用于燃燒烴和其它液體和氣體的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于燃燒烴或其它可燃性液體和氣體的方法和裝置，還涉及這樣的設(shè)備的制造和應(yīng)用。裝置(APP)已設(shè)有至少一個用于液態(tài)和/或氣態(tài)燃料(FUE)和空氣(AIR)的入口和至少一個用于去除在所述裝置(APP)中產(chǎn)生的氣體(EXHG)的氣體出口(EXHG)，以及至少一個用于調(diào)節(jié)燃料(FUE)和空氣(AIR)的量的測量和調(diào)節(jié)單元(C)，并且所述裝置(APP)已設(shè)有至少一個用于氣體的部分燃燒的預(yù)燃燒區(qū)(Cz11、Cz12、Tz1)，所述裝置包括至少一個后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22、Tz2)，其用于燃燒在預(yù)燃燒中產(chǎn)生的氣體，使在預(yù)燃燒中所產(chǎn)生的NOx還原和/或使烴和一氧化碳排放物氧化。
【專利說明】用于燃燒烴和其它液體和氣體的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于燃燒烴或其它可燃性液體和氣體的方法和裝置，還涉及這樣的裝置的制造和用途。

【背景技術(shù)】
[0002]在能量的產(chǎn)生中，熱燃燒總是產(chǎn)生氮氧化合物(NOx)，因為在高溫下(>1000°C )燃料中所含的大氣氮或有機(jī)氮與燃料中所含的燃燒空氣或氧氣反應(yīng)。溫度越高，燃燒時間越長，就產(chǎn)生了更多的NOx排放。另一個問題在于，熱燃燒從來都不完全，但由于不完全燃燒，煙道氣總是留有未燃燒的烴(VOC)或一氧化碳(CO)。產(chǎn)生的這些化合物的量越高，溫度就越低，燃燒時間就越短，即由于還原(NOx)和氧化(HC和CO)反應(yīng)需要的條件是相互矛盾的，因此產(chǎn)生排放。官方基于在歐洲的BAT(最佳可用技術(shù)(Best Available Technology))解決方案和在USA的BAC(最佳可用控制(Best Available Control))標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)開始引入更嚴(yán)格的排放法規(guī)。
[0003]由于二氧化碳(CO2)的溫室效應(yīng)，公開辯論中的主題近來已經(jīng)聚焦在二氧化碳排放上。在某種程度上已經(jīng)被忽略的是，烴排放是比CO2強(qiáng)大一個數(shù)量級的溫室氣體。同樣，氮氧化合物是溫室氣體和導(dǎo)致酸雨的原因，并且與VOC氣體聯(lián)合起來成為對植物和人類高度有害的對流層臭氧的來源。由于這些原因，NOx和VOC排放法規(guī)也與CO2排放同時被收緊。氮氧化合物排放的消除是昂貴的，因為這需要通常損害效率(提高CO2排放)并且還提高投資和運(yùn)營成本的二次方法。目前所采用的最有效的二次NOx去除手段是SCR(選擇性催化還原)催化轉(zhuǎn)換器和與其相容的選擇性還原劑(氨或尿素)。從煙道氣中去除VOC和CO排放較為容易。對此所需要的僅是氧化催化劑。此外，所有上述化合物需要高于250°C的溫度和隨后的熱量回收。煙道氣的清除就投資和運(yùn)營成本而言是昂貴的。供選擇的解決方案是氧化有機(jī)燃料，以實際上完全不產(chǎn)生上述的排放。這對于催化燃燒以及熱和催化燃燒的組合是可能的，因為氣體溫度可以維持在足夠低的水平上，反應(yīng)時間與熱燃燒相比非常短。另外一種可能是在化學(xué)計量的空氣-燃料比下熱地燃燒氣態(tài)或液態(tài)燃料。在熱燃燒之后，在熱燃燒中產(chǎn)生的NOx可以在催化轉(zhuǎn)換器中還原。
[0004]二氧化碳總是在燃燒有機(jī)化合物時產(chǎn)生。利用在燃燒中產(chǎn)生的二氧化碳的一個可能是溫室，其不僅為了熱能而且還為了替代在光合成中消耗的二氧化碳以及為了給植物施肥而需要二氧化碳。關(guān)于空氣傳播的二氧化碳(約380mg/Nm3)的雙倍-三倍過量可以加速多達(dá)40%的生長。
[0005]溫室成為用于減少CO2排放的好的目標(biāo)，特別是如果能量是用無排放的生物燃料產(chǎn)生的。在該情況下，溫室將作為碳匯(carbon sinks)起作用。催化燃燒,單獨(dú)地或與熱燃燒共同地，可以特別好地應(yīng)用到用于溫室的能量的產(chǎn)生，因為植物既不耐受氮氧化合物，也不耐受乙烯。同樣地，關(guān)于這些排放，植物需要的空氣比人類清潔約一百倍。
