This study is aimed to study combustion characteristics of low $NO_X$ burner using petroleum cokes as fuel. The petroleum coke, which is produced through the oil refining process, is an attractive fuel in terms of its high heating value and relatively low price. But petroleum coke is a challenging fuel because of its low volatile content, high sulfur and nitrogen content, which give rise to undesirable emission characteristics and low ignitability. The petroleum cokes burner is operated at fuel rich condition, and overfire air are supplied to achieve fuel lean condition. The low $NO_X$ burner is designed to control fuel and air mixing to achieve air staged combustion, in addition secondary and tertiary air are supplied through swirler. Air distribution ratio of triple staged air are optimized experimentally. The result showed that $NO_X$ concentration is lowest when overfire air is used, and the burner function at a fuel rich condition.
Rotary kiln burner has been developed continuously to improve process efficiency and exhaust emission. In this study, the characteristics of the flame and exhaust emission were numerically analyzed according to the diameter of primary air nozzle, equivalent ratio of burner, and equivalent ratio at center and side nozzle for development of multi-nozzle burner in the COG(Coke Oven Gas) rotary kiln for sintering iron ore. The results indicated that the flame length and $NO_x$ emission increase, as the diameter of primary air nozzle and equivalent ratio of burner increase. And according to the change of equivalent ratio at the center and the side of the nozzle, the flame length and average temperature in the kiln show very little change but the $NO_x$ emission shows obvious difference. In conclusion, the best design conditions which have satisfying flame length, average temperature and $NO_x$ emission are as follows: $D_2/D_1$ is 1.33, equivalent ratio of burner is 1.25 and center nozzle conditions are Rich.
Chae, Taeyoung;Lee, Jaewook;Lee, Youngjae;Yang, Won
Clean Technology
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v.28
no.2
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pp.117-122
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2022
This study developed and tested an ultra-low NOx burner in an 80 kW combustion furnace. The experiment was conducted in an 80 kW single burner combustion furnace with changing the swirl numbers, total equivalence ratios, and primary/secondary oxidizer ratios. In this study, liquefied natural gas (LNG) was used as an auxiliary fuel to significantly reduce NOx production. In a thermal power plant, the amount of NOx generated during coal combustion is about 300 ppm. However, using the burner tested in this study, it was possible to reduce the amount of NOx generated via LNG co-firing to 40 ppm. If the input amount of the primary oxidizer is enough for the gas to be completely combusted and the gas and coal are added simultaneously, the combusted gas forms a high-temperature region at the burner outlet and volatilizes the coal. As a result, the N contained in the devolatilized coal is discharged. Therefore, when the coal is subsequently burned, the amount of NOx produced decreases because there is almost no N remaining in the coal. If a thermal power plant burner is developed based on the results of this study, it is expected that the NOx generation will be significantly lower in the early stage of combustion.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.32
no.2
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pp.100-106
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2008
An experimental study was carried out in a small-scale test furnace to investigate the performance, such as $NO_X$ emission, enhancement of heat transfer, uniformity of temperature, and etc, of oscillating combustion applied in radiant tube burner system. A premixed type burner and a cyclic oscillating control valve were designed and used. The fuel, used commercial LPG in this study, was only oscillated using the cyclic oscillating control valve. As oscillating combustion was applied in radiant tube burner system, it is found that $NO_X$ emission, compared to no oscillation, could be reduced by 38% at $90{\sim}120rpm\;(1.5{\sim}2.0Hz)$. However, as oscillating frequency was increased, effect of abatement of $NO_X$ emission is gradually reduced. From the measurement of furnace heating time from $100^{\circ}C$ to $720^{\circ}C$, heat transfer is increased by 11.5% at the oscillation of 120rpm. Temperature distribution of radiant tube surface is more uniform at oscillation of 120rpm with decrease of the peak temperature and increase of low temperature. From these results, it is confirmed that oscillating combustion is useful in radiant tube burner system.
We presented the methods calculating the reduction efficiency of nitrogen oxide for the low $NO_x$ burner as the pollution prevention facilities. The standard $NO_x$ concentration was used on the emission factor of LNG, $3.7g/m^3$. The $NO_x$ reduction efficiency based on the $NO_x$ concentration was presented and the relationships between the $NO_x$ concentration and the emission factor or the specific heat emission factor were derived. These results could be accurately reflected on calculating the amount of the nitrogen oxide emissions. In addition, according to the arrangement of the low $NO_x$ burners the methods of applying their $NO_x$ reduction efficiency were proposed. The $NO_x$ reduction efficiency for the facilities consisting of the low $NO_x$ burners and the non-low $NO_x$ burners could be estimated with information about the reduction efficiency of each low $NO_x$ burners, the fuel consumption rate, and the heating value of fuel.
