Spôsob znižovania emisií NOx pomocou reaktívneho činidla a zodpovedajúci kotol

Číslo patentu: E 20421

Dátum: 14.04.2010

Autori: Miikkulainen Pasi, Pakarinen Lauri

Je ešte 8 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Tento vynález sa týka spôsobu znižovania množstva oxidov dusíka z odplynov kotla,pričom oxidy dusíka sa vytvárajú pri spaľovaní palív a vzduchu, alebo iného kyslíkobsahujúceho plynu. Vynález sa taktiež týka pamého kotla.0002 Odplyny parných kotlov, ako je regeneračný kotol chemickej buničiny, sú vedené z pece do kontaktu s rôznymi tepelnými výmenníkmi, prehrievačmi, kotlovou batériou a predhrievačmi vody, čím sa teplo obsiahnuté v plynoch regeneruje vo vode, pare, alebo ich zmesi prúdiacich v tepelných výmenníkoch. Kotlová batéria označuje tepelný výmenník obsahujúci teplovýmenné prvky, vnútri ktorých prúdi ohrievaná kotlová voda. Ekonomizér(predhrievač) kotla označuje tepelný výmenník obsahujúci teplovýmenné prvky, prúdi ohrievaná kotlová napájacia voda. Voľný priestor pre prúdeníe odplynov zostáva medzi teplovýmennými prvkami v kotlovej batérii a v ekonomizéri. Pretože odplyn prechádza popri teplovýmenných prvkoch, teplo sa prevádza do napájacej vody, alebo kotlovej vody prúdiacej v prvkoch. Z ekonomizéra sú odplyny kotla vedené sám o sebe známym spôsobom cez vypúšťacie potrubie odplynov do čističky plynov za kotlom, ako je elektrostatický0003 Obrázok 1 zobrazuje konštrukciu chemického regeneračného kotla, ktorý má pec l deñnovanú stenami vodných rúr prednou stenou 2, bočnými stenami 3 a zadnou stenou 4,ako aj dnom 5 tvoreným z vodných rúr. Spaľovací vzduch sa privádza do pece z viacerých rôznych úrovní ako primámy, sekundámy a terciámy vzduch. Taktiež môžu byť iné úrovne vzduchu. Odpadová kvapalina, ako je čierny lúh (sulfátový výluh), je vedená cez dýzy 6 umiestnené medzi sekundámou a terciárnou zónou vzduchu. Počas spaľovania odpadová kvapalina tvorí tavné lôžko na dne 5 pece, z ktorého sa tavenina vypúšťa cez taveninový žľab0004 Nad pecou sú umiestnené tepelné regeneračné povrchy, t.j. prehrievače 8 a tepelné výmenníky, kotlová batéria 9 a ekonomizéry 10, nasledujú prehrievače 8 umiestnené nad pecou 1 a umiestnené na boku zadnej steny 4. Teplo vytvorené v peci l sa regeneruje v uvedenej kotlovej batérii 9 a v ekonomízéroch 10. V kotlových batériách 9 voda pri nasýtenej teplote čiastočne zovrie na paru a v predhrievačoch (ekonomízéroch) l 0 napájacej vody sa voda zohríeva pomocou odplynu predtým, než sa vedie voda do paru generujúcej časti 9 a prehrievačov 8 kotla. V prehrievačoch 8 sa nasýtená para zohríeva, aby sa generovala para privyššej teplote. Tzv. pätka (tupý nos) je označený referenčným číslom 14.0005 Cirkulácia vody a pary V kotle je zariadená pomocou prirodzenej cirkulácie, pričomzmes vody a pary vytváraná vo vodných rúrach stien a dna pece 1 stúpa hore cez Zberné rúrydo pamého bubna 11, ktorý je umiestnený naprieč kotla, t.j. rovnobežne s prednou stenou 2.Horúca voda prúdi z pamého bubna 11 cez klesajúce rúry 12 do rozvodného potrubia 13 nadne, skade je voda rozvádzaná do vodných rúr dna a ďalej do stien vodných rúr.0006 Regeneračný kotol na odpadový lúh konvenčne tvoria nasledujúce hlavné častí, ktorésú zobrazené schematicky na obrázku lDolná časť 16 pece 1, kde sa zväčša uskutočňuje spaľovanie odpadového lúhu.Stredná časť 17 pece l, kde sa zväčša uskutočňuje