 17:05
本发明专利技术提供了一种燃烧方法,在所述燃烧方法中受热的烟气加热再生器(100),含有NOx的燃料与烟气混合物通过所述再生器发生吸热反应,所述吸热反应产生合成气并破坏NOx。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低NOX燃烧方法
本专利技术涉及熔炉(诸如玻璃熔炉)中的燃烧,其中材料被送入熔炉中并被在熔炉内发生燃烧的热量加热和/或熔化。专利技术背景对于许多使用烃燃料作为提供热量和能量的手段以满足各种工艺需求的行业来说,减少NOx排放已经成为一个共同的环境目标。通常,烃燃料与氧化剂一起燃烧以释放燃料的化学能,这样也形成单个或多个高温火焰。来自火焰的热量被转移至用于各种目的的工艺负荷,诸如产生用于发电的高压蒸汽或熔化用于制造玻璃和金属的原材料。火焰燃烧过程产生含有主要燃烧物质(诸如CO2和H2O)的高温烟气流,以及不期望的排放物,诸如SO2和NOx(意指NO、NO2、N2O以及其中两种或全部三种的任何组合)。通常,烃燃烧烟气中的NOx含有NO。已经开发了一些减少NOx排放的技术。这些技术包括燃料分级、氧化剂分级、再燃烧、富氧燃烧、特殊设计的低NOx燃烧器、选择性非催化还原(SNCR)、选择性催化还原(SCR)和烟气净化技术。除了许多其他因素之外,选择用于商业需求的减少NOx技术取决于要降低的NOx水平及其相关成本。有时,决策时还应考虑的一个因素是可用于安装减少NOx设备的厂房空间。此外,可以组合不同类型的减少NOx技术以达到目标NOx排放水平。在再生玻璃熔炉中,用高温预热的燃烧空气引燃天然气后,火焰温度变得非常高,从而导致NOx大量排放。减少NOx排放的一种方法是通过降低燃烧空气的预热温度来降低火焰温度。然而,这种方法减少了从熔炉烟气中回收的热量的量。如果再生器烟气管道下游没有额外的热回收装置,随后较高温度的烟气排入烟囱并造成燃料损失,因此增加了操作成本。由于从系统排出的烟气具有高温,因此确保下游烟气管道耐火材料和污染控制设备能够在这些较高温度条件下运行变得很重要。需要在不降低热回收效率的情况下减少来自高温熔炉的NOx排放。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是在熔炉中进行燃烧的方法,该方法包括:(A)在熔炉中燃烧燃料以产生包含NOx的气态燃烧产物,以及(B)交替地(1)使包含NOx的气态燃烧产物从熔炉进入并穿过冷却的第一再生器,以加热第一再生器并冷却所述气态燃烧产物,并使所述第一再生器中所述冷却的气态燃烧产物的第一部分和燃料进入受热的第二再生器;并且在第二再生器中,气态燃烧产物和燃料以吸热反应形式发生反应,以将所述气态燃烧产物中的NOx还原成氮气并形成包含氢气、CO和所述氮气的合成气;并使所述合成气从第二再生器进入熔炉并在熔炉中燃烧,同时将所述气态燃烧产物的剩余部分从所述第一再生器传递到排气口(如本文所定义),以及(2)使包含NOx的气态燃烧产物从熔炉进入并穿过冷却的第二再生器,以加热第二再生器并冷却所述气态燃烧产物,并使所述第二再生器中所述冷却的气态燃烧产物的第一部分和燃料进入受热的第一再生器;在第一再生器中,气态燃烧产物和燃料以吸热反应形式发生反应,以将所述气态燃烧产物中的NOx还原成氮气并形成包含氢气、CO和所述氮气的合成气;并使所述合成气从第一再生器进入熔炉并在熔炉中燃烧,同时将所述气态燃烧产物的剩余部分从所述第二再生器传递到排气口(如本文所定义)。