CZ30294U1 - Chlazená sonda s rozprašovací tryskou pro dávkování reakčního činidla - Google Patents

Description

Zařízení představuje strojní vybavení pro aplikaci sekundárního opatření pro redukci emisí NOx vznikajících ve stacionárních spalovacích zařízeních velkých výkonů. Konkrétně se jedná o zařízení pro dávkování reakčního činidla do spalovací komory kotlů v rámci metody selektivní nekatalytické redukce (SNCR).

Dosavadní stav techniky

Selektivní nekatalytická redukce je provozovateli uhelných energetických zdrojů preferovaná metoda snižování emisí. Je tomu tak z důvodu její finanční nenáročnosti, a to jak z pohledu investic, tak z hlediska provozních nákladů. Naopak její zásadní nevýhodou je poměrně nízká účinnost pohybující se mezi 40 až 65 %, která je do značné míry ovlivněna požadovanou teplotou spalin pro řádný průběh chemické reakce. V praxi to znamená nutnost správného umístění trysek ve spalovací komoře tak, aby dávkování reagentu bylo provedeno ve vhodném teplotním okénku. Toto umístění není v současnosti řešeno optimálně.

V současnosti existující řešení jsou založena na tom, že ve stěně ohniště jsou zabudovány trysky, kterými je reakční činidlo vstřikováno do prostoru ohniště. Síť dávkovačích trysek je tak schopna dopravit reagent do vzdálenosti max. 2 m od stěny ohniště, přičemž šířka komory nezřídka bývá větší než 8 m. U velkoprostorových ohnišť tak nedochází k uspokojivému promíchání činidla se spalinami, což vede nejen k negativním dopadům na emise ostatních látek, ale také na účinnost kotle a tvorbu nánosů.

V případě SCR (selektivní katalytická redukce) se v současnosti používá reaktor s katalyzátorem ve tvaru kanálků, kterým spaliny procházejí. Dále existují mokré metody, např. WSA-SNOx založené na zkrápění spalin v pračkách spalin. Tyto děje probíhají v jiné části kotle a při jiných teplotách než je využití SNCR.

Dá se říci, že v současné době efektivní snížení NOx pomocí metody selektivní nekatalytické redukce dosahuje svého vrcholu a ukazuje se, že snížený limit N0x=200 mg/mN3 bude bez dalších inovací stěží dosažitelný.

Podstata technického řešení

Podstatou řešení je konstrukce aplikačního zařízení pro dávkování reakčního činidla do spalin. Toto zařízení má podobu ocelové tříplášťové sondy s délkovým rozměrem výrazně převyšujícím průměr (>40:1). Sonda je složena ze tří částí, které jsou nerozebíratelně vloženy jedna do druhé, jako systém „trubka v trubce“. Vnější část sondy je nejkratší a je do ní umístěn vnitřní plášť sondy, v kterém je umístěna nej delší, vnitřní část sondy. Na vnější části a vnitřním plášti jsou umístěny závitové nátrubky pro odvod a přívod chladícího média. Na viditelném konci vnitřní části sondy je nerozebíratelně umístěno tvarované vstřikovací kopí. Na protilehlém konci, který je z větší části umístěn v systému „trubka v trubce, vnitřní části sondy je umístěna nejméně jedna pevná, s výhodou pohyblivá, tryska, která zajišťuje rozprášení reagentu ve formě aerosolu v horizontálním i vertikálním směru. Pro zachování tuhosti konstrukce i ve vysokých teplotách vyskytujících se v ohništi, je meziplášťový prostor ochlazován médiem, jako je například vzduch nebo voda.

Reagent je do sondy dopravován čerpadlem buď kontinuálně, nebo pulsně přes vstřikovací kopí, které je na vnitřní část sondy nalisováno. Cirkulace chladicího média je prováděna nepřetržitě samostatným čerpadlem. Závitové nátrubky pro připojení potrubních rozvodů umožňují přívod a odvod chladícího média. Jednotlivé části sondy s výjimkou vstřikovacího kopí jšou vzájemně přivařeny. Sonda jako celek j e nerozebíratelná.

Objasnění výkresu

Na obrázku 1 se nachází zjednodušený průřez zařízením.

