CZ305308B6 - Způsob a zařízení pro spalování organické zbytkové látky - Google Patents
Způsob a zařízení pro spalování organické zbytkové látky Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305308B6 CZ305308B6 CZ2002-3620A CZ20023620A CZ305308B6 CZ 305308 B6 CZ305308 B6 CZ 305308B6 CZ 20023620 A CZ20023620 A CZ 20023620A CZ 305308 B6 CZ305308 B6 CZ 305308B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- oxygen
- gas
- particle layer
- oxygen content
- fluidizing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title abstract 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 170
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 169
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 169
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 90
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 59
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 15
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 abstract 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 41
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-BJUDXGSMSA-N oxygen-15 atom Chemical compound [15O] QVGXLLKOCUKJST-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000010807 litter Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000013502 plastic waste Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/10—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
- F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
- F23G5/16—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/12—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of plastics, e.g. rubber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
- F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2202/00—Combustion
- F23G2202/10—Combustion in two or more stages
- F23G2202/101—Combustion in two or more stages with controlled oxidant supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2207/00—Control
- F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
- F23G2207/103—Arrangement of sensing devices for oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
- F23L2900/07005—Injecting pure oxygen or oxygen enriched air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2237/00—Controlling
- F23N2237/18—Controlling fluidized bed burners
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Air Supply (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
Způsob spalování organické zbytkové látky při vytváření fluidizované vrstvy částic fluidizačním zařízením spočívá v tom, že se nechává ve spalovacím prostoru zespodu proudit fluidizační plyn obsahující kyslík a zbytková látka se spaluje, přičemž vznikající kouřový plyn se odtahuje přes volný prostor nad vrstvou částic a v pásmu pro dodatečnou reakci nebo spalovací komoře pro dodatečné spalování se dodatečně spaluje. Podstata spočívá v tom, že se fluidizovaná vrstva (3) částic obohacuje kyslíkem, přičemž se použije čistý kyslík nebo plynná směs s obsahem kyslíku nejméně 80 % obj., a ve volném prostoru (6) se nastavuje střední obsah kyslíku v rozsahu od 0 do 3 % obj. Zařízení pro provádění způsobu obsahuje spalovací prostor pro přijímání organické zbytkové látky, fluidizační zařízení pro zavádění fluidizačního plynu pro vytváření fluidizované vrstvy částic, vstup plynného proudu (16, 21) obsahujícího kyslík do fluidizované vrstvy (3) částic, a měřicí zařízení, které obsahuje nejméně dvě měřicí místa (17) obsahu kyslíku, umístěná ve volném prostoru (3) ve vzájemném odstupu, pro průběžné měření vždy jednoho obsahu kyslíku ve volném prostoru (6). Měřicí zařízení je spojeno s ústrojím (19) pro vytváření střední hodnoty z naměřených obsahů kyslíku a s regulací pro přívod organické zbytkové látky (7) a/nebo pro přívod plynného proudu (16, 21) obsahujícího kyslík k fluidizované vrstvě částic (3).
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu spalování organické zbytkové látky, při kterém se zbytkovou látkou při vytváření fluidizované vrstvy částic fluidizačním zařízením nechává ve spalovacím prostoru zespodu proudit fluidizační plyn, obsahující kyslík, a zbytková látka se spaluje, a vznikající kouřový plyn se odtahuje přes volný prostor nad vrstvou částic a v pásmu pro dodatečnou (následnou) reakci nebo spalovací komoře pro dodatečné spalování se dodatečně spaluje. Dále se vynález týká zařízení pro provádění způsobu, se spalovacím prostorem pro přijímání organické zbytkové látky, s přívodním zařízením pro přívod organické zbytkové látky ke spalovacímu prostoru, se vstupem plynu, zahrnujícího fluidizační zařízení pro zavádění fluidizačního plynu pro vytváření fluidizované vrstvy částic, a s měřicím zařízením pro měření koncentrace plynu ve volném prostoru nad vrstvou částic.
Dosavadní stav techniky
Spalovací reakce hořlavých látek ve stacionárních nebo cirkulujících reaktorů s vířivou vrstvou, se vzduchem jako fluidizačním plynem, jsou známé a náleží do stavu techniky. Zejména se spaluje organická zbytková látka ve stacionárním reaktoru s vířivou vrstvou, aby se zabránilo tomu, že bude vynášen nespálený jemný prach z vířivé vrstvy, který se bude odlučovat jako nespálený uhlík nebo filtrový popílek.
Pokud jde o organickou zbytkovou látku, jedná se kupříkladu o čistírenské kaly, odpadní vody, vyluhovadla, granulované plastové odpady, černý louh z výroby papíru, kaly z odstraňování tiskařské černě, atd.
Vrstvy fluidizovaných částic nebo vířivé vrstvy se vytvářejí tím, že se fluidizační plyn prostřednictvím vhodného fluidizačního zařízení, jako například dna s přívody nebo tryskami, vede zespodu skrz vrstvu nebo lože z jemnozmných částic nebo pevných částic schopných tečení. Od určité rychlosti fluidizace, závislé na velikosti, tvaru a hustotě pevných částic, tj. rychlosti uvolňování, se částice začínají vznášet, tj. vrstva částic je fluidizována. Zvyšováním rychlosti fluidizace se zvětšuje výška vířivého lože, přičemž rychlost fluidizace je úměrná objemovému proudu fluidizačního plynu.
Při dosažení charakteristické mezní rychlosti, tak zvané vyfukovací rychlosti, je jemnozmný materiál lože vynášen z vířivé vrstvy. Tento rychlostní rozsah mezi rychlostí uvolňování a rychlostí vyfukování charakterizuje rozsah stacionární vířivé vrstvy. Při vyšších rychlostí fluidizace jsou vedle jemného prášku také vynášeny větší částice, takže již není k dispozici žádná vyhraněná vířivá vrstva. To je oblast cirkulující vířivé vrstvy.
Při spalovacích reakcích ve fluidizovaných vrstvách částic je obvykle použit jako fluidizační plyn vzduch a hořlavá látka se ukládá na vířivou vrstvu shora. Tím jsou pevné částice, sestávající z materiálu lože a paliva, udržovány ve vznosu a současně jsou hořlavé částice oxidovány. Obvykle sestává materiál lože z inertních jemnozmných materiálů, jako například SiO2, A12O3.
V závislosti na výhřevnosti obsahu vody organické zbytkové látky musí být přídavně do fluidizované vrstvy částic zaváděno palivo, aby se udržovala technicky smysluplná nebo dle předpisů potřebná spalovací teplota ve vířivém loži. Jako paliva přicházejí v úvahu hořlavé plyny, topný olej nebo nafta nebo uhlí, které se přivádějí přes vhodné injektory, vestavěné ve stěně nebo přívodním dně. Pokud se použije uhlí, obvykle se přidává k organické zbytkové látce před vstupem do pece.
