CZ80294A3

CZ80294A3 - Process of burning solid substances

Info

Publication number: CZ80294A3
Application number: CZ94802A
Authority: CZ
Inventors: Joerg Krueger
Original assignee: Vaw Ver Aluminium Werke Ag
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1994-08-17
Also published as: DE59205258D1; CZ284076B6; DK0607210T3; US5553556A; SK40594A3; ATE133772T1; EP0607210B1; EP0607210A1; SK281396B6; WO1993007422A1

Description

(57) Způsob spalování pevných látek, zejména odpadů, ve spalovacím kotli (1), sestávajícího z alespoň jednoho spalovacího prostoru (2) a jedné komory (4) pro dodatečné spalování, se provádí tak, že do spalovacího kotle (1) se zavádí vodní pára. Tato vodní pára se pod vyšším tlakem vstřikuje v alespoň jednom místě za výstupem spalin ze spalovacího prostoru (2) do spalovacího kotle (1). Do spalovacího kotle (1) se zavádí pouze primární vzduch.

(3)

SO 2,- gz,

MP-605-94-HO ' i

I f

Způsob spalování pevných látek

Oblast technikv

Vynález se týká způsobu spalování pevných látek, zejména odpadků, ve spalovacím kotli, sestávajícím z alespoň jednoho spalovacího prostoru a jedné komory pro dodatečného spalování, přičemž do spalovacího kotle se zavádí vodní pára.

Dosavadní stav technikv

Při spalování pevných nosičů energie, jako jsou například odpadky nebo uhlí, vznikají spaliny obsahující škodliviny. Spalování by se mělo provádět z ekologických a ekonomických důvodů při optimálním přebytku vzduchu, aby obsah škodlivin ve spalinách byl minimální. Ekologické a současně ekonomické optimální provádění způsobů spalování je však často vzhledem k možnostem provádění způsobů spalování a k vytvoření zařízení, v nichž se provádějí, v rozporu.

Dostatečné vyhoření spalin kyslíkem obsaženým ve vzduchu je zaručeno pouze při přebytku vzduchu a při odpovídajících turbulencích přímo ve spalovacím prostoru nebo přímo nad ním. Pro vytvoření těchto turbulencí se obvykle část spalovacího vzduchu vefukuje jako sekundární vzduch s malým tlakem a mírnou rychlostí. Tímto způsobem by se mělo zabránit tvoření oxidu uhelnatého a oxidů dusíku. Aby se současně zajistilo vytváření potřebných turbulencí a tím dostatečného promíchání, musí být množství vefukovaného sekundárního vzduchu dostatečně velké. Tímto přebytečným vzduchem stoupne ovšem zřetelně množství spalin, a tím i ztráty využitelné energie.

Adiabatické teploty spalování se stoupajícím přebytkem vzduchu značně klesnou. Proto je možno při vysokém přebytku vzduchu podchlazením spalin přidáváním sekundárního vzduchu způsobit přídavné tvoření CO. V okrajové oblasti proudění sekundárního vzduchu mohou však nastávat vysoké teplotní špičky, které ve spojení s místně vysokými koncentracemi kyslíku přispívají ke tvoření Ν0_χ.

Při spalování odpadku je koncentrace kyslíku ve vlhkých spalinách za.spalovacím kotlem obvykle asi 10 % objemových. Přebytek vzduchu činí v tomto případě asi 150 %, což odpovídá vzduchovému číslu 2,5. 20 až 40 % spalovacího vzduchu se přitom obvykle vefukuje jako sekundární vzduch. Snížení množství sekundárního vzduchu přitom způsobí horší dohoření spalin a snížení množství primárního vzduchu způsobí horší dohoření strusky.

