CZ42898A3 - Pec - Google Patents

Abstract

Pec pro spalování tuhého organického paliva zahrnuje spalovací komoru /1 / ve tvaru hranolu s násypkou popela, mající štěrbinové ústí /4/, definované sklony /3/ stěn ve spodní oblasti spalovací komory /1 i, alespoň Jeden hořák /2/ namontovaný na její stěně, a vedení /6/ pro vstřikování materiálu absorbujícího síru do komory /1 / pece. Pod ústím /4/ násypky popela po celé jeho šířce je umístěno spodní vstupní dmýchadlo /5/ pro vytváření vířivé zóny ve spodní oblastí spalovací komory / 1 /, absorpční činidlo je přiváděno do komory /1/ pece smíchané s palivem, a vedení /6/ pro vstřikování absorpčního činidla do komory / 1 / pece je umístěno v úrovni ne výše než je hořák /2/ a směrováno tak, že jeho podélná osa protíná vířivou zónu.

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká tepelné techniky a zejména se týká peci pro spalování organického paliva. Tento vynález může být s největším úspěchem používán pro spalování tuhého paliva obsahujícího síru, to jest vysoce těkavého paliva.

Dosavadni stav techniky

Při konstrukci pecí se klade speciální důraz na jejich znaky související s ochranou životního prostředí a přesněji na to, aby pece byly schopné zajistit takové spalovací režimy, aby se minimalizovalo množství škodlivých sloučenin vypouštěných do atmosféry.

Obsah oxidu dusnatého ve spalinách může být omezen, přímo při spalování paliva, správným uspořádáním spalovacího procesu, to jest s použitím relativně jednoduchých a ekonomicky výhodných metod bez nutnosti použít složitá, objemná a nákladná pomocná zařízení. Podle posledního vývoje může být tedy snížená koncentrace oxidů dusíku ve spalinách dosažena optimálním uspořádáním tří hlavních oblasti při hoření, jmenovitě: v zapalovací a aktivní spalovací zóně, redukční zóně a oxidační zóně (opětného spalování).

V oboru je známá pec (viz sovětské autorské osvědčeni č. 483559) zahrnující spalovací komoru s hořákem pro přivádění směsi paliva a vzduchu, který je namontován na boční stěně pece. Sklony stěn ve spodní oblasti spalovací komory definují násypku na popel ve tvaru písmene V, která má • 4 štěrbinové ústí. Spodní dmýchadlo tvořené, například, vzduchovou tryskou je umístěno pod ústím násypky popela.

Během činnosti takové pece je skrz hořák přiváděna směs paliva a vzduchu s měně než jednotkovým koeficientem 5 přebytečného vzduchu, zatímco ze spodu, skrz štěrbinové ústí, je spodním dmychadlem přiváděna část vzduchu potřebná pro spalování paliva. V důsledku vzájemné spolupráce dvou vzájemně opačných proudů je vytvořena vířivá zóna ve spodní oblasti pece, zatímco v její horní oblasti je vytvořena zóna

LO _s paralelním prouděním. Zážehová a aktivní spalovací zóna je umístěna v blízkosti hořáku. Uvnitř této spalovací zóny je spalován objem jemných částic paliva. Středně velké a hrubé částice paliva se oddělují do vířivé zóny. Ve vířivé zóně jsou tyto částice spalovány v průběhu obíhání. Po spálení na

L5 určitou velikost jsou tyto částice odebrány za vířivou zónu a nakonec spalovány v horní částí hoření s paralelním prouděním. Hlavní část vířivé zóny je charakterizována relativním nedostatkem kyslíku a slouží jako redukční zóna, zatímco na kyslík bohatá zóna s paralelním prouděním slouží jako zóna opětovného spalování. Jinými slovy je v takovéto peci prováděno spalování paliva krok za krokem.

Tak může být prostřednictvím uspořádání shora uvedených spalovacích zón v peci řízením přívodu paliva o určitém částicovém složení a volbou vhodné rychlosti spodního

5 dmýchání zajištěn relativně velmi malý obsah oxidu dusnatého ve spalinách.

Shora zmiňované znaky vířivé pece ale selhávají při zajištění snížení obsahu oxidu siřičitého ve spalinách, protože je v podstatě nemožné dosáhnout tohoto cíle s použitím čistě aerodynamických a konstrukčních technik.

