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La présente invention est relative à un procédé permet- tant de réduire la détérioration des foyers ou fours lorsqu'on utilise un combustible contenant du soufre.
On a établi que les dépôts de substances acides provo- quent une importante somme de corrosion dans les foyers, lors- qu'on utilise une huile combustible contenant du soufre, et que le dépôt de ces substances acides est da au point de rosée élevé des gaz de combustion.
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On a établi également que le point de rosée élevé des gaz de combustion est dû à la présence d'anhydride sulfurique formé par l'oxydation catalytique d'anhydride sulfureux, et on a suggéré qu'en revêtant les surfaces intérieures des foyers, d'une pellicule de matière anti-catalytique, la formation d'an- hydride sulfurique sera empêchée et que, de ce fait, le point de rosée des gaz de combustion sera abaissé.
On a suggéré précédemment qu'en mélangeant de 1'ammoniac que aux gaz de combustion dans la zone de feu, le dépôt de cen- @ dres sur les parois du four sera réduit, mais la demanderesse croit.que ce processus n'a pas d'effet sur le point de rosée des gaz de combustion.
On a encore suggéré qu'afin d'empêcher une pollution de l'atmosphère, de l'ammoniaque puisse être mélangée avec les gaz de combustion, en quantités suffisantes pour neutraliser t tout l'anhydride sulfureux, et l'anhydride sulfurique présentqavan' libération des gaz de combustion dans l'atmosphère.
Un but de la présente invention est de prévoir un nou- veau procédé de réduction.de la corrosion dans les foyers, spéci- alement dans une installation de production de vapeur. Un autre but est de prévoir un foyer amélioré pour la combustion de com- bustibles contenant du soufre.
Suivant la présente invention,on prévoit un procédé qui comprend l'injection continue d'ammoniaque dans un foyer ou four, lorsqu'on utilise un combustible hydrocarboné ou carboné conte- nant du soufre, l'ammoniaque, utilisée en une quantité de'0,5% à 9% en poids par rapport au poids total de soufre sous formes élémentaire et combinée dans le combustible alimenté, étant injec- téedans une partie de la zone de combustion du foyer au-delà de la zone de feu, où la température est supérieure au point de rosée des gaz de combustion non traités et inférieure à celle à laquel- le l'ammoniaque serait oxydée.
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Par l'expression "gaz de combustin", on désigne les gaz consistant en ou contenant les produits de combustion du combus. tible. L'expression englobe les gaz partiellement brûlés, et les moyens d'injection seront ainsi disposés pour décharger de l'am- moniaque dans le courant de gaz au-delà de la zone de feu, en étant dans ou au-delà de la zone de combustion à basse tempéra- ture (invisible).
La partie de la zone de combustion, dans laquelle l'am- moniaque est injectée est,, de préférence,-à une température in- férieure à 100 C, plus spécialement inférieure à 500 C.
Le procédé décrit ici peut être appliqué lorsqu'on uti- lise tout combustible carboné ou hydrocarboné contenant du'soufre, par exemple, des gaz de raffinerie, du gaz de ville, des combus- tiblesde distillation ou résiduaires de pétrole, des goudrons acides, des goudrons de houille, des houilles tendres, des houil- les grasses, des anthracites, et des charbons et cokes pour pro- duction de vapeur. Le mode opératoire des foyers, décrit ici, con- vient spécialement lorsqu'on utilise une huile combustible rési- duaire dérivant du pétrole
Lorsqu'on utilise une huile combustible résiduaire con- tenant moins de 5% en poids de soufre, la quantité, d'ammoniaque injectée, en unité de temps, dans le foyer est comprise entre 0,03 et 0,1%, de préférence entre 0,06 et 0,1%, les pourcentages étant basés sur le poids de l'huile combustible.
Suivant un autre aspect de la présente invention, on a prévu un foyer amélioré, pour la combustion d'une huile combusti- ble résiduaire de pétrole, contenant du soufre, ce foyer compor- tant des moyens d'injection pour fournir du gaz ammoniac, ces moyens d'injection étant disposés de telle manière que, en fonc- tionnement, de l'ammoniaque soit déchargéedans un courant de gaz de combustion dans ce foyer, en un point où la température de ce foyer est supérieure au point de rosée des gaz de combustion non
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traités et inférieure à celle à laquelle l'ammoniaque serait oxydée .
