PL181545B1 - Boiler with specially aranged interior and method of operating it in a manner enabling to reduce emission of nitrogen oxides - Google Patents
Boiler with specially aranged interior and method of operating it in a manner enabling to reduce emission of nitrogen oxidesInfo
- Publication number
- PL181545B1 PL181545B1 PL96322761A PL32276196A PL181545B1 PL 181545 B1 PL181545 B1 PL 181545B1 PL 96322761 A PL96322761 A PL 96322761A PL 32276196 A PL32276196 A PL 32276196A PL 181545 B1 PL181545 B1 PL 181545B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- boiler
- flue gas
- exhaust gas
- primary air
- fan
- Prior art date
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 42
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 description 55
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B7/00—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus
- F23B7/002—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements
- F23B7/007—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements with fluegas recirculation to combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
- F23N5/184—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2203/00—Furnace arrangements
- F23G2203/107—Furnace arrangements with vibrating grate
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2221/00—Pretreatment or prehandling
- F23N2221/12—Recycling exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/04—Measuring pressure
- F23N2225/06—Measuring pressure for determining flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/10—Measuring temperature stack temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/19—Measuring temperature outlet temperature water heat-exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/20—Measuring temperature entrant temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/21—Measuring temperature outlet temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2233/00—Ventilators
- F23N2233/02—Ventilators in stacks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2233/00—Ventilators
- F23N2233/02—Ventilators in stacks
- F23N2233/04—Ventilators in stacks with variable speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2233/00—Ventilators
- F23N2233/06—Ventilators at the air intake
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2233/00—Ventilators
- F23N2233/06—Ventilators at the air intake
- F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
- F23N2235/02—Air or combustion gas valves or dampers
- F23N2235/04—Air or combustion gas valves or dampers in stacks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
- F23N2235/02—Air or combustion gas valves or dampers
- F23N2235/06—Air or combustion gas valves or dampers at the air intake
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2237/00—Controlling
- F23N2237/16—Controlling secondary air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2237/00—Controlling
- F23N2237/24—Controlling height of burner
- F23N2237/32—Nox
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2239/00—Fuels
- F23N2239/02—Solid fuels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Abstract
I. Sposób spalania, ograniczajacy emisje tlen- ków azotu NOx w spalinach z kotla z wsadem na pali- wo stale, z ruchomym rusztem, w którym ilosc paliwa stalego okresla sie w zaleznosci od mocy, jakiej ma do- starczyc kociol oraz dokonuje sie pomiaru nadwyzki stechiometrycznej tlenu w spalinach pobranych na wyjsciu z kotla, a przeplyw strumienia powietrza pie- rwotnego reguluje sie w zaleznosci od wymaganej mocy i zmierzonej nadwyzki stechiometrycznej tlenu, przy czym do spalania stosuje sie strumien powietrza pierwotnego zmieszany z pobranymi spalinami, zna- mienny tym, ze w pierwszym etapie prowadzi sie pro- ces spalania przy róznych poziomach recyrkulacji spalin oraz zalozonych róznych wartosciach mocy kotla, mierzac zawartosc NOx w spalinach i na tej pod- stawie okresla optymalny poziom recyrkulacji spalin, odpowiadajacy najnizszemu poziomowi zawartosci NOx w spalinach dla danej mocy kotla, a w nastepnym etapie prowadzi sie proces przy optymalnym poziomie recyrkulacji spalin wynoszacym od 15 do 20% spalin w strumieniu powietrza. (74) Pelnomocnik: Lazewska Slawomira, Slawomira Lazewska & Son F ig . 2 PL PL PL PL PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób i kocioł do spalania, ograniczający emisję tlenków azotu NOX w spalinach z kotła, z wsadem na paliwo stałe, z ruchomym rusztem.
Znany jest sposób spalania w kotle na paliwo stałe z ruchomym rusztem. W znanym sposobie: w zależności od temperatury zewnętrznej ustala się temperaturę zadaną jest ona tym niższa, im wyższa jest temperatura powietrza na zewnątrz. Temperatura może np. wahać się między 130° a 170°C, gdy temperatura zewnętrzna wynosi od +10°C do -10°C. Po ustaleniu zadanej temperatury, wymaganą moc określa się na podstawie różnicy między temperaturą wody na wejściu i temperaturązadanąkotła. Wymagana moc pozwala ustalić ilość węgla do spalenia, z uwzględnieniem jego jakości. Węgiel nanoszony na ruchomy ruszt tworzy warstwę o 10 różnych grubościach, zmieniających się o 1 cm, w przedziale od 5 do 15 cm. Wymagane zużycie węgla, przy określonej grubości jego warstwy zapewnia się dzięki zmiennej szybkości rusztu, włączonego mechanicznie.
