CZ309438B6

CZ309438B6 - A method of controlling the temperature of the afterburning space in the combustion chamber of a boiler with a bubbly fluid bed burning biomass and a device for carrying this out

Info

Publication number: CZ309438B6
Application number: CZ2021-442A
Authority: CZ
Inventors: Jan HrdliÄŤka; Hrdlička Jan doc. Ing., Ph.D.; Tomáš Dlouhý; CSc. Dlouhý Tomáš prof. Ing.
Original assignee: České vysoké učení technické v Praze
Priority date: 2021-09-20
Filing date: 2021-09-20
Publication date: 2023-01-11
Also published as: WO2023041991A1; CZ2021442A3

Abstract

The solution relates to a method of controlling the temperature of the afterburning space (3) in the combustion chamber (1) of a boiler with a bubbly fluid layer (2) burning biomass, consisting of measuring the temperature at the end of the afterburning space (3) and when it drops below 900 ° C, a mixture of secondary air and oxygen is fed into the afterburning space (3). The solution further relates to the device for carrying this out , consisting in that the afterburning space (3) has injection nozzles around its perimeter (D) connected to the supply of a mixture of air and oxygen from the mixing chamber (B) to which the accumulation tank (G) of oxygen and fan (C) of secondary air is connected. Furthermore, the post-combustion space (3) has a profile temperature meter (F) connected to the evaluation and control device, to which the oxygen concentration analyzer (E) is also connected, the regulation fitting (I) of the oxygen inlet stream from the storage tank (G ) and air regulator (H).

Description

Způsob řízení teploty dohořívacího prostoru ve spalovací komoře kotle s bublinkovou fluidní vrstvou spalující biomasu a zařízení k provádění tohoto způsobuA method of controlling the temperature of the afterburning space in the combustion chamber of a boiler with a bubbly fluid bed burning biomass and a device for carrying out this method

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká způsobu řízení teploty dohořívacího prostoru ve spalovací komoře kotle s bublinkovou fluidní vrstvou spalujícího biomasu a zařízení k provádění tohoto způsobu. Jedná se o technologii využitelnou zejména pro redukci oxidů dusíku metodou selektivní nekatalytické redukce při spalování pevné biomasy v kotli s bublinkovou fluidní vrstvou.The invention relates to a method of controlling the temperature of the afterburning space in the combustion chamber of a boiler with a bubble fluid layer burning biomass and a device for implementing this method. This is a technology that can be used especially for the reduction of nitrogen oxides by the method of selective non-catalytic reduction during the combustion of solid biomass in a boiler with a bubble fluid layer.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Kotle s bublinkovou fluidní vrstvou se používají pro spalování pevných paliv v aplikacích, které obvykle velikostí nepřevyšují jednotky či nízké desítky MW tepelného výkonu. Jde tedy o kotle, které jsou určeny především pro menší a decentrální zdroje výroby energie, jako jsou např. městské teplárny či výtopny nebo průmyslové podniky. Charakteristickým znakem konstrukce kotlů s bublinkovou fluidní vrstvou je spalovací komora, která je rozdělena do dvou odlišných zón. Jednou je zóna vlastní fluidní vrstvy, která se nachází v dolní části spalovací komory, vyplněné inertním materiálem fluidní vrstvy. V ní probíhá hlavní fáze spalovacího procesu, je do ní přiváděno palivo a fluidační médium, kterým je vzduch nebo vzduch s recirkulovanými spalinami. Slouží zároveň jako primární oxidační médium. Obecně se teplota ve fluidní vrstvě udržuje v rozsahu 800 až 900 °C, vyšší teploty jsou nežádoucí zejména z důvodu rizika aglomerace materiálu vrstvy a popeloviny paliva. To je důležité zejména pro spalování biomasy. Zóna fluidní vrstvy buď není nucené chlazená vůbec, nebo do ní mohou být určité teplosměnné plochy vloženy, v takovém případě se jedná v systému voda-vodní pára o výpamíky. Druhou zónou, nacházející se nad vlastní zónou vrstvy, je oblast dohořívacího prostoru, nazývaná také jako freeboard. Zde probíhají sekundární spalovací reakce v plynné fázi a obvykle je do ní přiváděn sekundární vzduch pro dokončení oxidace všech zbývajících plynných fragmentů paliva. Stěny dohořívací zóny jsou v kotlích s bublinkovou fluidní vrstvou nucené chlazené, jsou tvořeny teplosměnnými plochami kotle. Teplota plynného prostředí v dohořívací zóně tak po její výšce obvykle setrvale klesá a nepřesahuje teplotu ve vlastní fluidní vrstvě. V kotlích s bublinkovou fluidní vrstvou, spalující obecně pevná paliva, je hlavním mechanismem, kterým vznikají škodlivé emise oxidů dusíku, oxidace dusíku ve spalovaném palivu. Některé druhy biomasy, zejména pak cíleně pěstovaná nedřevní biomasa, je charakteristická svým vysokým obsahem dusíku v hořlavině. Z tohoto důvodu patří spalování biomasy, zejména pak nedřevní biomasy, v těchto zařízeních k nejvíce problematickým právě z hlediska emisí oxidů dusíku. Tento mechanismus oxidace dusíku z paliva lze pomocí primárních opatření, jakými je snižování teploty nebo snižování stechiometrie spalovacího vzduchu, ovlivnit ve fluidních kotlích jen omezeně, a není proto možné pomocí nich dosáhnout v budoucnu požadovaných limitních koncentrací oxidů dusíku na výstupu z těchto kotlů. Z tohoto důvodu jsou v současné době používány dva typy sekundárních opatření, tedy těch, které redukují již vzniklé oxidy dusíku, aby bylo možné maximálních limitních hodnot dosáhnout.Bubble fluid bed boilers are used for burning solid fuels in applications that usually do not exceed units or low tens of MW of thermal output. These are boilers that are primarily intended for smaller and decentralized sources of energy production, such as municipal heating plants or heating plants or industrial enterprises. A characteristic feature of the construction of boilers with a bubble fluid bed is the combustion chamber, which is divided into two distinct zones. One is the zone of the fluid layer itself, which is located in the lower part of the combustion chamber, filled with inert material of the fluid layer. The main phase of the combustion process takes place in it, fuel and a fluidizing medium, which is air or air with recirculated flue gases, are fed into it. It also serves as a primary oxidation medium. In general, the temperature in the fluidized bed is maintained in the range of 800 to 900 °C, higher temperatures are undesirable mainly due to the risk of agglomeration of the bed material and fuel ash. This is particularly important for biomass burning. The zone of the fluid layer is either not forced to be cooled at all, or certain heat exchange surfaces can be inserted into it, in which case it is a heat pump in the water-water vapor system. The second zone, located above the layer's own zone, is the afterburning area, also called freeboard. This is where the secondary combustion reactions take place in the gas phase and secondary air is usually introduced to complete the oxidation of any remaining gaseous fragments of the fuel. The walls of the afterburning zone are forced cooled in boilers with a bubble fluid layer, they are formed by the heat exchange surfaces of the boiler. The temperature of the gaseous medium in the afterburning zone usually decreases continuously after its height and does not exceed the temperature in the fluid layer itself. In bubble fluidized bed boilers burning generally solid fuels, the main mechanism by which harmful emissions of nitrogen oxides arise is the oxidation of nitrogen in the burned fuel. Certain types of biomass, especially purposefully grown non-wood biomass, are characterized by their high nitrogen content in the combustible material. For this reason, the burning of biomass, especially non-wood biomass, in these facilities is one of the most problematic in terms of nitrogen oxide emissions. This mechanism of nitrogen oxidation from the fuel can only be affected to a limited extent in fluid boilers by means of primary measures such as lowering the temperature or reducing the stoichiometry of the combustion air, and it is therefore not possible to achieve the required limit concentrations of nitrogen oxides at the outlet of these boilers in the future. For this reason, two types of secondary measures are currently used, i.e. those that reduce already formed nitrogen oxides, so that the maximum limit values can be reached.