[0006]在工業(yè)、交通和居住供暖所需要的能量的產(chǎn)生中所生成的NOx和VOC是一個主要問題。它們與陽光一起產(chǎn)生對于植物和人類有害的對流層臭氧。從2012年2月I日起，NOx排放按照加利福尼亞BAC標(biāo)準(zhǔn)被限制到約15mg/Nm3(1.4-3麗設(shè)施)的水平。較大的設(shè)施被要求具有較低的值:對于NOx排放，為5mg/Nm3，對于VOC和CO排放，為20mg/Nm3。然而，州和州之間的標(biāo)準(zhǔn)是不同的。這些值不能僅通過熱燃燒達(dá)到。然而，在不用隨后處理煙道氣的情況下，所有這些限值可以通過催化燃燒或催化和熱燃燒的新的組合來達(dá)到。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]現(xiàn)在發(fā)明了用于燃燒烴或其它可燃性氣體和液體的方法和裝置，借此燃燒可以以特別有效的方式來進(jìn)行。本發(fā)明還涉及用于制造和使用這樣的裝置的方法。
[0008]本發(fā)明的方法和裝置存在于獨(dú)立權(quán)利要求中。此外，本發(fā)明的數(shù)個優(yōu)選實施方案存在于從屬權(quán)利要求中。
[0009]本發(fā)明的裝置APP已設(shè)有或安置成包括至少一個用于液態(tài)和/或氣態(tài)燃料和空氣的入口，和至少一個用于除去在所述裝置中生成的氣體的氣體出口，以及至少一個用于調(diào)節(jié)燃料和空氣量的測量和調(diào)節(jié)單元，并且所述裝置APP已設(shè)有至少一個用于氣體的部分燃燒的預(yù)燃燒區(qū)，所述裝置包括至少一個用于燃燒在預(yù)燃燒中生成的氣體的后燃燒區(qū)以減少在預(yù)燃燒中產(chǎn)生的NOxjP /或以氧化烴和一氧化碳排放物。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個目的，預(yù)燃燒區(qū)和/或后燃燒區(qū)中的至少一個是催化區(qū)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述裝置APP設(shè)有至少一個催化區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述裝置APP設(shè)有至少一個熱區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述裝置APP設(shè)有至少一個催化預(yù)燃燒區(qū)和至少一個熱后燃燒區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述裝置APP設(shè)有至少一個催化預(yù)燃燒區(qū)和至少一個催化后燃燒區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述裝置APP設(shè)有至少一個熱預(yù)燃燒區(qū)和至少一個催化后燃燒區(qū)。這在本發(fā)明的某些實施方案中是有益的，并且有利于改善燃燒性能。根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述裝置APP設(shè)有至少一個用于傳輸預(yù)燃燒和/或后燃燒中所生成的熱量的熱交換器HE。這給出了經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)點。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的方法分別包括至少以下操作:
[0013]-在至少一個預(yù)燃燒區(qū)中使燃料進(jìn)行部分預(yù)燃燒，以使所供應(yīng)的燃料僅部分地燃
Jyti，
[0014]-在至少一個后燃燒區(qū)使預(yù)燃燒所生成的氣體進(jìn)行后燃燒，以燃燒預(yù)燃燒生成的氣體，以便減少預(yù)燃燒生成的NOxjP /或以便氧化烴和一氧化碳排放物。
[0015]所述裝置和方法可以在一種或多種配置中實施。因此，所述裝置可以使其組件位于單一的部件(assembly)中或由一種或多種其它介入組件或機(jī)構(gòu)來彼此分開。分別地,還可以以單一次序來進(jìn)行操作或者可以用一種或多種其它介入操作來將操作至少部分地彼此區(qū)分開。這些還可以整合成較大的實體(entities)。
