CZ307680B6 - Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel - Google Patents
Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307680B6 CZ307680B6 CZ2015-750A CZ2015750A CZ307680B6 CZ 307680 B6 CZ307680 B6 CZ 307680B6 CZ 2015750 A CZ2015750 A CZ 2015750A CZ 307680 B6 CZ307680 B6 CZ 307680B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- air
- flue gas
- fan
- primary
- fluidized bed
- Prior art date
Links
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 title claims description 14
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 36
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 claims 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 abstract description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 23
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 19
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003500 flue dust Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel (1), který na vstupu obsahuje primární ventilátor (4) vzduchu a přívod kyslíku a na výstupu ventilátor (5) spalin, propojený s primárním ventilátorem (4) vzduchu. K primárnímu ventilátoru (4) vzduchu je připojena vzduchová regulační armatura (12) s prvkem (6) měření průtoku vzduchu, spalinová regulační armatura (2) s měřicím prvkem (7) průtoku odebíraných spalin a kyslíková regulační armatura (3) s dalším prvkem (8) měření průtoku kyslíku.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká systému zajištění potřebného množství fluidačního média a zároveň okysličovadla pro kotel na pevná paliva s fluidní vrstvou, který pracuje v režimu oxyfuel, tj. jedná se o spalování paliva s okysličovadlem se zvýšeným obsahem kyslíku převyšujícím koncentraci kyslíku v atmosférickém vzduchu až po technicky čistý kyslík. Oxyfuel je jednou z CCS technologií, tj. technologií pro záchyt CO2 ze spalovacího procesu
Dosavadní stav techniky
Kotle na tuhá paliva s fluidní vrstvou nezbytně potřebují pro svůj správný provoz určité množství fluidačního média, které uvádí do vznosu vrstvu částic inertního materiálu, která přechází, po překročení určité prahové mimovrstvové rychlosti proudění tohoto média, do stavu fluidace. Do takto vytvořené fluidní vrstvy se přivádí palivo a probíhá zde spalovací proces. V případě běžného spalování paliva se vzduchem je tímto fluidačním médiem právě vzduch, který tedy zároveň slouží jako okysličovadlo i jako médium pro zajištění fluidace. Tento vzduch, nazývaný někdy také jako primární vzduch, se do fluidního kotle přivádí pomocí primárního ventilátoru přes tzv. windbox - někdy nazývaný i jako plénum, což je prostor, který slouží k ustálení proudění média před rozdělením na jednotlivé trysky distributoru.
Proces oxyfuel spalování se od spalování se vzduchem liší především v tom, že oxidační médium obsahuje vyšší koncentraci kyslíku, než atmosférický vzduch. V takovém případě se výrazně mění objem a složení spalin ze spalovacího procesu, kde proti spalování se vzduchem roste podíl produktů spalování - CO2, vodní pára, emisní plyny, a klesá obsah dusíku. Spalování s okysličovadlem obohaceným kyslíkem má však negativní důsledek v podobě rostoucí adiabatické teploty plamene. Často je nutné tuto teplotu cíleně snižovat, tento problém se přitom u spalování se vzduchem nevyskytuje. Snižování teploty se řeší užitím masivní recirkulace chladnějších spalin odebíraných za kotlem, jejichž průtok se volí tak, aby se teplota plamene v ohništi, snížila na úroveň umožňující technickou realizovatelnost kotle. Současně pilotní projekty oxyfuel kotlů jsou založeny na spalování plynu nebo práškového uhlí a průtok recirkulovaných spalin odpovídá 2 až 3 násobku spalin vzniklých při spalování s obohaceným okysličovadlem.
V případě fluidního kotle je navíc nutné stále dodávat potřebné množství fluidačního média, které nezávisí na použitém okysličovadle. Pokud se použije okysličovadlo obohacené kyslíkem, bylo by pro zajištění fluidace dodáváno spolu s ním zbytečně mnoho kyslíku, a to výrazně více, než je potřeba pro samotný spalovací proces, což by bylo neekonomické. V extrémním případě platí, že objem čistého kyslíku potřebný na spálení 1 kg paliva je asi 4 až 5x nižší, než potřebný objem vzduchu. I v tomto případě se pro dosažení vhodných fluidačních podmínek nabízí užití recirkulace spalin, volba jejich množství a způsob zavedení se však proti popsanému případu plynových a práškových kotlů liší tím, že kromě regulace teploty fluidní vrstvy se recirkulací řídí i proces fluidace. Tomu je třeba přizpůsobit řešení celého systém recirkulace spalin včetně jeho regulace.
