CZ285805B6 - Způsob a zařízení k využití energie spalin v elektrárnách se spalováním uhlí - Google Patents

Abstract

Způsob spočívá v tom, že spaliny se vedou do dolní části pračky, v protiproudu se za mokra odsiřují a při průchodu odlučovačem kapek se ochlazují na rosný bod vody a odváděné teplo se použije k předehřívání kondenzátoru. V zařízení pro využití energie spalin je za parním kotlem uspořádána pračka (1), která obsahuje jímku, dolní vstupní část, středovou prací zonu a horní výstupní část, před níž je uspořádán odlučovač (3) kapek. Odlučovač (3) kapek je v dolních částech vln svých nárazových ploch (15) opatřen chladicími trubkami (4) a/nebo je sestaven z chladicích trubek (4) vedoucích přímé membránové plechy (16). U způsobu využití energie se odsířené spaliny ochlazují v odlučovači (3) kapek před výstupem spalin až na rosný bod vody a odváděné citelné a latentní teplo se použije k předehřívání kondenzátoru (14) přímo za kondenzátorem a odběrová pára doposud potřebná k tomuto účelu se použije pro první nízkotlaký předehřívací stupeň (13) k přídavné výrobě elektrického výkonu.ŕ

Description

Vynález se týká způsobu využití energie spalin v elektrárnách se spalováním uhlí, přičemž se spaliny vedou do dolní části pračky, v protiproudu se za mokra odsiřují a po průchodu odlučovačem kapek, umístěným ve výstupní části pračky, se ochlazují a vedou do chladicí věže. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu pro využití energie spalin v elektrárnách se spalováním uhlí, přičemž za parním kotlem je uspořádána pračka, která obsahuje jímku, dolní vstupní část, středovou prací zónu a homí výstupní část, před níž je uspořádán odlučovač kapek.

Dosavadní stav techniky

Je známá prací věž pro zařízení k odsíření spalin za topeništěm, zejména za topeništěm elektrárenského kotle, přičemž za rovinami, v nichž se provádí stříkání prací kapaliny do spalin, se spaliny vedou v pračce odlučovačem kapek a potom odlučovačem jemných kapek, přičemž oba odlučovače mají oddělené systémy na čištění kapaliny, uspořádané před vstřikováním kapaliny do spalin, viz spis DE 36 34 126.

Dále je znám způsob zpracování plynu, obsahujícího síran amonný, který se vede do oplachovaného výměníku tepla, přičemž plyn, vypraný ve výměníku tepla, se vede odlučovačem kapek, kde se čistí rozstřikovacími systémy kapaliny, načež se slabě kyselá až neutrální oběžná voda těchto rozstřikovacích systémů směšuje s kyselou oplachovou vodou, pocházející z čištění výměníku tepla, a takto vzniklá směs se použije jako prací voda na vstupní straně odlučovače kapek, viz spis DE 37 32 191.

Nárazové plochy známých odlučovačů kapek jsou tvořeny větším počtem různě vlnovitě tvarovaných desek, viz spisy DE 33 48 023, 31 37 795 a 27 26 524. Pro všechny známé odlučovače kapek je společné to, že energii, vznikající při čištění a současném chlazení nárazových ploch a přenášenou kapalinou, energeticky nijak nevyužívají. Potřebné oplachování nárazových ploch rovněž vyžaduje uspořádání a provoz oběžných okruhů kapaliny.

Ve spisu DE-PS 34 46 552 je definována dolní komora, jímající prací kapalinu, která je uspořádána pod pracím sloupem, vytvořeným uprostřed a opatřeným kontaktními tělesy, a pod výměníky tepla pro ochlazování spalin, uspořádanými koaxiálně kolem tohoto pracího sloupu. Chladič spalin tedy obklopuje prací zónu prstencovitě uvnitř celého uspořádání chladiče a pračky. Zde je tedy provedena integrace chladiče jako jedné komponenty, která je uspořádána prostorově kolem části pračky, takže dimenzování pračky a chladiče se vzájemně velmi ovlivňují. Není zde provedeno žádné jímání a současně neutralizace na chladiči zkondenzovaných kyselin v jímce pračky spolu s prací kapalinou. Chladič rovněž není diskontinuálně oplachován prací kapalinou z jímky. V řešení podle spisu DE-PS 34 46 552 přejímá chladič spalin zejména energetickou funkci, to znamená, že chlazení a praní jsou technologicky a konstrukčně zařazeny za sebou. U chladiče spalin nedochází k padání kyseliny shora dolů a chladič spalin nepřejímá ani částečně žádnou funkci praní. Chladič je uspořádán kolem celé prací části. Nevýhodou tohoto uspořádání je vzájemné ovlivňování celé konstrukce pračky a chladiče, což se projeví velkým zdražením výroby a údržby. Dále není zařízení opatřené žádným odlučovačem kapek. Ani energetický obsah unášených kapek se nijak nevyužívá.