Dalším úkolem sekundárního vzduchu je dosažení určitého vedení plamene. Za tím účelem by se měla termika v 1. tahu spalovacího kotle (v komoře pro dodatečné spalování) porušit a tím vytvořit v 1. tahu úzké spektrum prodlevy. Tohoto cíle však doposud nebylo nikdy plně dosaženo. Rovněž použití terciárního vzduchu pro porušení termiky je vzhledem k přídavnému množství vzduchu užitečné pouze omezeně, protože ochlazením se kromě jiného způsobí přídavné tvoření CO a dalších množství spalin.

Podstatnou nevýhodou doposud známých způsobů je potřebné vysoké množství sekundárního, popřípadě terciárního vzduchu, nutné pro bezpečné dohoření spalin a pro porušení termiky. Přidávání těchto vysokých množství vzduchu je možné jen tehdy, když se současně sníží množství primárního vzduchu, přičemž je ovšem výsledek dohoření na roštu ohrožen. Zvýšení množství spalin vede navíc k menší průměrné prodlevě v 1. tahu. Optimální odbourávání škodlivin není proto zaručeno. Déle adiabatické teplota spalování zvýšeným množství vzduchu klesne. Snížení teploty v oblasti výrobníku páry proto probíhá mírně. Tím se značně sníží využití tepla.

Úkolem vynálezu je vytvořit způsob spalování pevných látek, pomocí něhož klesne množství škodlivin ve spalinách. Přitom se buď při stejném tepelném výkonu sníží značně množství spalin, anebo naopak, množství paliva se zřetelně zvýší. Způsob by měl být provozován s co nejmenším přebytkem vzduchu. Současně by měly být prakticky odstraněny nevýhody známých způsobů spalování. Způsob spalování by se měl zejména hodit pro elektrárny na spalování odpadků.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje způsob spalování pevných látek, zejména odpadků, ve spalovacím kotli, sestávajícím z alespoň jednoho spalovacího prostoru a jedné komory pro dodatečného spalování, přičemž do spalovacího kotle se zavádí vodní pára, podle vynálezu, jehož podstatou je, že vodní péra se pod vyšším tlakem vstřikuje v alespoň jednom místě za výstupem spalin ze spalovacího prostoru do spalovacího kotle, přičemž vedle primárního vzduchu se do spalovacího kotle nezavádí žádný další spalovací vzduch, jako například sekundární nebo terciární vzduch.

Pevné látky, jako například odpadky nebo uhlí, se přivádějí do spalovacího kotle a spalují na roštu ve spalovacím prostoru. Primární spalovací vzduch se vefukuje roštem zespoda. Horké spaliny, vznikající ve spalovacím prostoru, proudí nejprve komorou pro dodatečné spalování (1. tahem kotle) a potom se dalšími sálavými tahy přivádějí do konvekční části kotle. Potom se spaliny v čisticím zařízení zbavují prachu a škodlivin a komínem se vedou do atmosféry.

Podle způsobu podle vynálezu se vedle primárního vzduchu nezavádí do spalovacího kotle žádný další spalovací vzduch, jako například sekundární, popřípadě terciární vzduch. Výlučné použití primárního vzduchu by ovšem způsobovalo horší vyhoření spalin, podmíněné nedostatečným promícháním v komoře pro dodatečné spalování (komora pro dodatečné reakce, respektive pro dohoření), a tím tvoření vysokých množství CO a škodlivin ve spalinách. Proto se podle vynálezu v alespoň jednom místě za výstupem spalin ze spalovacího prostoru vhání do spalovacího kotle vodní pára pod vyšším tlakem. Vháněním vodní páry se tvoření oxidu uhelnatého a oxidů dusíku ve spalinách nepodporuje. Vodní párou se dodávají potřebné turbulence, nutné pro vytvoření optimálních spalovacích podmínek spalin. Tímto způsobem je možno značně snížit celkové množství vzduchu a obsah kyslíku ve spalinách. Podstatnými výhodami tohoto způsobu činnosti jsou zmenšení množství spalin při stejném výsledném tepelném výkonu a menší spotřeby paliva, respektive zvýšení tepelného výkonu zvýšením množství paliva při stejném množství spalin.

