DK157102B - Fremgangsmaade og apparat til opvarmning af roeggasser efter et vaadt roeggasafsvovlingsanlaeg - Google Patents

Description

- 1 -

DK 157102 B

Opfindelsen angar en fremgangsmâde og et anlæg if01ge indledningen til krav 1 eller 6. En sâdan fremgangsmâde med anlæg er kendt fra DE-offentligg0relsesskrift 1 551 878.

I kendte anlæg til vâd r0ggasafsvovlning afk01es r0ggassen som en 5 f01ge af fremgangsmâden til en r0ggasudgangstemperatur pâ ca. 45*C.

Denne temperatur ligger tydeligt under den temperatur, som er n0dvendig til at opretholde det n0dvendige træk i skorstenen. Den ligger ogsâ under dugpunktet. Den fra r0ggasafsvovlningsanlægget udstr0mmende, rense-de r0ggas, ogsâ kaldet rengas, medf0rer smâ syrlige vanddrâber, som f0-10 rer til korrosion i aile efterf01gende komponenter.

For at bedre trækket i skorstenen, og for at fordampe de smâ vanddrâber i r0ggasserne, er det kendt atter at opvarme de fra r0ggasaf-svovlningsanlægget udstr0mmende, rensede, ca. 45*C varme rengasser med fremmedenergi. Dertil beh0ves ikke uvæsentlige energiomkostninger.

15 Det er ogsâ kendt at opvarme den fra r0ggasafsvovlnïngsanlægget udstr0mmende rengas ved, at der tilblandes en del af den varme, ikke afsvovlede r0ggas ved kobling udenom r0ggasafsvovlningsanlægget. Denne fremgangsmâde er relativt billig at gennemf0re. Den f0rer imidlertid til SC^-emissionsværdier, som for de fleste kularter ligger over den 20 tilladelige emissionsværdi.

Der kendes ogsâ et anlæg til genopvarraning af r0ggas efter et vâdt r0ggasafsvovlningsanlæg, hvor r0ggassen f0rst ledes gennem en r0ggas-luftforvarmer, derpâ gennem et r0ggasfiltreringsanlæg og f0r indf0rin-gen i et r0ggasafsvovlningsanlæg atter via en râgas-rengasvarmeveks-25 1er. I denne afk01es den f0rste til omtrent 50*C til 80’C og opvarmes atter efter r0ggasafsvovlningen til ca. 90*C. Dette anlæg arbejder med kun smâ termiske tab og frembringer ogsâ et tilstrækkeligt kraftigt træk i skorstenen. Som f01ge af underskridningen af dugpunktet er kor-rosionen og tilsmudsningen i râgas-rengasvarmeveksleren imidlertid be-30 tragtelig.

Det er da ogsâ allerede blevet foreslâet at lede r0ggassen via en r0ggas-luftforvarmer, et elektrofilter, en koldluftforvarmer ind i r0g-gasafsvovlningsanlægget og til den sâledes rensede, ind i skorstenen str0mmende rengas at tilblande en del af den tidligere i koldluftfor-35 varmeren og i r0ggas-luftforvarmeren forud opvarmede friskluft. Dette - 2 -

DK 157102 B

anlæg, som medf0rer en god udnyttelsé af den termiske energi i r0ggas-seme, n0dvendigg0r imidlertid store investeringer til fremstillingen af de forskellige yderligere komponenter. Som f01ge af underskridningen af dugpunktet skal der imidlertid ogsâ her régnés med korrossion i 5 koldluftforvarmeren.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at anvise en mâde, hvorpâ r0ggassen med mindst imilige tab efter et vâdt r0ggasafsvovl-ningsanlæg atter kan opvarmes, uden at udsætte anlæggets komponenter for korroderende pâvirkninger.

10 L0sningen af denne opgave fremkommer if01ge opfindelsen ved en fremgangsmâde hhv. et anlæg af den indledningsvis anf0rte art med de i den kendetegnende del af krav 1 hhv. krav 6 anf0rte ejendommeligheder.