Speciální problémy vznikají při spalování vysoce těkavých organických paliv. To je způsobeno skutečností, že jakmile je takové palivo zahřáto, uvolňuje se nadměrné množství výbušných plynů v práškovacím systému, takže je vyžadována speciální péče při výběru správného schématu práškovacího procesu a přivádění paliva do spalovací komory. Přesněji jsou pro sušení takovýchto paliv obecně používány (netečné) spaliny spíše než vzduch (obsahující mnoho kyslíku).

j. o

V oboru je známá pec pro spalování tuhého organického paliva, která je popsána v knize: R.G.Sach Boiler Plants Energy, Moskva, 1968, strana 77. Tato pec zahrnuje spalovací komoru ve tvaru hranolu, na jejíž stěně je namontován alespoň jeden hořák. Pec je vybavena palivovou násypkou sloužící pro přivádění paliva k vertikální šachtě pro přívod plynu. Šachta pro přívod plynu je spojena na vršku přes otvor pro přívod prostřednictvím speciálního vedení s vnitřním prostorem spalovací komory. Otvor pro přívod plynu je obecně umístěn v horní oblasti spalovací komory. Spodní konec šachty pro přívod plynu je spojen s práškovacím větrákem pro mletí paliva, Práškovací větrák je dále spojen s hořákem pro přivádění paliva do spalovací komory.

Při činnosti této pece jsou spaliny z vršku spalovací komory vedeny skrz otvor pro přivádění plynu a skrz speciální vedení do šachty pro přívod plynu, ve které je palivo přiváděné z násypky předem sušeno a jinak upravováno působením vysoké teploty těchto plynů. V tomto případě zde dochází k částečnému uvolnění těkavých látek z paliva, které jsou míchány s netečnými spalinami chudými na kyslík. Připravené palivo je převáděno do práškovacího zařízení, kde je mleto na požadovanou velikost a potom je finálně sušeno. Palivo společně s plynovou směsí je potom přiváděno skrz hořák do spalovací komory, ve které je spalováno společně s těkavým obsahem, který byl předtím uvolněn. Protože uvolňování těkavých látek z paliva, jak toto palivo prochází skrz šachtu pro přívod plynu, nastává v atmosféře spalin, která má relativně malou koncentrací kyslíku, nemůže se za těchto podmínek vytvořit žádná výbušná směs těkavých látek a kyslíku, čímž je zabráněno riziku vzniku výbuchů a je tak zajištěna bezpečnost práškovacího systému paliva a rovněž samotné pece.

Tato pec je relativně cenově účinná, protože odváděné plyny mohou být částečně použity pro přípravu a sušení paliva, a rovněž může být označena jako šetrná k životnímu prostředí, protože je zajištěno uplne spalovaní paliva pri relativně nízkých teplotách, ale jen pokud je zajištěno, že palivo má nízký obsah síry. Jinak by tato pec vyžadovala přídavná zařízení pro minimalizaci obsahu oxidu siřičitého ve vypuštěných plynech.

V současnosti jsou pro minimalizaci síry ve spalinách převážně používána tři základní schémata: buď je síra odstraňována z paliva před jeho přivedením do pece (obecně na místě, kde je palivo vyráběno), nebo jsou různá absorpční činidla obsahující vápník a hořčík, jako je vápno, karbid

5 vápníku a podobně, používána pro čištění spalin za spalovací komorou, nebo nakonec jsou tato absorpční činidla přímo vstřikována do spalovací komory pro přímou (suchou nebo polosuchou) vazbu se sírou). Kromě toho existují smíšená schémata vázání síry obsažené v organickém palivu. Protože vápníkové sloučeniny patří k látkám s nízkou teplotou tavení, • * ··· · je podstatné přivádět absorpční částice do těch oblastí pece, ve kterých teplota nepřekračuje teplotu tavení absorpčního činidla: jinak by povrch absorpčních částic byl· taven s následným uzavřením pórů a sníženou reakční plochou. To by mohlo mít za následek méně ekonomickou činnost pece v důsledku zanášení stěn struskou, přičemž dokonce by mohla být zcela přerušena činnost pece.

V oboru je známá pec realizující způsob současného odstraňování síry a dusíku ze spalin. Tento způsob je popsán ⁰ v japonském patentu č. 467085.