- 1 CZ 285805 B6

Úkolem vynálezu proto je vytvořit způsob a zařízení pro využití energetického obsahu spalin z elektráren se spalováním uhlí po vyprání spalin v prací věži, jakož i využití s tím spojených vlhkých podílů hmoty.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje způsob využití energie spalin v elektrárnách se spalováním uhlí, přičemž se spaliny vedou do dolní části pračky, v protiproudu se za mokra odsiřují a po průchodu odlučovačem kapek, umístěným ve výstupní části pračky, se ochlazují a vedou do chladicí věže, podle vynálezu, jehož podstatou je, že neodsířené spaliny se v dolní vstupní části pračky ochlazují výměníkem tepla, odolným proti kyselinám, až pod teplotu rosného bodu kyselin, odkapávající kyseliny se jímají jímkou pračky a neutralizují a ochlazené spaliny se vedou přímo do prací zóny, a odsířené spaliny se ochlazují v odlučovači kapek před výstupem spalin až na teplotu, ležící v rozsahu rosného bodu vody, a teplo (c_p * t), získané z ochlazování spalin, a kondenzační teplo (r = f(ts;p_s), odváděné ze spalin, se použije k předehřívání kondenzátu přímo za kondenzátorem a odběrová pára, doposud potřebná k tomuto účelu, se použije pro první nízkotlaký předehřívací stupeň k přídavné výrobě elektrické energie.

Přitom se chladicí médium odlučovače kapek vede do výměníku tepla, odolného proti kyselinám.

Vlhkost, obsažená ve spalinách, která zkondenzuje v odlučovači kapek, se v okamžiku fázového přechodu použije k oplachování a potom jako příspěvek k pokrytí spotřeby vody v zařízení na odsiřování spalin.

Tento úkol dále splňuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, jehož podstatou je, že odlučovač kapek je v dolních částech vln svých nárazových ploch opatřen chladicími trubkami a/nebo je sestaven z chladicích trubek, nesoucích přímé vodicí plechy, přičemž i samotným přesazeným uspořádáním trubek u sousedních přímých vodicích plechů je rovněž zajištěno zvlněné proudění spalin za účelem odlučování kapek.

Současně je možné to, že ve vstupní části pračky je nad jímkou, která slouží současně jako vana pro zachycování kyseliny, uspořádán výměník tepla, odolný proti kyselinám, který je opatřen čisticím systémem. V tomto případě je odlučovač kapek spojen s výměníkem tepla, odolným proti kyselinám, potrubím pro chladicí médium, které může být znovu ohřáto.

Řešením podle vynálezu se dosáhne následujících výhod:

Ztráty, ke kterým doposud dochází s odváděným proudem spalin, se přemění na využitelnou energii, čímž se zvýší účinnost elektrárny.

Zkondenzováním podílu vlhkosti ve spalinách se do určité míry provádí spalinami samotnými potřebné oplachování odlučovače kapek.

Zkondenzováním podílu vlhkosti spalin se pokryje alespoň část spotřeby vody zařízení na odsiřování spalin, a to přímo vodou, přiváděnou současně s hnědým uhlím, čímž se snižuje spotřeba užitkové vody.

Spolu s chladiči spalin, odolnými proti kyselinám, před vstupem spalin do prací zóny dojde jednak k rozšíření soustavy přesunu tepla spalin, a jednak ke zjednodušení celého předehřívání kondenzátu - výměník tepla voda-voda místo kondenzátorů páry - viz obr. 1.

-2CZ 285805 B6

Přesazeným uspořádáním chladicích trubek u sousedních a přímých vodicích plechů, vytvořených jako membránové stěny, se za účelem odlučování kapek zajistí zvlněné proudění spalin, čímž se dosáhne jednodušší celkové konstrukce.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje způsob využití tepla, získaného z ochlazování spalin, a kondenzačního tepla, odváděného ze spalin, které je ještě k dispozici na výstupu z pračky, a obr. 2 schematicky dvě provedení chladiče spalin.

