ES2573638T3 - Procedure for injecting a substance into a boiler of a waste incineration plant - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para inyectar una sustancia en una caldera (4) de una planta de incineración de basuras con el uso de un propelente gaseoso, en el que la sustancia se conduce partiendo de al menos un distribuidor (8) a través de conducciones (14a-i), que se bifurcan desde el distribuidor (8), hasta una boquilla (16a-i) asociada en cada caso a la respectiva conducción (14a-i), por medio de la que se inyectan la sustancia y el propelente en la caldera (4), y la cantidad de sustancia que va a conducirse a la respectiva boquilla (16a-i) se ajusta en el distribuidor (8), reuniéndose la sustancia y el propelente antes de la ramificación de la respectiva conducción (14a-i), y siendo la sustancia un agente de reducción para la reducción de óxidos de nitrógeno, caracterizado porque para las boquillas cargadas con el agente de reducción se ajusta una primera cantidad de propelente, mientras que para las boquillas no cargadas con el agente de reducción se ajusta una segunda cantidad de propelente para el enfriamiento de dichas boquillas.Procedure for injecting a substance into a boiler (4) of a garbage incineration plant with the use of a gaseous propellant, in which the substance is conducted starting from at least one distributor (8) through pipes (14a-i ), which branch from the distributor (8), to a nozzle (16a-i) associated in each case to the respective conduit (14a-i), through which the substance and propellant are injected into the boiler ( 4), and the amount of substance to be conducted to the respective nozzle (16a-i) is adjusted in the distributor (8), the substance and the propellant meeting before branching off the respective conduit (14a-i), and the substance being a reducing agent for the reduction of nitrogen oxides, characterized in that for the nozzles loaded with the reducing agent a first amount of propellant is set, while for the nozzles not loaded with the reducing agent a second amount of propellant p For cooling these nozzles.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Procedimiento para inyectar una sustancia en una caldera de una planta de incineracion de basurasProcedure for injecting a substance into a boiler of a waste incineration plant
La presente invencion se refiere a un procedimiento para inyectar una sustancia en una caldera de una planta de incineracion de basuras de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 asf como a un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 9.The present invention relates to a method for injecting a substance into a boiler of a garbage incineration plant according to the preamble of claim 1 as well as to a device for carrying out the process according to the preamble of the claim. 9.
Procedimientos genericos se usan, por ejemplo, para la reduccion no catalttica selectiva (SNCR) de oxidos de nitrogeno gaseosos (NOx), tal como se producen por ejemplo en la incineracion de basuras. Los procedimientos de SNCR de este tipo se describen, por ejemplo, en el documento DE-A-4139862 y en el documento WO 2006/053281.Generic procedures are used, for example, for the selective non-catalytic reduction (SNCR) of gaseous nitrogen oxides (NOx), as they occur for example in the incineration of garbage. SNCR procedures of this type are described, for example, in DE-A-4139862 and in WO 2006/053281.
En los procedimientos de SNCR se inyectan habitualmente agentes de reduccion en disolucion acuosa (por ejemplo agua amoniacal o urea) o en forma gaseosa (por ejemplo amoniaco) en los gases de combustion calientes que circulan a traves de la caldera, para reducir oxidos de nitrogeno de acuerdo con las siguientes ecuaciones para dar nitrogeno molecular.In SNCR procedures, reducing agents are usually injected in aqueous solution (for example ammonia or urea) or in gaseous form (for example ammonia) in the hot combustion gases that circulate through the boiler, to reduce nitrogen oxides according to the following equations to give molecular nitrogen.
4 NO + 4 NH3 + O2 -> 4 N2 + 6 H2O4 NO + 4 NH3 + O2 -> 4 N2 + 6 H2O
2 NO2 + 4 NH3 + O2 -> 3 N2 + 6 H2O2 NO2 + 4 NH3 + O2 -> 3 N2 + 6 H2O
El intervalo de temperatura optimo se encuentra, a este respecto, en funcion de la composicion de gas de combustion, aproximadamente entre 850 °C y 950 °C. La zona correspondiente de la caldera se denomina tambien camara de postcombustion.The optimum temperature range is, in this respect, depending on the composition of combustion gas, approximately between 850 ° C and 950 ° C. The corresponding area of the boiler is also called the postcombustion chamber.