Tato pec zahrnuje spalovací komoru s alespoň jedním hořákem namontovaným na její stěně pro přívod směsi vzduchu a paliva. Pec je opatřena prostředky pro přivádění absorpčního činidla, které jsou reprezentovány vedením pro plnění pece jemně rozptýlenými nebo kašovitými substancemi obsahujícími vápník pro vázání se sloučeninami obsahujícími síru, přičemž toto vedení leží nad úrovní hořáku na stejné stěně. Navíc je konstrukce pece opatřena speciálním vybavením pro odebírání popílku ze spalin, přičemž je zajištěna speciální úprava tohoto popílku a jeho návrat do spalovací zóny pro recyklaci.

Při činnosti této pece je směs vzduchu a paliva přiváděna do spalovací komory skrz hořák a absorpční činidlo pro síru je dopravováno skrz vhodné vedení. Absorpční činidlo je přijímáno spalovací komorou při teplotě v rozsahu 900 až

1200°C. V těsné blízkosti vedení přivádějícího absorpční činidlo dochází k reakci vázání síry. Spaliny pak vstupují do kouřovodu, ve kterém je upraveno speciální zařízení pro odebírání popílku, následované přidáváním kyseliny do části q odebraného popílku, aby se neutralizoval nezreagovaný oxid nebo uhličitan vápenatý, a tento popílek potom odchází do ♦ · «· odpadu. Do zbývající části popílku je přidáváno amonium nebo močovina (nebo její sloučeniny) a tento popílek je vracen do pece do oblasti s teplotou v rozsahu od 500 do 1000°C umístěné u výstupu spalovací komory (již za jejím ukončením). V této oblasti dochází k přídavnému současnému vázání síry a částečně dusíku (z oxidů).

V této peci je spalování prováděno uvnitř zóny s paralelním prouděním, což představuje relativně malou dobu duibciix υα.±^να cl αυουι ydixXd.i dcotxd uvhxlx op cl v ca tudíž krátkou dobu vzájemného působení mezi absorpčním činidlem a spalinami. Za těchto podmínek je účinné vázání síry možné pouze tehdy, pokud jak palivo tak i absorpční činidlo již byly podrobeny celkové přípravě a je zajištěna jejich jednotná, jemně rozptýlená struktura. Opět je vyžadováno celkové práškování absorpčního činidla, aby se získala jeho maximální povrchová plocha a tudíž jeho úplné využití, protože reakce vázání síry probíhá převážně na povrchu. Tiby tato reakce proběhla po celém povrchu absorpční částice, je třeba větší doba než zabere perioda, v průběhu které tato částice zůstává uvnitř teplotní zóny nejvýhodnější pro podmínky reakce vázání síry, která je jmenovitě 600 až 1100 ’C. Navíc při přítomnosti hrubých částic jak paliva tak i absorpčního činidla nebudou tyto částice odnášeny z pece strhávány ve spalinách, ale budou spíše padat skrz ústí ve dnu spalovací komory a budou odebírány společně se struskou s následně zhoršenou ekonomickou účinnosti a zhoršeným působením na životní prostředí takové pece. Dokonce i celková příprava absorpčního materiálu ovšem selhává při zajištění takového stupně práškování, že všechny absorpční částice reagují úplně s oxidy síry. Je zde vždy určité množství

relativně hrubších částic majících na jejich površích vytvořenou vrstvu zreagovaného absorpčního činidla, zatímco vnitřní část nemá účast při reakci vázání síry. To vede na zvýšenou spotřebu drahého absorpčního činidla a nižší ekonomickou a ekologickou účinnost pece. Navíc složitý systém následného čištěni plynů za spalovací komorou má rovněž za následek vyšší výrobní náklady.

Podstata vynálezu j_0 Cílem předkládaného vynálezu je vytvořit konstrukci pece takovou, že umožní použití směsi materiálu absorbujícího síru a paliva s relativně větší velikosti částic, čímž se sníží náklady na jejich přípravu, a v podstatě kompletní využití absorpčního činidla při optimální teplotě pro umožnění vázání sloučenin s oxidy síry, čímž se zlepší ekonomická účinnost a kontrola životního prostředí pece a dále, když je použito vysoce těkavého paliva obsahujícího síru, takovou konstrukci, aby zajistila bezpečnou koncentraci těkavých látek uvnitř spalovací komory a tudíž mnohem spolehlivější pec.

