[发明专利]低NOX燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及熔炉(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。

发明背景

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。

发明内容

本发明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)。

本发明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