[0016]所述裝置和方法可以用于燃燒例如天然氣、生物氣(b1-gas)、生物乙醇、丙烷、甲醇、乙醇、松節(jié)油、丁烷、戊烷、一氧化碳、氫、輕燃料油、油-水乳狀液和/或其混合物。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述測量和調(diào)節(jié)單元C設(shè)有或安置成包括至少一個用于測量煙道氣的氧化/還原電位的λ傳感器(Lambda sensor)。燃料FUE和空氣AIR進(jìn)入所述裝置APP的入口可以適配成在0.5-1.5的Λ范圍內(nèi)發(fā)生。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述燃燒溫度在400-800°C的范圍內(nèi)。因此，優(yōu)選地基本上沒有NOx排放。
[0019]如果氣體的CO含量高，則可以選擇催化區(qū)以使溫度較低，甚至為200°C或更低。這顯著地延長了催化劑的壽命。隨后適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢詾槔?00°c或比通常情況低得多。因此也有利的是在預(yù)處理氣體中具有高含量的CO并且隨后將其在催化區(qū)中燃燒。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個目的，NOx排放的監(jiān)測是通過使用NOx傳感器來進(jìn)行的，這優(yōu)選地同樣對于控制空氣-燃料比是有用的。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個目的，CO排放的監(jiān)測是通過使用CO傳感器來進(jìn)行的，這優(yōu)選地同樣對于控制空氣-燃料比是有用的。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述裝置包括一個具有液態(tài)或氣態(tài)燃料入口的熱燃燒器和至少一個用于氣體的催化燃燒和用于在熱燃燒中所生成的NOx的還原和用于烴和一氧化碳排放物的氧化的催化轉(zhuǎn)換器。由于在燃燒可燃?xì)怏w的過程中的還原需要化學(xué)計量的空氣-燃料比，所述裝置因此另外設(shè)有至少一個對煙道氣的氧化/還原電位進(jìn)行測量的λ傳感器，并且設(shè)有空氣/燃料比的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。NOx排放的監(jiān)測可以通過使用NOx傳感器來進(jìn)行，其也可以用來控制空氣-燃料比。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個目的，至少一個預(yù)燃燒區(qū)和/或后燃燒區(qū)是催化區(qū)，其具有活化部分和未活化部分，以便僅部分燃燒燃料并且以便調(diào)節(jié)燃燒溫度。
[0024]在預(yù)燃燒工藝中的熱燃燒可以由一種或多種催化轉(zhuǎn)換器來替代，其中第一，可能還有第二催化轉(zhuǎn)換器是僅僅部分地催化涂覆的。根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述催化轉(zhuǎn)換器蜂巢設(shè)有并排的活化和未活化通道。在該情況下，所述反應(yīng)發(fā)生在活化通道，“冷”的未反應(yīng)氣體行進(jìn)在鄰近的通道中。這使得能夠冷卻在活化通道中產(chǎn)生的高溫，因為催化轉(zhuǎn)換器中的反應(yīng)比熱燃燒發(fā)生地迅速地多。因此，熱量的產(chǎn)生可以在多個階段上分布。這樣的部分涂覆的催化轉(zhuǎn)換器可以優(yōu)選地由金屬箔來如下構(gòu)建:僅僅涂覆所述箔的一側(cè)或放置未涂覆的箔以充當(dāng)每隔一張的箔。部分燃燒也可以通過在蜂巢的中部處留一個較大的開口或在外周上留一個間隙來進(jìn)行。供選擇的方案在各種組合中是合理的。
[0025]催化燃燒可以用非常貧的混合物來進(jìn)行，這是本發(fā)明的鍋爐能夠同時燃燒數(shù)種燃料(包括VOC排放)的原因。用于燃燒器的空氣和燃料的供應(yīng)可以在催化轉(zhuǎn)換器之后通過溫度來控制。