Shora uvedeného cíle je dosaženo zajištěním toho, že v peci pro spalování tuhého organického paliva, která zahrnuje spalovací komoru ve tvaru hranolu s násypkou popela, mající štěrbinové ústí definované skloněnými stěnami ve spodní oblasti spalovací komory, alespoň jeden hořák namontovaný na její stěně, a vedení pro vstřikování činidla absorbujícího síru do komory pece, je podle předkládaného vynálezu umístěno spodní vstupní dmýchadlo pod ústím násypky popela po celé jeho šířce pro vytváření vířivé zóny ve spodní

2° oblasti spalovací komory, absorpční činidlo je přiváděno do • 9 9 «

9 9 9 999* · »99 9 9 9 9* 99 *9 9999 9

999 9999 999 99 9999 99 99 99 9* komory pece smíchané s palivem, a vedeni pro vstřikování absorpčního činidla je umístěno v úrovni ne výše než je hořák a směrováno tak, že jeho podélná osa protíná vířivou zónu.

Prostřednictvím toho, že spodní vstupní dmýchadlo je umístěno po celé šířce ústí násypky popela, je vytvářena vířívá zóna ve spodní oblastí spalovací komory v důsledku vzájemného působení mezi dvěma opačnými proudy, to jest směsí vzduchu a paliva z dolů skloněného hořáku a vzduchu ze spodního dmýchadla, který prochází podél sklonu násypky popela. S takovým uspořádáním , že vedení pro vstřikování absorpčního činidla není výše než na úrovní hořáku a v důsledku jeho směru, jak bylo zmíněno výše, jsou jak palivo tak i absorpční činidlo přiváděny do vířivé zóny. Ve vířivých zónách jsou oba tyto proudy míchány a vznikají vynikající podmínky pro vázání síry. Přiváděním absorpčního činidla smíchaného s palivem je dosaženo jednotného rozložení částic absorpčního činidla uvnitř vířivé zóny.

Relativně nízké teploty (okolo 1000^eC) nacházející se ve vířivé zóně zajišťují především optimální podmínky pro vázání síry, protože při těchto teplotách překračuje rychlost přímé reakce mezi oxidem vápenatým a oxidem siřičitým rychlost zpětné rozkladové reakce síranu vápenatého. Za druhé nedochází k žádnému tavení povrchů částic absorpčního činidla a následně není zjištěno žádné uzavírání pórů a zmenšení reakčního povrchu. Vrstva síranu vápenatého, vytvořená na povrchu částice absorpčního činidla a kontinuálně rostoucí s časem zůstává neroztavená a porézní, což umožňuje, aby oxid sirnatý pronikal podél trhlinek a pórů a nacházel cestu k doposud nezreagovanému povrchu absorpčního činidla. Za třetí v důsledku recyklace částic ve vířivé zóně zde dochází k ostrému zvýšení doby zdržení částic uvnitř zóny s výhodnou teplotou a následně tudíž dochází k prodloužení reakční doby a zvýšení stupně vázání síry.

Případné tavení částic absorpčního činidla může nastat pouze tehdy, když jsou tyto částice dopravovány z vířivé zóny do zóny s paralelním prouděním (vysoká teplota) v peci. U takové konstrukce ale účinek vázání síry není mnoho ovlivněn touto okolností, protože za prvé částice absorpčního χ; v, ; ji 4

C- _L 11 4. kJ. X Cl J .

ví' t · Ft ^4 v*. τ^ζτ η 1 W ττλ τπ ·τ ή tr A 'τΑν'ι ů

LJ4-v V U/W-L. v tu v j. x. _|_ v vrstva aktivního oxidu vápenatého, která může být tavena, ale spíše vrstva produktu reakce, to jest síranu vápenatého. Za druhé doba zdržení částic absorpčního činidla uvnitř nevýhodné, to jest s paralelním prouděním, zóny je mnohem kratší než doba zdržení uvnitř výhodné vířivé zóny.

Je zcela samozřejmé, že hrubé částice absorpčního činidla reagují nejdéle a hrubé částice paliva se spalují nejpomaleji. V předkládaném zařízení jsou ale největší kousky jak paliva tak i absorpčního činidla oddělovány do spodní oblastí spalovací komory, kde jsou strhávány v proudu vzduchu, který opouští spodní dmýchadlo, a jsou vraceny do vířivé zóny. Tak je jejich doba zdržení uvnitř zóny s výhodnou teplotou ostře prodloužena. Navíc doba zdržení paliva a absorpčního uvnitř vířivé zóny a tudíž reakční doba absorpce síry může být řízena v závislosti na vlastnostech paliva, prostřednictvím snížení nebo zvýšení rychlosti spodního dmychadla.

Mělo by být zřejmé, že v peci podle předkládaného vynálezu je v důsledku přítomnosti vířivé zóny snížen obsah oxidu dusnatého ve spalinách podobně jako podle shora uváděnému popisu ve spojení se známým zařízením.

