本發(fā)明涉及石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐的再燃燒裝置，更具體地涉及采用使在使用石油焦炭燃料的系統(tǒng)中產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)減少的再燃燒系統(tǒng)的石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐。

背景技術(shù)：

工業(yè)鍋爐指的是在一般工廠或企業(yè)等中主要以生成工作用空氣或溫水為目的而使用的鍋爐且解釋為各種含義。

工業(yè)鍋爐需要生成大量的熱同時要求低的經(jīng)濟成本，因此其燃料使用石油焦炭燃料。

石油焦炭燃料具有取決于用作低價燃料的高的經(jīng)濟性的優(yōu)點。

然而，由于燃料內(nèi)的氮成分高，因此存在相比其他燃料會生成相對多的大氣環(huán)境污染物(諸如氮氧化物(NOx))的問題。

因此，需要通常工業(yè)鍋爐中不會使用的高價后處理設(shè)備(諸如選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction，以下稱為SCR)設(shè)備)。

作為參考，選擇性催化還原(SCR)指的是在使根據(jù)化石燃料的使用而生成的氮氧化物排放到大氣中之前在排出后端將該氮氧化物轉(zhuǎn)換成氧氣等無害物質(zhì)的環(huán)境設(shè)備。

這引起初始投資成本和維護成本變高的問題。

作為用于克服伴隨這種工業(yè)鍋爐的使用產(chǎn)生的問題的方案，在燃燒系統(tǒng)中不使用后處理設(shè)備且在燃燒爐內(nèi)減少氮氧化物(NOx)的方法包括再燃燒方法和選擇性非催化還原(Selective Non-Catalytic Reduction，以下稱為SCNR)方法。

選擇性非催化還原(SCNR)法具有安裝成本和維護成本少的優(yōu)點。

然而，選擇性非催化還原(SCNR)法為沒有催化劑的反應(yīng)，其氮氧化物的去除率為約40％至50％，相比選擇性催化還原(SCR)法具有效率顯著降低的缺點。

對此，本申請人的已申請并授權(quán)的作為現(xiàn)有技術(shù)的韓國授權(quán)專利第955537號關(guān)于再燃燒系統(tǒng)進行了公開，此外，本申請人的已申請并授權(quán)的作為現(xiàn)有技術(shù)的韓國授權(quán)專利第9593096號提供了生物質(zhì)再燃燒系統(tǒng)。

然而，在石油焦炭鍋爐的情況下，相比使用諸如液化天然氣(LNG)或重油的其他燃料的工業(yè)鍋爐，火焰溫度顯著高，因此仍存在由于再燃燒或SNCR反而使得氮氧化物(NOx)的排放量必然增加的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的，本發(fā)明的目的是提供一種石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐，其通過使石油焦炭燃料再燃燒而使氮氧化物的排放最小化且使燃燒效率最大化。

技術(shù)方案

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種包括設(shè)置有燃燒器的燃燒爐和連接至所述燃燒爐的鍋爐的石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐，其特征在于，包括：燃料噴嘴，所述燃料噴嘴在所述燃燒爐中形成在所述燃燒器和所述鍋爐之間；空氣供給部，所述空氣供給部形成在所述鍋爐上；以及燃料供給部，所述燃料供給部連接至所述噴嘴。

此外，所述石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐的特征在于，向所述燃料噴嘴供給再燃燒燃料。

此外，所述石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐的特征在于，烴類燃料供給部包含液體的所述再燃燒燃料(包括再生油、重油、輕油中的至少一者)。

此外，所述石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐的特征在于，所述燃料噴嘴形成在所述燃燒爐的溫度為大于或等于900攝氏度且小于或等于1500攝氏度的位置。

此外，所述石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐的特征在于，所述空氣供給部形成為在所述鍋爐內(nèi)800攝氏度以上的位置供給空氣。

此外，所述石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐的特征在于，所述燃料噴嘴包括壓力式噴嘴或混合式噴嘴中的至少一者。