[0026]以上類型的燃燒器的一個方面在于，這樣的燃燒器可以作為鍋爐的部分來構(gòu)建，所述鍋爐優(yōu)選為管式熱交換器，從而使催化轉(zhuǎn)換器能夠以固定的間隔放置在管的內(nèi)部，所述管具有在管的外部流動的水或其它液體。這里的想法是，熱的產(chǎn)生被分布在數(shù)個階段。因此，氣體在下一個催化轉(zhuǎn)換器之前使熱向液體傳輸而有時間冷卻。因此，催化轉(zhuǎn)換器可以避免過熱，并且氣體可以在較長距離內(nèi)保持熱的狀態(tài)。催化轉(zhuǎn)換器的通道是足夠小的，以消除熱燃燒的可能性。燃燒是以在催化劑表面上進(jìn)行的無火焰的強(qiáng)烈氧化的形式來發(fā)生的。當(dāng)從催化轉(zhuǎn)換器中出現(xiàn)時，氣體立即點燃從而熱燃燒。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個目的，所述裝置包括至少一個在火管鍋爐的火管(或多個火管)中的熱預(yù)處理區(qū)和至少一個作為后處理在火管鍋爐的煙管(或多個煙管)中安裝的催化燃燒區(qū)?；鸸苠仩t可以是例如一元、二元、三元或四元鍋爐。這些實施方案具有實質(zhì)性的優(yōu)點，因為其給出了控制預(yù)燃燒和后燃燒兩者的非常有效的方式。現(xiàn)在還可能的是非常有利地優(yōu)化后燃燒催化區(qū)的位置。催化區(qū)可以視情況被固定，以使催化燃燒的條件即使在變化的溫度和鍋爐負(fù)荷下也是最佳的?？梢酝ㄟ^測量或例如通過CFD(計算流體動力學(xué))來確定位置。術(shù)語“火管鍋爐”在本申請中也理解為例如鍋殼式鍋爐(shell boiler)和水管式鍋爐。術(shù)語“火管”在本申請中也理解為例如爐、燃燒室、火焰管、第一通路(first-pass)、火箱(fire-box)。術(shù)語“煙管”在本申請中也理解為例如第二通路、對流部分的管(或多個管)。
[0028]通常地，火管中的溫度高于1000°C并且煙管中的溫度為1000至300°C。催化區(qū)(如三元催化)通常固定到例如二元管，在此處催化燃燒的條件即使在變化的溫度和鍋爐負(fù)荷下也是最佳的?？梢酝ㄟ^測量或例如通過CFD(計算流體動力學(xué))來確定位置。在二元鍋爐的實例中，火管中的溫度為1000至1750°C，煙管中的溫度為1000至300°C，放置三元催化劑，以使在催化區(qū)中的目前溫度為約360至860°C。
[0029]該燃燒器和鍋爐的組合可以由常規(guī)的管式熱交換器來構(gòu)建。熱傳遞可以通過在氣體中誘導(dǎo)漩渦來提高。盡管峰值溫度較低，該熱傳遞解決方案對于實現(xiàn)更加有效的熱傳遞性能是有用的。所附的是一個實施例。同樣，鍋爐和燃燒器在尺寸上變得更小并且在成本上變得更低。不需要特殊的材料，并且可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解決方案如熱交換器。
[0030]實施例:在三元催化轉(zhuǎn)換器中同時發(fā)生以下的主要反應(yīng):
[0031]HC+02->H20+C02
[0032]C0+02->C02
[0033]HC+N0x->H20+C02+N2
[0034]C0+N0x->C02+N2
[0035]在催化轉(zhuǎn)換器中的溫度可以升至特別高的水平(超過1500°C )。因此，催化轉(zhuǎn)換器必須通過采用高度耐熱鋼級別如1.4767、1.4828、Nicrofer6025HT等或陶瓷蜂窩單元(ceramic honeycomb cells)來構(gòu)造。優(yōu)選地,將催化轉(zhuǎn)換器用一些鉬系金屬和多孔的涂層來涂覆。其中，Ecocat Oy已經(jīng)開發(fā)了能夠承受特別高的溫度的催化轉(zhuǎn)換器，其可以用于該用途。從有利的燃燒結(jié)果的角度來看，優(yōu)選的解決方案是混合金屬-核催化轉(zhuǎn)換器。
[0036]在傳統(tǒng)的熱燃燒的情況下，難以達(dá)到50mg/Nm3的NOx的水平。最小化NOx排放的嘗試產(chǎn)生了因不完全燃燒而升高的烴和一氧化碳排放的危險。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，所述燃燒過程整體上非常短暫，而且大的預(yù)燃室(pre-chamber)對于燃燒不是必要的。當(dāng)溫度作為燃燒時間的函數(shù)直接成比例地上升時，氮氧化合物的生成成指數(shù)增長。氧含量的升高使得NOx的形成與該含量的平方根成比例地降低。
