SE461421B - Aangpanna med katalytisk roekgasbehandling samt foerfarande vid drift av pannan - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 35 40 461 421 2 ger föreliggande uppfinning möjlighet till upprätthållande av en konstant eller huvudsakligen konstant vattengenomströmning i hela det aktuella belaetningsomràdet. Denna möjlighet beror på att pumpen i den andra eller ytterligare förbindningsled- ningen, när den är i gång, cirkulerar en vattenmängd, som tillbaka till denna, varigenom vattentemperaturen vid inströmningen i förvärmarens redan tidigare är uppvärmd i förvärmaren, värmningsytor blir högre än matarvattentemperaturen i till- loppsledningen. Den minskade temperaturdifferansen mellan röken och vattnet i förvärmaren åstadkommer en mindre avkyl- ning av röken och därmed den önskade ökningen av katalysatorns arbetstemperatur. När man också vid lag pannbelastning kör med hög vattenmängd genom förvärmaren, undgàr man vidare risken för en ängbildning i förvärmaren. Av hänsyn till denna risk har det i den tidigare nämnda kända pannana frànloppsledning från förvärmaren varit nödvändigt att inmontera en angav- skiljare, varifrån den bildade ångan kan ledas förbi pannans I led- ningen fràn angavskiljaren till överhettaren har det varit föràngningsvärmningsytor direkt till en överhettare. nödvändigt att inmontera en styrd ventil för att förebygga risken för att matarvatten kan strömma genom ledningen till överhettaren. Det insee lätt att den kända lösningen är mer komplicerad än lösningen enligt föreliggande uppfinning.

När avstängningsventilen 1 den förstnämnda förbindnings- ledningen är en modulerande ventil, är det möjligt att lata pumpen i den andra förbindningsledningen köra med konstant eller i det närmaste konstant avgivningsmängd i hela belast- ningsintervallet, där ventilen är öppen och pumpen igång.

Anpassningen av förhållandet mellan den delström av det till- strömmande "kalla" vattnet, som leds förbi förvärmaren via ventilen, och den delström, som efter blandning med den "för- värmda“ recirkulationsströmmen fortsätter till förvärmaren, sker då enbart genom justering av ventilens öppningsgrad eller genomströmningstvärsnitt styrt, direkt eller indirekt av rökgastemperaturen efter förvärmaren. Styrningen av cirkula- tionspumpen kan vara den enklast möjliga, genom att pumpen enbart ska startas respektive stannas, när rökgaetemperaturen passerar ett i förväg bestämt minimivärde i nedåt- respektive uppàtgàende riktning.

Uppfinningen förklaras här nedan närmare under hänvis- 10 15 20 25 30 35 40 3 461 421 ning till ritningen, där fig, 1 schematiskt och ytterst för- enklat åskådliggör en utföringsform av en som tvàngsgenom- strömningspanna (once-through boiler) konstruerad ângpanna enligt uppfinningen, fig, 2 i motsvarande helt schematisk form visar pannans förvärmare med tillhörande förbindningsledning- ar, fig, 3 är ett diagram för att belysa sammanhangen mellan röktemperatur och pannbelastning i en konkret utföringsform för arrangemanget enligt fíg. 2, fig, 4 en mot fig. 2 svarande avbildning med tillhörande driftdata vid cirka 70% pannbelast- ning, och fig, 5 en motsvarande avbildning med data svarande mot cirka 40% pannbelaetning.

En i fig. 1 echematiak visad Benson-panna 1 har ett lodrätt stràlningseldstadsrum 2, vars väggar är beklädda med föràngarrör, som enbart är antydde med en enkel skruvlindad rörslang 3. Den i föràngarrören 3 utvecklade och normalt också överhettade ångan avges från pannan genom en framàtledning 4 till en icke visad förbrukare, exempelvis en turbin. Efter energiavgivning och kondensering strömmar arbetemediet i form av vatten tillbaka genom en returledning 5 till en förvärmare 6, som i fig. 1 är visad inbyggd i en på eldstaderummet 2 följande konvektionsledning, där matarvattnet förvärmes genom upptagning av värmeenergi från rökgaserna. Fran förvärmaren 6 löper matarvattnet genom en ledning 8 till föràngarrören 3.

Arbetsmediets cirkulation underetödes av en pump 9 i ledningen 5.

I konvektionsledningen 7 är det efter förvärmaren 6 inbyggt en katalysatorenhet 10, som tjänar till ombildning av oönskade komponenter i rokgasen, speciellt till reduktion av kväveoxider, innan rökgasen släpps ut i atmosfären. Normalt kommer det också att vara inbyggt en luftförvärmare i rökgaa- ernae strömningepaesage efter katalysatorenheten 10, men da en aàdan förvärmare inte utgör någon del av föreliggande uppfin- ning är den inte visad pà ritningen.

I fig. 2 är själva förvärmaren 6, vara inre uppbyggnad är ovidkommande för uppfinningen, visad rent schematiekt som i fig. 1, och genomströmningsriktningen för rökgaserna är antydd med öppna pilar 11. Strömningsriktningen för matarvattnet i ledningen 5, som är tilloppeledning för förvärmaren, och franloppsledningen 8 från förvärmaren till förangarrören 3 samt i de två visade förbindningsledningarna 12 och 14 mellan 10 15 20 25 30 35 40 461 421 4 ledningarna 5 och 8 är angivna med fyllda pilar.

Den första förbindningsledningen 12 innehåller en ventil 13, som företrädesvis är modulerande, dvs. har kontinuerligt variabelt genomströmningstvärsnitt_ Den andra förbindningsled- ningen 14, som är ansluten till de tva ledningarna 5 och 8 mellan den första förbindningsledningen 12 och själva förvärm- aren, innehåller en pump 15, företrädesvis en centrifugalpump, som transporterar vatten fran ledningen 8 till ledningen 5 då den är i gäng.

