CZ105497A3 - Process of reducing content of nitrogen oxides in combustion products and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Způsob snižovní obsahu oxidů dusíku ve spalinách^a zař^z^ení * k provádění tohoto způsobu

Oblast........techniky

Vynález se týká způsobu snižovní obsahu oxidů dusíku ve spalinách a zejména ve spalinách ze spaloven odpadků a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Do s a va d η í.........stav.......techniky

Ke snižování obsahu oxidů dusíku ve spalinách se, jak známo, používá způsobu selektivní katalytické redukce (SCR), kontaktováním s katalyzátorovým materiálem DENOX v současné přítomnosti redukčního činidla, například amoniaku, za vzniku dusíku a vody.

Při použití tohoto známého způsobu SCR. k čištění spalin za spalovnami odpadků je třeba sledovat teplotu katalyzátoru DENOX, jelikož přípustná teplota katalyzátoru DENOX je v určitých mezích.

mez teploty je určována jednak měknutím a prachových sloučenin, například alkalických úletů, omezení směrem nahoru bránit nežádoucí nadměrné oxidu siřičitého na oxid sírový. Tato horní mez

Horní usazování m jednak má konvers i teploty je přibližně 300 až 35O’C.

Dolní mez teploty je dána hydrogensu1fátu amonného v reaktoru provozních podmínek. Tato dolní teplotní oxidů síry a amoniaku ve spalinách a je tvoření určitých možností

DENOX za mez závisí na obsahu přibližně 250 až 300 *C.

K provozování takového katalyzátoru DENOX je tedy třeba zajistit, aby nejenom ve vyskytujících se případech částečného zatížení a přetížení spalovny, ale také během trvalého provozu několika tisíc provozních hodin bylo udržováno určité teplotní rozmez í .

Pokud je katalyzátor DENOX umístěn ve směru proudění spalin bezprostředně za výstupem spalin z výtopných ploch parogenerátorů spalovny, vystupují spaliny obvykle s teplotou pod potřebnou teplotou katalyzátoru nebo při této teplotě, nebo, ve vzácných případech, vystupují ze spalovny o teplotě nad potřebnou provozní teplotou katalyzátoru. Výstupují~1i spaliny pod minimální přípustnou provozní teplotou katalyzátoru, k čemuž dochází především při částečném zatížení spalovny, musí být teplota odcházejících spalin zvýšena. K tomu dochází zavedením přídavného spalování, například kanálovými hořáky nebo přenašeči tepla ke zvýšení teploty spalin. Nedostatkem při tom je, že při nasazení kanálových hořáků dochází k přídavné spotřebě primární energie, případně při použití nosičů tepla dochází ke ztrátě energeticky výhodné páry nebo jiného media.

Pokud vystupují spaliny při teplotě nad maximálně přípustnou teplotou kata 1yzátoru, musí být jejich teplota snížena. Dochází k tomu s výhodou nasazením vstřikovacích nebo vypařovacích chladičů ke snížení teploty spalin. Nedostatkem při tom je snížení účinnosti celé jednotky odpařováním tekutiny v proudu spalin a zvětšením objemu spalin přídavně zavedenou párou.

Uveřejněním článku Kehrrichtverbrennungsan1age ZiirichHagenholz v časopise Thermische Abfa 11behand1ung nakladatelství EF-Verlag fůr Energie und Umwe1ttechnik GmbH, autora Karl Joachim Thome'-Kozmiensky, vydání 1894 se stala známou spalovna odpadů, jejíž spaliny se po opuštění spalovny zbavují prachu, načež se v různých případech zatížení hořáky za využití primární energie, v tomto případě zemní ho plynu, uvádějí na potřebnou provozní teplotu katalyzátoru DENOX, v katalyzátoru DENOX se zbaví dusíku a pak se dále zpracovávají (ochlazením v kotli, odsíření v mokrém prádle).

U této známé spalovny je nedostatkem zmíněná spotřeba primární energie ke zvýšení teploty spalin a s tím spojené provozní náklady i investiční náklady na hořáky.