Moc dostarczaną przez kocioł, określa się na podstawie różnicy temperatur wody na wyjściu i wejściu do kotła, przy czym ustala się również ilość powietrza wtórnego. Powietrze wtórne wdmuchują dysze zapewniające odpowiednia szybkość na wyjściu z dysz. Ważne jest uzyskanie właściwego zawirowania, ponieważ wewnątrz korpusu pieca następuje wówczas lepsze spalanie. Ilość dysz do nawiewu wtórnego powietrza dobiera się w zależności od dostarczanej mocy. Urządzenie może być np. wyposażone w osiem symetrycznie ułożonych dysz, a ich faktycznie używana ilość może wynosić: 0,2,4,6 lub 8, w zależności od dostarczanej mocy. Zwykła przepustnica o stałej ilości dysz, regulująca globalnie przepływ wtórnego powietrza, nie dałaby takiego rezultatu - szybkość powietrza byłaby często zbyt mała, by zapewnić dobre wymieszanie.
Wielkość dostarczanej mocy umożliwia też określenie nadwyżki stechiometrycznej tlenu. Nadwyżka ta wzrasta w miarę zmniejszania się grubości warstwy paliwa stałego. Im grubsza jest ta warstwa, tym powietrze zapewnia w niej lepsze spalanie. Nadwyżka stechiometryczna waha się między 8%, przy maksymalnej mocy kotła a 15% przy jego mocy minimalnej.
Ilość powietrza pierwotnego nawiewanego pod ruszt, określa się przez pomiar temperatury powietrza pierwotnego i jego przepływu w przewodzie przy włączonym wentylatorze, który umożliwia regulowanie przepływu strumienia powietrza pierwotnego.
Czasami kotły z ruchomym rusztem uruchamia się ręcznie, jednak upływa około pół godziny od chwili, gdy węgiel jest naniesiony na wejściu rusztu, do momentu odprowadzenia popiołu węglowego na drugim końcu rusztu. Urządzenie wykazuje więc pewną bezwładność, a ręczne uruchamianie wymaga dużego doświadczenia. Nawet, gdy personel ma praktykę, zdarza się przy wahaniach wymaganej mocy, że funkcjonowanie kotła odbiega znacznie od warunków znamionowych; następuje wówczas nie tylko obniżenie wydajności kotła spowodowane złym spalaniem, lecz również wzrost ilości zanieczyszczeń uwalnianych w spalinach.
Znacznie zautomatyzowano sposób spalania w znanych kotłach przez zastosowanie centralnego układu koordynującego wszystkie operacje za pomocą czujników sygnalizujących pomiary temperatury wody na wej ściu i wyj ściu, pomiar nadwyżki stechiometrycznej tlenu, pomiar temperatury spalin, pomiar temperatury powietrza pierwotnego, mechanizmów włączających urządzenia nanoszącego warstwę paliwa stałego, mechanizmów regulujących szybkość urządzenia napędzającego ruszt, mechanizmów włączających wentylator i dysze wtryskujące powietrze wtórne, mechanizmów włączających wentylator wyciągowy oraz wentylator strumienia powietrza pierwotnego. Nawet przy optymalnych warunkach zautomatyzowanego sposobu spalania, spaliny mogą zawierać jeszcze zbyt duże ilości zanieczyszczeń, których uwalnianie trzeba możliwe najbardziej ograniczyć.
Znany jest kocioł z wsadem nanoszonym, na paliwo stałe np. węgiel z ruchomym rusztem.
Znany kocioł wyposażony jest w korpus, którego dolna część zawiera ruchomy ruszt. Paliwo stałe korzystnie rozkruszony węgiel, jest układane na ruszcie tak, by utworzyło warstwę, której grubość zmienia się w zależności od mocy, jaką ma osiągnąć kocioł. Mechanizm zapewnia ruch rusztu. Pod ruszt doprowadzany jest strumień powietrza pierwotnego, podawanego przez wentylator.