Pro energii potřebnou pro smíchávání, která se podle vynálezu dodává do spalovacího kotle vodní párou, jsou rozhodujícími parametry nastavený přetlak a objem vodní páry. Jako minimální hodnotou přetlaku by pro vháněnou vodní páru měla být zvolena hodnota alespoň 0,1 MPa. Pod touto hodnotou by musel být objem vháněné vodní páry pro zaručení dostatečné energie potřebné pro smíchávání velmi velký. Množství spalin může potom popřípadě i nepatrně klesnout. Navíc mohou vznikat nežádoucí vysoké obsahy vody ve spalinách. V zásadě by proto měl být nastaven co možná nejvyšší přetlak vháněné vodní páry. Herní hranice je určena pouze dostupnými náklady na zařízení.

Nastavený objem vodní páry je závislý na přetlaku, přičemž při vyšším tlaku je zapotřebí menšího objemu a naopak. Při předem daném tlaku vodní páry se její objem s výhodou zvolí tak, že energie potřebná pro smíchávání je v rozsahu od

0,1 do 30 kW na m turbulentního prostoru.

Jako turbulentní prostor je přitom označena ta oblast spalovacího kotle, která je bezprostředně zasažena vháněnou vodní párou. Objem turbulentního prostoru může být stanoven například podle následujícího vztahu:

V_T = ( π * d_hydr.²) * (a * d_hydrJ 4 přičemž hodnoty a jsou v rozsahu 0,2 až 0,5. Přitom se použijí pro hodnotu a s přibývajícím počtem rovin trysek pro vhánění vodní páry menší hodnoty z uvedeného rozsahu. Charakteristická délka ď^_ydr (hydraulický průměr) se vypočítá následovně:

^dhydr. = ⁴ F / U

Přitom F odpovídá průřezu, kterým proudí spaliny (například nejmenšímu průřezu za výstupem ze spalovacího prostoru), a U označuje jeho obvod.

Přiváděná energie potřebná pro smíchávání může být vztažena i na objem spalin. V tomto případě se s výhodou tato energie potřebná pro smíchávání nastaví v rozsahu od 0,03 do 3 W na Nm³/h spalin.

Pro energii potřebnou pro smíchávání, která je menší než hodnota 0,1 kW/m³ turbulentního prostoru, popřípadě 0,03 W na Nm³/h spalin, jsou vzniklé turbulence nedostatečné, aby byly zaručeny optimální podmínky spalování, zatímco pro energii nad hodnotou 30 kW/m³ turbulentního prostoru, popřípadě 3 W na Nm³/h spalin jsou zapotřebí nehospodárně vysoké tlaky a/nebo objemy vháněné vodní páry. Úzkého spektra prodlevy uvnitř komory pro dodatečné spalování (komory pro dodatečné reakce, popřípadě pro dohoření) spalovacího kotle se dosáhne tehdy, když tlak a objem vháněné vodní páry se zvolí tak, že v komoře pro dodatečné spalování se dosáhne rovnoměrného proudění spalin. Tímto způsobem je možno zaručit optimální tepelné odbourávání škodlivin.

Způsobem podle vynálezu je možno v komoře pro dodatečné spalování dosáhnout poměrně vysokých teplot, protože zde nenastává ochlazování spalin velkými množstvími přebytečného vzduchu. Teplota na vstupu do komory pro dodatečné spalování by měla být s výhodou v rozsahu od 1273 do 1673 K, aby bylo zaručeno dostatečné spálení škodlivin. Nad teplotou 1673 K existuje nebezpečí zvýšené tvorby Ν0_χ již při nepatrném obsahu kyslíku ve spalinách. Řízením parametrů vhánění vodní páry je možno navíc střední dobu prodlevy spalin v komoře pro dodatečné spalování při teplotách > 1123 K zvýšit do té míry, že se značně podpoří odbourávání škodlivin.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příklad provedení podle přiloženého výkresu, na němž je znázorněno schematicky zařízení, v němž probíhá způsob spalování podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