Herved undgâs det, at den rensede og med vanddrâber fyldte r0ggas opvarmes med varmeflader, som if01ge erfaringen hurtigt bliver tilsmud-15 set og korroderede/ samt at anlæggets 0vrige komponenter ligeledes skâ-nes for kondensdrâber. Samtidig spares koldluftforvarmeren eller râgas-rengasforvarmeren i forhold til de tidligere beskrevne anlæg.

En stigning af den samlede virkningsgrad ved genopvarmningen af den rensede r0ggas qpnâs i en hensigtsmæssig videre udformning af op-20 findelsen, hvis en del af den opvarmede friskluft f0res tilbage fra ud~ gangen fra r0ggas-luftforvarmeren til indgangen til den af det tredie medium opvarmede varmeveksler. Dette medf0rer en for0get luftindgangs-temperatur pâ luftindgangssiden i r0ggas-luftforvarmeren og/eller en besparelse af den varme, som ellers skulle indf0res fra det tredie me-25 dium. Det f0rstnævnte résultat tillader en stærkere afk01ing af r0ggas~ serne/ uden at dugpunktet underskrides pâ dele af r0ggas-luftforvarme~ ren.

Yderligere enkeltheder ved opfindelsen forklares ved hjælp af fle-re pâ figurerne viste udf0relseseksempler. Pâ tegningen viser: 30 fig. 1 en skematisk gengivelse af et anlæg if01ge opfindelsen til genopvarmning af r0ggasser efter et vâdt r0ggasaf-svovlningsanlæg/ fig. 2 et diagram af de ved r0ggas-luftforvarmeren i fig. 1 35 herskende temperaturforhold.

- 3 -

DK 157102 B

fig. 3 en skematisk gengivelse af en i forhold til indretningen pâ fig. 1 videreudformet udformning af anlægget og til genopvarnining af r0ggasserne efter et vâdt r0ggasafsvovl ningsanlæg, og 5 fig. 4 et diagram over de ved r0ggas-luftforvarmeren pâ fig. 3 herskende temperaturforhold.

Pâ den skematiske gengivelse pâ fig. 1 ser man, at der i den til skorstenen 1 f0rende r0ggasledning 2 set i r0ggassens str0mningsretning 10 i sérié efter hinanden er anbragt en cirkulationsluftforvarraer 3 som r0ggas-luftforvarmer, et r0ggas-filtreringsanlæg 4, en sugeblæser 5, et r0ggasafsvovlningsanlæg 6 og en dampopvarmet, eller alternativt ogsâ r0ggasopvarmet hjælpevarmeveksler 7. I den til forbrændingskammeret 8 f0rende friskluftledning 9 er der indkoblet en friskluftblæser 10, en 15 dampopvarmet luftforvarmer 11 og r0ggas-luftforvarmeren 3 i sérié. Fra friskluftledningen 9, mellem cirkulationsluftforvarmeren 3 og forbrændingskammeret 8, afgrener en varmluftledning 12, som mander ind i r0g-gasledningen 2 mellem r0ggasafsvovlningsanlægget 6 og hjælpevarmeveks-leren 7.

20 Ved dette anlæg til genopvarmning af r0ggassen efter et vâdt r0g- gasafsvovlningsanlæg afk01es r0ggassen i cirkulationsluftforvarmeren 3 fx. fra omkring 410‘C til ca. 120*C. Denne afk01ede r0ggas f0res af su-geblæseren 5 gennem st0vfilteret 4 og det vâde afsvovlningsanlæg 6. I det vâde r0ggasafsvovlningsanlæg afk01es r0ggassen som en f01ge af 25 fremgangsmâden til ca. 45*C. Denne værdi ligger langt under dugpunktet og ogsâ under den temperatur, som er n0dvendig til dannelsen af et til-strækkeligt træk i skorstenen 1. Den af friskluftblasseren 10 samtidigt indsugede friskluft opvarmes ved dette anlæg i den dampopvarmede luftforvarmer 11 til ca. 60*C til 70*C og ledes ind i cirkulationsluftfor-30 varmeren 3. Den opvarmes der til ca. 350*C og kommer med denne temperatur ind i forbrændingskammeret 8. Omtrent 11% af denne opvarmede friskluft blandes via varmeluftledningen 12 til de fra r0ggasafsvovl-ningsanlægget 6 udstr0mmende, rensede r0ggasser og opvarmer derved disse til omtrent 75*C. Denne værdi ligger ovenover dugpunktet og muligg0r 35 et kraftigere træk i skorstenen 1.