Prvním opatřením je selektivní nekatalytická redukce, tzv. SNCR, jejíž princip a aplikace pro fluidní kotel je popsán např. v patentu US 10653996 Bl. Technologie je založena na principu dávkování redukčního činidla, kterým může být amoniaková voda nebo vodný roztok močoviny, do spalovací komory pomocí systému vstřikovacích trysek. Reakcí mezi molekulami oxidů dusíku a redukčního činidla vzniká neškodný dusík, případně oxid uhličitý. Pro technologii SNCR existuje optimální pracovní teplotní interval, tj. rozmezí teplot, ve kterém proces proběhne s nejvyšší možnou konverzí. To je v závislosti na druhu redukčního činidla přibližně 900 až 1050 °C. U kotlů s bublinkovou fluidní vrstvou je možné redukční činidlo přivádět do dohořívacího prostoru spalovací komory nad vlastní fluidní vrstvou, tzv. freeboardu.The first measure is selective non-catalytic reduction, the so-called SNCR, the principle and application of which for a fluid boiler is described, for example, in patent US 10653996 Bl. The technology is based on the principle of dosing a reducing agent, which can be ammonia water or an aqueous solution of urea, into the combustion chamber using a system of injection nozzles. The reaction between the molecules of nitrogen oxides and the reducing agent produces harmless nitrogen or carbon dioxide. For SNCR technology, there is an optimal working temperature interval, i.e. a temperature range in which the process will take place with the highest possible conversion. This is, depending on the type of reducing agent, approximately 900 to 1050 °C. In boilers with a bubble fluid layer, it is possible to introduce the reducing agent into the afterburning space of the combustion chamber above the fluid layer itself, the so-called freeboard.

- 1 CZ 309438 B6- 1 CZ 309438 B6

Druhým opatřením je selektivní katalytická redukce, tzv. SCR. Podstata mechanismu chemických reakcí je shodná s technologií SNCR s tím, že jako redukční činidlo se používá výhradně amoniak. Na rozdíl od technologie SNCR nedochází k dávkování redukčního činidla přímo do spalovací komory, ale nastřikuje se před katalyzátor, který umožňuje, aby redukční reakce oxidů dusíku proběhly na nižší teplotní úrovni než v případě SNCR. Obvyklá pracovní teplota SCR technologie je 300 °C. Katalyzátor SCR technologie lze do fluidního kotle umístit ve třech variantách - high-dust, low-dust, a tail-end, přičemž pro případ spalování biomasy, zejména pak nedřevní biomasy, připadá v úvahu pouze uspořádání „tail-end“ a to z důvodů vysokého rizika deaktivace katalyzátoru.The second measure is selective catalytic reduction, the so-called SCR. The essence of the mechanism of chemical reactions is the same as SNCR technology, with the exception that ammonia is used as a reducing agent. Unlike SNCR technology, the reducing agent is not dosed directly into the combustion chamber, but is injected before the catalyst, which allows the reduction reactions of nitrogen oxides to take place at a lower temperature level than in the case of SNCR. The usual working temperature of SCR technology is 300 °C. The catalyst of SCR technology can be placed in the fluid boiler in three variants - high-dust, low-dust, and tail-end, while in the case of burning biomass, especially non-wood biomass, only the "tail-end" arrangement is considered, for reasons high risk of catalyst deactivation.