V dolní části spalovacího kotle 1 je uspořádán rošt 3., na němž se spalují pevné látky, jako například odpadky nebo uhlí, za přidávání primárního vzduchu 9.. Bezprostředně nad roštem 3. se nachází spalovací prostor 2, který směrem vzhůru přechází do komory £ pro dodatečné spalování, která odpovídá 1. tahu spalovacího kotle 1. Horké spaliny, vznikající při spalování ve spalovacím prostoru 2, proudí nejprve komorou £ pro dodatečné spalování. Potom jsou vedeny 2. tahem 5 spalovacího kotle i k odpařovákům a přehřívákům 6 a k ekonomizéru 7.· Potom se provádí odlučování prachu a odstraňování škodlivin v čisticím zařízení 8. Jestliže takové spalovací zařízení pracuje rovněž se sekundárním vzduchem, provádí se jeho přívod sekundárními vzduchovými tryskami 10, které jsou uspořádány ve spalovacím prostoru 2. v oblasti přechodu do komory 4 pro dodatečné spalování. Podle potřeby může být přídavně vefukován terciárními vzduchovými tryskami 11, které jsou instalovány v komoře 4 pro dodatečné spalování, terciární vzduch.

U způsobu podle vynálezu se jako spalovací vzduch používá výlučně primární vzduch vháněný zespoda. Sekundární vzduch, popřípadě terciární vzduch, jsou zcela nahrazeny vodní párou. Přitom se vhání vodní pára o takovém objemu, který je prakticky menší, než obvykle používané objemy sekundárního, popřípadě terciárního vzduchu. Aby přesto byla do spalovacího kotle 1. dodávána dostateční energie pro smíchávání, vhání se vodní pára s přetlakem, který je zřetelně vyšší než obvyklý přetlak sekundárního, popřípadě terciárního vzduchu (přetlak činí asi 40 hektopascalů). Tímto způsobem se přivádí do spalovacího kotle 1 velká energie potřebná pro promíchávání, aniž by bylo nutno počítat s velkým přebytkem vzduchu. Protože za podmínek u způsobu podle vynálezu stoupne teplota spalování a ztráty odvedené spalinami se zmenší, je možno při úplném nahrazení sekundárního, popřípadě terciárního vzduchu při stejném výkonu páry množství paliva a množství primárního vzduchu snižovat. Množství primárního vzduchu a množství paliva je tak možno snížit například do 10 %. S výhodou se sníží množství primárního vzduchu tak, že přebytek vzduchu je v rozmezí mezi hodnotou 150 %, která je pro taková spalovací zařízení obvyklá, a dolní mezní hodnotou 20 %. Při přebytku vzduchu 20 % je obsah kyslíku ve spalinách asi 2 %. Jestliže obsah kyslíku klesne pod tuto hodnotu, působí škodliviny ve spalinách silně agresivně na stěny spalovacího kotle 1.

Vhánění vodní páry je možno provádět pomocí trysek libovolné konstrukce. S výhodou se použijí trysky dimenzované pro provoz v nadzvukové oblasti, protože tím je umožněna zvlášt dobrá přeměna tlakové energie na kinetickou energii.

Trysky mohou být v zásadě instalovány v libovolných vhodných místech ve stěnách spalovacího kotle 1, s výhodou v oblasti výstupu spalin ze spalovacího prostoru 2 a/nebo přímo v oblasti komory £ pro dodatečné spalování. Přitom se trysky s výhodou uspořádají v jedné nebo několika rovinách. Existující zařízení mohou být jednoduchým způsobem přestavěny na způsob podle vynálezu přímým vestavěním pro vstřikování vodní páry místo již existujících trysek na vstřikování sekundárního a/nebo terciárního vzduchu.