Por encima del intervalo de temperatura optima se oxida amoniaco en una medida creciente, generandose oxidos de nitrogeno, lo que da como resultado un exceso de consumo indeseado de amoniaco. Por debajo de dicho intervalo de temperatura tiene lugar solo una reduccion insuficiente de oxidos de nitrogeno.Above the optimum temperature range, ammonia is oxidized to an increasing extent, generating nitrogen oxides, resulting in an excess of unwanted ammonia consumption. Below this temperature range only an insufficient reduction of nitrogen oxides takes place.
Para eliminar oxidos de nitrogeno de manera eficiente del gas de combustion, es por lo tanto necesario inyectar amoniaco en primer lugar en la caldera, allf donde se da dicho intervalo de temperatura optimo.In order to remove nitrogen oxides efficiently from the combustion gas, it is therefore necessary to inject ammonia first in the boiler, where said optimum temperature range occurs.
De manera correspondiente, por ejemplo en el documento WO 91/17814 se divulga un procedimiento, de acuerdo con el que se inyecta un medio para la reduccion de sustancias nocivas a una temperatura en un paso de gas de combustion, en el que las sustancias nocivas se reducen de manera eficaz. A este respecto, las boquillas estan dispuestas en diferentes zonas, distribuidas a lo largo de la altura.Correspondingly, for example in WO 91/17814 a process is disclosed, according to which a means for the reduction of harmful substances is injected at a temperature in a combustion gas passage, in which the harmful substances They are reduced effectively. In this regard, the nozzles are arranged in different areas, distributed along the height.
Como alternativa a esto, en el documento DE-C-3722523 se propone una disposicion de boquillas en una planta de lanzas que pueden desplazarse en vertical, a traves de la que puede adaptarse la ubicacion del suministro de amoniaco.As an alternative to this, document DE-C-3722523 proposes a nozzle arrangement in a lance plant that can move vertically, through which the location of the ammonia supply can be adapted.
En el documento WO 91/06506 se divulga un sistema para la reduccion de oxidos de nitrogeno en el gas de escape procedente de la combustion de un combustible que contiene carbono. A este respecto se introduce en el gas de escape un medio de tratamiento por medio de inyectores, que se alimentan desde una mezcladora.WO 91/06506 discloses a system for the reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas from the combustion of a carbon-containing fuel. In this regard, a treatment means is introduced into the exhaust gas by means of injectors, which are fed from a mixer.
Para una reduccion eficiente de los oxidos de nitrogeno hay que anadir que la temperatura en los sitios individuales en la caldera es habitualmente irregular y esta sometida a fuertes fluctuaciones temporales.For an efficient reduction of nitrogen oxides, it should be added that the temperature at the individual sites in the boiler is usually irregular and is subject to strong temporary fluctuations.
A este respecto, en el documento DE-A-4434943 se divulga un procedimiento en el que a traves de sensores de temperatura se determina el nivel de temperatura optimo para la reduccion en la caldera y se orientan de manera correspondiente las boquillas para la alimentacion del agente de reduccion.In this regard, document DE-A-4434943 discloses a procedure in which the optimum temperature level for the reduction in the boiler is determined through temperature sensors and the nozzles for feeding the feed are correspondingly oriented. reduction agent
En cambio, una reduccion optima de los oxidos de nitrogeno es entonces solo posible en la practica cuando la cantidad de agente de reduccion que va a alimentarse para cada boquilla puede ajustarse individualmente, para tener en cuenta las diferencias de temperatura localizadas en la caldera.In contrast, an optimal reduction of nitrogen oxides is then only possible in practice when the amount of reducing agent to be fed for each nozzle can be adjusted individually, to take into account the temperature differences located in the boiler.
En este contexto, el documento DE 20 2006 013 152 divulga una disposicion de conduccion para varias lanzas de atomizador en una caldera, a traves de las que se alimenta un aditivo en la caldera. A este respecto, en un distribuidor se ajusta la cantidad de alimentacion del aditivo para cada lanza de atomizador.In this context, document DE 20 2006 013 152 discloses a conduction arrangement for several atomizer lances in a boiler, through which an additive is fed into the boiler. In this regard, the amount of feed of the additive for each atomizer lance is adjusted in a distributor.