Výše popsaná sekundární opatření mají při aplikaci na fluidní kotel s bublinkovou fluidní vrstvou, ve kterém dochází ke spalování biomasy, zejména pak nedřevní biomasy, několik významných nevýhod. Technologie SCR je pro tyto typy a velikosti kotlů nevhodná z důvodu vysokých investičních i provozních nákladů, které násobně převyšují technologii SNCR, a to zejména v uspořádání „tail-end“. Katalyzátory SCR jsou také v případě spalování biomasy, zejména pak nedřevní biomasy, vystaveny vyšší degradaci a deaktivaci, což dále zhoršuje zejména ekonomickou bilanci provozu kotle z důvodu nutné častější výměny nebo regenerace katalyzátoru. Z těchto důvodů není vhodné technologii SCR pro kotle s bublinkovou fluidní vrstvou, spalujících biomasu, aplikovat. Technologie SNCR má při aplikaci v kotli s bublinkovou fluidní vrstvou rovněž zásadní nevýhodu. Touto nevýhodou je požadovaný pracovní teplotní interval, jehož dolní hranice je nad hodnotou teploty 900 °C při použití amoniakové vody, resp. 950 °C při použití močoviny jako redukčního činidla, a horní hranice do 1050 °C. Pokud je teplota plynného prostředí mimo tento potřebný pracovní teplotní interval, může dojít ke dvěma různým nežádoucím jevům. Při teplotě pod dolní hranicí teplotního intervalu je kinetika redukčních reakcí příliš pomalá a nedojde k nejvyššímu možnému stupni zreagování redukčního činidla. Nezreagované činidlo v podobě plynného amoniaku je pak přítomno v odchozích spalinách a kotle pak neplní emisní limit na emise amoniaku. Nižší teplota dále vyžaduje přívod vyššího přebytku redukčního činidla, aby bylo dosaženo požadovaných limitů na emise oxidů dusíku, čímž se množství nezreagovaného amoniaku ve spalinách dále zvyšuje. Při teplotě nad horní hranicí teplotního intervalu naopak dochází ke znehodnocení redukčního činidla jeho oxidací, což také emise oxidů dusíku zvyšuje.The secondary measures described above have several significant disadvantages when applied to a fluid boiler with a bubble fluid layer in which biomass, especially non-wood biomass, is burned. SCR technology is unsuitable for these types and sizes of boilers due to high investment and operating costs, which are many times higher than SNCR technology, especially in the "tail-end" configuration. SCR catalysts are also subject to higher degradation and deactivation in the case of burning biomass, especially non-wood biomass, which further worsens the economic balance of boiler operation due to the need for more frequent replacement or regeneration of the catalyst. For these reasons, it is not suitable to apply the SCR technology for boilers with a bubble fluid layer burning biomass. SNCR technology also has a fundamental disadvantage when applied in a boiler with a bubble fluid layer. This disadvantage is the required working temperature interval, the lower limit of which is above the temperature value of 900 °C when using ammonia water, or 950 °C when using urea as a reducing agent, and the upper limit up to 1050 °C. If the temperature of the gaseous environment is outside this necessary operating temperature interval, two different undesirable phenomena can occur. At a temperature below the lower limit of the temperature interval, the kinetics of reduction reactions are too slow and the highest possible degree of reaction of the reducing agent will not occur. The unreacted reagent in the form of ammonia gas is then present in the outgoing flue gas and the boiler does not meet the emission limit for ammonia emissions. The lower temperature further requires the supply of a higher excess of reducing agent in order to achieve the required nitrogen oxide emission limits, thereby further increasing the amount of unreacted ammonia in the flue gas. At a temperature above the upper limit of the temperature interval, on the other hand, the reducing agent is degraded by its oxidation, which also increases the emission of nitrogen oxides.

V případě spalování biomasy, zejména pak nedřevní biomasy v kotli s bublinkovou fluidní vrstvou, je nutné vést spalovací proces při teplotách pod body měknutí popeloviny paliva, což v případě nedřevní biomasy zpravidla znamená nepřekročit teplotu 850 až 900 °C. V důsledku ochlazování spalin v dohořívacím prostoru nad fluidní vrstvou teplota spalin postupně klesá, na konci dohořívacího prostoru dosahuje hodnot kolem 750 až 850 °C podle technického řešení a provozních vlastností konkrétního kotle, přičemž 900 °C je dolní hranice pracovního teplotního intervalu pro SNCR technologii. Vzhledem k problematickému charakteru popelovin biomasy nelze plně využít stupňový přívod spalovacího vzduchu pro zvýšení teploty v dohořívacím prostoru jako primární opatření, viz např. užitný vzor č. 33150, a bublinková fluidní vrstva musí být provozována v oxidačním nadstechiometrickém režimu, a není tedy možné dosáhnout vyšší teploty, než je ve fluidní vrstvě, v dohořívacím prostoru, kam se systém vstřiku redukčního činidla SNCR umísťuje. Tento problém je dále posílen specifickými palivovými vlastnostmi biomasy, zejména vysokým podílem prchavé hořlaviny. Ta je při přívodu paliva do fluidní vrstvy velice rychle uvolněna a vývin tepla ve fluidní vrstvě je pak zajištěn pouze spalováním fixní hořlaviny. Provoz takového kotle s cílem posílit stupňový přívod spalovacího vzduchu ve výsledku vede k příliš velkému poklesu teploty fluidní vrstvy a nemožnosti jejího provozního řízení. Ve výsledku tedy prakticky nelze dosáhnout v kotli s bublinkovou fluidní vrstvou při spalování biomasy potřebného pracovního teplotního intervalu pro SNCR technologii redukce oxidů dusíku, což znemožňuje její efektivní a vysokoúčinnou aplikaci pro tyto typy kotlů.In the case of burning biomass, especially non-wood biomass in a boiler with a bubble fluid bed, it is necessary to conduct the combustion process at temperatures below the softening point of the fuel ash, which in the case of non-wood biomass usually means not exceeding the temperature of 850 to 900 °C. As a result of the cooling of the flue gas in the afterburning space above the fluid layer, the temperature of the flue gas gradually decreases, at the end of the afterburning space it reaches values of around 750 to 850 °C depending on the technical solution and operational characteristics of the particular boiler, while 900 °C is the lower limit of the working temperature interval for SNCR technology. Due to the problematic nature of biomass ashes, it is not possible to fully use the stepped supply of combustion air to increase the temperature in the afterburning space as a primary measure, see e.g. utility model No. 33150, and the bubble fluidized bed must be operated in the oxidation superstoichiometric mode, and it is therefore not possible to achieve a higher temperature than that of the fluid bed in the afterburner where the SNCR reductant injection system is located. This problem is further strengthened by the specific fuel properties of biomass, especially the high proportion of volatile combustibles. This is released very quickly when the fuel is supplied to the fluid layer, and the generation of heat in the fluid layer is then ensured only by the combustion of fixed combustibles. The operation of such a boiler with the aim of strengthening the stepped supply of combustion air results in a too large drop in the temperature of the fluid layer and the impossibility of its operational control. As a result, it is practically impossible to achieve the necessary working temperature interval for SNCR nitrogen oxide reduction technology in a boiler with a bubble fluid layer when burning biomass, which makes its efficient and highly efficient application for these types of boilers impossible.

V běžném konstrukčním uspořádáním bez použití nového řešení je spalovací komora kotle s bublinkovou fluidní vrstvou rozdělena na zónu s vlastní fluidní vrstvou a na dohořívací prostor, tzv. freeboard. Primární spalovací vzduch je přiváděn do fluidní vrstvy pomocí ventilátoru primárního vzduchu, přičemž do fluidní vrstvy mohou být rovněž přiváděny recirkulované spaliny.In the usual structural arrangement without the use of a new solution, the combustion chamber of a boiler with a bubble fluid layer is divided into a zone with its own fluid layer and an afterburning space, the so-called freeboard. Primary combustion air is supplied to the fluidized bed by means of a primary air fan, and recirculated flue gases may also be supplied to the fluidized bed.