Vháněním vodní páry v oblasti výstupu spalin ze spalovacího prostoru 2 se optimalizují zejména podmínky spalování a smíchávání ve spalovacím prostoru 2. a ve vstupu do komory £ pro dodatečné spalování. Jestliže se přídavně nebo alternativně vhání vodní pára přímo do komory £ pro dodatečné spalování, je v této oblasti uvolňováním a rozvířením například proudů spalin podporováno vytvoření jejich rovnoměrného proudění. Tímto způsobem je možno vytvořit rovnoměrné úzké spektrum prodlev v komoře £ pro dodatečné spalování a zřetelně zvýšit vyhoření škodlivin.

Použitím vodní páry podle způsobu podle vynálezu se zejména nepodporuje tvorba CO a Ν0_χ ve spalinách. Současně se v odpařovácích a přehřívácích 6 a ekonomizéru 7 spalovacího kotle £ vyrábí vodní pára, která je tudíž k dispozici v dostatečném množství a je levná. Navíc vznikne celá řada dalších výhod. V důsledku vyššího parciálního tlaku vodní páry se zlepší sálavé vlastnosti spalin. Tím značně vzroste přestup tepla sáláním a tím i využití tepla v sálavé části spalovacího kotle 1. Ve spojení s vysokými teplotami spalin, dosahovanými za podmínek při způsobu podle vynálezu, a ε vyššími parciálními tlaky C0₂ probíhá vzrůst přestupu tepla sáláním více než úměrně. Přitom přestup tepla stoupne například při zvýšení teploty z 1073 na 1273 K o dvojnásobnou hodnotu a při zvýšení teploty na 1473 K o 3,5 násobku původní hodnoty. Takto dosaženým vyšším využitím tepla a rychlejším poklesem teploty klesne teplota spalin za odpařováky a přehříváky 6 a ekonomizérem 7 pod obvyklé hodnoty.

Překvapivě se navíc ukázalo, že u způsobu podle vynálezu, kde se používá vhánění Vodní páry, se, pravděpodobně vlivem vyššího parciálního tlaku vodní páry, obsah prachu ve spalinách sníží s mimořádně vyšší účinností při elektrickém čištění spalin. Koncentrace prachu ve spalinách za elektrofiltrem neboli elektrostatickým odlučovačem se tím může snížit na asi 10 mg/Nm .

Teoreticky by bylo možno místo vodní páry použít i plyny, popřípadě směsi plynů, které mají rovněž takové složení, že nepodporují tvorbu CO a Ν0_χ ve spalinách, jako například zpět vedené spaliny nebo také dusík a jiné inertní plyny, popřípadě jejich směsi. Tyto plyny jsou však k dispozici obvykle pod tlakem nižším, než normální tlak, nebo pouze s minimálním možno nastavit vysoké tlaky vynálezu, bylo by zapotřebí na příslušné zařízení. Při přetlakem, takže, aby bylo potřebné pro způsob podle mimořádně vysokých nákladů vefukování takových médií hektopascalů by bylo jejich s obvyklým přetlakem asi přiváděné množství tak veliké, že výhody způsobu podle vynálezu by nemohly být dosaženy.

Zpětné vedení spalin do oblasti spalování spalovacího kotle 1 pro zmenšení tvorby oxidů dusíku je v zásadě známé. Protože spaliny se přitom vedou zpět v chladném stavu, nemůže se vyloučit, že uvnitř proudu spalin se tvoří místní proudy s malou teplotou, které mají za následek přídavné tvoření CO. Při zvláštních podmínkách způsobu podle vynálezu je však možno přivádět zpět do spalovacího kotle ty i horké spaliny s teplotami nad 873 K. Tímto způsobem je možno zcela zabránit místním podchlazením s následnou tvorbou CO.