konečne spaľovaniePrehrievacia zóna 8, v ktorej sa nasýtená para vystupujúca z pamého bubna 11 mení na (prehriatu) paru, ktorá má vyššiu teplotu. V prehrievacej zóne 8, alebo proti prúdu od nej, je často umiestnený tzv. cloniaci (ochranný) rúrový systém15, v ktorom zvyčajne vrie voda.Kotlová batéria 9, t.j. odparovač vody, v ktorej voda pri nasýtenej teplotečiastočne zovrie na paru.Predhrievače napájacej voda. t.j. tzv. ekonomizéry 10, v ktorých napájacia voda, prúdiaca v teplovýmenných prvkoch, sa predhrieva pomocou odplynov predtým než sa voda vedie do pamého bubna 11 a do paru generujúcich častí 9Bubon (alebo pamý bubon) 11 s vodou V dolnej časti a nasýtenou parou v hornej časti. Niektoré kotle majú dva bubny pamý bubon (horný bubon) a vodný bubon (dolný bubon), medzi ktorými sú umiestnene teplovýmennéprvky, tzv. kotlové rúry pre vrenie vody.0007 Pätka 14, kde sa kotol zužuje a ktorýje obvyklou hraničnou oblasťou medzi pecou la tepelnými regeneračnými povrchmi (8, 9, 10) je umiestnená v hornej časti pece na zadnejnasmerovane ku prednej stene 2 kotla. Takto pätka 14 obsahuje dolnú stenovú časť 14 b, ktoráje typicky nasmerovaná diagonálne zo zadnej steny 4 ku prednej stene 2 kotla, hornú stenovúčasť 14 a, ktorá je nasmerovaná od prednej steny 2 kotla diagonálne ku zadnej stene 4 a oblúkalebo hrot 14 c pätky, ktorý ich spája. Účelom pätkovej plochy 14 je chrániť prehrievače 8 voči priamemu tepelnému žiareniu z pece l a pomáhať prúdeniu odplynu smerom hore pri otáčaní sa okolo rohu ku vypúšťaciemu potrubiu odplynu kotla tak, že plyny prúdia rovnomeme popri teplo regenerujúcich povrchoch. Tzv. hĺbka pätky 14, ktorá hrá dôležitú úlohu pri vedení toku odplynu do homej časti pece l, je napríklad pri jednobubnových kotloch typicky 40 až 50 celkovej hĺbky pece l, čo znamená horizontálnu dĺžku bočnej steny 3 pece 1.0008 Mnohé regeneračné kotle sú navyše vybavené cloniacimi rúrami proti toku prehrievačov v smere toku plynu typicky horizontálne na najhlbšej časti pätky. Typicky nasýtená zmes vody a pary prúdi do cloniacich rúr, ktoré sú pripojení na cirkuláciu vody kotla. Účelom clonenia je ochladiť odplyny do určitého rozsahu skôr než vstupujú do prehrievacej zóny, aby sa zabránilo tepelnému žiareniu z pece do prehrievacích rúr a aby sauchovala časť tzv. prenášaných častíc unikajúcich z pece.0009 Prebytočné množstvo odplynov, obsahujúcich rôzne prímesi ako sú oxidy dusíka, sa generuje pri spaľovaní rôznych palív ako je čierny lúh. Počas spaľovania sa oxidy dusíka generujú z časti dusíka infiltrovaného vo vzduchu a palive, pričom zvyšok dusíka vychádza ako molekulový dusík (N 2) ako ako malé množstvo nebezpečných zlúčenín ako je oxid dusný(N 20), čpavok (NH 3) a kyanovodík (HCN). Oxidy dusíka sa tvoria viacerými rôznymicestami, v závislosti od podmienok a palív.0010 Účelom spôsobov odstraňovania oxidov dusíka je minimalizovať znečisťujúce emisie oxidov dusíka a tým maximalizovať časť neškodného molekulového dusíka N 2,pričom sa súčasne udržiavajú emisie všetkých ostatných nebezpečných zlúčenín na nízkej úrovni. Typické metódy odstraňovania oxidov dusíka zahŕňajú fázovanie (odstupňovanie) paliva (fázovanie vzduchu) a selektívnu nekatalyckú redukciu (SNCR - selective non-catalytic0011 Selektívne nekatalycká redukcia je redukcia oxidu dusíka vygenerovaného pri spaľovaní pridaním reagencie ako je čpavok. Účinnosť