Systém spracovania spalín a rekuperácie tepla

Číslo patentu: E 15571

Dátum: 15.09.2010

Autori: O'boyle Kevin, Birmingham James

Je ešte 22 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0002 Tento vynález sa všeobecne týka systému spracovania spalín a rekuperácie tepla(EPHR - exhaust processing and heat recovery) a spôsobu na použitie s pecami spaľujúcimi fosílne palivá. Konkrétnejšie sa tento vynález týka systému EPHR, V ktorom sa do toku odplynu privádzajú alkalické častice, aby umožnili dodatočné odoberanie tepla a znížilizanášanie zariadenia predhrievača vzduchu. 2. Diskusia o súvisiacom stave techniky0003 Mnohé systémy na výrobu elektriny sú poháňané parou, ktorá sa vyrába využitím pecí, ktoré spaľujú fosílne palivá, ako napríklad uhlie alebo naftu. GB 2 017 601 definuje svoj vynález ako metódu na ochranu pomocných zariadení za spaľovacou jednotkou vzhľadom na tok (downstream), ako sú medzi iným výmenníky tepla, spracovaním spalín z uvedenej spaľovacej jednotky a JP 2005 029 816 a IP 6 224 4424 riešia neutralizácíu odplynu použitím alkalických častíc v zariadení s prítomnosťou tepelných výmeníkových prostriedkov v zmysle tejto prihlášky. Typický systém na výrobu elektriny je všeobecne zobrazený na schémezobrazenej na obrázku 1 A.0004 Obrázok lA zobrazuje systém 10 na výrobu elektriny, ktorý obsahuje systém 25 na výrobu pary a systém 15 na spracovanie spalín a rekuperáciu tepla (EPHRS) a komín 90. Systém 25 na výrobu pary zahŕňa pec 26. Systém EPHRS 15 môže obsahovat rekuperačný predhrievač 50 vzduchu, systém 70 na odstraňovanie častíc a systém 80 premývačky plynov(skmber). Namontovaný je ventilátor 60 s núteným odťahom (FD - forced draft), aby sa privádza vzduch na studenú stranu predhrievača 50 vzduchu cez vstup 51. Systém 70 na odstraňovanie častíc môže zahŕňať napríklad elektrostatický precipítátor (ESP) a/alebo systém filtračných vakov z tkaniny (FF- fabric filter) (baghouse), alebo podobne. Systém 80 premývačky plynov môže zahŕňať napríklad systém mokrého alebo suchého odsírovania odplynu (WFGD - wet tlue gas desulphurization alebo DFGD - dry tlue gas0005 Rekuperačný predhrievač 50 vzduchu pomáha zvýšiť tepelnú účinnost pece 26, čímsa znižujú jej prevádzkové náklady a emisie skleníkových plynov. Predhríevač 50 vzduchu jezariadenie skonštruované na ohrev vzduchu skôr, než sa privedie do ďalšieho procesu, ako napríklad spaľovacej komory pece 26. Existujú rôzne typy rekuperačných predhrievačov vzduchu, vrátane tých, ktoré zahŕňajú pohyblivé alebo rotačné teplovýmenné prvky, ako napríklad predhrievač vzduchu Ljungstrom®. Ďalšie rekuperačné predhrievače vzduchu využívajú pevné teplovýmenné prvky a/alebo vnútome sa otáčajúce kryty alebo potrubia, ktoré sú upevnené na pevné vzduchové a/alebo plynové potrubia.0006 Obrázky IB a lC sú schémy všeobecne zobrazujúce konvenčný rotačný rekuperačný predhrievač 50. Typicky predhrievač 50 vzduchu má rotor 512 otočne namontovaný v kryte 524. Rotor 512 tvoria clony alebo priečky 560 pokračujúce radíálne od stĺpika 518 rotora kvonkaj šiemu obvodu rotora 512.0007 Priečky 516 definujú oddelenia 520 medzi nimi Tieto priečky 516 obsahujú bubnové zostavy 522 teplovýmenných prvkov. Každá bubnová zostava 522 obsahuje jednu alebo viac špeciálne vytvarovaných platní s teploprenosným povrchom, ktoré sa taktiež označujú ako teplovýmenné prvky 542. Povrchová plocha teplovýmenných prvkov 542 je značná, typickyrádovo niekoľko