-1 CZ 30294 Ul

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Do stěny ohniště kotle je pevně vetknuta sonda pro snížení NOx. Sonda je složena ze tří částí, které jsou nerozebíratelně vloženy jedna do druhé, jako systém „trubka v trubce“. Vnější část 2 sondy je nejkratší a je do ní umístěn vnitřní plášť 6, v kterém je umístěna nejdelší vnitřní část 3 sondy. Na vnější části 2 a vnitřním plášti 6 jsou umístěny dva závitové nátrubky 5 pro odvod a přívod chladícího média. Na viditelném konci vnitřní části sondy je nerozebíratelně umístěno tvarované vstřikovací kopí 1. Volný konec vnitřní části 3 sondy je pevně osazen jednou jednolátkovou tryskou 4 se zpětným tokem, která pracuje v regulačním rozsahu 10:1 umožňující ío tvorbu stabilní velikosti kapek reagentu. Úhel paprsku je 15° pro intenzivní dávkování v horizontální rovině. Chladicí voda je přiváděna tak, že vnitřní část 3 sondy je omývána vodou proti směru toku reagentu přiváděného vstřikovacím kopím L Vstřikovací kopí I a nátrubky 5 pro přívod/odvod chladicí vody se instalují mimo prostor ohniště, přičemž sonda je ve stěně ohniště pevně vetknuta.

V případě vody je teplota povrchu sondy při dodržení vypočteného průtoku regulována pod 80 °C v prostředí do 1200 °C Příklad 2

Do stěny ohniště kotle je posuvně uložena, pro možnost změny délky aktivní části sondy, nejméně jedna sonda pro snížení NOx. Sonda je složena ze tří částí, které jsou nerozebíratelně vlo20 ženy jedna do druhé, jako systém „trubka v trubce“. Vnější část 2 sondy je nejkratší a je do ní umístěn vnitřní plášť 6, v kterém je umístěna nej delší vnitřní část 3 sondy. Na vnější části 2 a vnitřním plášti 6 jsou umístěny dva závitové nátrubky 5 pro odvod a přívod chladícího média. Na viditelném konci vnitřní části sondy je nerozebíratelně umístěno tvarované vstřikovací kopí L Volný konec vnitřní části 3 sondy je pevně osazen jednou jednolátkovou tryskou 4 s šířkou pa25 prsku 60° pro pokrytí většího průřezu ohniště a dávkování reagentu po výšce ohniště. Do vnější části 2 sondy je přes nátrubky 5 přiváděn vzduch pro odvádění tepla z povrchu sondy. Vstřikovací kopí 1 a nátrubky 5 pro přívod/odvod chladicí vody se instalují mimo prostor ohniště, přičemž sonda je ve stěně ohniště pevně vetknuta.

Příklad 3

Do stěny ohniště kotle je pevně uložena sonda pro snížení NOx. Sonda je složena ze tří částí, které jsou nerozebíratelně vloženy jedna do druhé, jako systém „trubka v trubce“. Vnější část 2 sondy je nejkratší a je do ní umístěn vnější plášť 6, v kterém je umístěna nejdelší vnitřní část 3 sondy. Na vnější části 2 a vnitřním plášti 6 jsou umístěny dva závitové nátrubky 5 pro odvod a přívod chladícího média. Na viditelném konci vnitřní části sondy je nerozebíratelně umístěno tvarované vstřikovací kopí 1. Volný konec vnitřní části 3 sondy je pevně osazen jednou konickou Lavalovou tryskou 4 s šířkou paprsku 15° pro dosažení koncentrovaného proudění rychlostí zvuku umožňující snadnější pronikání reagentu spalinami. Do vnější části 2 sondy je přes nátrubky 5 přiváděna voda pro ochlazování sondy. Reagent je přes vstřikovací kopí I do trysky 4 přiváděn přímo bez zpětného toku. Vstřikovací kopí I a nátrubky 5 pro přívod/odvod chladicí vody se instalují mimo prostor ohniště, přičemž sonda je ve stěně ohniště pevně vetknuta. Průmyslová využitelnost

Zařízení je využitelné v energetice pro snižování NOx. Zařízení je možné dále využít v dalších odvětvích řešících dávkování redukčních činidel do oblastí vysokých teplot, nebo odběr plynových složek z oblastí vysokých teplot.

Claims (3)

1. Chlazená sonda srozprašovací tryskou pro dávkování reakčního činidla, vyznačující se tím, že je složena z vnější části (2), vnitřního pláště (6) a vnitřní části (3), které jsou různě dlouhé a jsou nerozebiratelně umístěny jedna do druhé, a dále z vstřikovacího kopí (1)

5 a nejméně jedné trysky (4).

2. Chlazená sonda s rozprašovací tryskou pro dávkování reakčního činidla podle nároku 1, vyznačující se tím, že na viditelném delším konci vnitřní části (3) sondy je nerozebíratelně umístěno tvarované vstřikovací kopí (1), a na jejím opačném konci je pevně osazena nejméně jedna tryska (4).

ío

3. Chlazená sonda s rozprašovací tryskou pro dávkování reakčního činidla podle nároku 1, vyznačující se tím, že na vnější části (2) a vnějším plášti (6) jsou umístěny dva závitové nátrubky (5) pro odvod a přívod chladícího média.