En outre, on a prévu une chaudière améliorée de produc- tion de vapeur, utilisant la combustion d'une huile combustible résiduaire de pétrole, contenant du soufre, et comportant un éta- ge de préchauffage à tubes d'eau, cette chadière comportant des moyens d'injection pour alimenter un gaz ammoniac, disposés d'une de
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manière telle qU'enônctionnement,jl'anwoniaque soit déchargée dans un courant de gaz de combustion, après que ces gaz de coin- bustion ont passé sur les tubes de production de vapeur et avant leur passage à travers au moins une partie de cet étage de pré- chauffage.
L'ammoniaque peut être injectée sous forme gazeuse ou sous forme d'une solution aqueuse. Les moyens d'injection consis- tent, de préférence, en un ou des tubes perforés, par exemple sous la forme d'un conduit annulaire, conformé et disposé de tel- le manière qu'en fonctionnement, l'ammoniaque soit injectée sur pratiquement l'entièreté de la section transversale du courant de gaz de combustion.
D'autres procèdes d'introduction de l'ammoniaque sont :
1) la décharge de gaz ammoniac à travers des disques métalliques agglomérés, de préférence en acier, grâce auxquels la pression interne du collecteur et, de là, la vitesse de sortie sont aug- mentées, en réduisant ainsi l'effet des variations de la pres- sion externe par rapport aux points de décharge et en améliorant l'efficacité du mélange.
2) la dilution de gaz ammoniac avec un gaz de combustion, le mé- lange étant introduipar un distributeur tubulaire perforé.
3) l'utilisation d'une solution d'ammoniaque, introduite par un gicleur de pulvérisation ou d'atomisation.
Des dépôts de sels d'ammonium peuvent se fâire sur les surfaces d'échange de chaleur, et la pression de moyens permet- tant d'enlever ces dépôts sans arrêt du système est très désirable.
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Les foyers suivant la présente invention ou lorsqu'ils sont utili- sés suivant la méthode de la présente invention sont, de préfé- rence, prévus avec des accessoirs pour le lavage à l'eau, en char- ge ou non, des économiseurs et/ou réchauffeurs d'ai-.
On croit que l'ammoniaque neutralise l'anhydride sulfu- avec formation de sulfate d'ammonium et/ou de bisulfate d'ammonium, suivant les conditions régnant dans le foyer, l'anhy- dride sulfureux présent ne réagissant pas avec l'ammoniaque, car le produit, sulfite d'ammonium, est instable aux-températures se produisant dans le foyer. C'est ainsi que la quantité d'ammoniaque nécessaire sera la quantité stoachiométrique pour la neutralisa- tion de l'anhydride sulfurique,'et cette quantité théorique cadre très favorablement avec les résultats expérimentaux, comme on le verra aux tableaux ci-après.
L'invention est illustrée mais nu llement limitée par l'exemple suivant .
EXEMPLE L'appareil*utilisé consistait en un four comportant deux pièces principales, une chambre decombustion et une chambre "froide", qui sont maintenues respectivement à haute et à basse températures. Ces deux chambres étaient de conception semblable, sauf que la chambre de combustion avait 5 pieds 3 pouces de lon- gueur, tandis que la chambre "froide" avait une longueur de 1 pied 11 pouces. Les deux chambres étaient de forme cylindrique, leur axe étant prévu horizontalement. Elles avaient des diamètres extérieurs de 2 pieds 5 pouces et étaient reliées l'une à l'au- tre axialement.par un tube de silice d'une longueur de 2 pieds et d'un diamètre de 4 pouces.
Dans ces deux pièces, les parois étaient constituées par une enveloppe extérieure en acier doux, une couche de trois pouces d'épaisseur de briques isolantes, et une couche intérieure épaisse de 4 pouces et demi de Sillimanite
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réfractaire. Un appareil indicateur de point de rosée était monsé sur un.., conduite qui communiquait avec l'intérieur de la chambre
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ufroide 11. Un brûleur à 1#,ailLe à pression d'air moyenne du type en Y était :-.1or..té axialer..ent ]- eJTà.i<éàiitè d'entrée de la chambre de combustion et était ,'.'?C,'3 sur un C2.J:-ce:c auquel on délivrait de l'air µi-tcxé#f:. # ù<:.=:s pression par un. vjntilatsur à tirage force.