181 545
Powietrze wtórne może też być nawiewane do korpusu kotła powyżej ruchomego rusztu.
W znanym kotle woda obwodu grzejnego krąży w rurach, a powstałe spaliny przechodzą do komina, przy włączonym wentylatorze wyciągowym.
W znanych sposobach spalania tlenki azotu stanowią szczególny problem. W wielu krajach uważa się, że ich maksymalna zawartość w spalinach kotłów powinna być niższa od 250-650 mg/m3, a nawet więcej. W opisie wynalazku rozpatruje się objętość gazu w warunkach normalnych, tzn. w temperaturze 273 K i ciśnieniu 1013 hPa. Należy więc mierzyć temperaturę gazów, aby ustalić ich objętość lub przepływ w warunkach normalnych. Często zawartość tlenków azotu w spalinach jest zbyt wysoka.
W kotłach z wsadem fluidalnym zawartość tlenków azotu w odprowadzanych spalinach nie stanowi problemu -jest zdecydowanie niższa, nić przewidują to normy.
W tego typu kotłach znana jest recyrkulacja części spalin z urządzenia spalającego do strumienia powietrza pierwotnego mająca na celu utrzymanie paliwa w stanie fluidalnym, co wymaga dużego przepływu, dlatego część gazów ze spalania jest ponownie wprowadzona do powietrza pierwotnego. Wykonano już np. kotły z wsadem, który uczyniono płynnym, gdzie warstwa piasku jest uniesiona i wprowadzona w stan fluidalny dzięki wznoszącemu się strumieniowi powietrza i wprowadzonych ponownie do obiegu gazów, powstałych ze spalania. Warstwa taka stanowi element wspierający utrzymanie paliwa w stanie fluidalnym. Sprawa ta nie dotyczy przedmiotu wynalazku, kotły te nie nadają się do paliw stałych nanoszonych w warstwach na ruchomym ruszcie.
Recyrkulacja spalin obniża temperaturę spalania.
Artykuł Malone/a opublikowany w,.Power” nr 6 z czerwca 1983 r. Str. 97-99 pt. „Recycle flue gas to cut emission, improve boiler performance”, również zasugerował ograniczenie nadmiaru powietrza poprzez zmieszanie spalin i powietrza powstałego ze spalania w kotłach na paliwo stałe z wsadem nanoszonym; podał też, że można obniżyć zawartość tlenków azotu. Recyrkulacja części spalin może zmniejszyć zawartość tlenków azotu, bowiem w temperaturze powyżej 600°C dwutlenek azotu rozkłada się tworząc tlenek azotu NO, ten zaś, w temperaturze powyżej 560°C rozkłada się na azot i tlen. Przejście spalin do wsadu paliwa w wysokiej temperaturze powoduje pewien rozkład tlenków azotu.
Jednakże w artykule rozważa się wprowadzenie spalin zarówno do strumienia powietrza pierwotnego jak i wtórnego, i to zawsze za wentylatorem wymuszającym obieg powietrza. Artykuł nie sugeruje natomiast, że powstawanie tlenków azotu może zmieniać się wraz z intensywnościąrecyrkulacj i spalin. Nie podaje też żadnych korzyści z określenia jej optymalnego poziomu.
Z polskiego opisu patentowego PL 171 373 znany jest sposób i układ do prowadzenia procesu spalania paliw stałych, płynnych lub gazowych. Polega on na tym, że strumień powietrza spalania zawiera jednocześnie powietrze z otoczenia oraz spaliny wyjściowe z procesu w ilości nie mniejszej nie 25% objętości powietrza spalania, przy czym wielkość strumienia recyrkulacyjnej części spalin określa się na podstawie przyjętego dla danego procesu spalania algorytmu doboru współczynnika nadmiaru powietrza λ (lambda) w oparciu o aktualne zapotrzebowanie na moc cieplną kotła.
Układ do prowadzenia procesu spalania według patentu PL 171 373 polega na tym, że ma dodatkową instalację do recyrkulacyjnego obiegu spalin, składającą się z komory rozdziału i urządzenia transportującego spaliny, przy czym wyjście z komory rozdziału połączone jest z wejściem do urządzenia transportującego, którego wyjście jest połączone z wejściem do urządzenia do prowadzenia procesu spalania. Ta dodatkową instalacja może być wyposażona w komorę mieszania, połączoną z wlotem powietrza spalania, urządzenie regulacyjne służące do regulacji wydatku objętościowego i/lub stopnia sprężania spalin podawanych do procesu spalania, sondę tlenu, zaś urządzenie transportujące - w dodatkowy wymiennik ciepła. Jak podają autorzy wynalazku sposób według patentu PL 171 373 umożliwia min. obniżenie stężenia tlenków azotu NOX przy stopniu recyrkulacji spalin wynoszącym co najmniej 25%.
Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania i kocioł będący urządzeniem do realizacji tego sposobu. Sposób według wynalazku umożliwia określenie i zastosowanie parametrów spa181 545 lania koniecznych, do rzeczywistego ograniczenia tlenków azotu w spalinach. Parametry te dotyczą przede wszystkim regulowania ilości pobieranego strumienia spalin, które wprowadza się do powietrza pierwotnego.
Nieoczekiwanie okazało się, że znaczne ograniczenie tlenków azotu w spalinach z kotła można uzyskać przez wprowadzanie i regulowanie ilości spalin, które wprowadza się do powietrza pierwotnego. Optymalny poziom recyrkulacji spalin, zdefiniowano w opisie wynalazku.
Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania w kotle z wsadem nanoszonym, na paliwo stałe, z ruchomym rusztem, ograniczający zawartość tlenków azotu NOX w uwalnianych spalinach; obejmuje on określenie mocy, jaką kocioł ma dostarczyć, a także, w zależności od niej, ustalenie ilości paliwa stałego do spalenia, i ewentualnie, określenie natężenia przepływu wprowadzanego powietrza wtórnego, pomiar nadwyżki stechiometrycznej tlenu w spalinach, pobranie strumienia spalin na wyjściu z kotła i regulację przepływu powietrza pierwotnego, w zależności od mocy jaką należy dostarczyć i oznaczonej nadwyżki stechiometrycznej tlenu, przy czym do spalania stosuje się strumień powietrza pierwotnego zmieszany z pobranymi spalinami. Istota sposobu polega na tym, że w pierwszym etapie prowadzi się proces spalania przy różnych poziomach recyrkulacj i spalin oraz założonych różnych wartościach mocy kotła, mierząc zawartość NOX w spalinach i na tej podstawie określa optymalny poziom recyrkulacji spalin, odpowiadający najniższemu poziomowi zawartości NOX w spalinach dla danej mocy kotła. W następnym zaś etapie prowadzi się proces przy optymalnym poziomie recyrkulacji spalin wynoszącym od 15 do 20% spalin w strumieniu powietrza.
Do określenia ilości pobranych spalin, sposobem według wynalazku , stosuje się pomiar temperatury i przepływu pobranego strumienia spalin, a następnie reguluje się ich ilość zależnie od ustalonego optymalnego poziomu recyrkulacji spalin.
Korzystne jest sporządzenie tej mieszaniny przed wentylatorem wprowadzającym strumień powietrza pierwotnego do kotła. Dzięki temu jest ona niezwykle jednolita, a więc łatwiej sza do spalenia.
Dla ustalenia, który poziom recyrkulacji spalin daje mniejszą zawartość NOX, spalania można prowadzić przy różnych jej poziomach, stosuje się także tabele optymalnego poziomu recyrkulacji. Poziom recyrkulacji zależy od typu kotła i rodzaju paliwa stałego, a także - na etapie późniejszym - od mocy dostarczanej przez urządzenie.
Przedmiotem wynalazku jest również sam kocioł z wsadem nanoszonym na paliwo stałe, z ruchomym rusztem, wyposażony w korpus kotła, ruchomy ruszt do przesuwania wsadu paliwa stałego od jego wejścia aż do wyjścia popiołu. Kocioł według wynalazku wyposażony jest w wentylator służący do wprowadzania strumienia pierwotnego powietrza pod ruchomy ruszt, urządzenie wprowadzające powietrze wtórne, urządzenie regulujące wielkość strumienia powietrza pierwotnego w zależności od wymaganej mocy kotła i nadwyżki stechiometrycznej tlenu w spalinach, urządzenie pobierające strumień spalin, wentylator, urządzenie regulujące wielkość strumienia spalin. Istotą wynalazku jest to, że zawiera czujniki do pomiaru temperatury i przepływu spalin, zaś urządzenie regulujące zawiera środki do regulacji stopnia recyrkulacji spalin w zależności od temperatury i przepływu spalin, przy czym doprowadzenie strumienia spalin do strumienia powietrza pierwotnego jest umieszczone przed wentylatorem doprowadzającym powietrze pierwotne.