• · · · • · · * • ··· · · ** . · * ··.· · • · · ··..· · ·· ··

Hořák pro přivádění směsi vzduchu a paliva může být sklopen směrem dolů, přičemž vedení pro vstřikování absorpčního činidla je umístěno na stejné stěně jako hořák a směrováno takovým způsobem, aby bylo zajištěno, že úhel svíraný podélnou osou vedení pro vstřikování absorpčního činidla a promítnutím této osy na tuto stěnu není menší než úhel svíraný skloněnou stěnou spalovací komory a vertikální čárou ležící na této stěně a není větší než úhel svíraný podélnou osou hořáku a promítnutím této osy na stejnou stěnu spalovací komory. V tomto případě je proud absorpčního činidla přiváděného do spalovací komory přijímán především centrální částí vířivé zóny, čímž je zajištěno nejdůkladnější míchání absorpčního činidla a paliva a jejich nejúčinnějsí vzájemné působení.

Vedení pro vstřikování absorpčního činidla může být umístěno ve výstupní trysce spodního dmýchadla, čímž je poněkud zjednodušena konstrukce pece.

Podíl absorpčního činidla ve směsi může být v rozsahu od 10 do 100 % hmotnostních v závislosti na obsahu síru v palivu.

Pec může dále zahrnovat šachtu pro přívod plynu, vedení pro přívod absorpčního činidla do šachty pro přívod plynu, práškovací větrák, kteréžto součásti jsou všechny vzájemně spojené, přičemž práškovací větrák je dále spojen s hořákem a vedení pro vstřikování absorpčního činidla do komory pece je v zákrytu s tímto hořákem.

V tomto případě je absorpční činidlo pro vázání sloučenin obsahujících síru přiváděno přes speciální vedení pro vstřikování absorpčního činidla do horní oblasti šachty ♦* β 4 4 · * · ·

4 · «4 4444 «· ► 4 4 I ► 4 · · pro přívod plynu, přičemž částice absorpčního činidla reagují se sloučeninami síry, obsaženými ve spalinách odváděných ze spalovací komory skrz šachtu pro přívod plynu. Na povrchu částic absorpčního činidla je potom vytvořena vrstva zreagovaného absorpčního činidla. Protože absorpční činidlo společně s palivem je transportováno z šachty pro přívod plynu do práškovacího zařízení, je tato vrstva destruována a částice abso-rpčního činidla jsou míchány s palivem. Následně, protože palivo smíchané s absorpčním činidlem je přiváděno do spalovací komory přes vedení pro vstřikování absorpčního činidlo, které je v zákrytu s hořákem, zde dochází k další vzájemné spoluprácí mezi nezreagovanými částicemi absorpčního činidla a sloučeninami síry.

Tak je v tomto případě absorpční činidlo použito dvakrát: uvnitř šachty pro přívod plynu a uvnitř spalovací komory, čímž je zajištěno jeho v podstatě úplné využití a tudíž vysoká ekonomická účinnost a ochrana životního prostředí u pece podle předkládaného vynálezu.

Použití spalin pro přípravu a sušení vysoce těkavého paliva prostřednictvím jejich přivedení do šachty pro přívod plynu a následná příprava tohoto paliva prostřednictvím práškovacího větráku je v podstatě samo o sobě známé. Autorům ovšem nejsou známé pece, ve kterých je absorpční činidlo přiváděno do horní oblasti šachty pro přívod plynu a ve kterých je použito pro vázání sloučenin síry dvakrát: za prvé v šachtě pro přívod plynu a potom uvnitř spalovací komory:

Předkládaný vynález bude nyní podrobněji popsán a ilustrován prostřednictvím příkladů ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

* • 4 • 44 » • 4

44

Přehled obrázků na výkresech

Obr.l je schematické znázornění pece pro spalování tuhého organického paliva, přičemž pohled je v nárysu a v řezu;

Obr.2 je schematický pohled v nárysu a v řezu na pec podle dalšího provedení předkládaného vynálezu;

Obr.3 je schematický pohled v nárysu a v řezu na 10 pec podle třetího provedení předkládaného vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Jak je patrné z obr. 1, pec zahrnuje spalovací komoru