- 1 CZ 305308 B6
Způsob a zařízení výše uvedeného druhu jsou známé ze spisu WO 97/44620. V něm je popsán způsob provozování pece s vířivou vrstvou pro spalování čistírenského kalu, odpadků nebo uhlí, přičemž se materiál určený ke spalování uloží do spalovacího pásma pece a při vytváření vířivé vrstvy se jím nechává proudit skrz přívodní dno vzduch a materiál se přitom spaluje. Ve volném prostoru nad vířivou vrstvou jsou odtahovány kouřové plyny, které se podrobují dodatečnému spalování. Při spalování organických zbytkových látek se tvoří jedovaté oxidy dusíku (NOX), jejichž koncentraci je třeba udržovat co možná nejnižší a nesmí překročit určitou zákonem stanovenou horní mez. Aby se snížil obsah NOX v kouřových plynech, je ve spisu WO 97/44620 navrženo vytvářet ve volném prostoru turbulentní pohyby vefukováním proudu inertního plynu nebo vodní páry. NOX, vytvářený spalováním, je ve volném prostoru přítomností redukčně působících látek, jako například CO nebo NH3, redukován na molekulární dusík. Obsah NOX se zjišťuje a zaznamenává prostřednictvím měřicího zařízení, přítomného ve volném prostoru.
V pásmu pro dodatečné spalování nebo sekundární spalovací komoře, navazující přímo na volný prostor, jsou nespálené plynné nebo pevné složky kouřového plynu dodatečně spalovány přidáváním vzduchu a přídavného paliva, a vznikající kouřový plyn je vyhříván předepsanou teplotou a zákony předepsaná koncentrace kyslíku se nastavuje na hodnotu kupříkladu nejméně 6 % obj.
V takových stacionárních reaktorech s vířivou vrstvou je prosazení organické zbytkové hmoty limitováno průřezem přívodního dna, jaký je k dispozici. Kromě toho je často omezen maximální dopravní výkon sacího dmychadla, neboť jeho dopravní výkon je dimenzován na maximální objemový proud kouřových plynů, který je úměrný množství organické zbytkové hmoty.
Množství fluidizačního plynu se tak dá při pevně předem určených průřezech vířivého pole obměňovat jen ve velmi úzkém rozmezí s tím důsledkem, že při menším množství organické zbytkové hmoty se musí pro fluidizaci přidávat do pece více vzduchu, než je potřebné pro spalování. Aby se teplota vířivé vrstvy udržovala konstantní, musí být zvýšeno specifické množství přidávaného paliva, tj. snižuje se účinnost spalovacího výkonu. Vyšší obsahy kyslíku ve vířivé vrstvě, než je stechiometricky potřebné, vyvolávají však také při organické hořlavé látce s elementárně vázaným dusíkem, jako například bílkovinových sloučeninách atd., vyšší míry tvorby oxidů dusíku. Pro dodržování zákonných mezních hodnot jsou potom zapotřebí nákladné způsoby pro oddusíkování kouřového plynu.
Vynález si proto klade za úkol vytvořit způsob, který by při malé tvorbě oxidů dusíku umožňoval vysoké prosazení spalovaného materiálu, tj. vysokou produktivitu pro spalování organického zbytkového materiálu, a zařízení pro provádění tohoto způsobu.
Podstata vynálezu
Pokud jde o způsob, je tento úkol při vycházení z výše popsaného způsobu podle vynálezu řešen jednak tím, že se fluidizovaná vrstva částic obohacuje kyslíkem, přičemž se použije čistý kyslík nebo plynná směs s obsahem kyslíku nejméně 80 objemových procent (80 % obj.), a ve volném prostoru se nastavuje střední obsah kyslíku v rozsahu od 0 do 3 objemových procent, a v pásmu pro dodatečnou (následnou) reakci nebo ve spalovací komoře pro dodatečné spalování se provádí dodatečné spalování kouřového plynu.
Ukázalo se, že přes obohacení vířivé vrstvy kyslíkem může být koncentrace NOX snižována. To je překvapivé, neboť přidáním tak silného oxidačního prostředku, jako je kyslík, by se mělo spíše očekávat zvýšení koncentrace NOX. To platí zejména vzhledem k běžným způsobům SCR (selektivní katalytické redukce) nebo SNCR (neselektivní katalytické redukce) způsobům, při nichž se dokonce používá přídavný redukční prostředek ke snižování koncentrace NOX.
Zaváděním kyslíku do vrstvy částic je spalování organické zbytkové látky urychlováno a zlepší se výsledek z hlediska obsahu plynných spalin (CO) a pevných spalin (organický uhlík). Kromě
-2CZ 305308 B6 toho se dosahuje snižování emisí CO2 tím, že se spaluje méně přídavného paliva k udržování teploty ve vířivé vrstvě.
Tyto účinky se však dosahují jen za té podmínky, že se ve volném prostoru nastaví redukčně nebo alespoň málo oxidačně působící atmosféra. Jako záchytný bod slouží pro tento účel střední obsah kyslíku ve volném prostoru v rozsahu 0 až 3 % obj. Výraz „střední“ obsah kyslíku se vztahuje k tomu, že obsah kyslíku se zjišťuje v nejméně jedné oblasti uvnitř volného prostoru, v níž se neočekává ani extrémně vysoký, ani extrémně nízký obsah kyslíku. Z důvodů přesnosti měření se však „střední“ obsah kyslíku zjišťuje z nejméně dvou měření obsahu kyslíku ve volném prostoru. Tato měření mohou být provedena časově za sebou a/nebo v oblastech volného prostoru, ležících s vzájemnými odstupy od sebe.
Fluidizovaná vrstva částic je obohacována kyslíkem. Pro obohacování fluidizované vrstvy částic kyslíkem se používá, jak již bylo uvedeno, buď čistý kyslík, nebo směs plynů s obsahem kyslíku nejméně 80 % obj. K tomu se kyslík zavádí do částicové vrstvy bezprostředně nebo zprostředkovaně, kupříkladu zaváděním do fluidizačního plynu. Je také možné zavádět přídavně k fluidizačnímu plynu do částicové vrstvy plynný proud obsahující kyslík.
Zvlášť se však osvědčila varianta způsobu, při níž se kyslík zavádí do fluidizačního plynu v přívodní oblasti, ležící z hlediska směru proudění před fluidizačním zařízením. Tím je kyslík před zaváděním do částicové vrstvy temperován na teplotu fluidizačního plynu, takže je vytvoření teplotního spádu v částicové vrstvě udržováno co možná nejnižší. Aby se zajistilo uspokojivé shoření, je třeba usilovat o rovnoměrné rozdělení teploty ve vířivé vrstvě.