metódy ovplyvňujú prevádzkové podmienky, zloženie paliva a prítomná reagencia. Takto táto technológia poskytla známe formy, ktoré zahŕňajú na palivo chudobný proces využívajúci čpavok (US 3,900,554), na palivo bohatý proces využívajúci čpavok (US 4,325,924) a na palivo bohatý proces využívajúci močovinu (US 4,335,084).0012 Variácia SNCR zahŕňajú pridanie redukčného činidla rôznymi tokmi, napríklad s opätovným spaľovaním paliva so vzduchom alebo samotným. Prevádzka každej variácie je obmedzená na presne určené podmienky. Pri absencii oxidu uhoľnatého (CO) na palivo chudobná SNCR funguje v rozsahoch 1100 °K až l 400 °K (827 °C až 1127 °C), kým na palivo bohatá SNCR funguje pri vyšších teplotách. Avšak oxid uhoľnatý je prítomný v takmer všetkých procesoch využívajúcich metódu SNCR a jej škodlivý výsledok posúva a zužuje teplotné okná. Optimálne podmienky pre SNCR sa ťažko vytvárajú vo viacerých spaľovacích0013 US 5,820,838 opisuje cirkulačný kotol s íluidným lôžkom, kde teplo prenášajúce rúry, ako sú omega rúry, sú nainštalované v toku odplynu. V tomto riešení je prostriedok na injektovanie činidla, ktoré reaguje s oxidmi dusíka (napriklad čpavok alebo močovina) zabudovaný do omega rúr. Cieľom je získať primerané chladenie redukčného činidla na nízku teplotu, napríklad l 00 °C až 600 °C, pričom takéto injektovanie redukčné činidlo nerozkladá. Avšak V tomto patente sa nevenuje pozornosť na vytváranie vhodného teplotného okna medzi0014 Zníženie obsahu NOx v regeneračných kotloch už uplatňujú metódy založené na fázovaní alebo technológii SNCR využívajúcej i) kvartémy vzduch v homej časti regeneračného kotla vo vysokej úrovni, v ktorej jednej forme sa pridáva čpavok do uvedeného vzduchu (W 0 97/21869) ii) vertikálne fázovanie vzduchu (FI 101420 B), kde sa prúdy vzduchu privádzajú do pece regeneračného kotla dýzami umiestnenými vo viacerých vertikálnych výškach iii) Vylepšená spaľovacia technológia Mitsubishi (MACT - Mitsubishi Advanced Combustion Technology) (Arakawa Y., Ichinose T., Okamoto A., Baba Y, Sakai T., v Proc. of the Int. Chemical Recovery Conf., Whistler, British Columbia, Kanada, ll. až 14. júna 2001, 257-260), kde sa redukčné činidlo (močovina) môže pridávať za fázovaním vzduchu a iv) fázovanie čierneho lúhu (FI 103905, kde sa čiemy lúh privádza z najmenej dvoch úrovní do pece, ktorá má vertikálne fázovanie vzduchu podľa (ii). Pomocou týchto technológií sa dosiahla redukcia NOx 30 až 50 , ale V praxi sa vyžadujú nastavenia, ktoré nie sú optimálne pre regeneračný kotol. Často si tieto technológie vyžadujú predimenzované pece na udržanie dostatočne nízkej teploty za pecou a/alebo drahé materiálove riešenia na zabránenie korózie. V praxi si fázované spaľovanie alebo technológia SNCR v regeneračných kotloch vyžaduje teplotu nízku až 850 °C až 1000 °C, čo sa dosahuje len v takýchregeneračných kotloch, ktoré sú väčšie a tým drahšie než konvenčné kotle.

MPK / Značky

MPK: F22B 21/34, F22B 21/40, F23J 15/00, B01D 53/56

Značky: pomocou, činidla, emisií, reaktívneho, zodpovedajúci, znižovania, spôsob, kotol

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/16-e20421-sposob-znizovania-emisii-nox-pomocou-reaktivneho-cinidla-a-zodpovedajuci-kotol.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob znižovania emisií NOx pomocou reaktívneho činidla a zodpovedajúci kotol</a>

Podobne patenty