tisíc štvorcových stôp.0008 V typickom rotačnom rekuperačnom predhrievači 50 vzduchu, tok odplynu FG 1 a tok spaľovacieho vzduchu A 1 vstupujú do rotora z opačných koncov/strán predhrievača 50 vzduchu a prechádzajú v opačných smeroch cez teplovýmenné prvky 542, ktoré sú umiestnené V bubnových zostavách 522. Následne vstup 51 studeného vzduchu a výstup 54 ochladeného odplynu sú na jednom konci predhrievača 50 vzduchu (všeobecne označovaného ako studený koniec 244) a vstup 53 horúceho odplynu a výstup 52 zohriateho vzduchu sú na protiľahlom konci predhrievača 50 vzduchu (všeobecne označovaného ako horúci koniec 546). Sektorové platne 536 pokračujú naprieč krytu 524 susediaceho s horným a dolným čelom rotora 512. Sektorové platne 536 delia predhrievač 50 vzduchu na vzduchový sektor0009 Šípky zobrazené na obrázkoch lB a IC naznačujú smer toku odplynu FGl/F G 2 a toku vzduchu A 1/A 2 cez rotor 512. Tok odplynu FG 1 tým, že vstupuje cez vstup 53 odplynu,prenáša teplo do teplovýmenných prvkov 542 vbubnových zostavách 522 namontovaných v oddeleniach 520 umiestnených v sektore 540 odplynu. Zohríate bubnové zostavy 522 sa potom otočia do vzduchového sektoru 538 predhrievača 50 vzduchu. Uložené teplo bubnovej zostavy 522 sa potom prenesie do toku vzduchu A 1, ktorý vstupuje cez vstup 51 vzduchu. Tok studeného odplynu FG 2 vystupuje z predhrievača 50 cez výstup 54 odplynu a tok zohriateho vzduchu A 2 vystupuje z predhrievača 50 cez výstup 52 vzduchu.0010 Odkazujúc naspäť na obrázok IA, predhrievač 50 vzduchu zohrieva vzduch privádzaný ventilátorom 60 núteného ťahu. Odplyn (FGl) vychádzajúci zo spaľovacej komory pece 26 vstupuje do predhrievača vzduchu cez vstup 53. Teplo sa rekuperuje z odplynu (FGl) a prenáša sa do vstupného vzduchu (A 1). Zohriaty vzduch (A 2) sa privádza dospaľovacej komory pece 26, aby sa zvýšila tepelná účinnosť pece 26.0011 Počas spaľovacíeho procesu v peci 26 sa síra v palive, používaného na horenie v peci 26, oxiduje na oxid siričitý (S 02). Po spaľovacom procese sa určite nmožstvo S 02 ďalej oxiduje na oxid sírový (S 03), s typickým množstvom rádovo 1 až 2 , ktoré prechádza do S 03. SO a S 03 prejdú zo spaľovacej komory pece 26 do odpadového kanála ako časť spalín FGl, ktoré sa potom vylučujú zo systému 25 na výrobu pary a prijíma ich vstup 53 predhrievača 50 vzduchu. Prítomnosť oxidov železa, vanádu a iných kovov v príslušnom teplotnom rozsahu umožňuje, aby sa táto oxidácia uskutočnila. Taktiež je všeobecne známa selektívna katalytická redukcia (SCR - selective catalytic reduction) na oxidáciu časti S 02 v odplyne FGl na S 03.0012 Ked sa teplo rekuperuje/odoberá ho predhríevač vzduchu z odplynu FGl, zníži sa teplota odplynu FGl. Žiaduce je odobrať z odplynu maximálne množstvo tepla a preniesť ho do predhriateho vzduchu, ktorý vstupuje do pece alebo do mlynov na jemné mletie(pulverizátorov) paliva, aby sa optímalizovala tepelná účinnost elektrárne. Dodatočné odoberanie tepla umožňuje konštrukciu/používanie zariadení na zber častíc, zariadení na čistenie plynov, potrubí a komínov v prúde od výstupu odplynu, ktoré sú dimenzované pre nižšie teplotné rozsahy a znížené objemové prietoky. Nížší rozsah teplôt a nižší prietok znamenajú, že sa môžu realizovať ohromné úspory nákladov tým, že sa nemusí zabezpečiť zariadenie schopne odolávať vyšším teplotám a vyšším prietokom. Avšak nižší rozsah teploty odplynu môže viesť k nadmernej kondenzácíi oxidu sírového (S 03) alebo pár kyseliny sírovej(HZSO 4), ktoré môžu byt prítomné V odplyne. V dôsledku toho sa kyselina sírová môže hromadiť na povrchoch teplovýmenných prvkov 522 predhrievača 50 vzduchu. Kondenzovaná kyselina, ktorá je prítomná na teploprenosných povrchoch, môže zachytávat popolček v toku odplynu. Táto kyselina spôsobuje, že popolček sa silnejšie nalepí na povrchy. Tento proces zanášania zhoršuje prietok vzduchu a odplynu cez predhrievač vzduchu, čovedie k zvýšenému poklesu tlaku cez predhríevač vzduchu a k nižšej účinnosti prenosu tepla.0013 Po určitom čase, nahromadenie kyseliny a popolčeka na povrchoch predhrievača 50 vzduchu narastie tak, že sa musí odstrániť, aby sa udržiavala tepelná charakteristika aprijateľný pokles tlaku v predhrievači vzduchu. Toto sa typicky uskutočňuje periodicky(napríklad 3-krát denne) pomocou odfukovania sadzí z teploprenosného povrchu stlačeným vzduchom alebo parou, aby sa odstránili usadeniny, ktoré sa nahromadilí na teploprenosnom povrchu, keď predhrievač vzduchu pracuje. Navyše, ak sa to vyžaduje, počas odstávky systému 25 na výrobu pary, keď je pec 26 odstavená a vykonávajú sa operácie údržby, môžesa vykonať premytie predhrievača vzduchu vodou.0014 Potenciálna výhoda zníženia teploty odplynu na výstupe je, že systém 70 na odstraňovanie častíc a zariadenie 80 práčky plynu možno skonštruovat pre nižšiu prevádzkovú teplotu. Odplyn s nižšou teplotou má taktiež nižší objemový prietok. Zníženie teploty odplynu, objemu a kyslosti znižuje prevádzkové a investičné náklady, ktoré súvisia so zariadením navrhnutým pre vyššie objemové prietoky, vyššie prevádzkové teploty alebo vyššie koncentrácie S 03 a H 2 SO 4 v odplyne. Tieto podmienky by boli, ak by sa kyselina nekondenzovala a/alebo nezneutralizovala, aby sa zabránilo nadmemému zanášaniu teploprenosných povrchov. Keď Odplyn prejde operáciami odstránenia častíc a prania plynu, jepripravený na prívedenie do komína 90 na elevácíu a rozptýlenie na širokú zemepisnú oblasť.0015 Odoberanie tepla z odplynu je výhodne a v typickej elektrámi sa používa na vykonávanie rôznych operácií. Avšak V existujúcich systémoch na výrobu pary vykurovaných uhlím a/alebo naftou, je nákladné odstraňovať dodatočné teplo z toku odpadového plynu. Nadmerné zníženie teploty odplynu bez zváženia dodatočnej kondenzácie pár HSO 4 v odplyne povedie k nadmemému zanášaniu teploprenosných povrchov V predhrievači vzduchu. Preto v odvetví existuje potreba riešiť vyššie spomenuté nedostatky anedosta točnosti.0016 Vynález môže byť uskutočnený ako spôsob odoberania tepla z toku odplynu FGl,ktorý má častice kyslých materiálov a odplynu, pomocou predhrievača 250 vzduchu, ktorý má vstup 253 odplynu, výstup 254 odplynu a množstvo teplovýmenných povrchov 542, ktorý zahŕňa kroky0017 prijatie toku odplynu FGl do vstupu 253 odplynu predhrievača 250 vzduchu0018 vypočítanie hmotnostného prietoku kyslého materiálu prechádzajúceho V odplyne FGl0019 vypočítanie hmotnostného prietoku alkalických častíc 275, ktoré treba vstreknút dotoku odplynu FGl na neutralizáciu kyslého materiálu

MPK / Značky

MPK: F22B 1/18, F01K 23/06, C21B 9/14, C21C 5/38, F27D 17/00

Značky: systém, tepla, rekuperácie, spalin, spracovania

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/31-e15571-system-spracovania-spalin-a-rekuperacie-tepla.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Systém spracovania spalín a rekuperácie tepla</a>

Podobne patenty