[0037]所述燃燒器維護(hù)需求低并且貴金屬的催化轉(zhuǎn)換器的使用壽命長。所述燃燒器是由數(shù)個易于分拆的組件所組成。
[0038]溫室對于本技術(shù)而言將成為極好的目標(biāo)。在燃燒丙烷的過程中，所產(chǎn)生的二氧化碳的量是關(guān)于燃料消耗量的三倍，在燃燒天然氣的過程中，所產(chǎn)生的二氧化碳的量是關(guān)于燃料消耗量的二倍。這從對于CO2的施肥需求的角度來看幾乎是最佳的量。目前，施肥主要用液化二氧化碳來進(jìn)行，這主要是通過發(fā)酵過程和隨后通過冷卻來純化且液化而制備的。這完全與目前環(huán)境法規(guī)相矛盾。另一個問題是在儲存期間CO2的升溫和蒸發(fā)。
[0039]催化Ultra LowNox,NoVoc和NoCo燃燒器尺寸小且費(fèi)用低。這使得在沒有后煙道氣處理的情況下能夠達(dá)到甚至最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。最終排放百分比的消除總是最為昂貴的階段。
[0040]有用的燃料包括幾乎所有的氣態(tài)和多種液態(tài)燃料，如天然氣、生物氣、生物乙醇、丙烷、輕燃料油、油/水乳狀液等。最實用的是不含鹵素的低硫燃料和氣體。甚至后者可以使用，但必要的是在不同的催化轉(zhuǎn)換器和鍋爐材料的情況下。硫化合物的燃燒導(dǎo)致硫酸的形成，氯化烴的燃燒導(dǎo)致鹽酸的形成。
[0041 ] 在鍋爐的下游處，在熱燃燒中不可避免地產(chǎn)生的氮氧化合物的去除是困難且昂貴的。最常需要的是SCR或SNCR(選擇性催化還原或選擇性非催化還原)催化轉(zhuǎn)換器和用于其的選擇性還原劑氨或尿素。除了高的購置價格以外，還有永久的對于還原劑(氨或尿素)的購置費(fèi)用，而且催化NoNox燃燒器的低NOx水平并非總可以達(dá)到。在熱燃燒中產(chǎn)生的NOx的還原以及VOC和CO排放物的氧化需要高于250°C的溫度。
[0042]所組合的熱和催化燃燒器在沒有任何廢氣后處理的情況下實現(xiàn)了目前的和將來收緊的N0x、V0C和CO排放標(biāo)準(zhǔn)。與任何一種所引用的用于消除在能量生成中的N0x、HC和CO排放的技術(shù)相比，所述催化燃燒器都是一種較為便宜的解決方案。
[0043]所述催化燃燒器能夠?qū)崿F(xiàn)這樣低水平的NOx和乙烯的排放，這使得能夠直接將煙道氣傳送進(jìn)入溫室用于CO2肥料并且能夠?qū)⑷紵a(chǎn)生的能量用于溫室供暖。與針對人的工作場所的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相比，對于溫室的NOx和乙烯的排放標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格約100倍。
[0044]所述催化燃燒器與任何一種所引用的用于消除在能量生成中的N0x、HC和CO排放的技術(shù)相比都是一種較為便宜的方案。
[0045]優(yōu)選地，所述催化燃燒器設(shè)有混合蜂巢或一些其它結(jié)構(gòu)，其改善了材料傳輸，強(qiáng)化了氧化(燃燒氣體分子在催化轉(zhuǎn)換器的微孔中的擴(kuò)散)并且同時減少了排放的量。
[0046]本發(fā)明的數(shù)個實施方案在圖1-3中進(jìn)一步描述:
[0047]-圖1示出了一種裝置，其包括兩個催化預(yù)處理區(qū)和作為后處理的熱燃燒區(qū)；
[0048]-圖2示出了一種裝置，其包括兩個催化預(yù)處理區(qū)和作為后處理的催化燃燒區(qū)；
[0049]-圖3示出了一種裝置，其包括一個熱預(yù)處理區(qū)和兩個作為后處理的催化燃燒區(qū)；
[0050]-圖4示出了一種裝置，其包括一個在火管中的熱預(yù)處理區(qū)和作為后處理在二元火管鍋爐的煙管中安裝的催化燃燒區(qū)；
[0051]-圖5示出了一種裝置，其包括一個在火煙道中的熱預(yù)處理區(qū)和作為后處理在三元火管鍋爐的煙管中安裝的催化燃燒區(qū)。
[0052]圖1-3的裝置APP設(shè)有一個用于液態(tài)或氣態(tài)燃料FUE和空氣AIR的入口，至少一個用于去除在所述裝置APP中產(chǎn)生的氣體EXHG的氣體出口，以及至少一個用于調(diào)節(jié)燃料FUE和空氣AIR的量的測量和調(diào)節(jié)單元C。在圖1-3中另外描述的是任選的額外的混合器MIX。所述裝置包括以下操作:
