CZ143593A3

CZ143593A3 - Method of reducing emissions of noxious substances in a furnace, and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ143593A3
Application number: CZ931435A
Authority: CZ
Inventors: Peter Baur
Original assignee: Mft Ges Fur Meb Und Feuerungst
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1994-03-16

Abstract

Vodný roztok aditiva, zejména močoviny, se před zaváděním do trysky (4) chladí na teplotu nižší než 15°. Mísící nádrž (13) je opatřena přívodním zařízením (15) aditiva, přívodním vedením (14) vody, přepouštčcím ventilem (18) a výstupním vedením s dávkovacím čerpadlem (5), odpařovačem (6), přístrojem (10) ke kontrole průtoku a uzavíracím ventilem (12), které je zaústěno do trysky (4) umístěné spolu s hořákem (2) ve stěně (3) kotle, v němž je vytvořen plamenec (1). Dávkovači čerpadlo (5) je opatřeno hnacím motorem (16) a servomotorem (17), jenž jsou spolu s hořákem (2) napojeny na regulační přístroj (11). Do trysky (4) je zaústěno zásobovací vedení (9) tlakového vzduchu s uzavíracím ventilem (7). Odpařovač (6) může být umístěn v mísící nádrži (13).An aqueous solution of an additive, especially urea, is introduced prior to introduction cooling the nozzle (4) to a temperature below 15 °. Mixing the tank (13) is provided with an additive feed device (15), water supply line (14), transfer valve (18) and an outlet line with a dosing pump (5), an evaporator (6), the flow monitoring and closing device (10) a valve (12) that opens into the nozzle (4) located together with the burner (2) in the wall (3) of the boiler in which it is formed flame (1). The metering pump (5) is provided with a drive pump a motor (16) and a servomotor (17), which are together with the burner (2) connected to the control unit (11). Nozzle (4) a compressed air supply line (9) with a shut-off valve is provided valve (7). The vaporizer (6) can be placed in a mixing tank (13).

Description

Způsob snižováni emisí škodlivých látek z.topeniště·· uváděného v nhod. -těžkým o to jmn a zařízení k prováděni tohoto způsobuMethod of reducing emissions of harmful substances from the fire pit ·· indicated in the accident. heavy equipment and apparatus for carrying out the method

Oblast technikyTechnical field

Tento vynález se týká způsobu snižování emisí škodlivých látek z topeniště uváděného v chod spalováním· těžkého olej, u kterého se zavádí alespoň jednou tryskou umístěnou v topeništi vodný roztok aditiva, který se rozstřikuje pomocí trysky jako mlha, a zařízeni k provádění tohoto způsobu.The present invention relates to a method for reducing the emission of harmful substances from a furnace set up by combustion of a heavy oil in which an aqueous solution of an additive which is sprayed by means of a nozzle like a mist is introduced through at least one nozzle located in the furnace.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Je známo (evropský patent č. 0 190 463 Bl), že se tryskou zavádí amoniak ve formě kapalného hydroxidu amonného nebo v formě plynného amoniaku jako takového do vedeni topného plynu a/nebo spalin v oblasti bezprostředné před ukončením pochodu hořeni a tim se snižuji emise škodlivých látek. Při známém druhu konstrukce se usiluje, aby se jedna tryska umístila do teplotního okna. K tomu je navrženo, aby tryska byla součástí sondy chlazené vodou nebo tepelně izolované, jejíž poloha se může měnit pomocí pohonného zařízeni směřujícího od přístroje pro měřeni teploty. Tato tryska má proto zaujímat svou polohu nezávisle na zatíženi kotle.It is known (European Patent No. 0 190 463 B1) that ammonia in the form of liquid ammonium hydroxide or in the form of gaseous ammonia as such is introduced through the nozzle into the fuel gas and / or flue gas line in the area immediately prior to the combustion process. harmful substances. In the known type of construction it is sought to place one nozzle in the temperature window. To this end, it is proposed that the nozzle be part of a water-cooled or thermally insulated probe, the position of which can be varied by means of a propulsion device directed away from the temperature measuring device. This nozzle should therefore assume its position independently of the load on the boiler.