Dále je také u oxyfuel fluidního kotle nutné řešit plynulý a bezproblémový přechod mezi režimy spalování se vzduchem při najíždění na oxyfuel, kde je zejména nezbytné udržet stabilní fluidační poměry a teplotu fluidní vrstvy. Důvodem je skutečnost, že fluidní kotel nelze najíždět přímo v oxyfuel režimu, ale je nezbytné jeho start realizovat nejdříve ve vzduchovém režimu. Totéž platí i pro odstavování kotle.
- 1 CZ 307680 B6
Oxyfuel spalování ve stacionární fluidní vrstvě je novou technologií, která je perspektivní z mnoha důvodů. Nevyžaduje náročnou přípravu paliva před spalováním - palivo se nemusí sušit a jemně mlít, fluidní ohniště se provozuje v přetlakovém režimu, což vylučuje možnost přisávání falešného vzduchu, který jinak výrazně snižuje koncentraci CO2 ve spalinách a tím omezuje oxyfuel efekt, a lze provádět aditivní odsiřování přímým dávkováním vápence do fluidní vrstvy, což snižuje produkci emisí a zjednodušuje následné čištění spalin, případně separaci CO2.
Podstata vynálezu
Výše popsané technické problémy oxyfuel spalování ve stacionární fluidní vrstvě jsou řešeny systémem pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel, který na vstupu obsahuje primární ventilátor vzduchu a přívod kyslíku a na výstupu ventilátor spalin, propojený s primárním ventilátorem vzduchu, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že k primárnímu ventilátoru vzduchu je připojena vzduchová regulační armatura s prvkem měření průtoku vzduchu, spalinová regulační armatura s měřicím prvkem průtoku odebíraných spalin a kyslíková regulační armatura s dalším prvkem měření průtoku kyslíku.
Spalinová regulační armatura je s výhodou umístěna na větvi odebíraných spalin, která obsahuje zařízení pro odvod kondenzátu a na větvi primární směsi je za primárním ventilátorem vzduchu a přívodem kyslíku umístěno další zařízení pro odvod kondenzátu. Mezi spalinovou regulační armaturou a ventilátorem spalin je ve výhodném provedení umístěn odprašovací prvek. Větev odebíraných spalin a větev primární směsi jsou s výhodou osazeny tepelnou izolací.
Technické řešení srovnává disproporce mezi potřebným množstvím fluidačního média, které musí být bezpodmínečně zachováno, a množstvím okysličovadla - čistého kyslíku. Na výstupu z odprašovacího zařízení kotle jsou odebírány ochlazené a odprášené spaliny, které jsou přiváděny do T-kusu potrubí na sání primárního ventilátoru fluidního kotle. Druhým vstupem Tkusu může být nasáván okolní vzduch, a to především při najíždění a odstavování kotle. Oba proudy odebíraných spalin i vzduchu v potrubí obsahují spojitě polohovatelné řízené regulační armatury - klapky, které umožňují řídit poměr mezi množstvím nasávaného vzduchu a odebíranými spalinami při zachování stejného množství média přiváděného do fluidního kotle. Toto množství je řízeno změnou otáček primárního ventilátoru. V případě oxyfuel režimu je armatura v potrubí nasávaného vzduchu částečně či zcela uzavřena a ventilátor nasává přednostně odebírané spaliny. Do systému je v případě oxyfuel režimu nutné přivádět kyslík z externího zdroje. Tento kyslík je zaveden do výtlačného potrubí primárního ventilátoru a je na řádově vyšší tlakové úrovni, než fluidační médium. Přívodní potrubí čistého kyslíku je vybaveno spojitě řízeným regulačním ventilem, který umožňuje přivádět přesně potřebné množství kyslíku. Všechna potrubí vzduchu, odebíraných spalin a kyslíku jsou vybavena prvky měření průtoku, aby bylo možné přesně řídit množství fluidačního média a koncentrace kyslíku v něm tak, aby byla zajištěna plně vyvinutá fluidace v kotli a aby byla dodržena teplota fluidní vrstvy v tolerovaném rozmezí.
Systém je dále vybaven dalším ventilátorem v potrubí spalin odcházejících z kotle, v místě před odběrem spalin do primárního ventilátoru. Toto řešení je nezbytné proto, aby vzhledem k tlakovým poměrům v potrubním systému, primární ventilátor v oxyfuel režimu nasával pouze spaliny odcházející z kotle a nikoliv vzduch, který by mohl být nasát teoreticky možným zpětným tokem v komíně.