Jest korzystne, by urządzenie mieszające stanowiło część składową wentylatora doprowadzającego strumień powietrza pierwotnego.
Urządzenie pobierające spaliny zawiera również wentylator włączony przez drugie urządzenie regulujące ilość spalin.
Korzystnym rozwiązaniem jest urządzenie liczące, dzięki któremu na podstawie działania czujników sygnalizacyjnych otrzymuje się charakterystyczne dane dotyczące temperatury wody na wejściu do kotła, temperatury wody na wyjściu z kotła i temperatury otoczenia. Poza tym urządzenie służy do obliczania mocy, jaką kocioł ma dostarczyć i steruje wysokością wsadu paliwa stałego, szybkością rusztu i ilością powietrza wtórnego; urządzenie liczące przekazuje charakterystyczne dane dotyczące temperatury i przepływu pobranych spalin, a także reguluje ilość
181 545 spalin wprowadzanych ponownie przez drugie urządzenie recyrkulacyjne oraz ilość pierwotnego powietrza przenoszącego przez pierwszy wentylator.
Urządzenie według wynalazku zostało przedstawione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:
Figura 1 przedstawia znany kocioł;
Figura 2 przedstawia kocioł według wynalazku;
Figura 1 przedstawia znany kocioł wyposażony w korpusie 10 z ruchomym rusztem 12, na paliwo stałe 14. Dolna część korpusu 10 ma przewód 18 doprowadzaj ący pod ruszt strumień powietrza pierwotnego, podawanego przez wentylator 20. Przewodem 22 może być doprowadzane powietrze wtórne do korpusu kotła powyżej ruchomego rusztu, przy włączonym wentylatorze 24. Woda obwodu grzejnego krąży w rurach 26. Powstałe spaliny idąprzewodem 28, a następnie przechodzą do komina 30, przy włączonym wentylatorze wyciągowym 32.
Figura 2 jest schematem kotła według wynalazku.
Obejmuje ona wszystkie elementy opisane na fig. 1. W stosunku do znanego kotła przedstawionego na fig. 1, urządzenie zawiera dodatkowy przewód 34, który łączy przewód spalin 28 na wyjściu z kotła, z przewodem 18 przed wentylatorem powietrza pierwotnego 20. Przewód 34 wyposażony jest w wentylator 36 oraz czujniki temperatury spalin 37 i czujnik przepływu spalin 38.
Poza tym, przewód 34 zaopatrzonyjestw czujnik temperatury i czujnik przepływu (nie występujące na rysunku), określające skorygowany strumień spalin wprowadzonych ponownie do przewodu powietrza pierwotnego 18.
Wykonano próby w celu dopracowania wynalazku w zakresie poziomu cyrkulacji spalin. W niniejszym dokumencie poziom ten oznacza stosunek przepływu spalin wprowadzanych ponownie do przewodu 18, do przepływu strumienia powietrza pierwotnego w przewodzie 18. W czasie prób poziom recyrkulacji wahał się od wartości 0 do około 50%, co pozwoliło wyciągnąć dwa wnioski.
Pierwszy wniosek: zawartość tlenków azotu przy określonym paliwie zmniejsza się, a następnie wzrasta, tzn. tworzy minimum, gdy poziom recyrkulacji wzrasta od 0 do 50%. Tak więc, istnieje wartość optymalnego poziomu recyrkulacji.
Drugi wniosek: optymalny poziom recyrkulacji dający minimalną zawartość tlenków azotu waha się nieznacznie wraz ze zmianą wydajności dla danego kotła i takiego samego paliwa, dlatego też całemu zakresowi wydajności kotła odpowiada, ogólnie rzecz biorąc, jeden optymalny poziom recyrkulacji.
Wyniki prób umożliwiły ustalenie warunków realizacji wynalazku. Stwierdzono wcześniej , że sposób spalania według wynalazku wymaga uregulowania przepływu powietrza pierwotnego. Zastosowanie określonego optymalnego poziomu recyrkulacji wymaga również uregulowania pobranego strumienia spalin, który następnie miesza się z powietrzem pierwotnym, aby utworzyć strumień nawiewany, pod ruchomy ruszt. To uregulowanie pobranego strumienia spalin uzyskuje się włączaniem wentylatora spalin 36. Zależy to, z jednej strony, od ilości potrzebnego powietrza pierwotnego, a z drugiej - od temperatury spalin. Przepływ pobranego strumienia musi być proporcjonalny do ilości powietrza pierwotnego.