-2CZ 309438 B6-2CZ 309438 B6

Do fluidní vrstvy je rovněž přiváděno palivo. Sekundární vzduch je přiváděn z ventilátoru primárního či sekundárního vzduchu do dohořívacího prostoru spalovací komory jednou či více vertikálními řadami vstupů. V dohořívací komoře je spalovací proces ukončen a odpadní plyny z procesu jsou odváděny trasou k dalšímu zpracování. Redukční činidlo selektivní nekatalytické redukce oxidů dusíku SNCR je přiváděno pomocí vstřikovacího systému obvykle v horní části dohořívacího prostoru (freeboardu).Fuel is also fed into the fluidized bed. Secondary air is supplied from the primary or secondary air fan to the afterburning space of the combustion chamber through one or more vertical rows of inlets. In the post-combustion chamber, the combustion process is completed and waste gases from the process are diverted along the route for further processing. The reducing agent of selective non-catalytic reduction of nitrogen oxides SNCR is supplied by means of an injection system usually in the upper part of the afterburning space (freeboard).

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Výše popsanou nevýhodu dosavadního stavu aplikace SNCR technologie pro kotel s bublinkovou fluidní vrstvou, spalující biomasu, odstraňuje vynález, který řeší způsob dosažení vyžadovaného pracovního teplotního intervalu SNCR u těchto typů kotlů a paliv pomocí nového systému přípravy sekundárního okysličovadla obohaceného kyslíkem, vstřikovaným do dohořívacího prostoru kotle s bublinkovou fluidní vrstvou. Podstatou vynálezu je to, že se měří teplota plynného prostředí na konci dohořívacího prostoru a při jejím poklesu pod 900 °C se do dohořívacího prostoru místo samotného sekundárního vzduchu přivádí směs sekundárního vzduchu a kyslíku ve vhodném poměru.The above-described disadvantage of the current state of application of SNCR technology for a boiler with a bubble fluid bed, burning biomass, is eliminated by the invention, which solves the method of achieving the required SNCR working temperature interval for these types of boilers and fuels by means of a new system for the preparation of a secondary oxidizer enriched with oxygen, injected into the afterburning space of the boiler with a bubble fluid layer. The essence of the invention is that the temperature of the gaseous environment at the end of the afterburning space is measured, and when it drops below 900 °C, a mixture of secondary air and oxygen in a suitable ratio is introduced into the afterburning space instead of secondary air itself.

Další podstatou vynálezu je zařízení k provádění výše uvedeného způsobu, u kterého je dohořívací prostor opatřen po svém obvodu vstřikovacími tryskami propojenými s přívodem směsi vzduchu a kyslíku ze směšovací komory, ke které je připojena akumulační nádrž kyslíku a ventilátor sekundárního vzduchu. Dohořívací prostor je opatřen profilovým měřičem teploty, který je propojen s vyhodnocovacím a ovládacím zařízením, ke kterému je též připojen kontinuální analyzátor koncentrace kyslíku, regulační armatura vstupního proudu kyslíku z akumulační nádrže a regulátor vzduchu. V dalším provedení jek akumulační nádrži kyslíku připojen zdroj kyslíku, kterým může být např. PSA jednotka (Pressure swing adsorption - adsorpce střídáním tlaků) pro výrobu kyslíku.Another essence of the invention is a device for carrying out the above-mentioned method, in which the afterburning space is equipped around its perimeter with injection nozzles connected to the supply of a mixture of air and oxygen from the mixing chamber, to which an oxygen storage tank and a secondary air fan are connected. The post-combustion space is equipped with a profile temperature meter, which is connected to the evaluation and control device, to which is also connected a continuous oxygen concentration analyzer, a regulating valve for the oxygen inlet flow from the storage tank and an air regulator. In another embodiment, an oxygen source is connected to the oxygen storage tank, which can be, for example, a PSA unit (Pressure swing adsorption) for oxygen production.

Sekundární okysličovadlo je vytvářeno směsí proudů běžného vzduchu a vzduchu obohaceného kyslíkem, kdy zdrojem vzduchu je samostatný vzduchový ventilátor a zdrojem vzduchu obohaceného kyslíkem je např. adsorpční PSA jednotka pro separaci vzduchu na kyslík a dusík, nebo zásobník s kyslíkem. Obsah kyslíku v běžném vzduchu je přibližně 20,9 %, zatímco produktem PSA jednotky je plyn po separaci vzduchu, obsahující přibližně 70 až 80 % kyslíku. Čistota technického kyslíku ze zásobníku je přibližně 95 %.The secondary oxidizer is created by a mixture of currents of normal air and oxygen-enriched air, where the air source is a separate air fan and the source of oxygen-enriched air is, for example, an adsorption PSA unit for air separation into oxygen and nitrogen, or an oxygen tank. The oxygen content of ordinary air is approximately 20.9%, while the product of a PSA unit is a gas after air separation containing approximately 70 to 80% oxygen. The purity of technical oxygen from the reservoir is approximately 95%.

Obohacování vzduchu kyslíkem je silně ovlivněno provozním zatížením a aktuálním tepelným výkonem kotle s bublinkovou fluidní vrstvou. S výhodou je proto systém distribuce sekundárního okysličovadla vybaven vyrovnávací akumulační nádobou na vzduch obohacený kyslíkem, který provozní nerovnoměrnosti ve spotřebě kyslíku vyrovnává. Dále je pro tento účel systém distribuce sekundárního okysličovadla s výhodou vybaven řízeným systémem rozvodu do více výškových a stranových úrovní dohořívacího prostoru kotle, umožňující průběžně měnit přívod sekundárního okysličovadla v závislosti na tepelném zatížení kotle.The enrichment of the air with oxygen is strongly influenced by the operating load and the current thermal output of the boiler with a bubble fluid layer. Advantageously, the distribution system of the secondary oxidizer is therefore equipped with a compensating storage tank for oxygen-enriched air, which compensates for operational irregularities in oxygen consumption. Furthermore, for this purpose, the secondary oxidizer distribution system is advantageously equipped with a controlled distribution system to multiple height and lateral levels of the afterburning space of the boiler, enabling the supply of secondary oxidizer to be continuously changed depending on the thermal load of the boiler.

S výhodou obsahuje systém kontinuální měření koncentrace kyslíku v sekundárním okysličovadle obohaceném kyslíkem a v plynném prostředí na vstupu dohořívacího prostoru kotle. Dohořívací prostor kotle s bublinkovou fluidní vrstvou je zároveň vybaven profilovým měřením teploty. Pomocí těchto parametrů jsou řízeny průtoky proudů obou médií tvořící sekundární okysličovadlo. Nad dohořívacím prostorem je ve výhodném provedení přívod redukčního činidla.Advantageously, the system includes continuous measurement of the oxygen concentration in the secondary oxidizer enriched with oxygen and in the gaseous environment at the entrance to the afterburning space of the boiler. The afterburning space of the boiler with a bubble fluid layer is also equipped with a profile temperature measurement. Using these parameters, the flow rates of the streams of both media forming the secondary oxidizer are controlled. In a preferred embodiment, there is a supply of reducing agent above the afterburning space.