- 4 -

DK 1 57102 B

Til forbedring af skorstenstrækket kan der efter behov ske en y-derligere opvarmning af r0ggassen ved hjælp af hjælpevarmeveksleren 7.

Hertil kan der indf0res spilddamp fra en darapturbine eller en anden dampforbruger eller forvarmet vand eller varm râgas i hjælpevarmeveks-5 leren 7. Herunder er der ved denne hjælpevarmeveksler ingen korrosions-eller tilsmudsningsrisiko, fordi temperaturen pâ den indstr0mmende r0g-gas allerede som f01ge af varmlufttilblandingen ligger oven over dug-punktet. Denne hjælpevarmeveksler 7, i hvilken r0ggassen kan opvarmes til over 100 *C med spildvarmen fra kraftværket sikrer ved start af an-10 lægget og i perioder med lav bêlastning et tilstrækkeligt træk i skor-stenen 1.

Fig. 2 viser temperaturen v i afhængighed af den overf0rte varme-mængde Q i cirkulationsluftforvarmeren 3 pâ fig. 1. I denne str0mmer r0ggassen 13 modsat friskluften 14. I normaltilfælde, dvs. nâr der i 15 r0ggasforvarmeren kun opvarmes forbrændingsluft, som str0mmer til for-brændingskammeret 8 - se den punkterede kurve 14' pâ fig. 2 og kurven 30* pâ fig. 4 - er temperaturforskellen mellem r0ggas og luft pâ den varme side af r0ggas-luftforvarmeren til stadighed tydeli.gt mindre end pâ den kolde side. Friskluften opvarmes pâ grund af dens mindre vand-20 værdi, dvs. produktet af massestr0mningen og den specifikke varme, hur-tigere end r0ggassen 13 afk01es. I udf0relseseksemplet pâ fig. 1 ledes der derimod pâ grund af tilblandingen af varmluft til rengassen 111% af forbrændingsluften ind i cirkulationsluftforvarmeren. Her træder r0g-gassen 13 ind med en temperatur tgg = 410*C i cirkulationsluftforvarme-25 ren 3 og forlader den med en temperatur tj^ = 120*C. Friskluften 14 f0-res ind i cirkulationsluftforvarmeren 3 med en temperatur pâ t^ = 60*C og forlader den med en udgangstemperatur t^ = 350*. Stejlheden af de to temperaturkurver 13 og 14 er til stadighed forskellig.

Med tg pâ fig. 2 angives den for korrosionen væsentlige pladetem-30 peratur pâ den kolde side af cirkulationsluftforvarmeren. Den ligger omtrent midtvejs mellem luftindgangstemperature tLE og r0ggasudgangs-tenperaturen t^ og beskrives derfor omtrent af ligningen 35

DK 157102 B

- 5 - _ + tRA.

^ 2

Denne pladetemperatur ma ikke - hvis man vil undgâ korrossion og tilsmudsning - ligge nedenunder dugpunktet og skal derfor i almindelig-5 hed ikke underskride 90*C. Dette har til f01ge, at man ikke mâ afk01e r^ggassen under 120*C ved en luftindgangstemperatur pâ 60*C. Hvis man, som antydet punkteret pâ fig. 2, ville lade friskluften str0mme ind i cirkulationsforvarmeren 3 uden forvarmning med ca. 45*C, mâtte r0ggas-serne ikke afk01es til under 135‘C, fordi pladetemperaturen tg ellers 10 ved den kolde ende i cirkulationsluftforvarmeren ville falde under 90 *C. Spildgastabene er imidlertid som bekendt mindre, jo mere varme der kan udtrækkes af r0ggasserne f0r de træder ind i r0ggasafsvovl-ningsanlægget. Af denne grund benyttes den af det tredie medium opvar-mede luftforvarmer 11 til, at udtrække mere varme fra r0ggasserne i 15 cirkulationsluftforvarmeren 3, uden at dugpunktet underskrides.

Fig 3 viser et anlæg til genopvarmning af r0ggassen efter et vâdt r0ggasafsvovlningsanlæg, der i forhold til udf0relseseksemplet pâ fig.