Podstata vvnálezuThe essence of the invention

Vynález je založen na úkolu vypracovat způsob již uvedeného provedeni, který umožni dosáhnout zlepšené snížení emisí škodlivých látek.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the object of providing a method of the aforementioned embodiment which makes it possible to achieve an improved reduction of pollutant emissions.

Úkol tohoto vynálezu je vyřešen tím, že se vodný roztok před zaváděním do trysky chladí pomocí chladícího zařízení na teplotu nižší, než 15 “C.The object of the present invention is solved by cooling the aqueous solution to a temperature below 15 ° C prior to introduction into the nozzle.

Vzhledem k chlazeni rozstřikovaného roztoku je možné vytvářet mlhu, která naráží na celý příčný průřez kouřových plynů. Na základě relativně nízké teploty roztoku zůstávají zachovány jednotlivé kapky mlhy v relativně velké dráze, aniž by se hned odpařily horkými kouřovými plyny. Tím je možné, že se také relativné malé kapky rozstřikují na poměrně velké reakční ploše a přesto naráží na celý příčný průřez kouřových plynů. Zpravidla proto také není zapotřebí, aby se upravila poloha trysky v závislosti na zatížení hořáku, takže tryska může být umístěna stacionárně. Chlazeni zaváděného vodného roztoku má však také ještě výhodný vedlejší účinek v tom, že také tryska je sama chlazena, čímž se snižuje tepelné poškozeni materiálu trysky.Due to the cooling of the spray solution, it is possible to form a mist which strikes the entire cross-section of the flue gases. Due to the relatively low temperature of the solution, the individual mist drops are kept in a relatively large path without being immediately evaporated by the hot flue gases. As a result, it is also possible that the relatively small droplets also spray on a relatively large reaction area and nevertheless strike the entire cross-section of the flue gases. Therefore, as a rule, it is also not necessary to adjust the position of the nozzle according to the burner load, so that the nozzle can be positioned stationary. However, cooling the introduced aqueous solution also has the advantageous side effect that the nozzle itself is also cooled, thereby reducing thermal damage to the nozzle material.

U zařízení podle vynálezu se předpokládá, že se jako aditiva použije močoviny. Ukazuje se, že vodný roztok o hmotnostním poměru močoviny k vodě přibližně 1:10 vede k velmi zřetelnému snížení obsahu oxidů dusíku, takže se docilují hodnoty, které jsou pod hodnotami, které dovolují zákonné předpisy.The device according to the invention is believed to use urea as an additive. It appears that an aqueous solution having a urea to water ratio of approximately 1:10 leads to a very marked reduction in the nitrogen oxide content, so that values below those permitted by law are achieved.

V dalším zařízeni podle vynálezu se předpokládá, že se reguluje rozstřikované množství roztoku nezávisle na zatížení hořáku. Ukazuje se, že toto zjednodušené regulováni, při kterém se neřídí podíl roztoku v závislosti na zatíženi hořáku, vede k dobrým výsledkům v praxi.In another device according to the invention, it is envisaged that the spray rate of the solution is controlled independently of the burner load. It has been shown that this simplified control, in which the proportion of the solution is not controlled depending on the burner load, leads to good results in practice.

U dalšího zařízeni podle tohoto vynálezu se předpokládá přistroj k prováděni způsobu, který v aparáté k zaváděni roztoku obsahuje odpařovač chladícího zařízeni.In another apparatus according to the invention, an apparatus is provided for carrying out a method which comprises in the apparatus for introducing the solution an evaporator of the cooling apparatus.

Další znaky a výhody vynálezu vyplynou z následujícího popisu formy provedeni, která je znázorněna na výkresu.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of the embodiment shown in the drawing.