En el caso de todas las boquillas o lanzas de los documentos expuestos anteriormente del estado de la tecnica se trata de las denominadas boquillas de dos sustancias o lanzas de dos sustancias.In the case of all the nozzles or lances of the documents set forth above in the state of the art, these are the so-called two-substance nozzles or two-substance lances.
De este modo, por ejemplo en la disposicion descrita en el documento DE 20 2006 013 152, se mezclan el aditivo y el medio de presion inmediatamente antes de la alimentacion en la caldera en una pieza de conexion asociada a la lanza de atomizador, lo que permite una dosificacion independiente entre sf del propelente y del aditivo.Thus, for example, in the arrangement described in DE 20 2006 013 152, the additive and the pressure medium are mixed immediately before feeding into the boiler in a connection piece associated with the atomizer lance, which It allows an independent dosage between sf of the propellant and the additive.
Dado que cada una de las lanzas de dos sustancias o boquillas de dos sustancias individuales dispone de una alimentacion propia para el aditivo y una alimentacion propia para el aire comprimido, su construccion es, en cambio,Since each of the lances of two substances or nozzles of two individual substances has its own feed for the additive and its own feed for compressed air, its construction is instead
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relativamente costosa. Aparte de esto, las lanzas de dos sustancias o boquillas de dos sustancias tienen dimensiones relativamente grandes, lo que dificulta su montaje en la caldera de una planta de calcinacion.relatively expensive Apart from this, the lances of two substances or nozzles of two substances have relatively large dimensions, which makes it difficult to mount them in the boiler of a calcining plant.
Si, tal como es habitual en los procedimientos de SNCR, se inyecta amoniaco, entonces, este en los sistemas basados en boquillas de dos sustancias, se encuentran por regla general en disolucion fuertemente diluida en forma de agua amoniacal, para garantizar una distribucion uniforme del amoniaco en las boquillas de dos sustancias individuales. Para ello se usa en general ablandada, para minimizar depositos de cal en la boquilla o en la conduccion de lfquido que conduce a la misma.If, as is customary in SNCR procedures, ammonia is injected, then it is in two-substance nozzle-based systems, as a rule they are in a solution diluted strongly in the form of ammonia water, to ensure a uniform distribution of Ammonia in the nozzles of two individual substances. For this, it is generally used to soften, to minimize deposits of lime in the nozzle or in the conduction of liquid that leads to it.
Junto con el alto coste, que esta relacionado con la dilucion central de amoniaco con agua ablandada, los sistemas basados en boquillas de dos sustancias presentan con frecuencia la desventaja de que la regulacion es lenta, es decir, que solo puede reaccionarse con un fuerte retardo a fuertes variaciones de temperatura en la caldera. En particular, los sistemas conocidos no permiten, por regla general, reaccionar adecuadamente a picos de temperatura breves en la caldera.Together with the high cost, which is related to the central dilution of ammonia with softened water, two-substance nozzle-based systems often have the disadvantage that regulation is slow, that is, that it can only react with a strong delay at strong temperature variations in the boiler. In particular, known systems do not allow, as a rule, to react adequately to short temperature peaks in the boiler.
Por lo tanto, es objetivo de la presente invencion poner a disposicion un procedimiento sencillo para inyectar una sustancia que es un agente de reduccion para la reduccion de oxidos de nitrogeno, en una caldera de una planta de incineracion de basuras, que permite, para sitios de inyeccion individuales, ajustar de manera controlada la cantidad de sustancia deseada y adaptar rapidamente este ajuste.Therefore, it is an objective of the present invention to provide a simple method for injecting a substance that is a reducing agent for the reduction of nitrogen oxides, in a boiler of a waste incineration plant, which allows, for sites of individual injection, adjust in a controlled manner the amount of substance desired and adapt this setting quickly.
En particular, el procedimiento permitira, en el caso de un gasto lo mas bajo posible, en procedimientos de SNCR, garantizar una reduccion optima de los oxidos de nitrogeno con un consumo mmimo de agente de reduccion teniendo en cuenta tanto las diferencias de temperatura espaciales como las variaciones de temperatura temporales en la caldera.In particular, the procedure will allow, in the case of the lowest possible expense, in SNCR procedures, to guarantee an optimal reduction of nitrogen oxides with a minimum consumption of reducing agent taking into account both spatial temperature differences and the temporary temperature variations in the boiler.