本专利技术的另一个方面包括在熔炉中进行燃烧的方法,该方法包括:(A)在熔炉中燃烧燃料以产生包含NOx的气态燃烧产物,以及(B)交替地(1)使包含NOx的气态燃烧产物从熔炉进入并穿过冷却的第一再生器,以加热第一再生器并冷却所述气态燃烧产物,并使所述第一再生器中所述冷却的气态燃烧产物的第一部分和燃料进入受热的第二再生器;并且在第二再生器中,气态燃烧产物和燃料以吸热反应形式发生反应,以将所述气态燃烧产物中的NOx还原成氮气并形成包含氢气、CO和所述氮气的合成气;并使所述合成气从第二再生器进入熔炉并在熔炉中通过分级燃烧进行燃烧,同时将熔炉中包含NOx的所述气态燃烧产物引入到从第二再生器进入熔炉的合成气流中,并在分级燃烧的富含燃料区域还原合成气流中的NOx,以及(2)使包含NOx的气态燃烧产物从熔炉进入并穿过冷却的第二再生器,以加热第二再生器并冷却所述气态燃烧产物,并使所述第二再生器中所述冷却的气态燃烧产物的第一部分和燃料进入受热的第一再生器;并且在第一再生器中,气态燃烧产物和燃料以吸热反应形式发生反应,以将所述气态燃烧产物中的NOx还原成氮气并形成包含氢气、CO和所述氮气的合成气;并使所述合成气从第一再生器进入熔炉并在熔炉中通过分级燃烧进行燃烧,同时将熔炉中包含NOx的所述气态燃烧产物夹带到从第一再生器进入熔炉的合成气流中,并在分级燃烧的富含燃料区域还原合成气流中的NOx。优选的是,除了不使所述烟气的第一部分和燃料从任一再生器进入另一个再生器之外,在相同条件下传递到排气口(如本文所定义)的烟气相比于通过操作熔炉而产生的烟气的总量含有更少的NOx。附图说明图1至图3是本专利技术方法的不同方面的示意图。具体实施方式本专利技术采用从高温烟气排气流中重新捕获可用热量的热回收方法。可以实施本专利技术方法的燃烧过程的优选示例包括玻璃熔炉,在该玻璃熔炉中将玻璃形成成分一起熔化以形成熔融玻璃。这种热回收方法分两个循环进行,这两个循环在本文中称为烟道循环和重整循环。这两个循环在两个或多个填满方格的再生器中交替执行。热回收方法的实施优选地与熔炉和其他燃烧装置相关联,这些装置采用“富氧”燃烧方法,即燃料与具有至少50体积%氧、优选至少80体积%氧、更优选至少90体积%氧、甚至至少99体积%氧的氧含量的气态氧化剂一起燃烧,因为通过富氧燃烧产生的烟气具有较高的H2O和CO2浓度,这两者都促进了在本专利技术方法中使用的吸热重整反应。在烟道循环期间,第一再生器中的方格提取并存储从熔炉送入并穿过该再生器的高温烟气的热量。然后,在重整循环中,离开第一再生器的冷却烟气的一部分(本文中称为回收烟气或RFG)被送入另一(第二)再生器中并与燃料流混合(本文中称为重整燃料或RF)。在下面的描述中,为了便于说明,纯甲烷(CH4)被描述为重整燃料。其他符合要求的燃料包括任何可燃气体、气体混合物或汽化液体燃料,包括但不限于天然气、丙烷和LPG(液化石油气)。如下文将进一步描述,RFG包含NOx。作为下文描述的另一个优点,RFG可以与包括NOx但不是在获得RFG的熔炉中产生的另一种气体组合物混合。在重整循环中,如本文所述,RFG/重整燃料混合物进入其中方格已受热的第二再生器,并通过第二再生器流向熔炉。通过第二再生器的RFG/RF混合物的温度通过从已预热的方格中提取热量而继续增大。随着RFG/RF混合物通过第二再生器,其达到重整反应开始发生并持续发生的温度,从而产生包括H2和CO的产物。重整反应是吸热的,并且促进重整反应所需的热量从受热的方格中吸收。由重整反应产生的气体组合物通常包含一种或多种组分,诸如H2、CO、未反应的气体(包括H2O、CO2、CH4)、氮气、任何残留的NOx以及烟灰。如此产生的气体组合物在本文中也称为“合成气”。合成气从第二再生器产生,进入熔炉,并在熔炉中与氧化剂一起燃烧,以提供在熔炉中加热和/或熔化材料的热能。一段时间之后,颠倒两个再生器的操作,即,将在烟道循环中使用的再生器切换到重整循环,并将在重整循环中使用的再生器切换到烟道循环。更长一段时间之后,再次颠倒两个再生器的操作。颠倒的时机可由经过的时间,或者由其他标本文档来自技高网
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低NOX燃烧方法

【技术保护点】