Úkolem vynálezu tedy je vytvořit způsob snižování oxidů dusíku ve spalinách, zejména ve spalinách spaloven odpadků a jednotku k provádění tohoto způsobu, která shora zmíněné nedostatky odstraňuje co největší měrou.

Podstata........vvná lezu

Způsob snižování oxidů dusíku ve spalinách, zejména ve spalinách spaloven odpadků, při kterém se spaliny, opouštějící spalovnu kouřovodem, přivádějí na teplotu v rozsahu předem stanovené provozní teploty reaktoru DENOX zařízeními podle rozsahu zatížení spalovny a návazně se zbavují dusíku prostředku způsobem SCR, před vstupem do reaktoru v reaktoru DENOX pomocí redukčního spočívá podle vynálezu v tom, že DENOX se chladí spaliny zavedením do ekomiseru prvního stupně na předem stanovenou provozní teplotu reaktoru DENOX a po odstranění dusíku v reaktoru v ekonomiseru druhého stupně, s enomíserem prvního stupně, na spalin, přičemž ekonomiser prvního sestávající ze dvou na straně

DENOX se dále ochlazují spojeného na straně vody předem stanovenou teplotu stupně je tvořen kombinací vody paraleně zapojených kombinací ekonomiserů, levé kombinace ekonomiserů a pravé tahu, v levém tahu jedna kombinace a pravá kombinace kombinace ekonomiserů a v každém vlastním nebo v pravém tahu spalin je uspořádána ekonomiserů, levá kombinace ekonomiserů ekonomiserů a vstup do levého tahu nebo pravého tahu spalin je ovládán plynovou výhybkou, která je regulována při podkročení předem po 1ohy uz Ά vř e , částečného stanoveného rozsahu částečného zatížení spalovny do otevřeno-zavřeno a levý a která při překročení zatížení spalovny tah nebo pravý tah spalin předem stanoveného rozsahu je regulována do polohy zavřeno-otevřeno uvolni.

oba tahy, levý tah a pravý tah spalin

Řešení podle vynálezu přináší následující výhody:

1. Zvýšení účinnosti celé jednotky, tím, že odpadá zdroj cizí energie ke zvyšování teploty spalin, případně odpařování vody proudu spalin ke snížení teploty spalin k dodržení potřebného provozního rozsahu teplot katalyzátorů DENOX.

2. Jednoduché odlučovače prachu, postačující i při velkém podíle jemných pevných částic.

3. Kompaktní využ i t í .

konstrukce celé jednotky a tím lepší prostorové

Vynález blíže objasňuje, nijak však následující příklad praktického provedení pomocí neomezuje, prii oženého obrázku.

Příklad.......provedení........vyná lezu

Na obr. 1 je schematicky naznačena dráha spalin odpadku po bezprostředním výstupu z nenaznačené odpadků uvnitř kouřovodu .1. spalin, přičemž smysl spalin je vyznačen šipkou.

spa1 ovny spa1 ovny proudění

Spaliny, ochlazené vytápěcími plochami parogenerátoru, neznázorněné spalovny odpadků se přivádí kouřovodem .1. do reaktoru .1.0 DENOX. Podle vynálezu je před vstupem do reaktoru „1.0 DENOX, tedy mezi výstupem spalin z neznázorněné spalovny odpadků, kouřovod 1 rozdělen do dvou tahů, levého tahu 3, a pravého tahu 4. Podle vynálezu je levý tah 3 vybaven levou kombinací 6 ekonomiserů a pravý tah 4 je vybaven pravou kombinací 7 ekonomiserů prvního ekonomi sérového stupně 5 a vstup do levého tahu 3 a pravého tahu 4. je vybaven plynovou výhybkou 2. Ve střední poloze, vyznačené plně na obr. 1, umožňuje plynová výhybka 2 proudění oběma tahy, levým tahem 3 i pravým tahem .4 a v čárkovaně vyznačených polohách umožňuje proudění buď v levém tahu 3 nebo v pravém tahu 4 spalin.

V popisu zavedené označení první ekonomi sérový stupeň 5 a druhý ekonomi sérový stupeň .11. je definováno ve směru proudění spalin.