El objetivo se consigue de acuerdo con la invencion mediante el procedimiento de la reivindicacion 1. Formas de realizacion ventajosas se exponen en las reivindicaciones dependientes.The objective is achieved in accordance with the invention by the method of claim 1. Advantageous embodiments are set forth in the dependent claims.
De acuerdo con la reivindicacion 1 se conduce la sustancia que va a inyectarse partiendo de al menos un distribuidor a traves de conducciones, que se bifurcan desde el distribuidor, hasta en cada caso una boquilla asociada a la respectiva conduccion. La cantidad de sustancia que va a conducirse a la boquilla respectiva se ajusta en el distribuidor.According to claim 1, the substance to be injected is conducted starting from at least one distributor through conduits, which branch from the distributor, to in each case a nozzle associated with the respective conduction. The amount of substance to be taken to the respective nozzle is adjusted at the distributor.
Debido a que de acuerdo con la invencion, la sustancia que va a inyectarse y el propelente se reunen antes de la ramificacion de la respectiva conduccion desde el distribuidor, existe ya antes de la ramificacion una mezcla que contiene la sustancia y el propelente. Por consiguiente, pueden usarse boquillas de una sustancia constructivamente sencillas y robustas, tal como se describen, por ejemplo, en el documento EP-A-0 364 712, cuyo contenido se incluye conjuntamente por la presente por referencia.Because according to the invention, the substance to be injected and the propellant meet before the branching of the respective conduction from the distributor, there is already before the branching a mixture containing the substance and the propellant. Accordingly, nozzles of a constructively simple and robust substance can be used, as described, for example, in EP-A-0 364 712, the content of which is jointly included herein by reference.
Hasta el momento se ha procedido de que un ajuste de la cantidad de sustancia que va a inyectarse para cada boquilla individual puede realizarse solo con el uso de boquillas de dos sustancias.So far it has been proceeded that an adjustment of the amount of substance to be injected for each individual nozzle can be made only with the use of two substance nozzles.
Se ha descubierto ahora sorprendentemente que tambien es posible con el uso de boquillas de una sustancia ajustar la cantidad de sustancia que va a inyectarse para cada boquilla.It has now surprisingly been discovered that it is also possible with the use of a substance's nozzles to adjust the amount of substance to be injected for each nozzle.
El procedimiento de la presente invencion se usa en primer lugar para los procedimientos de SNCR mencionados anteriormente. Por regla general, la sustancia que va a inyectarse es por lo tanto un agente de reduccion para la reduccion de oxidos de nitrogeno, en particular amoniaco o urea.The procedure of the present invention is first used for the SNCR procedures mentioned above. As a general rule, the substance to be injected is therefore a reducing agent for the reduction of nitrogen oxides, in particular ammonia or urea.
La invencion permite ajustar individualmente la cantidad que va a inyectarse de agente de reduccion en funcion del perfil de temperatura existente en cada caso en la caldera para cada boquilla. De esta manera puede garantizarse que el agente de reduccion se inyecta por centros de gravedad, allf donde se encuentra el intervalo de temperatura optimo para la reduccion. Esto lleva a que a una alta velocidad de reduccion de los oxidos de nitrogeno se minimice el deslizamiento y por lo tanto tambien el consumo de agente de reduccion, lo que da como resultado en total un modo de funcionamiento muy economico y ecologico.The invention allows the amount to be injected of reducing agent to be individually adjusted according to the temperature profile existing in each case in the boiler for each nozzle. In this way it can be guaranteed that the reducing agent is injected through centers of gravity, where the optimum temperature range for the reduction is located. This leads to a high speed of reduction of nitrogen oxides to minimize slippage and therefore also the consumption of reducing agent, which results in a very economical and ecological mode of operation.
De acuerdo con una forma de realizacion de la invencion, en el caso de un cambio en el ajuste de la cantidad de sustancia que va a conducirse a la respectiva boquilla, este cambio se lleva a cabo sin escalonamiento, es decir, de manera continua.According to an embodiment of the invention, in the case of a change in the adjustment of the amount of substance to be conducted to the respective nozzle, this change is carried out without stepping, that is, continuously.