Zakładając, że ograniczenie ilości tlenków azotu jest maksymalne przy optymalnym poziomie recyrkulacji, ważne jest, by poziom ten pozostawał niezmienny w trakcie przechodzenia strumienia powietrza pierwotnego do wsadu paliwa. Strumień spalin wprowadzonych ponownie do obiegu i pierwotnego powietrza musi być zatem dobrze wymieszany.
W tym celu w sposobie realizacji przedstawionym na fig. 2 przewód 34 recyrkulacji spalin łączy się z przewodem, który przenosi strumień powietrza pierwotnego, przed wentylatorem 20. W trakcie użytkowania wentylatora wyciągowego 32, wtedy, gdy utrata ładunku jest wystarczająca między wentylatorem 32 ikominem 30, można przenieść pobrany strumień spalin bezpośrednio przewodem 34, bez udziału wentylatora 36. W takim przypadku strumień spalin jest regulowany nastawnym zaworem; umieszczonym w przewodzie 34; przy czym otwarciem zaworu steruje centralny układ przetwarzania danych. Układ ten włącza wówczas mechanizm zaworu nastawnego zamiast silnika wentylatora 36.
181 545
Przykład
Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania dla typu kotła przedstawionego na fig. 2.
Jest to kocioł na węgiel z ruchomym rusztem, o mocy 17,5 MW, którego celem jest dostarczanie wody ogrzanej do temperatury około 150°C do sieci miejskiej. Zawartość tlenu w spalinach mierzy się analizatorem tlenku cyrkonu, umieszczonym na wyjściu z komory spalania, przed wentylatorem wyciągowym. Przepływ powietrza pierwotnego mierzy się piezometiycznym czujnikiem zainstalowanym na wlocie wentylatora nawiewnego i membranowym przetwornikiem ciśnienia zwrotnego. Przepływ jest korygowany w zależności od temperatury. Przepływ spalin wprowadzanych ponownie do obiegu mierzy się rodzajem zwężki Venturiego, zamontowanej na wylocie wentylatora spalin.
Do urządzeń napędowych i sterujących należą: silnik przesuwu rusztu umożliwiający zmianę jego szybkości, przełączniki zmieniające nachylenie łopatek urządzenia umieszczonego przed wentylatorem 20 strumienia powietrza pierwotnego oraz silnika wentylatora 36.
W pierwszej próbie, gdy kocioł funkcjonował przy 86% swej mocy, zawartość tlenków azotu spadła z 240 do 201 mg/m3; w innej próbie przy 50% mocy kotła, zawartość tlenków azotu spadła z 308 do 259 mg/m3. Optymalny poziom recyrkulacji spalin, przy minimalnych wartościach zbliżył się do 15-20%.
Jest sprawą oczywistą, że wynalazek został opisany i przedstawiony na wybranym przykładzie. Wszelkie ekwiwalentne rozwiązania techniczne mogąbyć wprowadzone do jego części składowych przy jednoczesnym zachowaniu jego charakteru i przeznaczenia.
181 545
181 545
Departament Wydawnictw UF RF. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.
Claims (7)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób spalania, ograniczający emisję tlenków azotu NOX w spalinach z kotła z wsadem na paliwo stałe, z ruchomym rusztem, w którym ilość paliwa stałego określa się w zależności od mocy, jakiej ma dostarczyć kocioł oraz dokonuje się pomiaru nadwyżki stechiometrycznej tlenu w spalinach pobranych na wyjściu z kotła, a przepływ strumienia powietrza pierwotnego reguluje się w zależności od wymaganej mocy i zmierzonej nadwyżki stechiometrycznej tlenu, przy czym do spalania stosuje się strumień powietrza pierwotnego zmieszany z pobranymi spalinami, znamienny tym, że w pierwszym etapie prowadzi się proces spalania przy różnych poziomach recyrkulacji spalin oraz założonych różnych wartościach mocy kotła, mierząc zawartość NOX w spalinach i na tej podstawie określa optymalny poziom recyrkulacji spalin, odpowiadający najniższemu poziomowi zawartości NOX w spalinach dla danej mocy kotła, a w następnym etapie prowadzi się proces przy optymalnym poziomie recyrkulacji spalin wynoszącym od 15 do 20% spalin w strumieniu powietrza.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pobiera się określoną ilość spalin mierząc temperaturę i przepływ pobranego strumienia spalin oraz reguluje ilość pobranych spalin zależnie od optymalnego poziomu recyrkulacji.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę strumienia spalin i pierwotnego powietrza przygotowuje się przed wentylatorem, który wprowadza strumień powietrza pierwotnego do kotła.
