Etappvis förbränning
Etappförbränning är en metod som används för att minska utsläppen av kväveoxider ( NO x ) vid förbränning . Det finns två metoder för stegvis förbränning: luftstegad tillförsel och bränslestegad tillförsel. Tillämpningar av stegvis förbränning inkluderar pannor och raketmotorer .
Luftstegad tillförsel
Air staging, eller tvåstegs förbränning, beskrivs generellt som införandet av överbränd luft i en panna eller ugn. Ställa in luften i brännaren (intern luftinställning) är i allmänhet en designfunktion för låga NO x -brännare.
Ugnsövereldad luft (OFA)-teknik kräver införande av förbränningsluft för att sedan separeras i primära och sekundära flödessektioner. Detta uppnår fullständig utbränning och uppmuntrar bildningen av kvävgas ( N 2 ) snarare än NO x .
Primärluft (70-90%) blandas med bränslet, vilket ger en relativt låg temperatur, syrebrist, bränslerik zon, vilket leder till att endast måttliga mängder NO x bildas .
Den sekundära (10-30%) förbränningsluften injiceras ovanför förbränningszonen genom en speciell vindlåda med luftinförande portar och/eller munstycken, som är monterade ovanför brännarna.
Förbränningen fullbordas vid denna ökade flamvolym. Följaktligen begränsar sekundärsteget med relativt låg temperatur produktionen av termisk NOx . Placeringen av insprutningsportarna och blandningen av överbränd luft är avgörande för att upprätthålla en effektiv förbränning.
Eftermontering av överbränd luft på en befintlig panna innebär modifieringar av vattenväggsrör för att skapa portarna för de sekundära luftmunstyckena och tillägg av kanaler, spjäll och vindlådan. Denna teknik används för närvarande i 116 pulveriserade koleldade enheter med en total kapacitet på 50 gigawatt elektrisk (GW e ) som en fristående åtgärd.
Den används i kombination med andra primära åtgärder för NO x -kontroll i 175 koleldade enheter med en total kapacitet på 53 GW e .
Via luftsteget tillförsel är en NO x- reduktionsgrad från 50-75 % möjlig. Luftstegsförsörjning utnyttjar också en enkel konfiguration och är användbar vid småskalig förbränning.
Bränslestegad leverans
En form av bränslestegad förbränning är proceduren som kallas brännare ur drift (BOOS). Tekniken innebär att man stänger av bränsleflödet från en brännare eller flera för att skapa bränslerika och bränslesnåla zoner, vilket uppnår viss NOx- utsläppskontroll (10%). Tekniken används inte i stor utsträckning i pulveriserade koleldade anläggningar (2 enheter, 350 MW e ).
En annan metod för bränslestegad förbränning är bränsleförspänning. Vid bränsleförspänning sker förbränningen genom att avleda bränsle från de övre brännarna till de nedre eller från mitten till sidobrännarna. Syftet är att skapa en bränslerik nedre eller central zon och en bränslesnål övre eller sidozon för att uppnå fullständig utbrändhet. Tekniken sänker flamtemperaturen och förbättrar balansen av syrekoncentrationen i ugnen. NO x -utsläppen kan minskas med upp till 30 % med denna teknik. Denna teknik används i 13 pulveriserade koleldade enheter med en total kapacitet på 2,7 GW e .
Via bränslestegad tillförsel är en NO x -reduktionshastighet från 50-75 % också möjlig, även om mindre temperaturinstabiliteter i reduktionszonen kan uppstå och en lägre temperatur är nödvändig. Även om det är tillämpligt vid storskalig förbränning, använder bränslestegsförbränning en mer komplex konstruktiv konfiguration.
Historia
Etappvis förbränning går tillbaka till 1890-talets glödlampsmotor . Det första steget av förbränningen inträffade inuti en varm glödlampa, där de heta gaserna pressades ut i cylindern. Sedan, när det blandades med ytterligare luft, ägde det andra steget av förbränning rum. Under dessa tider användes stegvis förbränning eftersom det var en bekväm antändningsmetod, och troligen fanns det inte mycket oro för luftföroreningar . En modern tillämpning av principen är den stratifierade laddningsmotorn , där en gnista antänder en rik blandning och den resulterande flamfronten antänder den svagare blandningen någon annanstans i cylindern.