Le co#;;ù#="1;J2ù 2 C2.": fourni au brûleur eu provenance de 4x>u;r r" .ir':/-=1-rJ G ?.[, <#,J,?oe-=s, :.>éa,1:4:? thsii:.;s."iatiquei.iento Une j#<:.:.:. pe rotative du 17;"' #:.?gi<à..i##.;g:ù était uzjlisje, et le combustible était iùt-4 et ."'..J'uff la requise avant son entrée dans le ;::à?:iY;.r li l'air priiùJ,1-#.e pour la combustion était (>1:, i..,enu dL-ne 5.r,s.':->Eii;.Î;iàc>:;. d 1 [.,l:Ll:l':;ntatiol1 el f air de labora- toire.
La j;?:>== grKd i<=#±.;;.'-iR '¯6S gaz de combustion était d- chargée à ltaii..ir;i=ce?#é-="e par la cl:e:1.5,#1µe de la chanibre de combus- tion, mais une petite proportion de c#.5 gas: était enlevée à tra- vers la chambre 'tîroi>à±." par 1;- ete--,,-,tr,-ction. Les températures des s;a.z et du combustible étaient mesurées en divers points par des thi<r:#;J=::;;;ijpl.oe.#= <.i?;iroù:eJl,--.a,1.>aiiiel- oi; fer-constantan;
les branchements ds pris9 ±-e gas étaient montés sur les chambrer de combustion et "frcides" pour des analyses d'Orsat et des oxydes de soufre
EMI6.2
L'a-.oniaque .4t.ai!. adsise dans la chambre froide par in- jection d'un courar.t j2.16i anliydre provenant d'un cylindre sous pression,
Sous les conditions données au tableau 1, on obtenait les résultats donnés au tableau 2, en utilisant une charge d'ali-
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mentation d'huile ççmbU3t.i:Ü9 réÜduaire de pétrole ayant les caractéristiques physiques suivantes :
Poids spécifique 0,9345 à 60/60 F
Point d'éclair 188 F
Soufre 3,14% en poids
Pouvoir calorifique 18.560 unités thermi- ques britanniques par livre.
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Viscosité (Redwood n 1 à 100 F) 441 secondes Point de coulée 45 F Eau traces Cendres 0,032%
TABLEAU 1
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<tb> Vitesse <SEP> moyenne <SEP> d'alimentation <SEP> 6,80 <SEP> livres <SEP> par <SEP> heure
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> de <SEP> la <SEP> chambre <SEP> de <SEP> combustion <SEP> 1000 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> de <SEP> la <SEP> chambre <SEP> froide <SEP> 300 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Excès <SEP> d'air <SEP> 25% <SEP> en <SEP> volumes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Point <SEP> de <SEP> rosée <SEP> (acide <SEP> sulfurique)
<SEP> des
<tb>
<tb>
<tb> gaz <SEP> de <SEP> combustion <SEP> provenant <SEP> de <SEP> la <SEP> char-
<tb>
<tb>
<tb> ge <SEP> d'alimentation <SEP> seulement <SEP> 139 C
<tb>
TABLEAU 2
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<tb> Concentration <SEP> d'ammo- <SEP> Point <SEP> de <SEP> rosée <SEP> Réaction <SEP> à <SEP> l'indicateur <SEP> de
<tb>
<tb> niaque, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> .
<SEP> des <SEP> gaz <SEP> de <SEP> point <SEP> de <SEP> rosée <SEP> (envers <SEP> 1'ir
<tb>
<tb> p/r <SEP> alimentation <SEP> combustion, <SEP> dicateur <SEP> de <SEP> méthylorange)
<tb>
EMI7.3
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ C -.---
EMI7.4
<tb> 3,13 <SEP> <50 <SEP> neutre
<tb>
<tb> 2,74 <SEP> <44 <SEP> "
<tb>
<tb> 2,15 <SEP> @62 <SEP> "
<tb>
<tb> 1,77 <SEP> >62 <SEP> "
<tb>
<tb> 0,074 <SEP> <54 <SEP> "
<tb>
<tb> 0,056 <SEP> >46 <SEP> acide
<tb>
<tb> 0,042 <SEP> <52 <SEP> "
<tb>
<tb> 0,030 <SEP> <50 <SEP> "
<tb>
<tb> 0,028 <SEP> <49 <SEP> "
<tb>
<tb> 0,021 <SEP> <50 <SEP> "
<tb>
<tb> 0,015 <SEP> <87 <SEP> "
<tb>
<tb> 0,0094 <SEP> (139) <SEP> M <SEP> "
<tb>
<tb> 0,0067 <SEP> (139)M <SEP> "
<tb>
@le point de rosée effectivement mesuré était d'environ 10 C su- périeur à celui indiqué, du fait des effets nuisibles provenant,
croit-on, de la présence de bisulfate d' ammonium. Le chiffre don- né est celui des gaz en l'absence d'ammoniaque.