- 4. Kocioł do spalania, ograniczający emisję tlenków azotu w spalinach z kotła, z wsadem na paliwo stałe, z ruchomym rusztem, wyposażony w korpus, wentylator wprowadzający strumień powietrza pierwotnego pod ruchomy ruszt, urządzenia wprowadzające powietrze wtórne, urządzenie regulujące przeznaczone do zmiany wielkości strumienia powietrza pierwotnego w zależności od wymaganej mocy kotła i nadwyżki stechiometrycznej tlenu w spalinach, urządzenie pobierając strumień spalin, wentylator, urządzenie regulujące wielkość strumienia spalin, znamienny tym, że zawiera czujniki do pomiaru temperatury i przepływu spalin, usytuowane na przewodzie (34) urządzenia pobierającego spaliny, zaś urządzenie regulujące zawiera środki do regulacji stopnia recyrkulacji spalin w zależności od temperatury i przepływu spalin, przy czym doprowadzenie strumienia spalin do strumienia powietrza pierwotnego jest umieszczone przed wentylatorem (20), doprowadzającym powietrze pierwotne, a ponadto jest wyposażony w urządzenie obliczające moc, jakiej ma dostarczyć kocioł.
- 5. Kocioł według zastrz. 4, znamienny tym, że część składową wentylatora (20) stanowi urządzenie mieszające.
- 6. Kocioł według zastrz. 4, znamienny tym, że przewód (34) wyposażony jest w wentylator (36), włączany urządzeniem regulującym ilość spalin.
- 7. Kocioł według zastrz. 4, znamienny tym, że urządzenie obliczające moc, jakiej ma dostarczyć kocioł, sterujące wysokością wsadu paliwa stałego i szybkością rusztu (12), na podstawie danych z czujników mierzących temperaturę wody na wejściu do kotła, temperaturę wody na wyjściu z kotła i temperaturę zewnętrzną, oraz wskazujące przepływ pobranych spalin i regulujące ilość spalin ponownie wprowadzanych do obiegu przez drugi wentylator (36) i ilość powietrza pierwotnego przenoszonego przez pierwszy wentylator (20) oraz ilość powietrza wtórnego.181 545
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9504052A FR2732756B1 (fr) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | Chaudiere a couche posee et procede de conduite de chaudiere avec reduction des emissions d'oxydes d'azote |
| PCT/FR1996/000526 WO1996031737A1 (fr) | 1995-04-05 | 1996-04-05 | Chaudiere a couche posee et procede de conduite de chaudiere avec reduction des emissions d'oxydes d'azote |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL322761A1 PL322761A1 (en) | 1998-02-16 |
| PL181545B1 true PL181545B1 (en) | 2001-08-31 |
Family
ID=9477787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL96322761A PL181545B1 (en) | 1995-04-05 | 1996-04-05 | Boiler with specially aranged interior and method of operating it in a manner enabling to reduce emission of nitrogen oxides |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0819234B1 (pl) |
| DE (1) | DE69611358T2 (pl) |
| ES (1) | ES2154402T3 (pl) |
| FR (1) | FR2732756B1 (pl) |
| PL (1) | PL181545B1 (pl) |
| UA (1) | UA39149C2 (pl) |
| WO (1) | WO1996031737A1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL243395B1 (pl) * | 2021-06-24 | 2023-08-21 | Politechnika Poznanska | Układ recyrkulacji spalin dla kotłów grzewczych na paliwa stałe |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014008858A1 (de) | 2014-06-16 | 2015-12-17 | Joachim Kümmel | Verfahren zur Verbrennung von Abfall und Biomassen auf einem Flossenwand-Stufenrost sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3760776A (en) * | 1971-12-16 | 1973-09-25 | Babcock & Wilcox Co | A system for controlling the injection of an inert gas into the air supplied a burner to inhibit the formation of no{11 |