[0053]-在至少一個預(yù)燃燒區(qū)Czll、Czl2、Tzl中使燃料FUE部分地預(yù)燃燒，以使所供應(yīng)的燃料僅部分地燃燒，
[0054]-在至少一個后燃燒區(qū)Tz2、Cz21、Cz22中使預(yù)燃燒所產(chǎn)生的氣體GASl后燃燒，所述后燃燒區(qū)用于使所述預(yù)燃燒產(chǎn)生的氣體燃燒，以使預(yù)燃燒所產(chǎn)生的NOx還原，和/或使烴和一氧化碳排放物氧化，所述預(yù)燃燒和/或后燃燒在至少一個催化區(qū)Czll、Czl2、Cz21、Cz22中進(jìn)行，其包括用于僅部分地燃燒所述燃料和調(diào)節(jié)燃燒溫度的活化通道和未活化區(qū)。圖1-3的裝置APP設(shè)有用于傳輸在預(yù)燃燒和/或在后燃燒中產(chǎn)生的熱的熱交換器HE。
[0055]在圖1和3中，預(yù)燃燒或后燃燒在一個熱區(qū)Tzl、Tz2中進(jìn)行。在圖1中，預(yù)燃燒在兩個催化預(yù)燃燒區(qū)Czll、Czl2中進(jìn)行，并且后燃燒在一個熱后燃燒區(qū)Tz2中進(jìn)行。在圖2中，預(yù)燃燒在兩個催化預(yù)燃燒區(qū)Czll、Czl2中進(jìn)行，并且后燃燒在一個催化后燃燒區(qū)Cz21中進(jìn)行。在圖3中，預(yù)燃燒在一個熱預(yù)燃燒區(qū)Tzl中進(jìn)行，后燃燒在兩個催化后燃燒區(qū)Cz21、Cz22中進(jìn)行。
[0056]在圖4和5中，預(yù)燃燒或后燃燒在火管FLU中的一個熱區(qū)Tzl中進(jìn)行，以使所供應(yīng)的燃料僅部分地燃燒。后燃燒在煙管FTU中的催化區(qū)Cz21、Cz22中進(jìn)行，其用于使所述預(yù)燃燒產(chǎn)生的氣體燃燒，使預(yù)燃燒所產(chǎn)生的NOx還原，和/或使烴和一氧化碳排放物氧化。圖4和5的裝置APP設(shè)有一個用于液態(tài)或氣態(tài)燃料FUE和用于空氣AIR的入口和一個用于去除在所述裝置APP中產(chǎn)生氣體EXHG的氣體出口，以及設(shè)有至少一個用于調(diào)節(jié)燃料FUE和空氣AIR的量的測量和調(diào)節(jié)單元C。圖4和5的裝置APP設(shè)有用于傳輸在預(yù)燃燒和在后燃燒中產(chǎn)生的熱量的熱交換器HE。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在裝置(APP)中燃燒烴或其它可燃液體和氣體的方法，所述裝置設(shè)有至少一個用于液態(tài)或氣態(tài)燃料(FUE)和用于空氣(AIR)的入口和至少一個用于去除在所述裝置(APP)中產(chǎn)生的氣體(EXHG)的氣體出口，以及設(shè)有至少一個用于調(diào)節(jié)燃料(FUE)和空氣(AIR)的量的測量和調(diào)節(jié)單元(C)，其特征在于，所述方法包括至少以下操作: -在至少一個預(yù)燃燒區(qū)(Czll、Czl2、Tzl)中使燃料(FUE)部分地預(yù)燃燒，以使所供應(yīng)的燃料僅部分地燃燒， -在至少一個后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22、Tz2)中使預(yù)燃燒產(chǎn)生的氣體(GASl)后燃燒，以燃燒所述預(yù)燃燒產(chǎn)生的氣體，以使預(yù)燃燒產(chǎn)生的NOx還原，和/或以使烴和一氧化碳排放物氧化。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，所述預(yù)燃燒和/或后燃燒在至少一個催化區(qū)(Czll、Czl2、Cz21、Cz22)中進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于，所述預(yù)燃燒和/或后燃燒在至少一個熱區(qū)(Tzl、Tz2)中進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述預(yù)燃燒在至少一個熱預(yù)燃燒區(qū)(Tzl)中進(jìn)行并且所述后燃燒在至少一個催化后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22)中進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述預(yù)燃燒在至少一個催化預(yù)燃燒區(qū)(Czll、Czl2)中進(jìn)行并且所述后燃燒在至少一個催化后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22)中進(jìn)行。