Při této variantě způsobu se obsah kyslíku fluidizačního plynu po první přívodní oblasti s výhodou nastavuje na mezní hodnotu kyslíku v rozsahu od 10 % obj. do 28 % obj. Při prvním přiblížení vzrůstá prosazení spalované organické zbytkové látky s obsahem kyslíku. Další parametr, který ovlivňuje prosazení spalované organické zbytkové látky, je teplota fluidizačního plynu. Jako fluidizační plyn může být použit jak nepředehřátý okolní vzduch, tak i předehřátý vzduch nebo vzduch zahřátý na vysoké teploty. Při jednom způsobu s předehřátým nebo zahřátým vzduchem se může ukázat jako omezující faktor teplotní stálost fluidizačního zařízení, zejména vůči oxidačně působícímu fluidizačnímu plynu. Obsah kyslíku se proto s výhodu nastaví na mezní hodnotu kyslíku max. 26 % obj., když je fluidizační plyn předehříván na teplotu nižší než 500 °C.
K předehřívání fluidizačního plynu dochází s výhodou rekuperačně, a to horkým kouřovým plynem. Tím se dá fluidizační plyn zahřívat energeticky úsporně na až 500 °C. Úspora energie s sebou kromě toho nese snižování emise CO2.
V jiné, rovněž přednostní způsobové variantě se fluidizační plyn předehřívá na teplotu od 500 °C do 750 °C, přičemž obsah kyslíku se nastavuje na maximálně 24 % obj. Zahřátí fluidizačního plynu na tak vysoké teploty vyvolává co možná úplné a rychlé shoření organické zbytkové látky.
S výhodou dochází k předehřívání fluidizačního plynu spalováním s palivem. Odpovídajícím seřizováním spalování se dá nastavovat definovaně a reprodukovatelně předem určená teplota fluidizačního plynu. Kupříkladu se fluidizační plyn zahřívá přímým nadstechiometrickým spalováním s palivem v komoře pro předběžné spalování na až 750 °C. Teoreticky jsou možné ještě vyšší předehřívací teploty, ale prakticky jsou však omezené odolností fluidizačního zařízení proti korozi při vysokých teplotách.
Také zahřátý fluidizační plyn může být zřeďován kouřovým plynem, vznikajícím při spalování, a koncentrace kyslíku ve fluidizačním plynu může být nastavena na předem určenou hodnotu od 10 % obj. do 21 % obj.
U dosud popisovaných přednostních způsobů dochází k přivádění kyslíku do částicové vrstvy tím, že se k fluidizačnímu plynu přivádí kyslík. Obsah kyslíku ve fluidizačním plynu je však při-3 CZ 305308 B6 tom omezen stálostí fluidizačního zařízení, například přívodním dnem, vůči koroznímu napadení. Při alternativním a stejně přednostním provedení způsobu se k fluidizované částicové vrstvě přivádí kyslík v druhé přívodní oblasti nad fluidizačním zařízením. Přitom se plynný proud, obsahující kyslík, zavádí přímo do částicové vrstvy. Tento způsob je dále označován jako „přímé přivádění“. Přímé přivádění může být použito alternativně nebo přídavně k výše vysvětleným provedením způsobu pro přivádění potřebného kyslíku do částicové vrstvy. Zvláštní výhodou přímého přivádění je to, že zavádění kyslíku plynným proudem, obsahujícím kyslík, není ovlivňováno korozí fluidizačního zařízení, a proto může být, při pravidle, že se ve volném prostoru nastaví střední obsah kyslíku v rozmezí od 0 do 3 % obj. nastaven libovolně vysoký. Tím se dá dále zlepšit spalování organické zbytkové látky.
Jako zvlášť příznivé se ukázalo, jestliže se kyslík přivádí do částicové vrstvy příčným nadzvukovým injektováním. Příčným nadzvukovým injektováním se dosáhne zvlášť hlubokého pronikání kyslíku do vrstvy částic a vnitřního směšování kyslíku a organické zbytkové látky.
S výhodou se přitom nastaví ekvivalentní obsah kyslíku ve fluidizované vrstvě částic nad druhým přívodním místem na koncentraci vyšší, než 28 % obj. Vysoký obsah kyslíku zaručuje co možná rychlé a úplné spalování. Pod ekvivalentním obsahem kyslíku se rozumí ten obsah kyslíku, který by vznikl, když se kyslík přidává přímo do fluidizačního plynu a zde se obohacuje.
Pro co možná nejnižší nízký obsah NOX v plynných spalinách je při všech výše popsaných provedeních způsobů podstatné, že se ve volném prostoru nastaví střední obsah kyslíku v oblasti od 0 do 3 % obj. Proto se ukázalo jako výhodné, je-li obsah kyslíku ve volném prostoru průběžně měřen a změření se zjišťuje střední obsah kyslíku, a na základě střední hodnoty se reguluje přívod kyslíku do fluidizované částicové vrstvy a/nebo přívod organické zbytkové látky ke spalovacímu prostoru.
Přesnost měření kyslíku ve volném prostoru se zvýší tím, že se střední obsah kyslíku zjišťuje na základě měření na dvou na sobě nezávislých a v odstupu od sebe ležících měřicích místech ve volném prostoru. V oblasti měřicích míst se kyslík buď přímo měří, nebo se zde odebírá plyn z volného prostoru a přivádí se k měření kyslíku.
Je dávána přednost provedení, při němž je alespoň část fluidizačního plynu tvořena zpětně vedeným kouřovým plynem. Tento způsob se vyznačuje zvlášť zřetelným snižováním koncentrace NOX v kouřovém plynu, což může být vysvětleno redukcí molekulárního dusíku a snížením koncentrace atomárního kyslíku ve fluidizované částicové vrstvě, jakož i částečnou tvorbou oxidu uhelnatého.
K dalšímu zlepšení dochází při provedení způsobu, při kterém jsou nespálené pevné nebo plynné hořlavé látky v kouřovém plynu spalovány v pásmu pro dodatečné spalování nebo komoře pro dodatečné spalování spolu se sekundárním palivem při přidávání sekundárního vzduchu, přičemž kouřový plyn se obohacuje sekundárním kyslíkem nebo plynem obsahujícím kyslík, který obsahuje kyslík v množství nejméně 80 % obj. Tento způsob usnadňuje dodržování předepsaných minimálních požadavků na teplotu kouřového plynu a koncentraci kyslíku v kouřovém plynu. Kouřový plyn se sekundárním kyslíkem nebo plynem obsahujícím kyslík v množství nejméně 80 % obj. obohacuje tak, jak je potřebné pro udržování předem určeného minimálního obsahu kyslíku v kouřovém plynu.
V důsledku obohacení kouřového plynu kyslíkem může být sekundární vzduch redukován, aniž by došlo k poklesu teploty kouřového plynu pod minimální hodnotu. Kromě toho se zmenšuje dusíkový balast, který je v sekundárním vzduchu nutné současně ohřívat, takže může být snižována specifická potřeba paliva. Při tom ušetřené množství paliva odpovídá množství tepla, jaké by jinak bylo potřebné, aby se odpadní dusíkový balast zahřál na teplotu kouřového plynu.
-4CZ 305308 B6
Účinek obohacování kouřového plynu kyslíkem se ještě zvýší, když je sekundární kyslík nebo plyn obsahující kyslík přímo vefukován do pásma dodatečného spalování nebo komory pro dodatečné spalování rychlostí odpovídající výstupnímu Machovu číslu M o velikosti 0,25 < M < 1.