Fřehled obrázku na výkreseOverview of the figure in the drawing

Obr. ukazuje schematické zobrazeni oblasti plamence topeniště uváděného v chod spalováním těžkého oleje a zařízeni k zavádění vodného roztoku aditiva.Giant. shows a schematic representation of a flame region of a furnace actuated by heavy oil combustion and an apparatus for introducing an aqueous additive solution.

Přiklad provedeni vynálezuAn example of an embodiment of the invention

Topeniště, například průmyslové zařízeni ve formě kotle, je znázorněno toliko v oblasti plamence i sloužícího jako ohniště, ve kterém vystupuje hořák 2. Na protilehlé straně hořáku 2 se nachází zadní stěna 3 kotle, do jejíž oblasti přechází plamenec v sopouchu kouřových plynů.The furnace, for example an industrial device in the form of a boiler, is shown only in the region of the flame tube serving as the fireplace, in which the burner 2 extends. On the opposite side of the burner 2 there is a rear wall 3 of the boiler.

K hořáku 2, který slouží ke spalování těžkého oleje, je přiřazena regulace hořáku, která reguluje nezávisle na zatíženi množství vzduchu a množství oleje.The burner 2, which is used to burn heavy oil, is assigned a burner control which regulates the amount of air and the amount of oil independently of the load.

Na zadní straně kotle je uspořádaná tryska 4 tvaru oštěpu, která je opatřena rozstřikovaci hlavou, která v oblasti ústi plamence 1 vytváří mlhu z vodného roztoku aditiva. Mlha vytváří druh záclony, která naráží na celý příčný průřez ústi (příčný průřez kouřových plynů) plamenceAt the rear of the boiler there is a spear-shaped nozzle 4, which is provided with a spray head which, in the region of the mouth of the flame tube 1, forms a mist from an aqueous additive solution. The fog creates a kind of curtain that strikes the entire cross section of the mouth (flue gas cross section) of the flame tube

1. Poloha trysky 4 je nastavitelná. Během provozu topeniště je tryska £ ve stacionárním stavu.1. The position of the nozzle 4 is adjustable. During operation of the furnace, the nozzle 6 is in a stationary state.

Pomocí trysky 4. se rozstřikuje vodný roztok močoviny. Přívodním vedením 14 se zavádí voda a přívodním zařízením 15 se dopravuje močovina do mísící nádrže 13. Vodný roztok močoviny, vznikající v mísící nádrži .13, se zavádí pomocí dávkovacího čerpadla 5 trysky 4. Dávkovači čerpadlo 5 je opatřeno hnacím motorem 16, jenž pomocí signálu regulace hořáku, který dodává regulační přistroj 11. je společné s hořákem zapojován a vypínán. Dávkovači čerpadlo 15 kromě toho obsahuje servomotor 17 pro aparat upravující dopravované množství z dávkovacího čerpadla 5. Servomotor 17 se řídí nezávisle na zatíženi hořáku, to znamená při malém zatíženi se dopravní výkon dávkovacího čerpadla 5 snižuje a při vysokém zatíženi hořáku se odpovídajícím způsobem zvyšuje. Regulační přístroj 11 reguluje nezávisle na zatíženi množství zaváděného roztoku, aniž by se ménil poměr míšení vody a močoviny. Ukazuje se, že takový jednoduchý regulační přistroj 11 je v praxí postačujícím způsobem účinný.An aqueous urea solution is sprayed by means of the nozzle. Water is fed through the feed line 14 and urea is fed through the feed device 15 to the mixing tank 13. The aqueous urea solution formed in the mixing tank 13 is introduced via the metering pump 5 of the nozzle 4. The metering pump 5 is provided with a drive motor 16 which the burner control supplied by the control device 11 is switched on and off together with the burner. The dosing pump 15 furthermore comprises a servomotor 17 for the apparatus for conveying the quantity delivered from the dosing pump 5. The servomotor 17 is controlled independently of the burner load, i.e. under low load, the conveying power of the dosing pump 5 decreases and increases correspondingly at high burner load. The control device 11 regulates the amount of solution to be introduced, irrespective of the load, without reducing the mixing ratio of water and urea. It has been found that such a simple control device 11 is sufficiently effective in practice.