1 er noget ændret. Ogsâ ved dette anlæg er der i den til skorstenen 15 f0rende r0ggasledning 16 i sérié efter hinanden anbragt en cirkula-20 tionsluftforvarmer 17 som r0ggas-luftforvarraer, et r0ggasfiltrerings-anlæg 18, ©a sugeblæser 19, et r0ggasafsvovlningsanlæg 21 og en damp-eller r0ggasopvarmet hjælpevarmeveksler 21. Ogsâ pâ friskluftsiden er der i den til forbrændingskammeret 22 f0rende friskluftledning 23 i sérié anbragt en friskluftblæser 24, en dampopvarmet luftforvarmer 25 og 25 cirkulationsluftforvarmeren 17. Fra friskluftledningen 23 mellem cirkulationsluf tf orvarmeren og forbrændingskammeret afgrener en varmluftled-ning 26, som mander ind i den fra r0ggasafsvovlningsanlægget 20 til hjælpevarmeveksleren 21 f0rende r0ggasledning. Til forskel fra anlægget if01ge fig. 1 indeholder varmluftledningen 26 imidlertid en varmeluft-30 returledning 27, som mander ind i indsugningskanalen 28 pâ friskluft-blæseren 24. Desuden er der i varmluftledningen 26 indbygget et andet filtreringsanlæg 29.

Ved dette anlæg til genopvarmning af r0ggas udtrækkes der f0rst varme fra r0ggassen i cirkulationsluftforvarmeren 17 - ligesom det al-35 lerede er beskrevet ved hjælp af udf0relseseksemplet pâ fig. 1. Derfor - 6 -

DK 157102 B

tilblandes der til rengassen, senere efter filtrering og afsvovlning, friskluft og dens temperatur hæves sâledes over dugpunktet. Denne gen-opvarmede rengas kan derfor via hjælpevarmeveksleren 21 uden risiko tilf0res yderligere varme til for0gelse af trækket i skorstenen.

5 Til forskel fra udf0relseseksemplet pâ fig. 1 ledes imidlertid en del af den frembragte varmluft ind i indsugningskanalen 28 pâ frisk-luftblæseren 24* Pâ denne mâde opvariaes friskluften allerede pâ indsug-ningssiden. Friskluftkapaciteten gennem den dampopvarmede luftforvarmer 25 og cirkulationsluftvarmeren 17 er for0get med denne recirkulerende 10 varmluftmængde. Dette har, som diagram pâ fig. 4 viser, til f01ge, at den friskluft 30, hvis indstr0mning i cirkulationsforvarmeren 17 er for0get med 11% i forhold til udf0relseseksemplet pâ fig. 1 og 2, op-varmes mindre hastigt ved uforandret r0ggasmængde. Dvs. at friskluft-temperaturkurven forl0ber pâ fig. 4 mindre stejlt, end pâ fig. 2. Ved 15 tilsvarende for0gelse af den recirkulerende friskluftstr0m kan den være lige sâ stejl eller endda noget fladere end temperaturkurven pâ den i modsat retning str0mmende r0ggas 31.

Hvis man i udf0relseseksemplet pâ fig. 4 atter gâr ud fra en r0g-gasindgangstemperatur tgg = 410*C og en friskluftudgangstemperatur tgA 20 pâ 350*C, ligger r0ggasudgangstemperaturen t^ og friskluftindgangstem-peraturen t^g nærmere ved hinanden. Ved en pladetemperatur tg = 90 *C f0rer det til en luftindgangstemperatur pâ t^g = 70‘C og til en r0ggas-indgangstenperatur — 110*C. Dvs. at der kan udtrækkes mere varme fra r0ggassen i forhold til udf0relseseksemplet pâ fig. 1 og 2, uden at 25 pladetemperaturen 90*C og dermed dugpunktet underskrides. Denne stærke afk01ing af r0ggassen i cirkulationsluftforvarmeren 17 f0rer inddlertid til en for0get virkningsgrad for hele anlægget, fordi opvarmnmingen af luftforvarmeren 25 med det tredie medium kan mindskes pâ grund af den bedre udnyttelse af r0ggasvarmen. Det i varmluftledningen 26 indbyggede 30 r0ggasfiltreringsanlæg 29 tjener til atter at fjeme den i cirkulationsluftforvarmeren 17 fra r0ggassiden til luftsiden transporterede aske.