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En utilisant un indicateur de corrosion refroidi par air sous les conditions décrites ci-avant avec une injection d'am- moniaque à l'allure de 0,086% en poids de l'alimentation, les ré- sultats obtenus étaient ceux donnés au tableau 3. Le taux de cor- rosion est exprimé en mgr de fer pour une hémisphère en acier doux de 1 pouce de diamètre, par heure.
TABLEAU 3
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<tb> Température <SEP> de <SEP> l'in- <SEP> Taux <SEP> de <SEP> corrosion
<tb>
<tb>
<tb> dicateur <SEP> de <SEP> corro-
<tb>
<tb>
<tb> si-on <SEP> -- <SEP> sans <SEP> ammoniaque <SEP> Avec <SEP> ammoniaque <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 93 <SEP> 6,5 <SEP> 0,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 113 <SEP> 5,5 <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 134 <SEP> 2,6 <SEP> 0,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 160 <SEP> 1,1 <SEP> 0,2
<tb>
La quotité stodchiométrique d'ammoniaque pour une neu- tralisation totale de SO2 (en sulfate d'ammonium) = 0,6 gr/heure
3 0,6% en poids par rapport à l'alimentation( en supposant une teneur moyenne SO3 des gaz de combustion secs = 0,003% vol.)
Pour la formation de bisulfate d'ammonium, il faut 0,3 gr/heure = 0,03% en poids par rapport à l'alimentation.
L'appareil suivant la présente invention est illustré mais non limité par les figures 1 à 3 annexées.
La figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'une chaudière aquatubulaire, chauffée par huile combustible, avec circulation forcée, et ce suivant l'invention.
La figure 2 est une vue schématique du système d'alimen- tation de gaz avec une vue en plan de l'économiseur et su système d'injection d'ammoniaque.
La figure 3 est une vue en élévation du système d'injec- tion d'ammoniaque.
En se référant aux figures, la chaudière comprend essen- tiellement : (a) des tubes rayonnants dans la zone 1
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(b) des tubes surchauffeurs dans la zone 2 (c) un tambour de vapeur 3 (d) cinq rangées de tubes économiseurs horizontaux dans les zones 4yant une entrée d'eau 5 et une sortie d'eau 6.
La chaudière est pourvue de trois brûleurs à huile 7 et est isolée par des parois 8. Les tubes économiseurs sont sépa- rés des tubes rayonnants par une paroi isolante 9 par laquelle les gaz de combustion sont déviés vers le bas sur les cinq ran- gées d'économiseurs vers la sortie 10 des gaz de combustion.
L'ammoniaque est amenée par la conduite 11 à un distribu- teur annulaire 12 supporté,sur la plus élevée des rangées de tu- bes économiseurs) par des soutiens 14.
Deux cylindres d'ammoniaque 15 et un cylindre d'azote 16 (utilisé pour libérer les conduits, de l'air, avant l'injection d'ammoniaque) sont reliés. par des vannes 17 à une canalisation 18 comportant un manomètre 19. De' la canalisation 18, le gaz passe travers la vanne de réduction de pression 20 et par une soupape de débit à pointeau 21 vers un dispositif mesureur/22 (par exemple, un "Rotamètre") et, de là, par la conduite 23, à laquelle est éga- lement attaché un manomètre 24, vers le distributeur annulaire 12 qui comporte des orifices de décharge 13a, 13b et 13c.
La dimension des orifices de décharge est modifiée, comme nécessité,par les conditons qui prévalent dans l'économiseur, en vue d'obtenir une distribution sensiblement uniforme d'ammonique.