Mezi dávkovači čerpadlo 5 a trysku je zařazen odpařovač 6., dále neznázornéného chladicího zařízeni, kterým protéká vodný roztok. Průběh vedeni za tímto odpařovačem 6 k trysce 4 je tepelně izolován. V tomto průběhu vedení je umístěn přistroj 10 ke kontrole průtoku a uzavírací ventilBetween the metering pump 5 and the nozzle there is arranged an evaporator 6, further a cooling device (not shown) through which the aqueous solution flows. The course of the line downstream of this evaporator 6 to the nozzle 4 is thermally insulated. During this conduit, a flow control device 10 and a shut-off valve are located

12. který je uzpůsoben jako magnetický ventil řízený regulačním zařízením 11. Pomocí odpařovače 6 se vodný roztok ochlazuje na nízkou teplotu. Vzhledem k nízké teplotě rozstřikovaciho roztoku se může vytvářet mlha s poměrně jemnými kapkami, které mohou urazit relativné dlouhou cestu, aniž by se odpařily. Tím je umožněno, aby narážely na celý příčný průřez kouřových plynů jako záclona, takže je možné dosáhnout významného sníženi škodlivých látek a zvláště oxidů dusíku. Relativně jemné kapky mlhy mají výhodu v tom, že vzhledem k jejich velikosti mají relativné velkou aktivní reakční plochu, v zásadě se dá uvést, že jemnost kapek a/nebo velikost překonané cesty se může o to více zvýšit, čím nižší je teplota, na kterou se roztok ochladí. Hranici přitom tvoři teplota tuhnutí roztoku. U poměrně velkých zařízeních je tudíž účelné, provádět ochlazováni pokud možno co nejblíže k teplotě tuhnutí, zatímco u menších zařízeni dostačují vyšší teploty, které jsou mezi 5 a 15 ’C.12 which is adapted as a solenoid valve controlled by a control device 11. By means of the evaporator 6, the aqueous solution is cooled down to a low temperature. Due to the low temperature of the spray solution, a mist with relatively fine drops can be formed which can travel a relatively long way without evaporating. This makes it possible for them to strike the entire cross-section of the flue gases as a curtain, so that a significant reduction of harmful substances and in particular nitrogen oxides can be achieved. Relatively fine mist drops have the advantage that, due to their size, they have a relatively large active reaction area, basically it can be stated that the droplet fineness and / or the size of the path traveled can all the more increase the lower the temperature to the solution is cooled. The freezing point of the solution is the limit. Therefore, in relatively large plants, it is expedient to carry out the cooling as close as possible to the freezing point, whereas in smaller plants, higher temperatures, which are between 5 and 15 ° C, are sufficient.

Tlak, při kterém se rozstřikuje vodný roztok aditiva do plamence, je ohraničen přepouštécím ventilem 18, který je umístěn ve vedeni připojeném za dávkovacim čerpadlem a toto vedeni vede zpět do misici nádrže 13.. Tlak se nastavuje volbou dávkovaciho čerpadla 5 a trysky 4 na hodnotě 300 kPa nebo více.The pressure at which the aqueous additive solution is sprayed into the flame tube is limited by a relief valve 18 which is located in a line connected downstream of the metering pump and leads back to the tank bowl 13. The pressure is adjusted by selecting metering pump 5 and nozzle 4 at 300 kPa or more.

ϋ jiné formy provedení se předpokládá, že odpařovač 6¹ je umístěn na chladicím zařízení mísící nádrže 13 , přičemž odpadá odpařovač 6. ve vedeni mezi dávkovacim čerpadlem 5 a tryskou 4. Tím je umožněno pomocí odpařovače 6' nastavit teplotu na konstantní hodnotu, která je nezávislá na množství roztoku určeného dávkovacim čerpadlem 5, které se rozstřikuje tryskou 4.In another embodiment, it is assumed that the vaporizer 6 ¹ is located on the cooling device of the mixing tank 13, the vaporizer 6 in the line between the metering pump 5 and the nozzle 4 being dropped. independent of the amount of solution determined by the metering pump 5 to be sprayed through the nozzle 4.