Jako příznivé se ukázalo, je-li sekundární kyslík nebo plyn obsahující kyslík přiváděn do sekundárního vzduchu.
Výše uvedený technický úkol je proto dále na základě výše popsaného způsobu podle vynálezu řešen tím, že se do pásma pro dodatečnou (následnou) reakci nebo do spalovací komory pro dodatečné spalování přivádí sekundární kyslík tak, že se v kouřovém plynu za pásmem pro dodatečnou reakci nebo komorou pro dodatečné spalování nastaví obsah nejméně 6 % obj. kyslíku.
Nespálené pevné nebo plynné hořlavé látky v kouřovém plynu se spalují v pásmu pro dodatečné spalování nebo spalovací komoře pro dodatečné spalování spolu se sekundárním palivem při přidání sekundárního vzduchu spalují, přičemž kouřový plyn se obohacuje sekundárním kyslíkem nebo plynem obsahujícím kyslík. Obsah kyslíku v takovém plynu, obsahujícím kyslík, činí nejméně 80 % obj. Dají se tím dodržet minimální požadavky na koncentraci kyslíku v kouřovém plynu, a toto provedení kromě toho usnadňuje dodržování předepsaných minimálních požadavků na teplotu kouřového plynu. Kouřový plyn je obohacen sekundárním kyslíkem nebo plynem obsahujícím kyslík s obsahem kyslíku nejméně 80 % obj. tak, jak je toto potřebné pro udržování předem určeného minimálního obsahu kyslíku v kouřovém plynu.
V důsledku obohacení kouřového plynu kyslíkem může být snížen sekundární vzduch, aniž by došlo k poklesu pod hodnotu minimální teploty kouřového plynu. Kromě toho se zmenšuje dusíkový balast, který je třeba spolu zahřívat v sekundárním vzduchu, takže se sníží specifická potřeba paliva.
Pokud jde o zařízení pro provádění způsobuje výše uvedený úkol při vycházení z výše popsaného zařízení podle vynálezu vyřešen tím, že je zajištěn přívod pro plynný proud obsahující kyslík do fluidizované částicové vrstvy, a měřicí zařízení obsahuje nejméně dvě měřicí místa obsahu kyslíku, umístěná ve volném prostoru ve vzájemném odstupu, pro průběžné měření vždy jednoho obsahu kyslíku ve volném prostoru, přičemž měřicí zařízení je spojeno s ústrojím pro vytváření střední hodnoty z naměřených obsahů kyslíku a s regulací pro přívod organické zbytkové látky a/nebo pro přívod plynného proudu obsahujícího kyslík k fluidizované vrstvě částic.
Zařízení podle vynálezu obsahuje nejméně jeden přívod pro plynný proud obsahující kyslík do fluidizované vrstvy částic. Pokud jde o účinek a funkci plynného proudu obsahujícího kyslík vzhledem k prosazení a produktivitě spalování, je možné odkázat na výše uvedená provedení způsobu podle vynálezu.
Zařízení podle vynálezu dále obsahuje měřicí zařízení s nejméně dvěma měřicími místy kyslíku, ležícími s odstupy od sebe ve volném prostoru, pro průběžné měření vždy jednoho obsahu kyslíku ve volném prostoru. V oblasti měřicích míst je buď přímo měřen obsah kyslíku, nebo se odebírá plyn z volného prostoru a následně analyzuje. Tím, že obsah kyslíku je zjišťován jako střední hodnota nejméně dvou měření, se zlepší přesnost měření kyslíku ve volném prostoru. Místní nebo časové výchylky obsahu kyslíku se tak alespoň částečně kompenzují.
Pro vypočítání střední hodnoty slouží zařízení, kupříkladu procesorový počítač. Ten je spojen s regulací pro přívod organické zbytkové látky a/nebo přívodem plynného proudu obsahujícího kyslík k fluidizované vrstvě částic. Pro tuto regulaci se použije střední hodnota obsahu kyslíku jako regulační veličina. Jelikož se takto zjištěná střední hodnota vyznačuje vysokou stabilitou a přesností, získá se odpovídající přesná a stabilní regulace přívodu organické zbytkové látky a/nebo přívodu plynného proudu obsahujícího kyslík k fluidizované vrstvě částic. Stabilním řízením procesu se dá dále snížit obsah NOX kouřového plynu.
-5 CZ 305308 B6
Dále obsahuje zařízení podle vynálezu ústrojí, jímž je možné snižovat obsah dusíkového balastu a tím i objemový proud kouřového plynu při použití vzduchu jako oxidačního média pro spalování nespálených pevných a plynných složek kouřového plynu v pásmu pro dodatečné spalování nebo v sekundární spalovací komoře, a to tím, že se v oblasti komory pro dodatečné spalování nebo v sekundární spalovací komoře nahradí v kouřovém plynu potřebné množství sekundárního spalovacího vzduchu množstvím kyslíku, odpovídajícím předepsané koncentraci kyslíku, například 6 % obj., a množství sekundárního paliva pro zahřátí kouřového plynu na požadovanou minimální teplotu například 850 °C se sníží. Ušetřené množství paliva odpovídá nejméně množství tepla, které je potřebné k tomu, aby zahřálo chybějící dusíkový balast v oxidačním médiu na teplotu kouřového plynu.
Kyslík je se přitom vefukuje v čisté formě nebo jako plyn obsahující kyslík na nejméně jednom místě vhodnými tryskami rychlostí odpovídající výstupnímu Machovu číslu „M“ 0,25 < Μ < 1 do pásma pro dodatečné spalování nebo sekundární spalovací komory, nebo se přidává do sekundárního vzduchového proudu před vstupem do spalovacího prostoru.
Objasnění výkresů
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 stacionární pec s vířivou vrstvou podle vynálezu, pro provádění první varianty způsobu podle vynálezu, obr. 2 stacionární pec s vířivou vrstvou podle druhé varianty způsobu podle vynálezu, a obr. 3 stacionární pec s vířivou vrstvou podle stavu techniky.
Příklady uskutečnění vynálezu
Pec i s vířivou vrstvou, známá ze stavu techniky pro spalování čistírenských kalů, je schematicky znázorněna na obr. 3. V dolní oblasti pece ije přívodní dno 2, přes něž se vytváří z materiálu lože a čistírenských kalů vířivá vrstva 3, když se zespodu vefukuje vzduchový proud 4 přívodním dnem 2. Vzduchový proud slouží současně jako spalovací a jako fluidizační plyn. Průměr pece i s vířivou vrstvou činí 5,7 m a výška volného prostoru pece činí přibližně 10,6 m. Nad vířivou vrstvou 3 je volný prostor 6, přes nějž je odtahován kouřový plyn 12. Přívodem 7 ve volném prostoru 6 jsou do pece i kontinuálně přiváděny čistírenské kaly.
Pro zahřívání a spalování čistírenských kalů ve vířivé vrstvě 3 se do vzduchového proudu 4 přidává palivo 5. Palivo 5 však může být také přímo přiváděno do vířivé vrstvy 3.