A titre d'illustration, dans une chaudière ayant,une capacité de régime maximum de 11 tonnes de vapeur par heure, une pression de vapeur et une température maxima respectivement de 30 kg/cm2 et de 400 C, des températures d'admission et de sortie d'eau de 70 C et de'200003 et des températures de gaz de combus- tion, immédiatement au-dessus et en dessous de l'économiseur, respectivement de 350 C et de 100-112 C, le distributeur d'ammo- niaque était conçu pour opérer à un taux d'alimentation moyen .
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d'ammoniaque de 1000 litres (calculé à 15,5 C et à une pression de 760 mm de mercure) par heure, et les dimensions des trous de sortie étaient les suivantes : 13(a) : 1/8 pouce ; 13 (b) : 3/16 pouce ; et 13(c) : 1/4 pouce.
Comme signalé ci-avant, le but de la présente invention est de prévoir une nouvelle méthode permettant de réduire la corrosion des foyers ou fours, et de prévoir un foyer perfection- né pour la combustion de combustibles contenant du soufre. Cepen- dant, on comprendra qu'en opérant de la manière décrite, d'autres avantages peuvent être obtenus; c'est ainsi, par exemple, que la pollution de l'air par des composants acides dans ou formés à partir des gaz de combustion peut être diminuée.
REVENDICATIONS
1. Un procédé permettant de réduire la corrosion dans les foyers ou fours, lorsqu'on utilise un combustible carboné ou hy- drocarboné contenant du soufre, qui comprend l'injection continue d'ammoniaque dans le foyer, en une quantité de 0,5 à 9% en poids par rapport au poids total de soufre sous forme élémentaire et sous forme combinée dans le combustible alimenté au foyer, cette ammoniaque étant injectée dans une partie de la zone de combus- tion du foyer au-delà de la zone de feu, où la température est supérieure au point de rosée des gaz de combustion non traités et inférieure à celle à laquelle l'ammoniaque serait oxydée.
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The present invention relates to a method for reducing the deterioration of stoves or ovens when a fuel containing sulfur is used.
It has been established that the deposition of acidic substances causes a large amount of corrosion in the fireplaces, when a fuel oil containing sulfur is used, and that the deposition of these acidic substances is da at the high dew point of combustion gases.
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It has also been established that the high dew point of flue gases is due to the presence of sulfur trioxide formed by the catalytic oxidation of sulfur dioxide, and it has been suggested that by coating the interior surfaces of the fireplaces, to a film of anti-catalytic material, the formation of sulfur trioxide will be prevented and therefore the dew point of the flue gases will be lowered.
It has previously been suggested that by mixing ammonia only with the combustion gases in the fire zone, the deposit of ash on the walls of the furnace will be reduced, but we believe that this process has not. effect on the dew point of the combustion gases.
It has further been suggested that in order to prevent pollution of the atmosphere, ammonia may be mixed with the flue gases, in amounts sufficient to neutralize all sulfur dioxide, and sulfur trioxide present for release. combustion gases in the atmosphere.
An object of the present invention is to provide a new method of reducing corrosion in fireplaces, especially in a steam generating plant. Another object is to provide an improved hearth for the combustion of fuels containing sulfur.
According to the present invention there is provided a process which comprises the continuous injection of ammonia into a furnace or furnace, when a hydrocarbon or carbonaceous fuel containing sulfur, ammonia, used in an amount of 0. , 5% to 9% by weight based on the total weight of sulfur in elemental and combined forms in the fuel fed, being injected into a part of the combustion zone of the hearth beyond the fire zone, where the temperature is above the dew point of untreated flue gases and below that at which ammonia would be oxidized.
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The expression “fuel gas” denotes the gases consisting of or containing the combustion products of the fuel. tible. The expression embraces partially burnt gases, and the injection means will thus be arranged to discharge ammonia into the gas stream beyond the fire zone, being in or beyond the zone. low temperature combustion (invisible).
The part of the combustion zone into which ammonia is injected is preferably at a temperature below 100 ° C., more especially below 500 ° C.