Pig. 3 omfattar tre kurvor l,II och III, av vilka kurvan I visar sambandet mellan pannbelastning (som abskissa) och temperaturen hos rökgaserna i gaspassagen 7 på förvärmarens 6 röktilloppssida (som ordinata). Kurvan II visar motsvarande belastningsberoende förlopp för rökgastemperaturen pà förvärm- arens rökfrànloppssida med arrangemanget enligt fig. 2 ur drift, dvs. med ventilen 13 stängd och pumpen 15 stillastå- ende. Slutligen visar kurvan III förloppet för rökgastempera- turen efter förvärmaren i belastningsomràdet mellan 40 och 70%, när pumpen 15 är igang och ventilen 13 ar öppen.

Under de konstruktiva och driftsmässiga förhållanden, som ligger till grund för kurvorna i fig. 3, avtager rökgas- temperaturen för förvärmaren 6 från cirka 425°C vid 100% belastning till cirka 365°C vid 40% belastning. Pà motsvarande sätt skulle rökgastemperaturen efter förvärmaren falla från drygt 360°C till lite över 290°C i ett konventionellt arrange- mang, dvs. utan de tvà i fig. 2 visade ledningarna 12 och 14.

I belastningsomrádet ned till cirka 70% skulle detta tempera- turförlopp vara acceptabelt, eftersom rökens ingàngstemperatur i enheten 10 da ständigt skulle vara minst cirka 330°C, och i intervallet från 100% till 70% kan man därför köra pannan konventionellt, dvs. med ventilen 13 stängd och pumpen 15 stillastående.

När en pa ett lämpligt ställe i konvektioneledningen 7 placerad temperaturavkännare indikerar att temperaturen har sjunkit till i närheten av den undre gränsen för enhetens 10 funktionsduglighet, startas till att börja med pumpen 15, medan ventilen 13 tills vidare förblir stängd. Pumpen återcir- kulerar därvid en del av det från förvärmaren till ledningen 8 utströmmande vattnet tillbaka till förvärmarens ingång, varvid temperaturen här ökas gradvis, medan i överensstämmelse därmed w §4 10 15 20 25 d 5 4614 1 N) rökgasene värmeavgivning i förvårmaren faller och rökene utloppstemperatur stiger. Efter ett tidsintervall, som bestäm- mee av det för övrigt icke närmare beskrivna styrsystemet, börjar ventilen 13 att öppna, varvid en del av det från för- brukaren genom ledningen 5 tillbakaströmmande matarvattnet leds förbi förvärmaren via ledningen 12 till ledningen 8 och därifrån vidare till pannans förángarrör.

Styrningen kan vara utformad på så sätt att den med hjälp av pumpen 15 àtercirkulerade mängdströmmen är helt eller nästan konstant, oberoende av belastningsprocenten, och utgör en relativt hög andel av den totala mängdströmmen genom för- I motsats härtill varierar mängdströmmen genom I ett värmaren 6. förbindningsledningen 12 kraftigt med pannbelastningen. konkret, i fig. 4 och 5 askadliggjort exempel, med i relation till kurvorna i fig.-3 varierade mängdströmmen i ledningarna 5 och 8 mellan cirka 215 kg/sek. vid 70% belastning och cirka 120 kg/sek. vid 40% belastning. Vid bägge belastningstill- stànden var pumpens 15 avgivningemängd 150 kg/sek. och mängd- strömmen genom förvärmaren 6 var cirka 165 kg/sek. Svarande mot detta strömmade det per sek. cirka 200 kg genom ventilen 13 vid 70% och cirka 105 kg vid 40% belastning. Som framgår av kurvan III i fig. 3 och av delvärdena i fig. 4 och 5, uppnådde man härvid en röktemperatur mellan förvärmaren och katalysa- torenheten på cirka 370°C vid 70% belastning (mot bara.cirka 330° i ett konventionellt system) och knappt 330°C vid 40% belastning, alltsa ständigt pá lämpligt avstånd fran den nedre gränsen för katalysatorns verkningsomrads.

Claims (5)

10 15 20 25 30 46"! 421 6 Patentkrav

1. Ångpanna av det slag där en anordning (10) för kata- lytisk ombildning av skadliga ämnen, speciellt kväveoxider, 1 rokgasen är inbyggd i en rökutloppspassage (7) fran pannans eldstadsrum (2) pà nedströmssidan av en förvarmare (5), vars till- och franloppsledningar (5, 8) for matarvatten är for- bundna genom en med hjälp av en ventil (13) avstangbar for- bindningsledning (12), k ä n n e t e c k n a d av att det mellan fórvarmarens till- och frànloppsledningar (5, 8) finns en andra förbindningsledning (14) med en cirkulationspump (15), vars sug- och trycksida är anslutna till fràn- resp. tilloppsledningen (8, 5) närmare förvärmaren än den forsta forbindningsledningen (12).

2. Panna enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att avstängningsventilen (13) har ett kontinuerligt varibelt genomstrómningstvarsnitt

3. Panna enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att cirkulationspumpen (15) är en centrifugalpump.

4. Förfarande vid drift av en panna enligt nagot av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att cirkulations- pumpen (15) startas och avstängningsventilen (13) oppnas nar rokgastemperaturen_vid utloppet fràn förvärmaren (6) faller under ett förbestämt värde.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att den genom den andra förbindningsledningen (14) atercir- kulerade vattenmängden hàlles helt eller huvudsakligen kon- stant i det belastningsomràde där cirkulationspumpen (15) är 1 Vi!