Dávkováním proměnlivého množství kyslíku do sekundárního vzduchu lze nezávisle provádět regulaci teploty ve fluidní vrstvě a v prostoru nad ní, tedy dvou parametrů, které jsou u běžných kotlů s bublinkovou fluidní vrstvou vzájemně závislé. Pro regulaci teploty fluidní vrstvy lze použít libovolný zběžně užívaných způsobů, jako je např. vhodná teplota a množství spalovacího vzduchu, recirkulace spalin či popela. Pro regulaci teploty v prostoru nad fluidní vrstvou je použita nově navržená metoda obohacení sekundárního vzduchu kyslíkem.By dosing a variable amount of oxygen into the secondary air, the temperature can be independently regulated in the fluid layer and in the space above it, i.e. two parameters that are mutually dependent in conventional boilers with a bubble fluid layer. Any of the commonly used methods can be used to regulate the temperature of the fluid layer, such as, for example, the appropriate temperature and amount of combustion air, recirculation of flue gas or ash. A newly designed method of enriching the secondary air with oxygen is used to regulate the temperature in the space above the fluid layer.

Oddělením regulace teploty ve fluidní vrstvě a v prostoru nad ní je možné nastavit jak optimální podmínky pro spalování ve fluidní vrstvě a pro její celkové fungování, tak i v prostoru nad ní s cílem dosáhnout optimálních podmínek pro aplikaci metody SNCR. Výsledkem je účinnější spalování s celkově nižší produkcí emisí. Oddělením regulace teploty ve fluidní vrstvě a v prostoru nad ní se omezí vzájemná vazba obou těchto parametrů, což je velmi přínosné při výkonové regulaci kotle či pro zvládnutí výraznější fluktuace kvality paliva.By separating the temperature control in the fluid layer and in the space above it, it is possible to set both optimal conditions for combustion in the fluid layer and for its overall functioning, as well as in the space above it, with the aim of achieving optimal conditions for the application of the SNCR method. The result is more efficient combustion with overall lower emissions. By separating the temperature regulation in the fluid layer and in the space above it, the interrelationship of both these parameters will be limited, which is very beneficial for boiler performance regulation or for handling significant fluctuations in fuel quality.

Díky nezávislé regulaci teploty ve fluidní vrstvě a v prostoru nad ní je možné v kotli spalovat různé druhy paliv bez výraznějšího dopadu na jeho provozní a emisní parametry.Thanks to the independent regulation of the temperature in the fluid layer and in the space above it, it is possible to burn different types of fuel in the boiler without significant impact on its operational and emission parameters.

Nově navrženou metodu regulace teploty v prostoru nad fluidní vrstvou je možné aplikovat jak u nově navrhovaných kotlů, tak i kotlů stávajících, neboť její dodatečná instalace je technicky nenáročná. Technické řešení navrženého principu regulace teploty spalin v prostoru nad fluidní vrstvou je velmi jednoduché, obsahuje minimum prvků, které by podléhaly opotřebení, proto i jeho provozní údržba bude velmi levná.The newly designed method of temperature regulation in the space above the fluid layer can be applied both to newly designed boilers and to existing boilers, as its additional installation is technically undemanding. The technical solution of the proposed principle of flue gas temperature regulation in the space above the fluid layer is very simple, it contains a minimum of elements that would be subject to wear, therefore its operational maintenance will be very cheap.

Nově navržená metoda má též významný ekologický přínos, neboť umožní minimalizovat spotřebu redukčního činidla, jehož nezreagovaná část zůstává obsažena ve spalinách ve formě čpavku. Čpavek, co by jedovatý plyn, se jednak váže na jemné částice popela unášené spalinami, což komplikuje jejich záchyt a následné využití nebo ukládání, jednak se dostává se spalinami do ovzduší, přičemž dodržování jeho přípustné emise je sledováno.The newly proposed method also has a significant ecological benefit, as it will allow to minimize the consumption of the reducing agent, the unreacted part of which remains contained in the flue gas in the form of ammonia. Ammonia, which would be a poisonous gas, binds to the fine particles of ash carried by the flue gas, which complicates their capture and subsequent use or storage, and also enters the air with the flue gas, while compliance with its permissible emission is monitored.

Regulaci teploty spalin v dohořívacím prostoru je možné zcela automatizovat. Regulace je tvořena autonomní regulační smyčkou, kterou je možné jednoduše paralelně integrovat do řídicího systému kotle.It is possible to completely automate the regulation of the temperature of the flue gas in the afterburner. The regulation consists of an autonomous regulation loop, which can be easily integrated in parallel into the boiler control system.

Aplikací nové metody regulace teploty v prostoru nad fluidní vrstvou obohacováním sekundárního vzduchu proměnlivým množstvím kyslíku bude možné docílit výrazných investičních i provozních úspor. Technicky značně složitější a investičně nákladnější metodu SCR „tail-end“, kterou by bylo třeba u fluidních kotlů na biomasu v řadě případů pro splnění emisního limitu NO_X aplikovat, bude možné nahradit výrazně jednodušší a levnější metodou SNCR. Z provozního hlediska bude možné optimalizací teploty v prostoru nad fluidní vrstvou při proměnných provozních režimech kotle minimalizovat spotřebu redukčního činidla a odpadla by i potřeba periodické výměny či regenerace katalyzátoru, která je nutná u metody SCR.By applying a new method of temperature regulation in the space above the fluid layer by enriching the secondary air with a variable amount of oxygen, it will be possible to achieve significant investment and operational savings. It will be possible to replace the technically more complex and more expensive SCR "tail-end" method, which would have to be applied in a number of cases in fluid boilers for biomass to meet the NO _X emission limit, with a significantly simpler and cheaper SNCR method. From an operational point of view, by optimizing the temperature in the space above the fluid bed during variable operating modes of the boiler, it will be possible to minimize the consumption of the reducing agent, and the need for periodic replacement or regeneration of the catalyst, which is necessary for the SCR method, would also be eliminated.