The process described herein can be applied when using any carbonaceous or hydrocarbonaceous fuel containing sulfur, for example, refinery gases, town gas, petroleum distillation or waste fuels, acid tars, etc. coal tars, soft coals, fatty coals, anthracites, and coals and cokes for steam production. The procedure of the fireplaces, described here, is especially suitable when using a residual fuel oil derived from petroleum.
When using a waste fuel oil containing less than 5% by weight of sulfur, the quantity of ammonia injected, in units of time, into the furnace is between 0.03 and 0.1%, preferably. between 0.06 and 0.1%, the percentages being based on the weight of the fuel oil.
According to another aspect of the present invention, an improved furnace is provided for the combustion of a petroleum waste fuel oil, containing sulfur, this furnace comprising injection means for supplying ammonia gas, these injection means being arranged such that, in operation, ammonia is discharged into a stream of combustion gas in this hearth, at a point where the temperature of this hearth is above the dew point of the gases combustion no
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treated and less than that to which ammonia would be oxidized.
In addition, an improved boiler for the production of steam has been provided, using the combustion of a petroleum waste fuel oil, containing sulfur, and comprising a preheating stage with water tubes, this boiler comprising heaters. injection means for supplying ammonia gas, arranged in one of
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such that the actuation, the ammonia is discharged into a flue gas stream, after these wedge gases have passed over the steam producing tubes and before they pass through at least part of this stage of combustion. pre-heating.
Ammonia can be injected as a gas or as an aqueous solution. The injection means preferably consist of one or more perforated tubes, for example in the form of an annular duct, shaped and arranged in such a way that, in operation, ammonia is injected into practically the entire cross section of the flue gas stream.
Other methods of introducing ammonia are:
1) the discharge of ammonia gas through agglomerated metal discs, preferably of steel, thanks to which the internal pressure of the manifold and, hence, the outlet speed are increased, thus reducing the effect of variations in the external pressure in relation to discharge points and improving mixing efficiency.
2) dilution of ammonia gas with combustion gas, the mixture being introduced through a perforated tubular distributor.
3) the use of an ammonia solution, introduced by a spray or atomization nozzle.
Deposits of ammonium salts can build up on heat exchange surfaces, and the pressure of means to remove such deposits without shutting down the system is very desirable.
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The stoves according to the present invention or when used according to the method of the present invention are preferably provided with accessories for washing with water, loaded or not, economizers and / or air heaters.
The ammonia is believed to neutralize the sulphurous anhydride with the formation of ammonium sulphate and / or ammonium bisulphate, depending on the conditions in the hearth, the sulphurous anhydride present not reacting with the ammonia. , because the product, ammonium sulphite, is unstable at the temperatures occurring in the hearth. Thus, the quantity of ammonia required will be the stoachiometric quantity for the neutralization of sulfur trioxide, and this theoretical quantity agrees very favorably with the experimental results, as will be seen in the tables below.
The invention is illustrated but only limited by the following example.
EXAMPLE The apparatus * used consisted of an oven comprising two main rooms, a combustion chamber and a "cold" chamber, which are maintained at high and low temperatures respectively. These two chambers were similar in design except that the combustion chamber was 5 feet 3 inches long, while the "cold" chamber was 1 foot 11 inches long. The two chambers were cylindrical in shape, their axis being provided horizontally. They had outside diameters of 2 feet 5 inches and were axially connected to each other by a silica tube 2 feet long and 4 inches in diameter.
In these two rooms, the walls consisted of an outer shell of mild steel, a three-inch thick layer of insulating bricks, and a four-and-a-half-inch thick inner layer of Sillimanite.
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refractory. A dew point indicator device was mounted on a .., pipe which communicated with the interior of the chamber.
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ufroid 11. A 1 #, medium air pressure, Y-type, garlic burner was: -. 1or..taxial..ent] - eJTà.i <inlet to the combustion chamber and was, '.'? C, '3 on a C2.J: -ce: c to which we delivered air µi-tcxé # f :. # ù <:. =: s press by one. vjntilatsur pulling force.
The co # ;; ù # = "1; J2ù 2 C2.": Supplied to the burner from 4x> u; rr ".ir ': / - = 1-rJ G?. [, <#, J ,? oe- = s,:.> éa, 1: 4 :? thsii:.; s. "iatiquei.iento A j # <:.:.:. rotary pe of 17; "'#:.? gi <to..i ## .; g: ù was uzjlisje, and the fuel was iùt-4 and."' .. Iuff the required before entering the ; :: to?: iY; .r li the air priiùJ, 1 - #. e for combustion was (> 1 :, i .., enu dL-ne 5.r, s. ': -> Eii; .Î; iàc>:;. D 1 [., L: Ll: l ':; ntatiol1 el f air de labo- ratory.