Z volného prostoru 6 se dostává kouřový plyn 12 do pásma 13 pro dodatečné spalování, v němž jsou nespálená pevná nebo plynná paliva spalována se sekundárním palivem 8 a při přidávání sekundárního vzduchu 9. Kouřový plyn 12 je odtahován přes výměník 14 tepla, který slouží k předehřevu vzduchového proudu 4.
Následně bude vysvětlen způsob spalování čistírenských kalů při použití pece 1 znázorněné na obr. 3, přičemž podstatné parametry a výsledky způsobu jsou tabelárně shrnuty.
SROVNÁVACÍ PŘÍKLAD 1
Prosazení čistírenských kalů (výkon způsobu a zařízení): Obsah suché látky: Výhřevnost:
8500 kg/h
40%
000 kJ/kgGV
6CZ 305308 B6
Teplota vířivé vrstvy: 850 °C
Teplota vířicího plynu: 702 °C
Teplota volného prostoru: 920 °C
Množství vířicího plynu: 14 881 m3/h i.N. (normálních m3/h, neboli m3/h objemu při normálních podmínkách, dále „i.N.“)
Množství vířicího vzduchu:
275 m3/h i.N.
Množství zemního plynu:
606 m3/h i.N.
Množství kouřového plynu ve volném prostoru: 22 616 m3/h i.N
Koncentrace kyslíku ve volném prostoru: 2 % obj. such.
Koncentrace dusíku ve volném prostoru: 49,7 % obj.
Koncentrace oxidů dusíku ve volném prostoru: 180 až 350 mg/m2
Pro předehřev vířicího plynu na 702 °C se nadstechiometricky spalovalo 321 m3/h zemního plynu s vířicím vzduchem. Obsah kyslíku ve vířicím plynu se přitom snížil z 21 % obj. na cca 20,1 % obj.
Pokud jsou dále v peci i dle obr. 1 a 2 podle vynálezu použity stejné vztahové značky jako na obr. 3, jsou tím označeny stejné nebo ekvivalentní části výše popsané pece 1 s vířivou vrstvou. Odkazuje se zde na odpovídající vysvětlení.
Pec i s vířivou vrstvou, znázorněná na obr. 1, obsahuje v oblasti vířivé vrstvy 3 vstup 16 pro kyslík, přes nějž se může do vířivé vrstvy 3 přivádět první přídavný proud 16 kyslíku (ve formě čistého kyslíku). V přívodním místě 20 pod přívodním dnem 2 se do vzduchového proudu 4 přivádí druhý přídavný kyslíkový proud 21 (rovněž čistý kyslík). Do vzduchového proudu 4 se před přívodním místem 20 přiměšuje přídavné palivo 22. Spalováním přídavného paliva 22 se vzduchový proud 4 zahřívá na teplotu přibližně 702 °C.
Dále jsou ve volném prostoru 6 dvě od sebe vzdálená měřicí místa 17 pro měření obsahu kyslíku ve volném prostoru 6. Z měřicích míst se odebírají vzorky plynu a prostřednictvím kyslíkové sondy 18 se kontinuálně analyzují. Takto zjištěný střední obsah kyslíku ve volném prostoru 6 slouží pro regulování přívodu kyslíku přes první přídavný proud kyslíku 2J_ a/nebo přívod 7 čistírenských kalů. Kromě toho se buď vzduchový proud 9 obohacuje kyslíkem 15 pro dodatečné spalování kouřového plynu 12, nebo se přídavný kyslík 15 přímo přivádí do pásma 13 pro dodatečné spalování.
Dále bude vysvětlen srovnávací příklad pro způsob spalování čistírenských kalů při použití pece 1, schematicky znázorněné na obr. 1 (bez regulace přívodu kyslíku):
SROVNÁVACÍ PŘÍKLAD 2
Prosazení čistírenských kalů (výkon způsobu a zařízení): Obsah suché látky: Výhřevnost:
Teplota vířivé vrstvy:
Teplota vířicího plynu: Teplota volného prostoru: Množství vířicího plynu:
750kg/h 40%
000 kJ/kgGV
850 °C
702 °C
920 °C
932 m3/h i.N.
-7CZ 305308 B6
Množství vířícího vzduchu:
Množství přídavného kyslíku:
Množství zemního plynu:
Množství kouřového plynu ve volném prostoru:
Koncentrace kyslíku ve volném prostoru: Koncentrace dusíku ve volném prostoru: Koncentrace oxidů dusíku ve volném prostoru
344 m3/h i.N. 1887 m3/h i.N.
701 m3/h i.N.
522 m3/h i.N 5,2 % obj. such. 37,0% obj.
310 až 450 mg/m2
Srovnání mezi oběma srovnávacími příklady 1 a 2 ukazuje, že přidáním kyslíku, v souladu s ekvivalentní koncentrací kyslíku 30 % obj. ve vířícím plynu, mohl být prosazovací výkon zvýšen o cca 50 %. Nevýhodou však bylo, že se tím mohla zvýšit koncentrace oxidů dusíku z 310 až na 450 mg/m3 a tím vystoupila nad přípustnou mezní hodnotu. Pro dodržení mezní hodnoty je proto nezbytné přídavné opatření, jako například dovybavení pomocí SCR (selektivní katalytické redukce) nebo SNCR (neselektivní katalytické redukce) zařízení. Přídavnými investičními a provozními náklady na redukční prostředek je negativně ovlivněna hospodárnost kyslíkového procesu. Toto zvýšení koncentrace oxidů dusíku je způsobené zatížením oxidy dusíku proporcionálně k množství čistírenských kalů při téměř konstantních množstvích kouřového plynu.
Předmětem vynálezu je nejen zvýšení prosazení organické zbytkové hmoty v reaktorech s vířivou vrstvou bez podstatného zvýšení objemu kouřového plynu, ale také snížení koncentrací škodlivin, jako například oxidů dusíku.
Ze spisu DE 3703568 je známý způsob snižování obsahu oxidů dusíku, při němž se použije jako fluidizační plyn místo vířícího vzduchu směs ze vzduchu a kouřových plynů, přičemž kouřové plyny jsou s regulací teploty a množství jejich zpětným vedením za reaktorem s vířivou vrstvou nebo kotlem na odpadní teplo a filtrem, přiváděny do spalovacího vzduchu.
Překvapivě se nyní zjistilo, že problém vyšších koncentrací oxidů dusíku při konstantním objemu kouřového plynu a současném zvyšování prosazení čistírenských kalů (prosazovacího výkonu) s přidáním kyslíku se může řešit tím, že koncentrace kyslíku ve vířivé vrstvě 3 je v souladu s vyšším množstvím čistírenských kalů obohacena a část vzduchového proudu je nahrazována zpětně vedeným kouřovým plynem 23, odebíraným za výměníkem 14 tepla, takže se ve volném prostoru 6 nad vířivou vrstvou 3 nastaví střední obsah kyslíku 0 až 3 % obj. O2.