此外，本發(fā)明提供一種石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐再燃燒方法，其特征在于，包括：通過形成在燃燒爐中的燃燒器進行第一燃燒的第一步驟；在所述第一步驟后通過形成在所述燃燒爐中的燃料噴嘴供給再燃燒燃料并使所述再燃燒燃料再燃燒的第二步驟；以及通過在連接至所述燃燒爐的鍋爐上形成的空氣供給部供給用于氧化的空氣的第三步驟。

有益效果

上述本發(fā)明具有如下效果。

第一，在石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐內(nèi)使氮氧化物(NOx)的生成最小化，從而無需使用諸如選擇性催化還原裝置的高價的后處理設(shè)備，因此具有在降低設(shè)備的初始投資成本或維護成本的同時也使氮氧化物的生成最小化的優(yōu)點。

第二，通過供給再燃燒燃料而具有有助于穩(wěn)定石油焦炭燃料系統(tǒng)的優(yōu)點。

第三，由于燃料噴嘴使用壓力式噴嘴而能夠僅噴射液體，因此具有能夠以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)有效的再燃燒的優(yōu)點。

第四，由于燃料噴嘴能夠由混合式噴嘴形成，因此具有使與燃燒氣體的混合動量最大化的優(yōu)點。

第五，通過空氣供給部進一步供給氧化空氣，從而具有能夠完全去除可以在再燃燒反應(yīng)后生成的一氧化碳和未燃燒的烴的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的實驗結(jié)果圖。

具體實施方式

以下，將參照附圖進行詳細說明。

在該過程中，為了說明的清楚性和便利性，可以夸張地示出附圖中所示的線的粗細或組成部分的尺寸等。此外，后述術(shù)語是考慮其在本發(fā)明中的功能而定義的術(shù)語，其可以根據(jù)用戶、操作者的意圖或習(xí)慣而不同。因此，需要基于本說明書的全部內(nèi)容來解釋這些術(shù)語的定義。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的實驗結(jié)果圖。

燃燒器100形成在燃燒爐200的一側(cè)以在燃燒爐200內(nèi)引起第一次燃燒。

燃燒器100可以包括石油焦炭燃料燃燒器和用于混合燃燒的燃燒器。

換句話說，燃燒器100可以包括石油焦炭專用燃燒器或用于石油焦炭燃料和其他燃料的混合燃燒的燃燒器。

優(yōu)選地，燃燒爐200為在石油焦炭系統(tǒng)中使用的燃燒爐200。

更詳細地，石油焦炭燃料專用石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐系統(tǒng)與現(xiàn)有的鍋爐系統(tǒng)不同，為了生成蒸汽，在鍋爐300的前端設(shè)置用于誘導(dǎo)燃料完全燃燒的燃燒爐200。

換句話說，在用于生成蒸汽的鍋爐300的前端連接包括燃燒器100的燃燒爐200。

在鍋爐300中，在燃燒爐200中生成的熱傳遞給水，從而生成高溫高壓蒸汽。

優(yōu)選地，燃料噴嘴600形成在燃燒爐200中在燃燒器100和鍋爐300之間。

換句話說，燃料噴嘴600形成在連接燃燒爐200和鍋爐300的位置附近。

更詳細地，優(yōu)選地，燃料噴嘴600形成在燃燒爐200的溫度為大于或等于900攝氏度且小于或等于1500攝氏度的位置處。

也就是說，優(yōu)選地，在燃燒爐200或鍋爐300的內(nèi)部溫度為大于或等于900攝氏度且小于或等于1500攝氏度的位置處噴射再燃燒燃料。

這是為了，通過在具有比使用一般的再燃燒方法的情況高的溫度的位置條件下供給再燃燒燃料，根據(jù)火焰溫度高且隨后溫度急速下降的石油焦炭燃料使用鍋爐的特征，確保在供給再燃燒燃料以后的再燃燒反應(yīng)時間。