Horké spaliny mohou být vedeny zpět jedním nebo několika spojovacími kanály z 2. tahu do 1. tahu spalovacího kotle ty. Trysky na vstřikování vodní páry jsou přitom uspořádány s výhodou koncentricky ve spojovacích kanálech pro spaliny vedené zpět. Vstřikovacím účinkem vodní páry vháněné pod vysokým tlakem se část horkých spalin z 2. tahu spalovacího kotle ty odsává a bez nákladných opatření spolu s vodní párou vstřikuje do spalovacího prostoru 2. Protože tlakové poměry, které musí být pro zpětné vedení spalin překonány, jsou velmi malé, je zde zapotřebí pouze přiměřeně malého množství vodní páry. Jestliže se veškerá vháněná vodní pára vede do spalovacího kotle ty několika tryskami, popřípadě rovinami, v nichž jsou trysky uspořádány, je dostačující použít pouze části těchto trysek pro zpětné vedení spalin. Podíl spalin vedených zpět se nastaví s výhodou na hodnotu v rozmezí od 5 do 50 %, s výhodou na asi 30 %, celkového množství spalin. Maximální teploty, snížení teplot a prodlevy v 1. a 2. tahu spalovacího kotle ty je proto možno jednoduchým způsobem nastavit na optimální hodnoty.

Stejným způsobem je možno podle způsobu podle vynálezu vstřikovat do spalovacího kotle ty i dusík nebo jiné inertní plyny, popřípadě jejich směsi, spolu ε vodní párou, která je pod vysokým tlakem.

Podstatné výhody způsobu podle vynálezu je možno shrnout následovně:

- Množství spalin se při zmenší při úplném terciárního vzduchu stejném netto tepelném výkonu značně nahrazení sekundárního, popřípadě a vracení primárního vzduchu (což odpovídá menšímu množství paliva) o asi 20 až 40 %.

- Při stejném množství spalin se může množství paliva zvýšit až o 40 % bez potřeby zvláštních opatření v cestě odvádění spalin, zejména v čisticím zařízení spalin.

- Využití tepla se zvýší až o 15 %.

- Usazování prachu na topných plochách celého spalovacího kotle, jakož i zatížení čištění spalin se sníží alespoň s menším množstvím spalin, přičemž kromě jiného se zřetelně prodlouží doba kampaně pece.

- Teploty spalování ve vstupu do komory pro dodatečné spalování se podstatně zvýší, a to řiditelně přiváděným množstvím primárního vzduchu, čímž je zajištěno lepší dohoření.

- Množství škodlivin a jejich koncentrace ve spalinách se podstatně sníží, a to zejména CO a Ν0_χ.

- Nesrovnatelně vysoké odlučování prachu v elektrických čisticích zařízeních plynu použitím vodní páry.

- Použitím vodní páry se zřetelně zvýší přestup tepla sáláním, přičemž se dosáhne rychlejšího snížení teploty ve spalovacím kotli, jakož i menší teploty spalin.

- Potřebné provozní výkony vzduchových ventilátorů a sacích tahů se mohou podle zmenšeného množství vzduchu rovněž zmenšit.

- Čisticí zařízení spalin mohou mít menší rozměry.

- V případě použití zařízení na odlučování dusíku low dust klesnou náklady na energii pro opětovné ohřátí spalin při stejné koncentraci podle menších množství spalin.

- Existující zařízení je možno jednoduchým způsobem přizpůsobit pro použití způsobu podle vynálezu.

Nyní bude způsob podle vynálezu blíže objasněn podle několika příkladů provedení.

Vhánění vodní páry

V tomto příkladu provedení se existující spalovací zařízení elektrárny na spalování odpadků přizpůsobí na vhánění vodní páry. Parní trysky jsou dimenzovány pro provoz v nadzvukové oblasti. Přívod primárního vzduchu a vodní páry je proveden vždy plynule stavitelně, to jest beze stupňů.

není zapotřebí, nýbrž je pro normálním provozu pracuje vzduchu asi 80000 Nm³/h a ,3 asi 10 % nepatrným

Při zkoumání spalování v elektrárně na spalování odpadků se ukázalo, že přidávání sekundárního vzduchu pro spalování celý proces spíše nevýhodné. Při zařízení s celkovým množstvím s podílem sekundárního vzduchu 27000 Nm^J/h. Přebytek vzduchu byl asi 150 % podle vzduchového čísla 2,5. Obsah kyslíku ve spalinách je za těchto podmínek objemových. Sekundární vzduch se přivádí pod přetlakem asi 40 hektopascalů. Při expanzi sekundárního vzduchu se uvolní energie asi 30 kw potřebné pro smíchávání.