En general, las boquillas estan dispuestas en varios niveles de boquillas horizontales, preferentemente al menos tres (y por lo tanto por regla general orientados en transversal a la direccion de flujo del gas de combustion). De acuerdo con la forma de realizacion anterior del procedimiento, la cantidad de sustancia que va a inyectarse puede desplazarse sin escalonamiento desde un primer nivel de boquilla hasta otro nivel de boquilla, es decir, que se reduce sin escalonamiento en un primer nivel de boquilla horizontal y se eleva al mismo tiempo hasta otro nivel de boquilla horizontal. Esto permite, en el caso de procedimientos de SNCR reaccionar de manera optima a fluctuaciones de temperatura temporales, lo que no es posible en el caso de un cambio de nivel de boquilla abrupto y los estados de transicion indefinidos que resultan a este respecto de esta manera.In general, the nozzles are arranged in several levels of horizontal nozzles, preferably at least three (and therefore as a rule oriented transversely to the flow direction of the combustion gas). According to the previous embodiment of the process, the amount of substance to be injected can be moved without stepping from a first nozzle level to another nozzle level, that is, it is reduced without stepping into a first horizontal nozzle level and rises at the same time to another level of horizontal nozzle. This allows, in the case of SNCR procedures to react optimally to temporary temperature fluctuations, which is not possible in the case of an abrupt nozzle level change and the undefined transition states that result in this respect in this way. .
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La invencion permite ademas llevar a cabo muy rapidamente dicho cambio o desplazamiento sin escalonamiento. Esto se permite, entre otras cosas, porque de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invencion no es necesaria una dilucion central de la sustancia, tal como se lleva a cabo por ejemplo en el caso de los procedimientos de SNCR basados en boquillas de dos sustancias. Por lo tanto, la presente invencion permite reaccionar adecuadamente incluso a breves variaciones de temperatura.The invention also allows such change or movement to be carried out very quickly without stepping. This is allowed, among other things, because according to the process according to the invention a central dilution of the substance is not necessary, as is carried out for example in the case of SNCR procedures based on two nozzles. substances Therefore, the present invention allows to react properly even at short temperature variations.
Por regla general, a este respecto se regula la cantidad total de agente de reduccion que va a inyectarse en funcion del contenido en oxido de nitrogeno presente despues de la caldera en el gas de combustion. Para ello estan dispuestos aguas debajo de la caldera medios para la determinacion del contenido en oxidos de nitrogeno. El contenido en oxidos de nitrogeno determinado a este respecto, para la regulacion de la cantidad total necesaria de agente de reduccion se compara con un valor teorico predeterminado.As a general rule, in this respect the total amount of reducing agent to be injected is regulated according to the nitrogen oxide content present after the boiler in the combustion gas. For this purpose, means for determining the nitrogen oxide content are arranged downstream of the boiler. The nitrogen oxide content determined in this regard, for the regulation of the total amount of reducing agent needed is compared with a predetermined theoretical value.
Para garantizar una tasa de reduccion de oxidos de nitrogeno lo mas alta posible con un consumo de agente de reduccion mmimo, se regula la cantidad de agente de reduccion que va a conducirse a la respectiva boquilla por regla general en funcion del perfil de temperatura en la caldera. Por lo tanto, puede garantizarse que el agente de reduccion se inyecte por centros de gravedad allf donde se encuentra el intervalo de temperatura optimo para la reduccion.To guarantee a rate of reduction of nitrogen oxides as high as possible with a minimum reduction agent consumption, the amount of reducing agent to be directed to the respective nozzle is regulated as a rule according to the temperature profile in the boiler. Therefore, it can be ensured that the reduction agent is injected through centers of gravity where the optimum temperature range for the reduction is located.
Para la determinacion del perfil de temperatura se tiene en cuenta en principio cualquier aparato de medicion de la temperatura que sea adecuado para este fin. Aparatos de medicion de la temperatura correspondientes son conocidos para el experto. De manera especialmente preferente se usan como aparatos de medicion de la temperatura los denominados pirometros de radiacion, que permite una medicion precisa de la temperatura del gas.In order to determine the temperature profile, in principle any temperature measuring device that is suitable for this purpose is taken into account. Corresponding temperature measuring devices are known to the expert. Especially preferably, the so-called radiation pyrometers are used as temperature measurement devices, which allows a precise measurement of the gas temperature.