Nyní bude vysvětlen takový příklad provedení pro způsob podle vynálezu při použití pece 1, schematicky znázorněné na obr. 1, přičemž podstatné prostředky jsou znovu tabelárně shrnuty. Cílová hodnota obsahu kyslíku přitom činí 1,3 % obj.
PŘIKLAD 1
Prosazení čistírenských kalů: Obsah suché látky: Výhřevnost:
Teplota vířivé vrstvy: Teplota vířícího plynu: Teplota volného prostoru: Množství vířicího plynu:
750kg/h
40%
000 kJ/kgGV
850 °C
702 °C
920 °C
191 m3/h i.N. (normálních m3/h, neboli m3/h objemu při normálních podmínkách, dále „i.N“)
Množství vířicího vzduchu:
6844 m/h i.N.
-8CZ 305308 B6
Množství přídavného kyslíku:
Množství zemního plynu:
Množství kouřového plynu ve volném prostoru:
Koncentrace kyslíku ve volném prostoru: Koncentrace dusíku ve volném prostoru: Koncentrace oxidů dusíku ve volném prostoru:
5500 m3/h i.N. 644 m3/h i.N.
695 m3/h i.N 1,3 % obj. such. 28,6 % obj.
až 180 mg/m2
Proud 21 přídavného kyslíku se před přívodním dnem 2 přiměšuje do vzduchového proudu 4. V případě, že vzduchový proud není předehřátý, je z bezpečnostních důvodů dodržována koncentrace kyslíku maximálně 28 % obj. za přívodním místem 20. Při předehřívání vzduchového proudu na až 500 °C musí být mezní hodnota koncentrace kyslíku ve vzduchovém proudu 4 obohaceném kyslíkem, relevantní pro bezpečnost, po přívodním místu 20 snížena na 26 % obj. Tato mezní hodnota se snižuje na 24 % obj., když vzduchový proud 4 obohacený kyslíkem, je předehříván na teplotu od 500 °C do 750 °C.
Neexistují žádná množstevní omezení nebo omezení koncentrací NOX, když je kyslík vyfukován vysokorychlostními tryskami s výstupními Machovými čísly nejméně 0,8, s výhodou s Machovým číslem vyšším než 1, jako proud 16 přídavného kyslíku přímo do vířivé vrstvy 3. Vysoké rychlosti jsou potřebné pro dostatečné proměšování kyslíku s vířivou vrstvou 3, aby se při zvyšování prosazení čistírenských kalů (prosazovacího výkonu) a konstantních množství kouřových plynů, tj. rychlostech fluidizace, dosáhlo rovnoměrného proměšování čistírenských kalů s kyslíkem, tj. homogenní teploty ve vířivé vrstvě 3.
Na obr. 2 je znázorněn další příklad provedení pro pec I s vířivou vrstvou podle vynálezu.
Na rozdíl od provedení znázorněného na obr. 1 může být u této pece i s vířivou vrstvou vzduchový proud předehříván jak rekuperačně ve výměníku 14 tepla kouřovým plynem 12, tak i současně do vzduchového proudu 4 přiměšován kouřový plyn 12.
Claims (18)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob spalování organické zbytkové látky, při kterém se zbytkovou látkou, při vytváření fluidizované vrstvy částic fluidizačním zařízením, nechává ve spalovacím prostoru zespodu proudit fluidizační plyn obsahující kyslík a zbytková látka se spaluje, přičemž vznikající kouřový plyn se odtahuje přes volný prostor nad vrstvou částic a v pásmu pro dodatečnou reakci nebo spalovací komoře pro dodatečné spalování se dodatečně spaluje, vyznačený tím, že se fluidizovaná vrstva (3) částic obohacuje kyslíkem, přičemž se použije čistý kyslík nebo plynná směs s obsahem kyslíku nejméně 80 % obj., a ve volném prostoru (6) se nastavuje střední obsah kyslíku v rozsahu od 0 do 3 % obj.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se do fluidizačního plynu (4) v prvním přívodním pásmu (20) přivádí před fluidizačním zařízením (2), z hlediska směru proudění, kyslík.
- 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že se obsah kyslíku fluidizačního plynu (4) po prvním přívodním pásmu (20) nastavuje na mezní hodnotu kyslíku v rozmezí od 10 % obj. do 28 % obj.-9CZ 305308 B6
- 4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že se obsah kyslíku nastavuje na mezní hodnotu kyslíku maximálně 26 % obj., přičemž fluidizační plyn se předehřívá na teplotu nižší než 500 °C.
- 5. Způsob podle nároku 4, vyznačený tím, že fluidizační plyn se rekuperačně předehřívá kouřovým plynem (12).
- 6. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že obsah kyslíku se nastavuje na mezní hodnotu kyslíku maximálně 24 % obj., přičemž fluidizační plyn (4) se předehřívá na teplotu od 500 °C do 750 °C.
- 7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že fluidizační plyn se předehřívá spalováním s palivem (22).
- 8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačený tím, že se do fluidizované vrstvy přivádí kyslík v druhém přívodním pásmu (16) nad fluidizačním zařízením (2).
- 9. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že se v druhém přívodním pásmu (16) kyslík přivádí příčným nadzvukovým injektováním do vrstvy (3) částic.
- 10. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačený tím, že se ekvivalentní obsah kyslíku ve fluidizované vrstvě (3) částic nad druhým přívodním místem (16) nastavuje na koncentraci vyšší než 28 % obj.
- 11. Způsob podle kteréhokoli z nároků lažlO, vyznačený tím, že se obsah kyslíku ve volném prostoru (6) průběžně měří a z měření se zjišťuje střední obsah kyslíku a na základě střední hodnoty se reguluje přívod kyslíku do fluidizované vrstvy (3) částic a/nebo přívod organické zbytkové látky (7) ke spalovacímu prostoru.
- 12. Způsob podle nároku 11, vyznačený tím, že se střední obsah kyslíku zjišťuje na základě měření na nejméně dvou měřicích místech (17) ve volném prostoru (6), ležících ve vzájemných odstupech.
- 13. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 12, vyznačený tím, že alespoň část fluidizačního plynu (4) je tvořena zpět vedeným kouřovým plynem (23).
- 14. Způsob podle kteréhokoli z nároků lažl3, vyznačený tím, že nespálené pevné nebo plynné hořlavé látky v kouřovém plynu jsou spalovány v pásmu (13) pro dodatečné spalování nebo spalovací komoře pro dodatečné spalování spolu se sekundárním palivem (8) při přidávání sekundárního vzduchu (9), přičemž pro dodržování předem určeného minimálního obsahu kyslíku v kouřovém plynu (12) se kouřový plyn (12) obohacuje sekundárním kyslíkem (15) nebo plynem obsahujícím kyslík, který obsahuje kyslík v množství nejméně 80 % obj.
- 15. Způsob podle nároku 14, vyznačený tím, že se sekundární kyslík nebo plyn obsahující kyslík přímo vefukuje do pásma (13) pro dodatečné spalování nebo spalovací komory pro dodatečné spalování rychlostí odpovídající výstupnímu Machovu číslu M 0,25 < Μ < 1.