1 s dolů sklopeným hořákem 2 pro přívod směsi vzduchu a paliva, který je namontován na její stěně. Úhel podélné osy hořáku 2 s promítnutím této osy na stěnu je označen jako a na obr. 1. Násypka na popel ve tvaru hranolu, která má štěrbinové ústí £, je definována sklony 3 stěn ve spodní oblasti spalovací komory JL. Úhel sklonu 3 s vertikální čárou je označen jako β na obr. 1. Pod ústím 4 násypky na popel, po celé její šířce, je umístěno spodní dmýchadlo 5 použité pro vytváření vířivé zóny ve spodní oblasti spalovací komory Vedení 6 pro vstřikování absorpčního činidla obsahujícího vápník, jako je vápno nebo uhličitan vápenatý, smíchaného s palivem je umístěno pod hořákem 2. Podélná osa vedení 6_ je sklopena směrem dolů, úhel svíraný touto podélnou osou vedení 6 s promítnutím této osy na stěnu spalovací komory je označen jako γ na obrázku, vedení pro vstřikování absorpčního činidla může být rovněž umístěno ve stejné úrovni jako hořák pro přívod směsi vzduchu a paliva, V obou případech je vedení 6_ pro vstřikování absorpčního činidla výhodně umístěno tak, že úhel γ podélné osy vedení pro vstřikování absorpčního činidla není menší než úhly β svírané sklony 3 stěn spalovací komory, které definují násypku na popel, a není vetší než úhel a svíraný podélnou osou hořáku 2. V tomto případě prochází osa vedení 6_ pro vstřikování absorpčního činidla skrz spodní oblast spalovací komory, přičemž protíná centrální část vifivé zóny.

⁰ Obr. 2 znázorňuje další provedení předkládaného vynálezu. Jak je patrné na obr. 2, je vedení 7 pro vstřikování absorpčního činidla umístěno ve výstupní trysce spodního dmýchadla 8. V tomto případě probíhá osa vedení 7 podél sklonu 10 spalovací komory 11, přičemž protíná spodní oblast teto komory a tudíž vířivou zónu.

Při činnosti takové pece, jaká je znázorněna na obr.

1, je směs vzduchu a paliva přiváděna skrz hořák 2_, vzduch je přiváděn skrz spodní dmýchadlo a absorpční činidlo obsahující vápník, obecně, jako je vápno nebo uhličitan vápenatý, smíchané s palivem je přiváděno skrz vedení 6 pro vstřikování absorpčního činidla. V důsledku vzájemného působení mezi proudy směsi vzduchu a paliva, směsi paliva a absorpčního činidla a vzduchu ze spodního dmýchadla jsou ve spalovací komoře vytvořeny dvě hlavní spalovací zóny, jmenovitě: zóna a 5 paralelním prouděním a vířivá zóna. Složení zvolené směsi paliva a absorpčního činidla je závislé na vlastnostech paliva a absorpčního činidla. Podíl absorpčního činidla ve celkové hmotě se pohybuje od 10 do 100 % a je voleno podle požadavků na co nej lepší možné vázání síry a na co ekonomicky nejvýhodnější náklady na absorpční činidlo.

• « • · * · ·

Jemné částice absorpčního činidla jsou zapáleny v blízkosti hořáku a spáleny uvnitř části plamene s paralelním prouděním. Současně jsou jemné částice absorpčního činidla strhávány v nahoru procházejících vzduchových proudech ze spodního dmýchadla a rovněž jsou neseny přes část plamene s paralelním prouděním, ve které vzájemně spolupracují s částicemi paliva, aby vázaly síru.

Středně velké a hrubé částice paliva a absorpčního

-r i-« i i /4 rs

J O <7 LA —V spalovány částice paliva v průběhu opakovaného obíhání (recyklace). Částice absorpčního činidla jsou recyklovány ve vířivé zóně společně s částicemi paliva. V důsledku opakované recyklace částic a dlouhé doby zdržení uvnitř této zóny při teplotě nej výhodnější z hlediska podmínek pro reakci vázání síry probíhá tato reakce bouřlivěji. To je usnadněno dobrým mícháním částic absorpčního činidla a spalin ve vířivé zóně. Jak jsou částice paliva recyklovány ve vířivé zóně, jsou spalovány, stávají se lehčími a jsou odnášeny do zóny s paralelním prouděním a potom, již jako popílek a spaliny, ventilovány do komínu. V průběhu recyklace ve vířivé zóně, jsou částice absorpčního činidla mechanicky destruovány v důsledku narážení na částice paliva a na stěny spalovací komory, přičemž se stále podílejí na reakcích vázání síry. Jemné částice absorpčního činidla, to jest obecně jíž použité, to jest vázané se sírou, jsou strhávány v nahoru procházejících proudech a neseny přes zónu s paralelním prouděním v peci a potom do komína.