S výhodou je nahrazena část vzduchu v sekundárním okysličovadle kyslíkem ke snížení celkového množství sekundárního okysličovadla a se zachováním potřebného průtoku kyslíku. Tím se snižuje celkové množství přiváděného teplonosiče v sekundárním okysličovadle a dochází k menšímu ochlazování dohořívacího prostoru fluidního kotle. Tím je možné dosáhnout potřebné pracovní teploty SNCRtechnologie.Advantageously, part of the air in the secondary oxidizer is replaced by oxygen to reduce the total amount of secondary oxidizer and while maintaining the necessary oxygen flow. This reduces the total amount of supplied heat carrier in the secondary oxidizer and there is less cooling of the afterburning space of the fluid boiler. This makes it possible to reach the required working temperature of SNCRtechnologie.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Způsob řízení teploty dohořívacího prostoru ve spalovací komoře kotle s bublinkovou fluidní vrstvou spalující biomasu a zařízení k provádění tohoto způsobu bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je znázorněno schéma příkladného zařízení.The method of controlling the temperature of the post-combustion space in the combustion chamber of a boiler with a bubble fluid layer burning biomass and the device for implementing this method will be described in more detail on a specific example of implementation with the help of the attached drawing, where a diagram of an exemplary device is shown in Fig. 1.

-4CZ 309438 B6-4CZ 309438 B6

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention

Při způsobu řízení teploty dohořívacího prostoru ve spalovací komoře kotle s bublinkovou fluidní vrstvou spalující biomasu se měří teplota na konci dohořívacího prostoru a při jejím poklesu pod 900 °C se do dohořívacího prostoru místo samotného sekundárního vzduchu přivádí směs sekundárního vzduchu a kyslíku.In the method of controlling the temperature of the afterburning space in the combustion chamber of a boiler with a bubble fluid layer burning biomass, the temperature at the end of the afterburning space is measured and when it drops below 900 °C, a mixture of secondary air and oxygen is fed into the afterburning space instead of the secondary air itself.

Spalovací komora 1 kotle s bublinkovou fluidní vrstvou se sestává z části, ve které se nachází vlastní fluidní vrstva 2 a z dohořívacího prostoru 3. Do fluidní vrstvy 2 je pomocí primárního fluidačního ventilátoru 4 přiváděn fluidační a oxidační vzduch přívodem 5, a recirkulované spaliny dalším přívodem 7. Zařízení k provádění výše uvedeného způsobu má dohořívací prostor 3 opatřen po svém obvodu vstřikovacími tryskami D propojenými s přívodem směsi vzduchu a kyslíku ze směšovací komory B, ke které j e připoj ena akumulační nádrž G kyslíku a ventilátor C sekundárního vzduchu. Dohořívací prostor 3 je dále opatřen profilovým měřičem F teploty, který je propojen s vyhodnocovacím a ovládacím zařízením, ke kterému je připojen analyzátor E koncentrace kyslíku, regulační armatura I vstupního proudu kyslíku z akumulační nádrže G a regulátor H vzduchu. Nad dohořívacím prostorem 3 je přívodní vstup 10 redukčního činidla a odváděči trasa 6 pro odpadní plyny.The combustion chamber 1 of the boiler with a bubble fluid layer consists of a part in which the own fluid layer 2 is located and an afterburning space 3. Fluidization and oxidation air is supplied to the fluid layer 2 by means of the primary fluidization fan 4 through inlet 5, and recirculated flue gases through another inlet 7 The device for carrying out the above-mentioned method has an afterburning space 3 equipped around its perimeter with injection nozzles D connected to the supply of a mixture of air and oxygen from the mixing chamber B, to which an oxygen storage tank G and a fan C of secondary air are connected. The post-combustion space 3 is also equipped with a temperature profile meter F, which is connected to the evaluation and control device, to which the oxygen concentration analyzer E, the regulating armature I of the oxygen input flow from the storage tank G and the air regulator H are connected. Above the afterburning space 3 is the inlet 10 of the reducing agent and the exhaust route 6 for the waste gases.

K akumulační nádrži G může být připojena jednotka A pro výrobu kyslíku, např. jednotka PSA pro dělení vzduchu.A unit A for producing oxygen, e.g. a PSA unit for air separation, can be connected to the storage tank G.

Aplikace metody SNCR s nástřikem redukčního činidla do prostoru nad fluidní vrstvou se u řady běžných fluidních kotlů na biomasu ukázala jako nedostatečně účinná, neboť teplota spalin v místě nástřiku byla příliš nízká pro efektivní průběh redukčních reakcí NO_X. Tento problém je nově navrhovaným řešením eliminován.The application of the SNCR method with the injection of a reducing agent into the space above the fluid layer proved to be insufficiently effective for a number of conventional fluid biomass boilers, as the temperature of the flue gas at the injection site was too low for the effective course of NO _X reduction reactions. This problem is eliminated by the newly proposed solution.

Nové řešení představuje zrušení samostatné trasy pro přívod sekundárního vzduchu do dohořívacího prostoru 3 a její nahrazení novým systémem dávkování sekundárního okysličovadla tvořeného vzduchem obohaceným kyslíkem. Ventilátor C sekundárního vzduchu přivádí vzduch do směšovací komory B přes regulační armaturu H. Ze zdroje kyslíku, kterým může být např. PSA jednotka Anebo zásobník technického kyslíku, je přiváděn kyslík do akumulační nádoby G, odkud je řízené pomocí regulační armatury I přiváděn do směšovací komory B. Výstupní proud ze směšovací komory B je rozváděn do více úrovňového systému vstřikovacích trysek sekundárního okysličovadla přes vstřikovací trysku D. Ve výstupním proudu ze směšovací komory B je pomocí online analyzátoru E koncentrace kyslíku měřen podíl kyslíku v tomto proudu. Spolu s údaji o profilovém měření teploty v dohořívacím prostoru 3 měřiči F teploty je tento údaj použit pro řízení průtoků vzduchu z ventilátoru C sekundárního vzduchu a kyslíku z akumulační nádoby G kyslíku pomocí regulátoru H vzduchu a regulačních armatury I výstupního proudu kyslíku z akumulační nádoby G.The new solution represents the cancellation of a separate route for the supply of secondary air to the afterburning space 3 and its replacement with a new dosing system for the secondary oxidizer consisting of oxygen-enriched air. The secondary air fan C supplies air to the mixing chamber B via the control fitting H. From the oxygen source, which can be, for example, a PSA unit A or a technical oxygen tank, oxygen is supplied to the storage tank G, from where it is fed into the mixing chamber under the control of the control fitting I B. The outlet stream from the mixing chamber B is distributed to the multi-level injection nozzle system of the secondary oxidizer via the injection nozzle D. In the outlet stream from the mixing chamber B, the oxygen content of this stream is measured using an online oxygen concentration analyzer E. Together with the data on the profile measurement of the temperature in the afterburning space 3 of the temperature meter F, this data is used to control the air flows from the secondary air fan C and oxygen from the oxygen storage tank G by means of the air regulator H and the regulating valves I of the oxygen outlet flow from the storage tank G.