Ved det pâ fig. 3 viste anlæg til genopvarmning af r0ggas kan der i stedet for varmluftreturledningen 27 anvendes den punkteret, med en 35 blæser 32 forsynede varmluftreturledning 33. Ved denne konstruktion - 7 -

DK 157102 B

kompenserer en bedre varmeoverf0rsel i luftforvarmeren 25 for det for-0gede opbud til blæseren 32.

5

Claims (10)

1. Fremgangsmâde til genopvarmning af rjziggas efter et vâdt r0ggasaf-svovlningsanlæg under tilblanding af i en r0ggasluftforvarmer af den i r0ggasafsvovlingsanlægget str0mmende r0ggas opvarmet friskluft til den afsvovlede r0ggas, kendetegnet ved, at den til r0ggasluft- 5 forvarmeren (3f 17) tilf0rte friskluft forvarmes i en varmeveksler (11, 25. af et tredie medium, hvorved temperaturen af den i r0ggasafsvov-lingsanlægget (6) indtrædende r0ggas holdes pâ en værdi, som ligger over dugpunktet.

2. Fremgangsmâde if01ge krav 1, kendetegnet ved, at en del 10 af den opvarmede friskluft f0res tilbage fra udgangen fra r0ggasluft- forvarmeren (3, 17) til indgangen til den af det tredie medium opvarmede varmeveksler (11, 25).

3. Fremgangsmâde if01ge krav 1, kendetegnet ved, at r0g-gassen i r0ggasluftforvarmeren (3, 17) afk01es til en temperatur mel- 15 lem 100*C og 130*C.

4. Fremgangsmâde if01ge krav 1, kendetegnet ved, at mellem 8% og 25% af den opvarmede forbrændingsluft tilblandes den afsvovlede r0ggas til genopvarmning.

5. Fremgangsmâde if01ge krav 1, kendetegnet ved, at en 20 del af den opvarmede friskluft via en varmlufttilbagef0rïngsledning (32, 33) f0res tilbage fra udgangen fra r0ggasluftforvarmeren (17) til dennes luftindtag.

6. Anlæg til ud0velse af fremgangsmâden med en enkelt r0ggasluftfor-varmer, som afk01er r0ggassen, et vâdt r0ggasafsvovlingsanlæg og en 25 skorsten, der aile er koblet i sérié efter hinanden i en r0ggasledning, og med en friskluftblæser, som i en friskluftledning er koblet i sérié med r0ggasluftforvarmeren og et forbrændingskammer, og hvor en fra friskluftledningen mellem r0ggasluftforvarmeren og forbrændingskammeret afgrenende varmluftledning munder ind i r0ggasledningen mellem r0ggas-30 afsvovlingsanlægget og skorstenen, kendetegnet ved, at en med et tredie medium opvarmet varmeveksler (11, 25) i friskluftledningen (9, 23) ligger i sérié med friskluftblæseren (10, 24), r0ggasluft-forvarmeren (3, 17) og forbrændingskammeret (8, 22). DK 157102 B - 9 -

7. Anlaeg if0lge krav 5, kendetegnet ved, at der til varm-luftledningen (26) er tilsluttet en recirkulationsledning (27)/ som f0-rer tilbage til sugeledningen (28) pâ luftkompressoren (24).

8. Anlaeg if01ge krav 6, kendetegnet ved, at der umiddel-5 bart foran skorstenen (1/ 15) er koblet en hjælpevarmeveksler (7, 21), som er opvarmet ved hjælp af et tredie medium.

9. Anlaeg if01ge krav 8, kendetegnet ved, at r0ggassen op-varmes i hjælpevarmeveksleren (7, 21) til mellem 80*C og 120*C.

10. Anlæg if01ge krav 6, kendetegnet ved, at der er indbyg-10 get et r0ggasfiltreringsanlæg (29) i varmluftledningen (26) ved anven- delsen af en cirkulationsluftforvarmer (17) som r0ggasluftforvarmer. 15 \