Příklady provedení vynálezu

Pračka 1 je ve výstupní části 2 spalin opatřena odlučovačem 3 kapek, který je navíc opatřen chladicími trubkami 4. Jako chladicí prostředek se používá odděleně vedená voda 5 soustavy 6 přesunu tepla. Plochy chladicích trubek 4 na straně spalin jsou primárními plochami pro přenos tepla pro kondenzaci vlhkosti, obsažené ve spalinách, a současně plochami, zachycujícími kapky. Voda 5 soustavy 6 přesunu tepla, která jímá teplo spalin, se dopravuje v protiproudu a napříč ke spalinám 7 prostřednictvím vodního čerpadla 8. Voda 5 soustavy 6 přesunu tepla, předehřátá na teplotu 60 až 70 °C, s výhodou 65 °C, v chladiči, který odlučuje kapky a sám se oplachuje, se vede potrubím 9 výměníku 10 tepla, který je rovněž součástí soustavy 6 přesunu tepla a který je uspořádán ve vstupní části pračky 1 nebo v kanálu 11 na vedení spalin před pračkou 1, kde přispívá k dalšímu ohřevu vody 5 soustavy 6 přesunu tepla. Teplo spalin, přenesené do výměníku 10 tepla a chladicích trubek 4, se předává kondenzátu 14 pro jeho předehřátí ve výměnících 12, 13 tepla voda-voda. Voda, zkondenzovaná v odlučovači 3 kapek, který slouží zároveň jako chladič, proudí záchytnými žlaby kapek a chladicími trubkami 4 do suspenzního okruhu prací části 19.

Na obr. 2 je znázorněn chladič 3a spalin známého provedení, sloužící rovněž jako odlučovač kapek, se zvlněnými nárazovými plochami 15, jimiž prochází proud spalin. V dolních částech vln jsou podle vynálezu uspořádány chladicí trubky 4. Kondenzací vlhkosti, obsažené ve spalinách, na vnějších plochách chladicích trubek 4 dochází k efektu samooplachování spalinami. Chladič 3b spalin, který slouží rovněž jako odlučovač kapek a je samočisticí, sestává z přímých vodicích plechů 16, provedených jako membránové stěny, na nichž jsou přesazené uspořádány chladicí trubky 4, zejména oválného průřezu, přičemž v důsledku tohoto přesazeného uspořádání chladicích trubek 4 dochází rovněž kvlnovitému proudění 17 spalin, při němž dochází k odlučování kapek.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob využití energie spalin v elektrárnách se spalováním uhlí, při němž se spaliny vedou do dolní části pračky, v protiproudu se za mokra odsiřují a po průchodu odlučovačem kapek, umístěným ve výstupní části pračky, se ochlazují a vedou do chladicí věže, vyznačující se tím, že neodsířené spaliny se v dolní vstupní části pračky (1) ochlazují výměníkem (10) tepla, odolným proti kyselinám, až pod teplotu rosného bodu kyselin, odkapávající kyseliny se jímají jímkou pračky (1) a neutralizují a ochlazené spaliny se vedou přímo do prací zóny, a odsířené spaliny se ochlazují v odlučovači (3) kapek před výstupem spalin až na teplotu, ležící

   -3CZ 285805 B6 v rozsahu rosného bodu vody, a teplo, získané z ochlazování spalin, a kondenzační teplo, odváděné ze spalin, se použije k předehřívání kondenzátu (14) přímo za kondenzátorem a odběrová pára, doposud potřebná k tomuto účelu, se použije pro první nízkotlaký předehřívací stupeň (13) k přídavné výrobě elektrické energie.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že chladicí médium odlučovače (3) kapek se vede do výměníku (10) tepla, odolného proti kyselinám.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m , že vlhkost, obsažená ve spalinách, která zkondenzuje v odlučovači (3) kapek, se použije jako příspěvek k pokrytí spotřeby vody v zařízení na odsiřování spalin.
4. 4. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, ve kterém vstup spalin, spojený s tamtéž se nacházejícím výměníkem tepla, je uspořádán v dolní části pračky a výstup spalin, spojený s tamtéž se nacházejícím odlučovačem kapek, je uspořádán v horní části pračky, vyznačující se tím, že odlučovač (3) kapek je v dolních částech vln svých nárazových ploch (15) opatřen chladicími trubkami (4) a/nebo je sestaven z chladicích trubek (4) nesoucích přímé vodicí plechy (16).
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že v dolní vstupní části pračky (1) je nad jímkou, sloužící současně jako vana pro jímání kyselin, uspořádán výměník (10) tepla, odolný proti kyselinám, který je opatřen čisticím systémem.
6. 6. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že odlučovač (3) kapek je spojen s výměníkem (10) tepla potrubím (9) pro chladicí médium, určené k dalšímu ohřátí.