- 16. Způsob podle nároku 14 nebo 15, vyznačený tím, že se sekundární kyslík (15) nebo plyn obsahující kyslík přidává do sekundárního vzduchu (9).
- 17. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 16, vyznačený tím, že kyslík se přivádí do vrstvy částic příčným nadzvukovým injektováním vrstvy částic.- 10CZ 305308 B6
- 18. Zařízení pro provádění způsobu podle kteréhokoli z nároků 1 až 17, se spalovacím prostorem pro přijímání organické zbytkové látky, s přívodním zařízením pro přívod organické zbytkové látky ke spalovacímu prostoru, se vstupem plynu, zahrnující fluidizační zařízení pro zavádění fluidizačního plynu pro vytváření fluidizované vrstvy částic, a s měřicím zařízením pro5 měření koncentrace plynu ve volném prostoru nad vrstvou částic, vyznačené tím, že je zajištěn přívod pro plynný proud (16, 21) obsahující kyslík do fluidizované vrstvy (3) částic, a měřicí zařízení obsahuje nejméně dvě měřicí místa (17) obsahu kyslíku, umístěná ve volném prostoru (6) ve vzájemném odstupu, pro průběžné měření každého jedlo noho obsahu kyslíku ve volném prostoru, přičemž měřicí zařízení je spojeno s ústrojím (19) pro vytváření střední hodnoty z naměřených obsahů kyslíku a s regulací pro přívod organické zbytkové látky (7) a/nebo pro přívod plynného proudu (16, 21) obsahujícího kyslík k fluidizované vrstvě částic (3).15 19. Zařízení podle nároku 18, vyznačené tím, že obsahuje vysokorychlostní trysky.20 3 výkresy
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10021448A DE10021448A1 (de) | 2000-05-03 | 2000-05-03 | Verfahren und Vorrichtung für die Verbrennung von organischem Reststoff |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ305308B6 true CZ305308B6 (cs) | 2015-07-29 |
Family
ID=7640588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2002-3620A CZ305308B6 (cs) | 2000-05-03 | 2001-05-02 | Způsob a zařízení pro spalování organické zbytkové látky |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6857379B2 (cs) |
| EP (1) | EP1281026B1 (cs) |
| JP (1) | JP2004538432A (cs) |
| CN (1) | CN1227478C (cs) |
| AT (1) | ATE312316T1 (cs) |
| AU (1) | AU2001267396A1 (cs) |
| BR (1) | BR0110575B1 (cs) |
| CA (1) | CA2408026C (cs) |
| CZ (1) | CZ305308B6 (cs) |
| DE (2) | DE10021448A1 (cs) |
| DK (1) | DK1281026T3 (cs) |
| ES (1) | ES2256263T3 (cs) |
| PL (1) | PL196981B1 (cs) |
| WO (1) | WO2001084051A1 (cs) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10316597B3 (de) * | 2003-04-11 | 2004-08-26 | Hörmeyer, Heinrich, Dr. | Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm |
| DE102008009132B4 (de) * | 2007-02-07 | 2011-01-27 | Technische Universität Bergakademie Freiberg | Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen fester Brennstoffe |
| BRPI0819200B1 (pt) * | 2007-11-07 | 2020-04-07 | Metawater Co Ltd | método de incineração em leito fluidizado para lama |
| US8230796B2 (en) | 2008-02-27 | 2012-07-31 | Andrus Jr Herbert E | Air-fired CO2 capture ready circulating fluidized bed steam generators |
| DE102008058501B4 (de) * | 2008-11-21 | 2011-11-10 | Eisenmann Ag | Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Herstellung von Bioethanol |
| GB2488923B (en) | 2012-05-08 | 2013-02-20 | Chinook Sciences Ltd | Improvements in waste processing |
| US11391458B2 (en) * | 2016-06-27 | 2022-07-19 | Combustion Systems Company, Inc. | Thermal oxidization systems and methods |
| US12405003B2 (en) | 2016-06-27 | 2025-09-02 | Emission Rx, Llc | Thermal oxidization systems and methods with greenhouse gas capture |
| US10113740B2 (en) * | 2016-08-12 | 2018-10-30 | Gas Technology Institute | Fluidized bed combustion of carbonaceous fuels |
| CN107448953A (zh) * | 2017-09-16 | 2017-12-08 | 张文瀚 | 一种固废处理装置 |
| GB201912462D0 (en) * | 2019-08-30 | 2019-10-16 | Fujifilm Mfg Europe Bv | Gas seperation elements and modules |
| FR3100871B1 (fr) * | 2019-09-13 | 2021-09-24 | Suez Groupe | Procédé et four d’incinération de matières organiques issues du traitement de déchets industriels ou agricoles ou des eaux usées, tel que des boues. |
| CN111664460B (zh) * | 2020-05-18 | 2022-08-30 | 成都市排水有限责任公司 | 一种污泥焚烧的自控运行控制方法 |
| CN114321944A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-04-12 | 武汉武锅能源工程有限公司 | 一种高含盐有机废水的回收处理方法及焚烧装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4308810A (en) * | 1980-04-09 | 1982-01-05 | Foster Wheeler Energy Corporation | Apparatus and method for reduction of NOx emissions from a fluid bed combustion system through staged combustion |
| US4441435A (en) * | 1981-10-21 | 1984-04-10 | Hitachi, Ltd. | Fluidizing gas control system in fluidized-bed incinerator |
| GB2285119A (en) * | 1993-12-21 | 1995-06-28 | Boc Group Plc | Oxygenated incinerator |
| DE19714073A1 (de) * | 1997-04-04 | 1998-10-08 | Emschergenossenschaft Lippever | Wirbelschichtanlage, insbesondere für Schlamm |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US441435A (en) * | 1890-11-25 | Watch-case pendant | ||
| GB2046415B (en) * | 1979-02-23 | 1983-05-11 | Boc Ltd | Fluidised bed combustion method |
| JPS58198614A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-18 | Hitachi Ltd | 流動層汚泥焼却最適余剰酸素濃度制御方式 |
| NL8500860A (nl) * | 1985-03-25 | 1986-10-16 | Esmil Bv | Werkwijze voor het reinigen van vervuilde grond. |
| FI853615L (fi) * | 1985-09-20 | 1987-03-21 | Tampella Oy Ab | Foerfarande foer minskning av utslaeppen av kvaeve- och svaveloxider vid foerbraenning av kvaeve- och svavelhaltigt braensle. |
| US5020451A (en) * | 1989-10-05 | 1991-06-04 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Fluidized-bed combustion furnace |
| DE4026272A1 (de) * | 1990-08-20 | 1992-02-27 | Kurt Kugler | Verfahren und einrichtung zur thermischen behandlung von stoffen nach dem wirbelschichtverfahren |