Ve výhodném provedení je za každou kombinací ekonomiserů ve směru proudění zařazen alespoň jeden odlučovač k odlučování pevných látek ze spalin, za levou kombinací 6 ekonomiserů v levém tahu .3 levý odlučovač .8 a za pravou kombinací 7 ekomiserů v pravém tahu 4 pravý odlučovač 9.

Průtočné průřezy tahů, levého tahu 3 a pravého tahu 4, tepelné parametry kominací ekonomiserů, levé kombinace ekonomiserů 6 a pravé kombinace 7 ekonomiserů prvního ekonomi sérového stupně 5 a odprašovací výkony obou odlučovačů, levého stejné a navzájem pří pádně odlučovače 8 a pravého odlučovače 9 jsou s výhodou kombinace ekonomiserů a odlučovačů jsou uspořádány paralelně k potlačení rozdílných tlakových ztrát proudů spalin s rozdílnými teplotami v levém tahu a pravém tahu 4. spalin a v reaktoru 10 DENOX. K dosažení těchto kriterií jsou také levý tah .3 a pravý tah 4. spalin s výhodou paralelní.

Dá 1 e kombinací kombinace s výhodou jsou teplotechnické parametry a tím také velikost ekonomiserů, levé kominace .6 ekonomiserů a pravé 7. ekonomiserů prvního ekonomi ser ového stupně 5 voleny tak, že spaliny se při 110% výkonu spalovny, vztaženo ke jmenovitému zatížení, a ke konci průtoku parogenerátory ochladí na teplotu, odpovídající maximální provozní teplotě reaktoru 1.0 DENOX, například 320 °C (teplota spalin a tím i provozní teplota se měří ve směru proudění spalin bezprostředně před vstupem do reaktoru 10 DENOX nebo případně uvnitř reaktoru 10 DENOX termočlánky 16).

Při provozu s částečným zatížením spalovny při podkročení předem stanoveného rozsahu částečného zatížení spalovny s výhodou 60 až 80¾ jmenovitého zatížení spalovny, se jeden z tahů levý tah 3 nebo pravý tah 4. výhybkou 2 spalin uzavře. Neznázorněný servopophon 1.2 výhybky 2. spalin je řízen recrulátorem 1.3. v závislosti na rozsahu částečného zatížení.

Při provozu, kdy spaliny proudí oběma tahy, levým tahem 3 i pravým tahem 4, se přivádí trojcestným směšovacím ventilem ..1...4 jako pracovní medium voda, stejnou měrou do levé kombinace .6 ekonomiserň i do pravé kombinace 7 ekonomiserů prvního ekononiiserového stupně 5. Pracovní medium přitom protéká napřed druhým ekonomi sérovým stupněm JI a pak v paralelním zapojení oběma kombinacemi ekonomiserů, levou kombinací .6 ekonomiserů a pravou kominací .7 ekonomiserů prvního ekonomi sérového stupně 5.

Při provozu s uzavřeným levým .3 tahem nebo pravým .4. tahem se s výhodou zavádí hlavní část pracovního media - vodytrojcestným směšovacím ventilem 14 do té kombinace ekomiserů, levé kombinace 6 ekonomiserů nebo pravé kombinace .7. ekonomiserů, kterou spaliny levým tahem .3 nebo pravým tahem .4 neproudí, zatímco do druhé kominace ekonomiserů, levé kominace 6 ekonomiserů nebo pravé kombinace .7 ekonomiserů, kterou spaliny proudí, se zavádí s výhodou 5 až 50 % celkového przícovního media. V uvedeném příkladě se přibližně 10% podíl celkového pracovního media zavádí do kombinace ekonomiserů, levé kominace 6 ekonomiserů nebo pravé kombinace 7 ekonomiserů, levého tahu 3 nebo pravého tahu 4, kterým spaliny proudí a 90% zbytek se zavádí do kombinace ekonomiserů, kterou spaliny tahem neproudí.