一种在熔炉中进行燃烧的方法,包括(A)在熔炉中燃烧燃料以产生包含NOx的气态燃烧产物,以及(B)交替地(1)使包含NOx的气态燃烧产物从所述熔炉进入并穿过冷却的第一再生器,以加热所述第一再生器并冷却所述气态燃烧产物,并使所述第一再生器中所述冷却的气态燃烧产物的第一部分和燃料进入受热的第二再生器;并且在所述第二再生器中,所述气态燃烧产物和所述燃料以吸热反应形式发生反应,以将所述气态燃烧产物中的NOx还原成氮气并形成包含氢气、CO和所述氮气的合成气;并使所述合成气从所述第二再生器进入所述熔炉并在所述熔炉中燃烧,同时将所述气态燃烧产物的剩余部分从所述第一再生器传递到排气口,以及(2)使包含NOx的气态燃烧产物从所述熔炉进入并穿过冷却的第二再生器,以加热所述第二再生器并冷却所述气态燃烧产物,并使所述第二再生器中所述冷却的气态燃烧产物的第一部分和燃料进入受热的第一再生器;并且在所述第一再生器中,所述气态燃烧产物和所述燃料以吸热反应形式发生反应,以将所述气态燃烧产物中的NOx还原成氮气并形成包含氢气、CO和所述氮气的合成气;并使所述合成气从所述第一再生器进入所述熔炉并在所述熔炉中燃烧,同时将所述气态燃烧产物的剩余部分从所述第二再生器传递到排气口。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.15 US 62/147786;2016.04.08 US 15/0940441.一种在熔炉中进行燃烧的方法,包括(A)在熔炉中燃烧燃料以产生包含NOx的气态燃烧产物,以及(B)交替地(1)使包含NOx的气态燃烧产物从所述熔炉进入并穿过冷却的第一再生器,以加热所述第一再生器并冷却所述气态燃烧产物,并使所述第一再生器中所述冷却的气态燃烧产物的第一部分和燃料进入受热的第二再生器;并且在所述第二再生器中,所述气态燃烧产物和所述燃料以吸热反应形式发生反应,以将所述气态燃烧产物中的NOx还原成氮气并形成包含氢气、CO和所述氮气的合成气;并使所述合成气从所述第二再生器进入所述熔炉并在所述熔炉中燃烧,同时将所述气态燃烧产物的剩余部分从所述第一再生器传递到排气口,以及(2)使包含NOx的气态燃烧产物从所述熔炉进入并穿过冷却的第二再生器,以加热所述第二再生器并冷却所述气态燃烧产物,并使所述第二再生器中所述冷却的气态燃烧产物的第一部分和燃料进入受热的第一再生器;并且在所述第一再生器中,所述气态燃烧产物和所述燃料以吸热反应形式发生反应,以将所述气态燃烧产物中的NOx还原成氮气并形成包含氢气、CO和所述氮气的合成气;并使所述合成气从所述第一再生器进入所述熔炉并在所述熔炉中燃烧,同时将所述气态燃烧产物的剩余部分从所述第二再生器传递到排气口。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料和所述合成气在所述熔炉中与包含至少50体积%氧的氧化剂一起燃烧。3.根据权利要求1所述的方法,其中所述燃料和所述合成气在所述熔炉中与包含至少90体积%氧的氧化剂一起燃烧。4.根据权利要求1所述的方法,其中将含有NOx且不在所述熔炉中产生的气体流连同所述第一再生器中所述气态燃烧产物的第一部分传递到所述第二再生器中,并且将含有NOx且不在所述熔炉中产生的气体流连同所述第二再生器中所述气态燃烧产物的第一部分传递到所述第一再生器中。5.根据权利要求4所述的方法,其中所述燃料和所述合成气在所述熔炉中与包含至少50体积%氧的氧化剂一起燃烧。6.根据权利要求4所述的方法,其中所述燃料和所述合成气在所述熔炉中与包含至少90体积%氧的氧化剂一起燃烧。7.一种在熔炉中...

【专利技术属性】
技术研发人员:KT·吴小林尚
申请(专利权)人:普莱克斯技术有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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