V zařízení, přebudovaném pro způsob podle vynálezu, bylo vefukováno množství páry asi 2000 kg/h s přetlakem 5 hektopascalů do spalovacího kotle 1 v oblasti výstupu spalin ze spalovacího prostoru 2. Celkové množství vzduchu se přitom při zachování jmenovitého zatížení výrobníku páry zmenšilo o asi 30 %, přičemž sekundární vzduch byl zcela nahrazen vodní párou a navíc bylo sníženo množství primárního vzduchu.

Obsah kyslíku ve spalinách klesl za těchto podmínek podle vynálezu na asi 6 % objemových (za vlhka). Při srovnatelném palivu tím pokleslo vzduchové číslo z 2,5 na 1,8. Množství spalin se zmenšilo ze 100000 Nm³/h na 72500 Nm³/h a pokleslo tím celkově o asi 27 %. Obsah Ν0_χ ve spalinách přitom poklesl o asi 25 %. Současně poklesl obsah CO ve spalinách z hodnoty 20 mg/Nm³ na hodnotu nižší než 10 mg/Nm³.

Teplota spalin za vyvíječi páry se snížila z asi 500 K na asi 470 K. V čisticím zařízení spalin tím stouplo vylučování chloridů a koncentrace emisí HCI, která činila 50 až 80 mg/Nm^-', klesla na hodnotu nižší než 30 mg/Nm .

Prach unášený ve spalinách a vápenný hydrát použitý pro suché čištění spalin, jakož i příslušné produkty reakce, mohou být vzhledem k vyššímu parciálnímu tlaku vodní páry výborně vyloučeny v elektrickém čisticím zařízení spalin. Toto vylučování je podporováno nižšími teplotami spalin. Emise prachu je pozitivně ovlivňována navíc zřetelným snížením rychlostí plynu v elektrickém zařízení na čištění spalin. Obsah prachu ve spalinách za elektrofiltrem se tím ze 40 až 60 mg/Nm³ sníží na asi 10 mg/Nm³.

Teplota spalování ve vstupu do komory 4 pro dodatečné spalování se zvýšila o asi 200 K. Teplota spalin na konci komory 4 pro dodatečné spalování však stoupla pouze nepatrně o 30 až 50 K.

Ztráty způsobené odpadními plyny při srovnatelné době kampaně (prostoj mezi dvěma cykly čištění) jsou s 5,4 MW daleko menší než před přestavěním, kdy byly 9,3 MW. Při zachování jmenovitého výkonu výrobníků páry se mohlo množství paliva (= množství odpadků) zmenšit o více než 10 %.

Vhánění vodní páry se zpětným vedením horkých spalin

Zde byly konány výzkumy ve stejném zařízení při v podstatě stejných podmínkách, jak je popsáno vpředu.

Jedním nebo několika spojovacími kanály se z 2. tahu do

1. tahu spalovacího kotle i vedly spolu s částí vodní páry horké spaliny o teplotě asi 900 K. Část trysek pro vstřikování vodní páry byla přitom uspořádána koncentricky v jednotlivých vratných kanálech spalin. Sacím účinkem vodní páry vstřikované pod tlakem asi 0,6 MPa se část spalin odtahovala z 2. tahu (konvekční části) a vstřikovala do 1. tahu spalovacího kotel 1. Podíl spalin vedených zpět činil 30 % z veškerého množství spalin. Tlakové poměry, které bylo nutno překonat, byly se svými hodnotami maximálně 1 až 5 hektopascalů velmi malé, takže pro zpětné vedení spalin bylo zapotřebí pouze málo páry. Při pokusech bylo zjištěno, že na Nm^J spalin vedených zpět je zapotřebí vodní páry v množství asi od 4 do 40 g. Při použití mírně přehřáté páry pod tlakem 0,6 MPa o teplotě asi 440 K teplota spalin vedených zpět (asi 900 K) prakticky neklesla.