The j;?:> == grKd i <= # ±. ;; .'- iR '¯6S combustion gas was discharged at ltaii..ir; i = ce? # É - = "e by the cl : e: 1.5, # 1µe of the combustion pipe, but a small proportion of c # .5 gas: was removed through the chamber 'tîroi> to ±. " by 1; - summer - ,, -, tr, -ction. The temperatures of the s; az and the fuel were measured at various points by thi <r: #; J = :: ;;; ijpl.oe. # = <.I?; Ir where: eJl, -. A, 1 .> aiiiel- oi; iron-constantan;
the connections ds pris9 ± -e gas were mounted on the combustion chambers and "frcides" for analyzes of Orsat and sulfur oxides
EMI6.2
.4t.ai a-.onia !. adsized in the cold room by injection of an anliydra j2.16i stream coming from a pressurized cylinder,
Under the conditions given in Table 1, the results given in Table 2 were obtained using a feed charge.
EMI6.3
mentation of oil ççmbU3t.i: Ü9 waste oil having the following physical characteristics:
Specific gravity 0.9345 at 60/60 F
Flash point 188 F
Sulfur 3.14% by weight
Calorific value 18,560 British thermal units per pound.
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Viscosity (Redwood n 1 at 100 F) 441 seconds Pour point 45 F Trace water Ash 0.032%
TABLE 1
EMI7.1
<tb> Average <SEP> speed <SEP> feed <SEP> 6.80 <SEP> pounds <SEP> per <SEP> hour
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temperature <SEP> of <SEP> the <SEP> chamber <SEP> of <SEP> combustion <SEP> 1000 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Temperature <SEP> of <SEP> the <SEP> cold <SEP> chamber <SEP> 300 C
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Excess <SEP> of air <SEP> 25% <SEP> in <SEP> volumes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> point of <SEP> dew <SEP> (sulfuric acid <SEP>)
<SEP> of
<tb>
<tb>
<tb> gas <SEP> from <SEP> combustion <SEP> from <SEP> from <SEP> the <SEP> char-
<tb>
<tb>
<tb> ge <SEP> power supply <SEP> only <SEP> 139 C
<tb>
TABLE 2
EMI7.2
<tb> Ammonium <SEP> concentration <SEP> Point <SEP> of <SEP> dew <SEP> Reaction <SEP> to <SEP> the indicator <SEP> of
<tb>
<tb> niaque, <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP>.
<SEP> of <SEP> gases <SEP> of <SEP> point <SEP> of <SEP> dew <SEP> (towards <SEP> 1'ir
<tb>
<tb> p / r <SEP> supply <SEP> combustion, <SEP> indicator <SEP> of <SEP> methyl orange)
<tb>
EMI7.3
VS -.---
EMI7.4
<tb> 3.13 <SEP> <50 <SEP> neutral
<tb>
<tb> 2.74 <SEP> <44 <SEP> "
<tb>
<tb> 2.15 <SEP> @ 62 <SEP> "
<tb>
<tb> 1.77 <SEP>> 62 <SEP> "
<tb>
<tb> 0.074 <SEP> <54 <SEP> "
<tb>
<tb> 0.056 <SEP>> 46 <SEP> acid
<tb>
<tb> 0.042 <SEP> <52 <SEP> "
<tb>
<tb> 0.030 <SEP> <50 <SEP> "
<tb>
<tb> 0.028 <SEP> <49 <SEP> "
<tb>
<tb> 0.021 <SEP> <50 <SEP> "
<tb>
<tb> 0.015 <SEP> <87 <SEP> "
<tb>
<tb> 0.0094 <SEP> (139) <SEP> M <SEP> "
<tb>
<tb> 0.0067 <SEP> (139) M <SEP> "
<tb>
@the dew point actually measured was about 10 C higher than that indicated, due to the harmful effects from,
it is believed that ammonium bisulfate is present. The figure given is that of gases in the absence of ammonia.