| FR2668815B1 (fr) * | 1990-11-02 | 1993-04-09 | Chauffe Cie Gle | Procede d'incineration de dechets urbains dans une unite comportant un foyer a lit fluidise et une chaudiere, avec epuration intrinseque des fumees. |
| US5335609A (en) * | 1993-04-29 | 1994-08-09 | University Of Chicago | Thermal and chemical remediation of mixed waste |
| DE4415342C1 (de) * | 1994-05-02 | 1995-09-07 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Abfall |
| HUT73708A (en) * | 1994-10-20 | 1996-09-30 | Von Roll Umwelttechnik Ag | Method and apparatous for pyrolizing of wastes |
| IT237262Y1 (it) * | 1995-11-03 | 2000-09-05 | Whirlpool Europ S R L | Dispositivo per il recupero del calore asportato da un carico postoin un'asciugabiancheria o lavasciugabiancheria e per il suo |
| DE19544200A1 (de) * | 1995-11-28 | 1997-06-05 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zum Behandeln von Abgas aus der Vergasung von kohlenstoffhaltigem Material |
| JPH09178140A (ja) * | 1995-12-22 | 1997-07-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 流動床式ごみ焼却炉及び灰溶融炉並びにこれらを組み合わせたごみ焼却システム |
| DE19619764C2 (de) | 1996-05-17 | 2003-12-18 | Infraserv Gmbh & Co Hoechst Kg | Verfahren zur Minimierung des NO¶x¶-Gehaltes in Rauchgasen |
| JP3625639B2 (ja) * | 1998-03-19 | 2005-03-02 | 日立造船株式会社 | 流動床式焼却炉設備および流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法 |
| CN1262791C (zh) * | 1998-06-16 | 2006-07-05 | 三菱重工业株式会社 | 流化床焚烧炉及其运行方法 |
| US6505567B1 (en) * | 2001-11-26 | 2003-01-14 | Alstom (Switzerland) Ltd | Oxygen fired circulating fluidized bed steam generator |
-
2000
- 2000-05-03 DE DE10021448A patent/DE10021448A1/de not_active Ceased
-
2001
- 2001-05-02 EP EP01945070A patent/EP1281026B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-02 CN CNB018109810A patent/CN1227478C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-02 PL PL359338A patent/PL196981B1/pl unknown
- 2001-05-02 US US10/275,181 patent/US6857379B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-02 JP JP2001581033A patent/JP2004538432A/ja active Pending
- 2001-05-02 DK DK01945070T patent/DK1281026T3/da active
- 2001-05-02 CA CA002408026A patent/CA2408026C/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-02 ES ES01945070T patent/ES2256263T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-02 DE DE50109216T patent/DE50109216D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-02 AU AU2001267396A patent/AU2001267396A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-02 WO PCT/EP2001/004901 patent/WO2001084051A1/de not_active Ceased
- 2001-05-02 BR BRPI0110575-2A patent/BR0110575B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-05-02 AT AT01945070T patent/ATE312316T1/de active
- 2001-05-02 CZ CZ2002-3620A patent/CZ305308B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4308810A (en) * | 1980-04-09 | 1982-01-05 | Foster Wheeler Energy Corporation | Apparatus and method for reduction of NOx emissions from a fluid bed combustion system through staged combustion |
| US4308810B1 (cs) * | 1980-04-09 | 1993-08-03 | Foster Wheeler Energy Corp | |
| US4441435A (en) * | 1981-10-21 | 1984-04-10 | Hitachi, Ltd. | Fluidizing gas control system in fluidized-bed incinerator |
| GB2285119A (en) * | 1993-12-21 | 1995-06-28 | Boc Group Plc | Oxygenated incinerator |
| DE19714073A1 (de) * | 1997-04-04 | 1998-10-08 | Emschergenossenschaft Lippever | Wirbelschichtanlage, insbesondere für Schlamm |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE312316T1 (de) | 2005-12-15 |
| WO2001084051A1 (de) | 2001-11-08 |
| CN1227478C (zh) | 2005-11-16 |
| EP1281026B1 (de) | 2005-12-07 |
| BR0110575A (pt) | 2004-02-10 |
| DE10021448A1 (de) | 2001-11-08 |
| DE50109216D1 (de) | 2006-05-11 |
| PL196981B1 (pl) | 2008-02-29 |
| PL359338A1 (pl) | 2004-08-23 |
| AU2001267396A1 (en) | 2001-11-12 |
| ES2256263T3 (es) | 2006-07-16 |
| JP2004538432A (ja) | 2004-12-24 |
| CA2408026C (en) | 2009-11-03 |
| CA2408026A1 (en) | 2001-11-08 |
| CN1447888A (zh) | 2003-10-08 |
| US20040103832A1 (en) | 2004-06-03 |
| BR0110575B1 (pt) | 2011-04-05 |
| US6857379B2 (en) | 2005-02-22 |
| DK1281026T3 (da) | 2006-04-18 |
| EP1281026A1 (de) | 2003-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ305308B6 (cs) | Způsob a zařízení pro spalování organické zbytkové látky | |
| CA2637779C (en) | Method of reducing nitrogen oxide on the primary side in a two-stage combustion process | |
| EP0541105B1 (en) | Recirculation and plug flow combustion method | |
| CA2298785A1 (en) | Reburn process | |
| CN113108606A (zh) | 水泥窑窑尾烟室和分解炉之间的脱硝装置 | |
| EP0443850B1 (en) | Fluidized bed combustion apparatus for burning wastes | |
| JP3217470B2 (ja) | ボイラ装置 | |
| JP3831567B2 (ja) | 循環流動層炉 | |
| CN111780095B (zh) | 燃烧系统及其控制方法、预热设备 | |
| JP2948876B2 (ja) | 廃棄物の流動層燃焼方法 | |
| RU2349835C2 (ru) | Способ сжигания твердого топлива в вихревой топке и вихревая топка для его реализации | |
| JPH04214109A (ja) | ごみ焼却炉における燃焼ガス混合構造 | |
| JP2948868B2 (ja) | 廃棄物の流動層燃焼方法 | |
| JPH10220720A (ja) | 焼却炉における低ｎｏｘ 燃焼方法 | |
| JPS63105308A (ja) | 廃タイヤ等の燃焼熱回収方法 | |
| Ishak et al. | The Effect of Staged Combustion in Reduction of Noxious Emissions for Agricultural Residues Using a Fluidized Bed Combustor | |
| JPH0399106A (ja) | 流動層燃焼装置の燃料供給方法 | |
| JP2002147725A (ja) | 下水汚泥等の高含水率・高揮発性の廃棄物焼却炉に用いる外部循環流動層炉の運転方法 | |
| JPH09178135A (ja) | 焼却炉 | |
| JPH04227406A (ja) | 流動層熱反応方法 | |
| JPH05180422A (ja) | 焼却炉におけるｃｏ低減燃焼方法 | |
| JPH0455610A (ja) | 廃棄物の流動層燃焼方法 | |
| Yang et al. | Vitrification of Simulated Combustible Dry Active Wastes in a Pilot Facility | |
| JPH02282601A (ja) | 内部循環流動層熱回収装置 | |
| JPH0455607A (ja) | 廃棄物の流動層燃焼方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190502 |