| JPS58175708A (ja) * | 1982-04-06 | 1983-10-15 | Osaka Gas Co Ltd | 固体燃料の燃焼方法 |
| FR2581164A1 (fr) * | 1985-04-26 | 1986-10-31 | Grannec Rene | Procede pour controler la combustion d'un lit de dechets dans un four d'incineration et installation pour sa mise en oeuvre |
| GB2190515B (en) * | 1986-04-15 | 1990-07-25 | Julian Branford Todd | Regenerator control by flue recirculation |
| DE3703568C2 (de) * | 1987-02-06 | 1999-06-17 | Hoechst Ag | Verfahren zum Betreiben von Wirbelschichtöfen |
-
1995
- 1995-04-05 FR FR9504052A patent/FR2732756B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-04-05 ES ES96912078T patent/ES2154402T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-05 UA UA97104885A patent/UA39149C2/uk unknown
- 1996-04-05 WO PCT/FR1996/000526 patent/WO1996031737A1/fr not_active Ceased
- 1996-04-05 PL PL96322761A patent/PL181545B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1996-04-05 EP EP96912078A patent/EP0819234B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-05 DE DE69611358T patent/DE69611358T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL243395B1 (pl) * | 2021-06-24 | 2023-08-21 | Politechnika Poznanska | Układ recyrkulacji spalin dla kotłów grzewczych na paliwa stałe |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2732756B1 (fr) | 1997-05-23 |
| EP0819234A1 (fr) | 1998-01-21 |
| FR2732756A1 (fr) | 1996-10-11 |
| DE69611358T2 (de) | 2001-07-05 |
| WO1996031737A1 (fr) | 1996-10-10 |
| PL322761A1 (en) | 1998-02-16 |
| ES2154402T3 (es) | 2001-04-01 |
| EP0819234B1 (fr) | 2000-12-27 |
| UA39149C2 (uk) | 2001-06-15 |
| DE69611358D1 (de) | 2001-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5261931A (en) | Flue gas conditioning system | |
| CA1083779A (en) | Process and means for gas conditioning | |
| CA2076591C (en) | Method and apparatus for low nox combustion of gaseous fuels | |
| US4592293A (en) | Method of controlling an air heater of a coal-fired boiler | |
| US4038032A (en) | Method and means for controlling the incineration of waste | |
| US5678493A (en) | Boiler flue gas conditioning system | |
| CN217585376U (zh) | 一种可调气氛的窑炉燃烧系统 | |
| JP3822328B2 (ja) | ごみ焼却炉の燃焼ごみ低位発熱量推定方法 | |
| CN108980818A (zh) | 氮氧化物低排放的链条炉排生物质锅炉和控制方法 | |
| CN111981489B (zh) | 焚烧炉二燃室烟温自调节系统 | |
| PL181545B1 (en) | Boiler with specially aranged interior and method of operating it in a manner enabling to reduce emission of nitrogen oxides | |
| US4309168A (en) | System for combining multiple fuels to produce controllable gas temperatures in asphalt drum mixers | |
| US5122053A (en) | Apparatus and method for the combustion of liquid or gaseous fuels | |
| AU2007330307B2 (en) | Batch waste gasification process | |
| JP3372137B2 (ja) | 疑似燃焼排ガス調整装置 | |
| ZA949323B (en) | Real time regulation of a gas burner having variable characteristics in particular for a metallurgical heating furnace | |
| AU3325099A (en) | Method and apparatus for operating a combustion plant | |
| JPH0255685B2 (pl) | ||
| CA1111339A (en) | Process and apparatus for the continuous burning of a fuel | |
| KR100804233B1 (ko) | 다종연료 연소시의 산소농도 제어방법 | |
| KR20090050718A (ko) | 산소농도조절가능한 열 발생장치 및 방법 | |
| CN213577505U (zh) | 一种焚烧炉二燃室烟温自调节系统 | |
| CN116606663B (zh) | 一种焦炉烟气脱硝系统 | |
| JP3052967B2 (ja) | 焼却炉の二次空気供給装置 | |
| DE4033889A1 (de) | Verfahren zum verbrennen von steinkohlen und anderen heizwertreichen festen brennstoffen in rostfeuerungen fuer braunkohlen und andere heizwertarme brennstoffe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20080405 |