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Using an air-cooled corrosion indicator under the conditions described above with an ammonia injection at the rate of 0.086% by weight of the feed, the results obtained were those given in Table 3. The corrosion rate is expressed in mgr of iron for a 1 inch diameter mild steel hemisphere per hour.
TABLE 3
EMI8.1
<tb> Temperature <SEP> of <SEP> in- <SEP> <SEP> rate of <SEP> corrosion
<tb>
<tb>
<tb> indicator <SEP> of <SEP> corro-
<tb>
<tb>
<tb> si-on <SEP> - <SEP> without <SEP> ammonia <SEP> With <SEP> ammonia <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 93 <SEP> 6.5 <SEP> 0.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 113 <SEP> 5.5 <SEP> 0.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 134 <SEP> 2.6 <SEP> 0.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 160 <SEP> 1.1 <SEP> 0.2
<tb>
The stoichiometric proportion of ammonia for a total neutralization of SO2 (in ammonium sulphate) = 0.6 gr / hour
3 0.6% by weight relative to the feed (assuming an average SO3 content of the dry flue gases = 0.003% vol.)
For the formation of ammonium bisulfate, 0.3 gr / hour = 0.03% by weight relative to the feed is required.
The apparatus according to the present invention is illustrated but not limited by the accompanying Figures 1 to 3.
FIG. 1 is a view in elevation and in section of an aquatubular boiler, heated by fuel oil, with forced circulation, according to the invention.
Figure 2 is a schematic view of the gas supply system with a plan view of the economizer and the ammonia injection system.
Figure 3 is an elevational view of the ammonia injection system.
Referring to the figures, the boiler essentially comprises: (a) radiant tubes in zone 1
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(b) superheater tubes in zone 2 (c) steam drum 3 (d) five rows of horizontal economizer tubes in zones 4 having water inlet 5 and water outlet 6.
The boiler is provided with three oil burners 7 and is insulated by walls 8. The economiser tubes are separated from the radiant tubes by an insulating wall 9 through which the combustion gases are deflected downwards in the five rows. economizers to the combustion gas outlet 10.
The ammonia is brought via line 11 to an annular distributor 12 supported on the highest of the rows of economizer tubes) by supports 14.
Two ammonia cylinders 15 and a nitrogen cylinder 16 (used to liberate the conduits, from the air, before the ammonia injection) are connected. through valves 17 to a line 18 having a pressure gauge 19. From line 18 gas passes through pressure reducing valve 20 and through a needle flow valve 21 to a measuring device 22 (e.g. "Rotameter") and thence through line 23, to which is also attached a pressure gauge 24, to the annular distributor 12 which has discharge ports 13a, 13b and 13c.
The size of the discharge ports is changed, as necessary, by the conditions prevailing in the economizer, in order to obtain a substantially uniform distribution of ammonia.
By way of illustration, in a boiler having a maximum operating capacity of 11 tonnes of steam per hour, a maximum steam pressure and temperature of 30 kg / cm2 and 400 C, respectively, inlet and outlet temperatures. water outlet of 70 C and 200003 and flue gas temperatures, immediately above and below the economizer, respectively 350 C and 100-112 C, the ammonia distributor niac was designed to operate at an average feed rate.
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of ammonia 1000 liters (calculated at 15.5 C and a pressure of 760 mm of mercury) per hour, and the dimensions of the outlet holes were as follows: 13 (a): 1/8 inch; 13 (b): 3/16 inch; and 13 (c): 1/4 inch.
As indicated above, the object of the present invention is to provide a new method making it possible to reduce the corrosion of the hearths or furnaces, and to provide an improved hearth for the combustion of fuels containing sulfur. However, it will be understood that by operating in the manner described other advantages can be obtained; thus, for example, the pollution of the air by acid components in or formed from the combustion gases can be reduced.
CLAIMS
1. A process for reducing corrosion in fireplaces or furnaces, when carbonaceous or hydrocarbon fuel containing sulfur is used, which comprises the continuous injection of ammonia into the furnace, in an amount of 0.5 at 9% by weight relative to the total weight of sulfur in elemental form and in combined form in the fuel supplied to the hearth, this ammonia being injected into a part of the combustion zone of the hearth beyond the fire zone , where the temperature is above the dew point of untreated flue gases and below that at which ammonia would be oxidized.