6.如前述權(quán)利要 求中任一項所述的方法，其特征在于，進(jìn)入所述裝置(APP)的燃料(FUE)的供應(yīng)和空氣(AIR)的供應(yīng)被設(shè)置成發(fā)生在0.5-1.5的λ范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6中所述的方法，其特征在于λ>1.0 (貧混合物)。
8.如權(quán)利要求6中所述的方法，其特征在于λ〈1.0 (富混合物)。
9.如權(quán)利要求6中所述的方法，其特征在于λ為0.99至1.01 (化學(xué)計量的空氣-燃料比或與之接近)。
10.如權(quán)利要求8或9中所述的方法，其特征在于，所述裝置(APP)包括至少一個具有三元催化的催化區(qū)(Czll、Czl2、Cz21、Cz22)。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將預(yù)燃燒設(shè)置在較低的溫度下。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，進(jìn)入所述裝置(APP)的燃料(FUE)的供應(yīng)和空氣(AIR)的供應(yīng)是通過使用NOx傳感器監(jiān)測NOx排放來設(shè)置的。
13.一種用于燃燒烴或其它可燃液體和氣體的裝置(APP)，其特征在于，所述裝置(APP)已設(shè)有至少一個用于液態(tài)和/或氣態(tài)燃料(FUE)和空氣(AIR)的入口，至少一個用于去除在所述裝置(APP)中產(chǎn)生的氣體(EXHG)的氣體出口(EXHG)，以及至少一個用于調(diào)節(jié)燃料(FUE)和空氣(AIR)的量的測量和調(diào)節(jié)單元(C)，所述裝置(APP)已設(shè)有至少一個用于氣體的部分燃燒的預(yù)燃燒區(qū)(Czll、Czl2、Tzl)，以及所述裝置包括至少一個后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22、Tz2)，其用于燃燒在預(yù)燃燒中產(chǎn)生的氣體，用于使在預(yù)燃燒中生成的NOx還原和/或用于使烴和一氧化碳排放物氧化。
14.如權(quán)利要求13中所述的裝置，其特征在于，所述裝置(APP)已設(shè)有至少一個催化區(qū)(Czll、Czl2、Cz21、Cz22)。
15.如權(quán)利要求13或14中所述的裝置，其特征在于，所述裝置(APP)已設(shè)有至少一個熱區(qū)(Tzl、Tz2)。
16.如權(quán)利要求13至15中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置(APP)已設(shè)有至少一個熱預(yù)燃燒區(qū)(Tzl)和至少一個催化后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22)。
17.如權(quán)利要求13至15中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置(APP)已設(shè)有至一個催化預(yù)燃燒區(qū)(Czll、Czl2)和至少一個催化后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22)。
18.如權(quán)利要求13至17中任一項所述的裝置，其特征在于，所述測量和調(diào)節(jié)單元(C)具有至少一個用于測量煙道氣的氧化/還原電位的λ傳感器。
19.如權(quán)利要求13至18中任一項所述的裝置，其特征在于，所述測量和調(diào)節(jié)單元(C)具有至少一個NOx傳感器，其用于通過使用NOx傳感器監(jiān)測NOx排放來設(shè)置進(jìn)入所述裝置(APP)的空氣(AIR)的供應(yīng)。
20.如權(quán)利要求13至19中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置(APP)已設(shè)有至少一個熱交換器(HE)，其用于傳輸在預(yù)燃燒和/或后燃燒中產(chǎn)生的熱。