Celá potrubní trasa je tepelně izolována, aby bylo zajištěno, že nedojde k podkročení teploty rosného bodu fluidačního média spojeného s nežádoucí kondenzací vodní páry. V potrubní trase jsou rovněž umístěny uzavíratelné odvody kondenzátu pro případ startu a odstavování kotle, což jsou nestacionární stavy, kdy ke kondenzaci může dojít.
-2CZ 307680 B6
Celkově toto řešení zajišťuje bezpečné udržení požadovaných fluidačních poměrů jak při přechodu provozu kotle ze spalování se vzduchem do oxyfuel režimu, tak při provozu v plném oxyfůel režimu. Zajišťuje, že do systému není přisáván žádný nekontrolovaný falešný vzduch a je tak dosahováno požadované koncentrace CO2 v odchozích spalinách.
Navržené řešení je zcela nové, dosud neaplikované. Jeho funkčnost byla ověřena na poloprovozním zařízení. Není známo, že by v podmínkách ČR byl navržen nebo postaven fluidní kotel se stacionární fluidní vrstvou pro technologii oxyfuel.
Objasnění výkresu
Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfůel pro fluidní kotel podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsán na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde je na obr. 1 znázorněno schéma příkladného řešení.
Příklady uskutečnění vynálezu
Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média pro fluidní kotel v režimu oxyfuel se sestává z jednotlivých komponent a potrubního systému dle schématu na obr. 1 a je připojen ke kotli s fluidní vrstvou. Hlavním prvkem je primární ventilátor 4, který je umístěn před vstupem do windboxu fluidního kotle. Otáčky primárního ventilátoru 4 jsou řízeny pomocí frekvenčního měniče řízení sloužícího k nastavení požadovaného tlaku ve windboxu. Primární ventilátor 4 je opatřen tepelnou izolací. Sání primárního ventilátoru 4 je rozděleno do dvou větví - první je větev sání vzduchu 13, která obsahuje regulační armaturu 12 a prvek 6 pro měření objemového průtoku. Druhou větví sání primárního ventilátoru 4 je přívod spalin, které jsou nasávány z kotle 1 ventilátorem 5 a jsou odprášeny, a které jsou odebírány za výstupem z odprašovacího prvku spalin. Tyto spaliny jsou vedeny přes regulační armaturu 2, větev rovněž obsahuje měřicí prvek 7 průtoku pro měření objemového průtoku. Před vstupem do směšovacího dílu je umístěno uzavíratelné zařízení 9 pro odvod kondenzátu. Celá tato větev je opatřena tepelnou izolací. Přívod kyslíku je umístěn v potrubí na výstupu z primárního ventilátoru 4 a je proveden na řádově vyšší tlakové hladině. Ve větvi přívodu kyslíku je umístěna regulační armatura 3 a další prvek 8 pro měření průtoku kyslíku. Napojení větve přívodu kyslíku do primárního potrubí je provedeno ejektorem. Větev potrubí fluidačního média od primárního ventilátoru k windboxu fluidního kotle je opatřena tepelnou izolací.
Přívod spalin z kotle 1 je v dalším provedení opatřen odprašovacím prvkem 11 spalin cyklonem, popř. elektrostatickým nebo tkaninovým filtrem.
Ještě v dalším provedení je před vstupem fluidačního média do windboxu umístěno další zařízení 10 pro odvod kondenzátu.
Průmyslová využitelnost
Stávající projekty uvažují s aplikací oxyfůel spalování u plynových a práškových kotlů. Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média pro fluidní kotel v režimu oxyfůel podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění při stavbě nových nebo retrofitech stávajících kotlů s fluidní vrstvou, kde bude aplikována oxyfůel technologie např. pro záchyt CO2 ze spalin.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (3)
1. Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel (1) obsahující na vstupu kotle primární ventilátor vzduchu a přívod kyslíku, se vzduchovou regulační armaturou s prvkem měření průtoku vzduchu, a na výstupu kotle ventilátor spalin, se spalinovou regulační armaturou s měřicím prvkem průtoku odebíraných spalin, vyznačující se tím, že k fluidačnímu primárnímu ventilátoru (4) vzduchu je připojena větev pro recirkulaci spalin propojující výstup spalin do komína (15) se sáním fluidačního primárního ventilátoru (4), na níž je umístěna regulační armatura (2) s měřicím prvkem (7) průtoku odebíraných spalin a zařízení (9) pro odvod kondenzátu, přičemž k sání fluidačního primárního ventilátoru (4) je dále připojena vzduchová regulační armatura (12) s prvkem (6) měření průtoku vzduchu, pro start zařízení ve vzduchovém režimu a na výtlak fluidačního primárního ventilátoru (4) je připojena kyslíková regulační armatura (3) s dalším prvkem (8) měření průtoku kyslíku pro provoz zařízení v režimu oxyfuel.
2. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že za primárním ventilátorem (4) vzduchu a přívodem kyslíku je umístěno další zařízení (10) pro odvod kondenzátu.
3. Systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že mezi spalinovou regulační armaturou (2) a ventilátorem (5) spalin je umístěn odprašovací prvek (11).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-750A CZ307680B6 (cs) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-750A CZ307680B6 (cs) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2015750A3 CZ2015750A3 (cs) | 2017-06-28 |
| CZ307680B6 true CZ307680B6 (cs) | 2019-02-13 |
Family
ID=59249226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-750A CZ307680B6 (cs) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ307680B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107575856B (zh) * | 2017-09-26 | 2019-08-09 | 北京泷涛环境科技有限公司 | 一种烟气再循环锅炉系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2309181A2 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-13 | Hitachi, Ltd. | Oxyfuel combustion boiler plant and operation method of oxyfuel combustion boiler plant |
| EP2404111A1 (en) * | 2009-03-06 | 2012-01-11 | Metso Power Oy | Method for reducing nitrogen oxide emissions in oxyfuel combustion |
-
2015
- 2015-10-26 CZ CZ2015-750A patent/CZ307680B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2404111A1 (en) * | 2009-03-06 | 2012-01-11 | Metso Power Oy | Method for reducing nitrogen oxide emissions in oxyfuel combustion |
| EP2309181A2 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-13 | Hitachi, Ltd. | Oxyfuel combustion boiler plant and operation method of oxyfuel combustion boiler plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2015750A3 (cs) | 2017-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5461873B2 (ja) | 酸素燃焼石炭燃料ボイラ及び空気燃焼と酸素燃焼との間の移行方法 | |
| CN102016418B (zh) | 氧燃烧锅炉的氧供给控制方法及装置 | |
| JP5270661B2 (ja) | 酸素燃焼ボイラの排ガス制御方法及び装置 | |
| CA2537514C (en) | Process for combusting fuels, in particular waste | |
| CN101970937B (zh) | 富氧燃烧循环流化床反应器及此类反应器的操作方法 | |
| JP2013108640A5 (cs) | ||
| CN102588997B (zh) | 富氧燃烧系统 | |
| TW201740059A (zh) | 用於控制固體之流動方向，流動速率，及溫度的系統，方法，及裝置 | |
| CN105531538B (zh) | 具有三个燃烧区域的燃氧型锅炉单元和其操作方法 | |
| CN102460019B (zh) | 气化燃烧系统 | |
| CN102245969A (zh) | 富氧燃烧循环流化床反应器及其操作和升级方法 | |
| CN101963452B (zh) | 连续窑 | |
| CZ307680B6 (cs) | Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel | |
| US9429319B2 (en) | Boiler combustion system and operation method therefor | |
| US6347937B1 (en) | Rotary kiln burner | |
| CZ29325U1 (cs) | Systém pro zajištění fluidačního a oxidačního média v režimu oxyfuel pro fluidní kotel | |
| CN109268866B (zh) | 一种适用于高水分煤种的中速磨煤机直吹式煤粉燃烧系统 | |
| CN118168005A (zh) | 一种垃圾焚烧的多级配风烟气再循环系统 | |
| JP2023169698A5 (cs) | ||
| CN111156500B (zh) | 循环流化床预热室送粉方法及设备、燃料处理设备 | |
| UA148577U (uk) | Спосіб підвищення температури газів перед пальником повітронагрівача доменної печі | |
| CN206817477U (zh) | 一种干流尾气焚烧炉 | |
| JPS6053714A (ja) | 微粉炭燃焼方法 | |
| CN107606636A (zh) | 一种对应单火嘴多管组合半直吹式乏气送粉系统 | |
| CZ20012686A3 (cs) | Způsob řízení výkonu fluidního kotle a zařízení pro provádění tohoto způsobu |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20201026 |