Příkladem aplikace může být parní kotel, který je vybaven ohništěm fluidního typu. Kotel má parní výkon 150 t/h a vyrábí páru pro pohon parních turbín o teplotě 490 °C a tlaku 7,5 MPa. Kotel byl původně určen pro spalování uhlí, nyní probíhá jeho úprava pro spalování dřevní štěpky. Fluidní spalovací komora má průřez 11,9 x 6,8 m². Dno tvoří fluidní rošt, který sestává z velkého počtu trysek primárního vzduchu. Proud primárního vzduchu uvede materiál fluidního lože do vznosu, takže vznikne bublinková fluidní vrstva o výšce 0,4 až 0,6 m. Vstupy 8 paliva jsou umístěné v čelní stěně ve výšce cca 3 m nad fluidním roštem a palivo z nich volně padá do fluidní vrstvy. Sekundární vzduch potřebný pro dohoření paliva je přiváděn do spalovací komory ve třech úrovních nad fluidním roštem, konkrétně ve výšce 6 m, 7,5 m a 11 m. Celková výška spalovací komory činí cca 18 m.An example of an application can be a steam boiler, which is equipped with a fluid-type hearth. The boiler has a steam output of 150 t/ha and produces steam to drive steam turbines at a temperature of 490 °C and a pressure of 7.5 MPa. The boiler was originally intended for burning coal, but it is now being modified for burning wood chips. The fluid combustion chamber has a cross-section of 11.9 x 6.8 m ² . The bottom is formed by a fluid grid, which consists of a large number of primary air jets. The primary air stream will lift the material of the fluidized bed, so that a bubbly fluid layer with a height of 0.4 to 0.6 m will be created. The fuel inlets 8 are located in the front wall at a height of about 3 m above the fluidized grate, and the fuel from them falls freely into the fluidized bed. layers. The secondary air required for fuel combustion is supplied to the combustion chamber at three levels above the fluid grate, specifically at a height of 6 m, 7.5 m and 11 m. The total height of the combustion chamber is approximately 18 m.

Vstřikovací trysky D jsou v dohořívacím prostoru 3 kotle umístěny v pozicích po jeho obvodu a výšce. Počet výškových úrovní je 3 až 5, v závislosti na výšce dohořívacího prostoru 3 kotle.The injection nozzles D are located in the post-burning space 3 of the boiler in positions along its circumference and height. The number of height levels is 3 to 5, depending on the height of the afterburning space 3 of the boiler.

-5CZ 309438 B6-5CZ 309438 B6

Výškové úrovně jsou rovnoměrně rozmístěny po výšce dohonvacího prostoru 3, přičemž první úroveň je umístěna nad první částí profilového měřiče F teploty ve vzdálenosti přibližně 500 mm, a od hladiny fluidní vrstvy 2 ve vzdálenosti přibližně 1000 mm. Druhá část profilového měřiče F teploty je umístěna ve vzdálenosti přibližně 500 mm nad poslední výškovou úrovní vstřikovacích trysek D. Po obvodu v každé výškové úrovni jsou vstřikovací trysky D umístěny v takovém počtu pozic, který závisí na velikosti průřezu dohonvacího prostoru 3 nebo na délce stěny tohoto dohonvacího prostoru 3. Počet vstřikovacích trysek D se v případě kruhového průřezu dohonvacího prostoru 3 stanoví tak, že myšlené osy, procházející pozicemi sousedních vstřikovacích trysek D, svírají úhel 45 až 90°, v závislosti na velikosti průřezu. Řešení v případě čtvercového průřezu dohonvacího prostoru 3 je takové, že počet vstupů je shodný ve všech vnějších stěnách dohonvacího prostoru 3 a jsou po délce stěny rovnoměrně rozmístěny. V případě obdélníkového průřezu dohonvacího prostoru 3 je poměr počtu vstřikovacích trysek D v delší a kratší stěně roven poměru těchto délek, se zaokrouhlením na celá čísla. Počet vstřikovacích trysek D pro čtvercový a obdélníkový průřez dohonvacího prostoru 3 se stanoví tak, že vzdálenost mezi osami sousedících vstřikovacích trysek D musí být v rozsahu 400 až 800 mm. Průměr vstřikovacích trysek D se stanoví tak, aby při nominálním průtoku oxidační směsi, přiváděné ze směšovací komory B, byla výtoková rychlost v jejich ústí v rozmezí 10 až 20 m/s. Každá výšková úroveň vstřikovacích trysek D je opatřena uzavírací armaturou, která umožňuje danou skupinu vstřikovacích trysek D uzavírat a otevírat podle potřeby provozu kotle.The height levels are evenly distributed over the height of the catch-up space 3, the first level being located above the first part of the temperature profile meter F at a distance of approximately 500 mm, and from the level of the fluid layer 2 at a distance of approximately 1000 mm. The second part of the temperature profile meter F is located at a distance of approximately 500 mm above the last height level of the injection nozzles D. Around the perimeter in each height level, the injection nozzles D are placed in such a number of positions that depends on the size of the cross-section of the catch-up space 3 or on the length of the wall of this of the catch-up space 3. The number of injection nozzles D in the case of a circular cross-section of the catch-up space 3 is determined so that the imaginary axes passing through the positions of the adjacent injection nozzles D make an angle of 45 to 90°, depending on the size of the cross-section. The solution in the case of a square cross-section of the catch-up space 3 is that the number of inputs is the same in all outer walls of the catch-up space 3 and they are evenly distributed along the length of the wall. In the case of a rectangular cross-section of the catch-up space 3, the ratio of the number of injection nozzles D in the longer and shorter walls is equal to the ratio of these lengths, with rounding to whole numbers. The number of injection nozzles D for the square and rectangular cross-section of the catch-up space 3 is determined so that the distance between the axes of adjacent injection nozzles D must be in the range of 400 to 800 mm. The diameter of the injection nozzles D is set so that at the nominal flow rate of the oxidizing mixture supplied from the mixing chamber B, the outflow velocity at their mouths is in the range of 10 to 20 m/s. Each height level of the injection nozzles D is equipped with a shut-off fitting, which allows a given group of injection nozzles D to be closed and opened according to the needs of boiler operation.