The emission of $NO_{x}$ during coal combustion is a major reason of environment impact. $NO_{x}$ is an acid rain precursor and participates in the generation of smog through ozone production. $NO_{x}$ can be divided into thermal $NO_{x}$, fuel $NO_{x}$ and prompt $NO_{x}$. Thermal $NO_{x}$ is formed in a highly temperature condition dependent. Fuel $NO_{x}$ is dependent on the local combustion characteristics and initial concentration of nitrogen bound compound, while prompt $NO_{x}$ is formed in a significant quantity in some combustion environments, such as low temperature and short residence times. This paper presents numerical simulation of the flow and combustion characteristics in the furnace of a tangential firing boiler of 500MW with burners installed at the every comer of the furnace. The purpose of this paper is to investigate the reduction of $NO_{x}$ emission in a 500MW pulverized coal tangential firing boiler with different OFA's and burner angles. Calculations with different air flow rates of over fired air(OFA) and burner angles are performed.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.1
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pp.277-283
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1995
For the development of low NO$_{x}$ gas burners aimed for absorption chiller/heater unit, three proto type burners of different capacity (265000, 498000, and 664000 kcal/h) have been manufactured through a combustion method of step-by-step air injection. In order to characterize the overall features of the flame and the properties of the emission gas, the temperature of the flame and the concentration of NO$_{x}$ and CO were determined. The main factors in the design of burners (the area of primary air injection, the diameter of secondary air injection hole, fuel nozzle diameter) were observed to increase linearly with the scale-up of burner capacity. The flame temperature profiles of the burners were observed to be almost similar, irrespective of their capacity. However, as their capacity increased, the flame temperature slightly increased and the hot region of the flames moved to ward the flame tip along with the expansion to the direction of radius. From the proto type units, the amount of their NO$_{x}$ emission was determined to be around 25 - 30 vppm(3% )$_{2}$) and the CO emission was less than 19 vppm (3% $O_{2}$).TEX>).
Kim, Young-Su;Cho, Seung-Wan;Kim, Gyu-Bo;Chang, Young-June;Jeon, Chung-Hwan
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.31
no.6
s.261
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pp.539-546
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2007
An experimental study was performed to investigate the characteristics of chemiluminescence in a radiant burner, varying the excess air ratio from 0.91 to 1.67 at firing rate 80.5 to 134.2 kW/m2 on $OH^*,\;CH^*,\;{C_2}^*$ in LNG-Air premixed flames. The signals from electronically excited states of $OH^*,\;CH^*,\;{C_2}^*$ were detected using a Intensified Couple Charged Detector (ICCD) camera. The measurements of exhausted emission were made to investigate the correlation between chemiluminescence and emissions. The chemiluminescence intensity was increased with increase of firing rate like characteristics of $NO_x$ emission. $NO_x$ also increased with increase of firing rate and excess air ratio. It is found that offset of firing rate is more dominant excess air ratio $NO_x$ emission. The maximum chemiluminescence intensity occurs near the stoichiometric excess air ratio or lean conditions in case of high firing rate and the maximum intensity occurs rather than rich conditions in case of relatively low firing rate. Amount of $NO_x$ emission is maximum at near stoichiometric excess air ratio, which is chemiluminescence intensity is maximum.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.11
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pp.1587-1594
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2003
Increased energy costs have placed demands for improved combustion efficiency, high equipment availability, low maintenance and safe operation. Furthermore low NO$_x\$ modification, installed due to strict environmental legislation, requires very careful combustion management. The flame monitoring system has been developed specially to satisfy these requirements. We aimed at gaining the relationship between the burner flame image and emissions such as NO$_x$ and unburned carbon in furnace by utilizing the image processing method. For the first step of development, its possibility test was undertaken with bench furnace. The test proceeded to the second step with pilot furnace and the system was observed to be effective for evaluating the combustion conditions. By using this technology, it is possible to perform continuous monitoring of the combustion conditions and instant detection of individual changes for each burner to prevent future loss of ignition. This may contribute to the saving of burner adjusting times for the changes of loads and fuels and to the reduction of the slagging as well.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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