Opatřením podle vynálezu je umožněno značnou měrou snižovat obsah oxidů dusíku ve spalinách spalovny odpadků, která je provozována v režimu přibližně 50 až 110% jmenovitého zatížení v předem daném rozsahu provozních teplot reaktoru DENOX 250 až 350 °C, s výhodou v teplotním okně 280 až 320 ’C, selektivní redukcí (SCR.) v reaktoru 10 DENOX bez pomoci primárního zdroje energie ke zvýšení teploty spalin nebo bez nasazení vstřikovacích nebo odpařovacích chladičů ke snížení teploty spalin.

Uzavíráním tahů, levého tahu 3 a pravého tahu .4 po podkročení předem stanoveného částečného zatížení spalovny se zvyšuje jinak klesající průtočná rychlost spalin v levém 3. nebo pravém 4 tahu a tím se s výhodou podstatně zlepšuje odlučovací výkonnost přednostně cyklonů jako levého 8 nebo pravého odlučovače 9.

Přívody 15 se před reaktorem 10 DENOX zavádí do spalin známým způsobem redukční činidlo, například amoniak nebo vodný roztok amoniaku k selektivní katalytické redukci katalyzátorem DENOX v reaktoru .10 DENOX. S výhodou se redukční činidlo zavádí do levého 8 odlučovače nebo do pravého 9 odlučovače. Pokud nejsou odlučovače zařazeny, přidává se redukční činidlo mezi prvním ekonomi serovým stupněm 5 a reaktorem 10 DENOX v levém tahu 3 nebo v pravém tahu 4 přívody 1 5. Pokud jsou spaliny vedeny jen jedním tahem, levým tahem 3 nebo pravým tahem 4, pak se redukční činidlo do uzavřeného pravého tahu 4 nebo levého 3 tahu nezavádí.

Poté když spaliny prošly reaktorem 10 DENOX a po snížení obsahu oxidů dusíku podle vynálezu, vedou se spaliny druhým ekonomizérovým stupněm 11 zařazeným za reaktorem .1.0 DENOX a cíále se chladí na žádanou teplotu, například na teplotu 230 *C spalin.

Druhý ekonomi serový stupeň 1.1.., který je na straně vody spojen s prvním ekonomi šero vým stupněm .5, je s výhodou zabudován do skříně reaktoru 10 DENOX a ve směru proudění je za ním bezprostředně zařazen. Tímto opatřením podle vynálezu se s výhodou docílí kompaktní konstrukce reaktoru 10 DENOX se zabudovaným druhým ekonomi serovým stupněm 11 a tím i celkové jednotky.

Dříve než se spaliny vypustí do okolního prostředí, mohou se známým způsobem podrobit dalšímu zpracování před druhým ekonomi sérovým stupněm ..1....1. ve směru proudění.

Průmyslová využitelnost

Ekonomický způsob snižování obsahu oxidů dusíku ve spalinách, zejména ve spalinách spaloven odpadků.

Claims (24)

1. Způsob snižování oxidů dusíku ve spalinách, áeftrrté rfia čvÚ spalinách spaloven odpadků, při kterém se spaliny, opouštějící f-g kouřovodem, přivádějí na teplotu v r o z U&tUL 1 p ř a rf * w— provozní teploty reaktoru DENOX zařízeními podle zbavují dusíku způsobem SCR, spalovnu stanovené rozsahu zatížení spalovny a návazně se v reaktoru DENOX pomocí redukčního prostředku vyznačující se t í m , že před vstupem do reaktoru DENOX se chladí spaliny zavedením do ekomiseru prvního stupně na předem stanovenou provozní teplotu reaktoru

   DENOX a po odstranění ochlazují v ekonomiseru dusíku v reaktoru DENOX se dále druhého stupně, spojeného na straně vody s enorniserem prvního stupně, na předem stanovenou teplotu spalin, přičemž ekonorniser prvního stupně je tvořen kombinací sestávající ze dvou na straně vody paraleně zapojených kombinací ekonomiserů, levé kombinace ekonomiserů a pravé kombinace ekonomiserů a v každém vlastním nebo v pravém tahu spalin je uspořádána ekonomiserů, levá kombinace tahu, v levém tahu jedna kombinace a pravá kombinace ekonomiserů ekonomiserů a vstup do levého tahu nebo pravého tahu spalin je ovládán plynovou výhybkou, která je regulována při podkročení stanoveného rozsahu částečného zatížení spalovny do předem po 1ohy uzavře, částečného otevřeno-zavřeno a levý a která při překročení zatížení spalovny tah nebo pravý tah spalin předem stanoveného rozsahu je regulována do polohy oba tahy, levý tah a pravý tah spalin zavřeno-otevřeno uvolní.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m , že se spaliny ochlazují v prvním ekonomi sérovém stupni na předem stanovený rozsah provozní teploty DENOX 250 až 350
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m , že spaliny se ochlazují v prvním ekonomi sérovém stupni na předem stanovený rozsah provozní teploty DENOX 280 až 320 *c.