Za těchto podmínek mohla teplota v horké zóně klesnout například z asi 1473 K (bez zpětného vedení spalin) na asi 1308 K. Tímto způsobem při zachování minimálního množství spalovacího vzduchu mohla teplota v přechodu do 1. tahu klesnout. Pokles teploty v 1. a 2. tahu byl v tomto případě poněkud mírnější, zatímco snížení teploty a tepla v konvekční části spalovacího kotle 1 prakticky souhlasily s příslušnými hodnotami bez zpětného vedení spalin. I za těchto podmínek mohla být bez problémů v každém případě zachována minimální doba prodlevy 2 sekundy při teplotách nad 1123 K. Navíc zůstávají zachovány i další výhody, jako při použití vodní páry bez zpětného vedení spalin.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY-' _

1. Způsob spalování pevných látek, zejména odpadků, ve spalovacím kotli (1), sestávajícím z alespoň jednoho spalovacího prostoru (2) a jedné komory (4) pro dodatečného spalování, přičemž do spalovacího kotle (1) se zavádí vodní pára, vyznačující se tím, že vodní pára se pod vyšším tlakem vstřikuje v alespoň jednom místě za výstupem spalin ze spalovacího prostoru (2) do spalovacího kotle (1), přičemž vedle primárního vzduchu se do spalovacího kotle (1) nezavádí žádný další spalovací vzduch, jako například sekundární nebo terciární vzduch.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že vodní pára se vstřikuje s přetlakem alespoň 0,1 MPa.
3. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tlak a objem vstřikované vodní páry se nastaví tak, že energie potřebná pro smíchávání je v rozsahu od 0,1 do 30 kw na m³ turbulentního prostoru.
4. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tlak a objem vstřikované vodní páry se nastaví tak, že energie potřebné pro smíchávání je v rozsahu od 0,03 do 3 W na Nm³/h spalin.
5. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že teplota v oblasti vstupu spalin do komory (4) pro dodatečné spalování se nastaví v rozsahu od 1273 do 1673 K.
6. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že objem primárního spalovacího vzduchu se nastaví tak, že přebytek vzduchu činí od 20 do 150 %.
7. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že část vodní páry se použije pro zpětné vedení části spalin do oblasti mezi spalovacím prostorem (2) a komorou (4) pro dodatečné spalování a/nebo přímo do komory (4) pro dodatečné spalování.
8. Způsob podle nároku 7,vyznačuj ící se tím, že podíl spalin vedených zpět činí 5 až 50 I, s výhodou 30 %, celkového množství spalin.
9. Způsob podle jednoho z nároků 7 nebo 8, vyznačující se tím, že spaliny, které se vedou zpět, mají teplotu alespoň 873 K.
10. Způsob podle jednoho z nároků 7 až 9, vyznačující se tím, že pro zpětné vedení spalin se použije

O množství vodní páry v rozsahu od 4 do 40 g na Nm spalin vedených zpět.
11. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že část vodní páry se použije pro zavádění dusíku nebo jiných inertních plynů do spalovacího kotle (1).
12. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pro vhánění vodní páry se použijí trysky, uspořádané v jedné nebo několika rovinách ve stěně spalovacího kotle (1) v oblasti výstupu spalin ze spalovacího prostoru (2) a/nebo v oblasti komory (4) pro dodatečné spalování.
13. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pro vhánění vodní páry se použijí trysky pro činnost v nadzvukové oblasti.
14. Způsob podle jednoho z nároků 7 až 13, vyznačující se tím, že spaliny se vedou zpět jedním nebo několika kanály, přičemž v každém kanálu jsou vždy uspořádány koncentricky trysky na vstřikování vodní páry.