Pec podle obr. 2 pracuje podobným způsobem až na to, že jak jemné tak i relativně hrubé částice absorpčního činidla jsou přijímány vířivou zónou prostřednictvím vedení

7, Jemné částice jsou neseny do zóny s paralelním prouděním, zatímco hrubé a středně velké částice, podobně jako u předcházející konstrukce, jsou recyklovány uvnitř vířivé zóny, přičemž reagují s oxidy síry.

Pec znázorněná na obr. 3 zahrnuje spalovací komoru 12 ve tvaru hranolu s násypkou 13 na popel, definovanou sklony stěn ve spodní oblasti spalovací komory, a spodní vstupní dmýchadlo 14 procházející po celé šířce štěrbinového ústí 15 násypky 13 na popel. Pewc dále zahrnuje hořák 16 namontovaný na její stěně a vertikálně protáhlou šachtu 17 pro přívod plynu. Tato šachta 17 pro přívod plynu je spojena nahoře s vnitřním prostorem spalovací komory 12 prostřednictvím otvoru 18 pro přívod plynu a vedení 19. Vedení 19 je dále spojeno s vedením 20 pro přívod absorpčního činidla. Spodní oblast šachty 17 pro přívod plynu je spojena s práškovacím větrákem 21 a potom, prostřednictvím hořáku 16, s vnitřním prostorem spalovací komory 12 . Vedení (není na obrázku znázorněno) pro vstřikování absorpčního činidla do komory pece je v zákrytu s hořákem.

Při činnosti této pece je palivo přiváděno skrz násypku 22 do šachty 17 pro přívod plynu. Současně jsou horké spaliny přiváděny skrz otvor 18 pro přívod plynu do vedeni 19 a potom do šachty 17 pro přívod plynu, přičemž tyto spaliny jsou předem smíchány s absorpčním činidlem pro vázání sloučenin síry, které je dopravováno vedením 20 do vedení 19. Jak spaliny a částice absorpčního činidla a paliva procházejí podél šachty 17 pro přívod plynu, je palivo zahříváno, jsou uvolňovány těkavé látky a jsou míchány se spalinami. Současně probíhá reakce vázání sloučenin síry s absorpčním činidlem na povrchu částic absorpčního činidla. Protože spaliny mají teplotu v rozsahu od 600 do 1100^eC, přičemž tento teplotní rozsah je známý jako nejvýhodnější teplotní rozsah pro účinný průběh reakce vázání síry, jsou v šachtě 17 pro přívod plynu zajištěny optimální podmínky pro vázání sloučenin síry. Palivo smíchané s plynem a absorpčním činidlem je převáděno z šachty 17 pro přívod plynu do práškovacího větráku 21. V práškovacím větráku 21 je palivo dále sušeno, jeho částice a částice absurpčního činidla jsou práškovány a míchány. V

i i? S C ČniHO činidla destruována a uvnitř části tuhé částice plamene paliva doposud nezreagované jádro těchto částic se nyní stává přístupným. Tak jsou částice absorpčního činidla připraveny pro opětovné použití. Tato připravená směs je přiváděna k hořáku 16. Jemné částice paliva a těkavých látek hoří v blízkosti hořáku, paralelním prouděním. Hrubší, absorpčního činidla klesají dolů do spodní oblasti pece jsou strhávány ve vzduchovém proudu, který přichází ze spodního vstupního dmýchadla 14 a je veden podél sklonu násypky na popel. Opačné proudy vzduchové směsi z hořáku a vzduchu přiváděného spodním vstupním dmychadlem vzájemně spolupracuji, aby vytvářely vířivou zónu, která má teplotu kolem 1000°C. Opakovaná recyklace částic paliva a absorpčního činidla a spalin uvnitř této zóny umožňuje jejich dlouhou dobu zdržení při teplotě, která je nejúčinnější pro vázání síry, čímž je zajištěno v podstatě úplné využití absorpčního činidla.

Zkoumání provedená autory tohoto vynálezu prokázala, že pec podle předkládaného vynálezu zajišťuje značně sníženy obsah oxidů síry ve spalinách současně s ekonomickým využitím absorpčního činidla. Navíc je taková pec bezpečná při činnosti dokonce i při použití vysoce těkavého paliva. Pec navržená podle předkládaného vynálezu je konstruována tak, aby umožnila použití paliva a absorpčního materiálu se složením z relativně velkých částic, což způsobuje, že náklady potřebné na jejich přípravu budou poněkud nižší.