換句話說，這是為了確保通過再燃燒降低氮氧化物(NOx)的反應(yīng)時間。

優(yōu)選地，從燃燒爐200的側(cè)壁朝向燃燒爐200的中心部形成多個燃料噴嘴600。

從燃料供給部提供的再燃燒燃料供給線路連接至燃料噴嘴600，以供給再燃燒燃料。

此外，優(yōu)選地，烴類燃料供給部400包含液體的再燃燒燃料(包括再生油、重油、輕油中的至少一者)。

這是因為，為了在較高的溫度條件下誘導(dǎo)再燃燒反應(yīng)，在現(xiàn)有的再燃燒方法中主要使用氣體燃料的情況下，烴基快速分解，相比再燃燒反應(yīng)，向燃燒反應(yīng)方向誘導(dǎo)，同時反而可能增大氮氧化物(NOx)的排放量。

此外，通過供給再燃燒燃料，有助于燃料系統(tǒng)整體的穩(wěn)定化。

更詳細地，在石油焦炭燃料的情況下，揮發(fā)性物質(zhì)少且碳含量高，因此具有燃燒反應(yīng)慢的傾向。

此時，若供給液體的再燃燒燃料，則由于具有供給這種石油焦炭燃料的燃燒反應(yīng)激活能量的效果，因此，有助于燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

燃料噴嘴600是用于供給液體的再燃燒燃料的裝置。

從燃料噴嘴600供給的再燃燒燃料的量配置成能夠通過控制泵403的壓力進行調(diào)節(jié)。

燃料噴嘴600也可以使用壓力式噴嘴而僅噴射液體。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的燃料噴嘴600也可以使用混合式噴嘴，以將壓縮空氣或蒸汽與液體再燃燒燃料一起噴射。

在燃料噴嘴600為混合式噴嘴時，能夠使與燃燒氣體的混合動量最大化。

由于在再燃燒燃料為低質(zhì)量狀態(tài)而具有許多顆粒時，壓力式噴嘴可能發(fā)生噴嘴堵塞現(xiàn)象，因此在使用包括一部分固體顆?；蛘承愿叩牡唾|(zhì)量的液體燃料作為再燃燒燃料時，顯然需要使用混合式噴嘴。

優(yōu)選地，計算并供給在根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的烴類燃料供給部400中的再燃燒燃料的供給量，以相對于整個鍋爐系統(tǒng)的熱量具有5％至30％水平的熱量。

烴類燃料供給部400主要分為包括加熱器406的燃料箱405、第一過濾器404、第二過濾器401、流量計402和泵403。

向燃料箱405提供液體的再燃燒燃料。

第一過濾器404設(shè)置在燃料箱405和泵403之間，以在通過泵403的運作而使再燃燒燃料從燃料箱405流出時進行第一次過濾。

流量計402連接至泵403，以表示從燃料箱405向燃料噴嘴600供給的再燃燒燃料的量。

第二過濾器401設(shè)置在流量計402和燃料噴嘴600之間，以在將再燃燒燃料供給至燃料噴嘴600之前進行最后的過濾。

因此，不會發(fā)生燃料噴嘴600堵塞等問題。

空氣供給部500設(shè)置在鍋爐300上以向鍋爐300內(nèi)部注入空氣。

空氣供給部500是用于在燃燒爐200中的燃燒反應(yīng)后殘留的一氧化碳(CO)和烴的完全氧化的附加空氣供給裝置。

優(yōu)選地，在供給再燃燒燃料后，通過空氣供給部500注入空氣。

此外，優(yōu)選地，空氣供給部500在鍋爐300的平均溫度為800攝氏度以上的位置處向鍋爐300供給空氣。

由于相比氣體再燃燒燃料，諸如再生油的高分子量的液體再燃燒燃料的反應(yīng)較慢，因此優(yōu)選附加地注入用于氧化的空氣。

如圖2所示，可以確定到，相比不采用再燃燒的情況，通過上述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐的氮氧化物的排放量顯著降低。

更詳細地，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐中氮氧化物的平均排放量為92ppm(百萬分比濃度)的水平，相反，在一般鍋爐中氮氧化物的平均排放量為155ppm。

從該實驗結(jié)果可知，相比一般的工業(yè)鍋爐，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的石油焦炭燃料工業(yè)鍋爐的氮氧化物的排放量顯著降低，同時還能夠證明為高效率的鍋爐。

上文參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了說明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解，在不脫離在所附權(quán)利要求書中記載的本發(fā)明的思想和領(lǐng)域的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明進行各種修改和變更。