Nově navrženou metodu regulace teploty v prostoru nad fluidní vrstvou je možné u tohoto kotle jednoduše doplnit, neboť veškeré komponenty s výjimkou profilového měření teploty, tj. měření ve více vertikálních a horizontálních úrovních dohonvacího prostoru 3, kdy je jako minimální rozsah uvažováno se čtyřmi měřicími body teploty v ose a u stěny dohonvacího prostoru 3 na jeho začátku a před vstřikovacími tryskami redukčního činidla. K měření teploty mohou být použity různé měřiče F teploty, např. kontaktní teploměry, optické pyrometry apod. Vše ostatní, kromě kopí, tj. vstřikovacích trysek D pro nástřik redukčního činidla pro denitrifikaci spalin metodou SNCR, je umístěno vně kotle a pro přívod sekundárního vzduchu obohaceného kyslíkem slouží stávající trysky sekundárního vzduchu.The newly designed method of temperature regulation in the space above the fluid layer can be easily added to this boiler, as all components except for profile temperature measurement, i.e. measurement in several vertical and horizontal levels of the catch-up space 3, when four measuring points are considered as the minimum range temperatures in the axis and at the wall of the catch-up space 3 at its beginning and before the injection nozzles of the reducing agent. Various temperature meters F can be used to measure the temperature, e.g. contact thermometers, optical pyrometers, etc. Everything else, except for the lance, i.e. the injection nozzles D for injecting the reducing agent for flue gas denitrification by the SNCR method, is located outside the boiler and for the secondary air supply enriched with oxygen is served by the existing secondary air nozzles.

Množství přiváděného kyslíku je závislé na velikosti, tj. výkonu kotle a druhu paliva. Typicky jej lze očekávat v rozsahu přibližně 0,1 až 0,5 m³N/kg paliva, obohacení sekundárního okysličovadla kyslíkem, definované jako poměr množství přiváděného kyslíku k celkovému množství sekundárního okysličovadla, se bude pohybovat přibližně v rozsahu 5 až 40 %.The amount of supplied oxygen depends on the size, i.e. the boiler output and the type of fuel. Typically it can be expected in the range of approximately 0.1 to 0.5 m ³ N/kg of fuel, the enrichment of the secondary oxidizer with oxygen, defined as the ratio of the amount of supplied oxygen to the total amount of secondary oxidizer, will range from approximately 5 to 40%.

Snahou řešení je běžně užívanými způsoby, jako je např. regulace množství a teploty primárního vzduchu či recirkulovaných spalin, udržet teplotu ve fluidní vrstvě na úrovni do 900 °C, aby se zamezilo spékání materiálu fluidní vrstvy, a nově zavrženou metodou obohacení sekundárního vzduchu kyslíkem nastavit optimální teplotu spalin v dohořívacím prostoru pro nástřik redukčního činidla u metody SNCR, která je 900 až 1050 °C.The solution is to maintain the temperature in the fluid layer at a level of up to 900 °C by commonly used methods, such as e.g. regulation of the amount and temperature of the primary air or recirculated flue gases, in order to prevent sintering of the material of the fluid layer, and to set the newly rejected method of enriching the secondary air with oxygen the optimal temperature of the flue gas in the afterburner for injection of the reducing agent in the SNCR method, which is 900 to 1050 °C.

Regulace nově navrženého způsobu řízení teploty spalin v dohořívacím prostoru může být zcela automatická. Poruchovou veličinou je fluktuující teplota spalin, jejíž okamžitá hodnota je určena profilovým měřením pomocí měřiče F teploty v dohořívacím prostoru nad fluidní vrstvou a porovnána s požadovanou hodnotou. Pokud bude zjištěná hodnota teploty oproti požadované příliš nízká, regulátor zvýší přívod kyslíku do směšovací komory se sekundárním vzduchem a naopak. Druhou regulační vazbou je celková stechiometrie kyslíku ve spalovací komoře. Pokud je celková koncentrace kyslíku v odchozích spalinách příliš nízká, zvyšuje se celkový průtok sekundárního okysličovadla. Pokud je v takovém případě příliš nízká teplota v dohořívacím prostoru, zjištěná profilovým měřením, opět bude regulátor zvyšovat koncentraci kyslíku v sekundárním okysličovadle.The regulation of the newly designed method of controlling the temperature of the flue gas in the afterburner can be completely automatic. The fault variable is the fluctuating flue gas temperature, the instantaneous value of which is determined by profile measurement using the temperature meter F in the afterburning space above the fluid layer and compared with the desired value. If the detected temperature value is too low compared to the required one, the regulator will increase the supply of oxygen to the mixing chamber with secondary air and vice versa. The second regulatory link is the overall oxygen stoichiometry in the combustion chamber. If the total oxygen concentration in the outgoing flue gas is too low, the total flow rate of the secondary oxidizer increases. If in such a case the temperature in the afterburning space, detected by profile measurement, is too low, the regulator will again increase the concentration of oxygen in the secondary oxidizer.

-6CZ 309438 B6-6CZ 309438 B6

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Způsob řízení teploty dohořívacího prostoru ve spalovací komoře kotle s bublinkovou fluidní 5 vrstvou a zařízení k provádění tohoto způsobu naleznou uplatnění zejména u kotlů spalujících biomasu.The method of controlling the temperature of the post-combustion space in the combustion chamber of a boiler with a bubble fluid layer and devices for implementing this method will find application especially in boilers burning biomass.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A method of controlling the temperature of the afterburning space (3) in the combustion chamber (1) of a boiler with a bubble fluid layer (2) burning biomass, characterized by measuring the temperature at the end of the afterburning space (3) and when it drops below 900 °C a mixture of secondary air and oxygen is fed into the afterburning space (3) above the fluid layer.

2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the afterburning space (3) is equipped around its perimeter with injection nozzles (D) connected to the supply of a mixture of air and oxygen from the mixing chamber (B) to which the storage tank is connected (G) of oxygen and a fan (C) of secondary air, while the afterburning space (3) is equipped with a profile meter (F) of temperature, which is connected to the evaluation and control device, to which the analyzer (E) of oxygen concentration, control valve is also connected (I) of the oxygen input stream from the storage tank (G) and the air regulator (H).

3. Device according to claim 2, characterized in that a PSA unit (A) is connected to the storage tank (G) as a source of oxygen for air separation.

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that above the afterburning space (3) there is a feed inlet (10) of the reducing agent.