Navíc při zachování výhod vlastních pecím vířivého typu s opakovanou recyklací částic v komoře pece, je zajištěno v podstatě úplné využití absorpčního činidla, což má za následek ještě ekonomicky účinnější činnost pece.

¹⁰ Průmyslové využiti

Předkládaný vynález může být použit při konstrukcích nových pecí stejně jako při generálních opravách existujících topných jednotek vybavených pecemi , které jako paliva používají dehtovité uhlí a hnědé uhlí s obsahem síry větším 15 než 1 %, jako přijatý základ.

Předkládaný vynález byl realizován při generální opravě pece elektrárny, která používala jako paliva uhelný prach s nejnižším spalným teplem 4500 až 5000 kcal/kg a ,~,_r. obsahem síry od 1,0 do 1,5 %. Tato pec obsahovala čtyři

z. U hořáky umístěné každý na jedné ze čtyř stěn pece. Každý hořák je konstruován jako uspořádání tří nad sebou ležících vedení. Pod každým z hořáků je umístěno jedno vedení pro vstřikování absorpčního činidla smíchaného s palivem v poměru přibližně 50 % hmotnostních. Úhel svíraný podélnou osou horního vedení každého hořáku s promítnutím této osy na vertikální stěnu spalovací komory byl 80 stupňů, úhel svíraný podélnou osou prostředního vedení každého z hořáků s promítnutím této osy na vertikální stěnu spalovací komory byl 70 stupňů, a úhel svíraný podélnou osou prostředního vedení každého z hořáků s promítnutím této osy na vertikální stěnu spalovací komory byl • φ

stupňů. Úhel svíraný podélnou osou vedení pro vstřikování absorpčního činidla s promítnutím této osy na vertikální stenu spalovací komory byl· 35 stupňů. Množství oxidů síry ventilovaných do atmosféry byl po generální opravě snížen o

40 až 50 %.

Zastupuje :

PATENTOVÉ

1. Pec pro spalování tuhého zahrnuje spalovací komoru (1) \ popela, mající štěrbinové ústí H ve spodní oblasti spalovací komory (1), alespoň jeden hořák (2) namontovaný na její stěně, a vedení (6} pro vstřikování materiálu absorbujícího síru do komory (1) pece, vyznačující se tím, že pod ústím (4) násypky popela po celé jeho šířce je umístěno spodní vstupní dmýchadlo (5) pro vytváření vířivé zóny ve spodní oblasti spalovací komory (1), absorpční činidlo je přiváděno do komory (1) pece smíchané s palivem, a vedení (6) pro vstřikování absorpčního činidla do komory (1) pece je umístěno v úrovni ne výše než je hořák (2) a směrováno tak, že jeho podélná osa protíná vířivou zónu.

Claims (5)

1. NÁROKY organického paliva, která ze tvaru hranolu s násypkou 1) definované sklony (3) stěn
2. 2. Pec podle nároku 1,vyznačující se tím, že hořák (2) pro přivádění směsi vzduchu a paliva je sklopen směrem dolů, vedení (6) pro vstřikování absorpčního činidla je umístěno na stejné stěně jako hořák, úhel (γ) svíraný podélnou osou vedení pro vstřikování absorpčního činidla s promítnutím této osy na tuto stěnu je ne menší než úhel (β), svíraný sklonem spalovací komory s vertikálou ležící na této stěně, a ne větší než úhel (a) , svíraný podélnou osou hořáku (2) s promítnutím této osy na szejnou stěnu spalovací komory (1).
3. 3. Pec podle nároku 1, vyznačuj ící tím, že vedení (7) pro vstřikování absorpčního umístěno ve výstupní trysce spodního dmýchadla (8} s e činidla je
4. 4. Pec podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačuj ící se tím, že podíl absorpčního činidla ve směsi se pohybuje od 10 do 100 % hmotnostních.
5. 5. Pec podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje šachtu (17) pro přívod plynu, vedení (20) pro přívod absorpčního činidla do šachty (17 pro přívod plynu, a práškovací větrák (21), přičemž všechny tyto části jsou vzájemně spojené, práškovací větrák (21) je dále spojen s hořákem (16) a vedení pro vstřikování absorpčního činidla do komory pece je v zákrytu s horákem.