   A. Způsob podle nároku 1 až 3, v y z n a č u j í c í se t í m,že při stejném množství vody přiváděné do levé kombinace ekonomiserů a do pravé kombinace ekonomiserů je ochlazení spalin vlivem stejných tep 1otechnických parametrů levé kombinace ekonomiserů a pravé kombinace ekonomiserů v příslušném levém tahu nebo v pravém tahu spalin stejné.
4. 5. Způsob podle nároku 1 až A, v y z n a č u j i c i se t i m ,že spaliny se čistí mezi prvním ekonomi sérovým stupněm a reaktorem DENOX v levém odlučovači nebo v pravém odlučovači od pevných látek, přičemž se spaliny čistí v každém tahu, v levém tahu nebo v pravém tahu v alespoň jednom z odlučovačů, v levém odlučovači nebo v pravém odlučovači.
5. 6. Způsob podle nároku 1 až 5, v y z n a č u j i c i se ti m , že odlučovací výkon levého odlučovače levého tahu je stejný jako odlučovací výkon pravého odlučovače pravé ho tahu.

   ?. Způsob podle nároku 1 až 6, v y z n a č u j i c i se t i m, že čištění spalin od pevných látek probíhá v příslušném levém tahu nebo pravém tahu v odstředivých cyklonech.
6. 8. Způsob podle nároku 1 až 7, v y z n a č u j i c i se t i m , že redukční prostředek se do spalin levém tahu nebo v pravém tahu a/nebo v levém odlučovači nebo v pravém odlučovači přivádí přívodem.
7. 9.