Přístroj 10 ke kontrole průtoku je připojen na zařízení 8 k hlášení poruch, které reaguje na přerušení přívodu roztoku do trysky 4 a buď upozorni obsluhující personál a/nebo přes regulační přístroj 11 vyřadí hořák 2.The flow control device 10 is connected to a fault reporting device 8, which responds to the interruption of the solution supply to the nozzle 4 and either warns the operating personnel and / or discharges the burner 2 via the control device 11.

Na trysce 4. je napojeno zásobovací vedení 9 tlakového vzduchu připojené přes uzavírací ventil 7, provedeny jako magnetický ventil. Při odstaveni přívodního zařízení pro roztok, co nastává v souvislosti s odpojením hořáku 2, uzavře se uzavírací ventil 12, zatímco uzavírací ventil 7 je otevřen, takže se ještě vyčerpá roztok nacházející se v oblasti trysky 4. Tím se s jistotou zamezí ucpáni trysky 4 močovinou, která by se vysušila v této oblasti.Compressed air supply line 9 connected via a shut-off valve 7, connected as a solenoid valve, is connected to the nozzle 4. When the solution supply device is shut down, which occurs when the burner 2 is disconnected, the shut-off valve 12 is closed while the shut-off valve 7 is open, so that the solution in the region of the nozzle 4 is still depleted. that would dry out in this area.

Používá-li se vynálezu u vodního trubkového kotle, tak se předpokládá větší počet stacionárně uspořádaných trysek 4, které jsou rozděleny tím způsobem, že se dosáhne pokud možno co nejrovnomérnéjší mlhy zaplňující příčný průřez ohniště.If the invention is used in a water tube boiler, a plurality of stationary nozzles 4 are provided, which are distributed in such a way that the most uniform fog filling the cross section of the hearth is achieved.

Rozstřikováni vody, ke které se přidal aditiv, se má, pokud je to možné, stále provádět v oblasti, ve ktere pokud možno teplota kouřových plynů přinejmenším v podstatě nepřekračuje 1000 ⁵Cl Má-li být u kotle teplota kouřových plynů v plamenci 1 příliš vysoká, tak se rozstřikováni provádí v prvním kouřovodu nebo v druhém kouřovodu, ϋ velmi vysoce zatíženého zatížení může být výhodné, aby se rozstřikování provádělo jak v prvním, tak i ve druhém kouřovodu.Spraying of the water to which the additive has been added should, as far as possible, be carried out in an area in which the flue gas temperature at least substantially does not exceed 1000 ⁵ Cl, if possible. thus, the spraying is carried out in the first flue or in the second flue; a very high load may be advantageous for the spraying to be carried out in both the first and second flue.

Claims

A method for reducing the emission of harmful substances in a furnace set up by the combustion of a heavy oil, in which an aqueous additive solution is introduced by means of a nozzle located in the furnace, which is sprayed by means of a nozzle like a mist. cooled to the nozzle with a cooling device below 15 ° C.

Method according to claim 1, characterized in that urea is used as an additive.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the amount of spray solution is regulated independently of the burner load.

Apparatus for controlling the emission of harmful substances in a furnace operated by the combustion of a heavy oil, comprising a nozzle located in a fire which is connected to a device for introducing an aqueous additive solution, characterized in that the device (5, 13, 14, 15) for introducing the solution, it comprises an evaporator (6, 6 ') of a cooling device.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the vaporizer (6) is designed as a heat exchanger flowing through the solution conveyed to the nozzle (4).

Apparatus according to claim 4, characterized in that the vaporizer (6 ') is located in the mixing tank (13) for the aqueous solution.