21.如權(quán)利要求13至20中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置(APP)為火管鍋爐，其包括至少一個在火管或多個火管FFL中的熱預(yù)處理區(qū)(Tzl)和至少一個作為后處理在煙管或多個煙管FTU中安裝的催化燃燒區(qū)(Cz21、Cz22)。
22.如權(quán)利要求21中所述的裝置，其特征在于后處理催化劑(Cz21、Cz22)的位置是根據(jù)在煙管或多個煙管FTU中的燃燒溫度和所述催化劑(Cz21、Cz22)的優(yōu)化的工作溫度來設(shè)置的。
23.一種用于制造適于燃燒烴或其它可燃液體和氣體的裝置(APP)的方法，其特征在于，所述裝置(APP)設(shè)有至少一個用于液態(tài)和/或氣態(tài)燃料(FUE)和空氣(AIR)的入口，至少一個用于去除在所述裝置(APP)中產(chǎn)生的氣體(EXHG)的氣體出口(EXHG)，以及至少一個用于調(diào)節(jié)燃料(FUE)和空氣(AIR)的量的測量和調(diào)節(jié)單元(C)，所述裝置(APP)已設(shè)有至少一個用于氣體的部分燃燒的預(yù)燃燒區(qū)(Czll、Czl2、Tzl)，以及所述裝置設(shè)有至少一個后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22、Tz2)，其用于燃燒在預(yù)燃燒中產(chǎn)生的氣體，用于使在預(yù)燃燒中生成的NOx還原和/或用于使烴和一氧化碳排放物氧化。
24.如權(quán)利要求23所述的制造方法，其特征在于，所述裝置(APP)設(shè)有至少一個催化區(qū)(Czll、Czl2、Cz21、Cz22)。
25.如權(quán)利要求23或24所述的制造方法，其特征在于，所述裝置裝置(APP)設(shè)有至少一個熱區(qū)(Tzl、Tz2)。
26.如權(quán)利要求23至25中任一項所述的制造方法，其特征在于，所述裝置(APP)設(shè)有至少一個熱預(yù)燃燒區(qū)(Tzl)和至少一個催化后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22)。
27.如權(quán)利要求23至25中任一項所述的制造方法，其特征在于，所述裝置(APP)設(shè)有至少一個催化預(yù)燃燒區(qū)(Czll、Czl2)和至少一個催化后燃燒區(qū)(Cz21、Cz22)。
28.如權(quán)利要求23至27中任一項所述的制造方法，其特征在于，所述裝置(APP)設(shè)有至少一個用于測量煙道氣的氧化/還原電位的λ傳感器和/或至少一個用于測量NOx排放和調(diào)節(jié)所述空氣-燃料比的NOx傳感器。
29.如權(quán)利要求23至28中任一項所述的制造方法，其特征在于，所述裝置(APP)設(shè)有至少一個用于傳輸在預(yù)燃燒和/或在后燃燒中產(chǎn)生的熱的熱交換器(HE)。
30.如權(quán)利要求23至29中任一項所述的制造方法，其特征在于，所述裝置(APP)為火管鍋爐，其設(shè)有至少一個在火管或多個火管FFL中的熱預(yù)處理區(qū)(Tzl)和至少一個作為后處理在煙管或多個煙管FTU中安裝的催化燃燒區(qū)(Cz21、Cz22)。
31.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法在天然氣、生物氣、生物乙醇、丙烷、甲醇、乙醇、松節(jié)油、丁烷、戊烷、一氧化碳、氫、輕燃料油、油/水乳狀液和/或其任意混合物的燃燒中的應(yīng)用。
32.如權(quán)利要求13-22中任一項所述的裝置在天然氣、生物氣、生物乙醇、丙烷、甲醇、乙醇、松節(jié)油、丁烷、戊烷、一氧化碳、氫、輕燃料油、油/水乳狀液和/或其任意混合物的燃燒中的應(yīng)用。
33.如權(quán)利要求1-22中任一項所述的裝置，其特征在于至少一個催化區(qū)(Czll、Czl2、Cz21、Cz22)是三元催化的。
【文檔編號】F22B31/00GK104075312SQ201410120671
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】R·利利坎蓋斯, E·佩科拉, T·圖洛卡斯 申請人:奧隆有限公司