   tím panuj i

   Způsob podle nároku 1 až 8, v y z n a č u j i c i se že ve směru proudění spalin levým tahem a pravým tahem na výstupu spalin z levého tahu a z pravého tahu v podstatě stejné poměry proudění a tlaku.
8. 10. Způsob podle nároku 1 až 9, v y z n a č u j i c í s e t i m, že při uzavření levého tahu nebo pravého tahu se při proudění spalin pouze levou kombinací ekonomiserů nebo pravou kombinací ekonomiserů přivádí do nich jen 5 až 50 % celkového množství napájecí vody.
9. 11. Způsob podle nároku 1 až 10, vyznačující se t í m , že spaliny se čistí v rozsahu zatížení spalovny 50 až 110 Z, vztaženo na jmenovité zatížení.
10. 12. Způsob podle nároku 1 až 11, vyznačující se t í m , že rozsah částečného zatížení spalovny, vztažený na jmenovité zatížení, k přestavění výhybky spalin je 60 až 80%.
11. 13. Způsob podle nároku 1 až 12 vyz n a č u j í c í s e t í m , že se spaliny v prvním ekonomi sérovém stupni, jehož tep1 otechnícké parametry jsou voleny tak, že spaliny při 110% zatížení spalovny, vztaženo na jmenovité zatížení, a ke konci průtoku parogenerátorem jsou ochlazovány na teplotu, která odpovídá maximální provozní teplotě reaktoru DENOX.
12. 14. Zařízení ke snižování oxidů dusíku ve spalinách, zejména ve spalinách spaloven odpadků, se spalovnou, s kouřovodem se zařízením k nastavování teploty spalin na předem stanovený rozsah provozní teploty reaktoru DENOX a s reaktorem DENOX, sloužícím selektivní katalytické redukci, vyznačující s e t í m , že část kouřovodu (1) ve směru proudění spalin před reaktorem (10) DENOX spalin sestává ze dvou tahů, z levého tahu (3) a z pravého tahu (4) spalin na jejichž vstupu je uspořádána plynová výhybka (2), přičemž tahy jsou vybaveny levou kombinací (6) ekonomiserů a pravou kombinací (7) ekonomiserů tvořícími první ekonomi sérový stupeň (5) sloužící k nastavování teploty spalin na předem stanovený rozsah provozní teploty reaktoru DENOX, přičemž levá kombinace (6) ekonomiserů a pravá kombinace (7) ekonomiserů jsou na straně vody zapojeny paralelně, přičemž za prvním ekonomi serovým stupněm (5) je ve směru proudění spalin uspořádán bezprostředně za reaktorem (10) DENOX druhý, na vodní straně s prvním ekonomiserovým stupněm (5) paraleně zapojený druhý ekonomi sérový stupeň (11), a jednotka je vybavena servopohonem (12) a regulátorem (13) k řízení a ovládání plynové výhybky (2) do polohy zavřeno-otevřeno k ofukování jedné nebo obou kombinací ekonomiserů, levé kombinace (6) ekonomiserů a pravé kombinace (7) ekonomiserů spalinami v závislosti na předem stanoveném částečném zatížení spalovny.
13. 15. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se t i m , že druhý ekonomi ser ový stupeň (11) je začleněn do reaktoru ( 1 O) DENOX.
14. 16.. Zařízení podle nároku 14 nebo 15, v y z n a č u j í c í se tím, že v uzavřené poloze plynové výhybky (2) je uzavřen buď levý tah (3) nebo pravý tah (4).
15. 17. Zařízení podle nároku 14 až 16, vyznačuj í cí s e t í m, že v levém tahu (3) spalin je uspořádán alespoň jeden levý odlučovač (8) a v pravém tahu (4) spalin je uspořádán alespoň jeden pravý odlučovač (9) k čištění spalin od pevných látek.
16. 18. Zařízení podle nároku 14 až 17, vyznačující se t í m, že odlučovací výkon levého odlučovače (8) levého tahu (3) je stejný jako odlučovací výkon pravého odlučovače (9) pravého tahu (4).
17. 19. Zařízení podle nároku 14 až 18, vyznačující s e t í m, že levý odlučovač (8) a pravý odlučovač (9) jsou vytvořeny jako ostředivé cyklony.
18. 20.

    Zařízení podle nároku 14 až 19, v y z n a č u j í c í se tím, že tep 1 otechnické parametry levé kombinace (6) ekonomiserů a pravé kombinace (7) ekonomiserů jsou stejné.
19. 21. Zařízení podle nároku 14 až 20, vyznačující se tím, že levá kombinace (6) ekonomiserů v levém tahu (3) spalin a pravá kombinace (7) ekonomiserů v pravém tahu (4) spalin jsou uspořádány navzájem paralelně.
20. 22. Zařízení podle nároku 14 až 21, vyznačují cí se tím, že levý odlučovač (8) v levém tahu (3) spalina pravý odlučovač (9) v pravém tahu (4) spalin jsou uspořádány navzájem paralelně.
21. 23. Zařízení podle nároku 14 až 22, vyznačující se t í m, že levý tah (3) spalina pravý tah (4) spalin jsou uspořádány navzájem paralelně.
22. 24. Zařízení podle nároku 14 až 23, vyznačující s e t í m, že průtočný průřez levého tahu (3) spalin a průtočný průřez pravého tahu (4) spalin jsou stejné.
23. 25. Zařízení podle nároku 14 až 24, vyznačující se t í m, že levý tah (3) spalin a pravý tah (4) spalin a/nebo levý odločovač (8) a pravý odlučovač (9) jsou opatřeny přívodem (15) redučního činidla.
24. 26. Zařízení podle nároku 14 až 24, vyznačující se t í m,že tep1 otechnické parametry v prvním ekonomi sérovém stupni (5) jsou voleny tak, že spaliny při 110½ zatížení spalovny, vztaženo na jmenovité zatížení, a ke konci průtoku parogenerátorem jsou ochlazovány na teplotu, která odpovídá maximální provozní teplotě reaktoru (10) DENOX.