El gradiente de temperatura que cae en direccion de flujo del gas de combustion puede determinarse por medio de un algoritmo conocido por el experto. Mediante determinacion de la temperatura en un punto definido puede determinarse por lo tanto el perfil de temperatura existente en la caldera en la direccion de flujo.The temperature gradient that falls in the direction of flow of the combustion gas can be determined by means of an algorithm known to the expert. The temperature profile in the boiler in the flow direction can therefore be determined by determining the temperature at a defined point.
Ademas mediante la determinacion de la temperatura en un punto adicional es posible determinar el perfil de temperatura tambien transversalmente a la direccion de flujo a traves de interpolacion entre los dos puntos de temperatura. Por lo tanto, la determinacion de la temperatura en dos puntos distintos permite determinar la totalidad del perfil de temperatura en dos dimensiones. De manera correspondiente se determina el perfil de temperatura en la caldera de manera especialmente preferente por medio de al menos dos aparatos de medicion de la temperatura. Puede concebirse, por ejemplo, que por distribuidor esten previstos al menos dos aparatos de medicion de la temperatura.Also by determining the temperature at an additional point it is possible to determine the temperature profile also transversely to the flow direction through interpolation between the two temperature points. Therefore, the determination of the temperature at two different points makes it possible to determine the entire temperature profile in two dimensions. Correspondingly, the temperature profile in the boiler is determined particularly preferably by means of at least two temperature measuring devices. It can be conceived, for example, that at least two temperature measuring devices are provided per distributor.
La cantidad de agente de reduccion necesario localmente depende aparte de esto de la velocidad de flujo localizada, dado que a una velocidad de flujo alta se necesita mas agente de reduccion que a una mas baja. A este respecto puede concebirse regular la cantidad de agente de reduccion que va a conducirse a la respectiva boquilla adicionalmente en funcion de la distribucion de la velocidad de flujo del gas de combustion en la caldera. A este respecto es por regla general suficiente determinar una vez la velocidad de flujo.The amount of reduction agent needed locally depends separately on this from the localized flow rate, since at a high flow rate more reduction agent is needed than at a lower one. In this regard, it can be conceived to regulate the amount of reducing agent to be directed to the respective nozzle in addition to the flow rate distribution of the combustion gas in the boiler. In this respect, it is generally sufficient to determine the flow rate once.
El ajuste de la cantidad de agente de reduccion que va a conducirse a las boquillas individuales tiene lugar de acuerdo con la invencion en el distribuidor. Concretamente, se suministra el agente de reduccion dosificado al flujo de propelente, concretamente de acuerdo con la invencion antes de la ramificacion de la conduccion que conduce a la boquilla respectiva. Por lo tanto, antes de la ramificacion existe una mezcla que contiene el propelente y el agente de reduccion.The adjustment of the amount of reducing agent to be directed to the individual nozzles takes place in accordance with the invention at the distributor. Specifically, the dosing reducing agent is supplied to the propellant flow, specifically in accordance with the invention before branching the conduit leading to the respective nozzle. Therefore, before branching there is a mixture containing the propellant and the reducing agent.
Ademas, tiene lugar de acuerdo con la invencion una distribucion de la cantidad de propelente. A este respecto, para las boquillas cargadas con el agente de reduccion se ajusta una primera cantidad de propelente, mientras que para las boquillas no cargadas con el agente de reduccion se ajusta una segunda cantidad de propelente para el enfriamiento de dichas boquillas.In addition, a distribution of the amount of propellant takes place according to the invention. In this regard, for the nozzles loaded with the reducing agent a first quantity of propellant is adjusted, while for the nozzles not loaded with the reducing agent a second quantity of propellant is adjusted for cooling said nozzles.
Para la distribucion se tienen en cuenta a este respecto los medios conocidos para el experto, que son adecuados para los fines correspondientes. Por ejemplo, puede ajustarse la cantidad de agente de reduccion o de propelente por medio de valvulas de regulacion.For the distribution, the means known to the expert, which are suitable for the corresponding purposes, are taken into account in this regard. For example, the amount of reducing agent or propellant can be adjusted by means of regulating valves.
El agente de reduccion se encuentran preferentemente en disolucion acuosa. En el caso de amoniaco disuelto se habla por lo tanto de agua amoniacal. Preferentemente se usa por ejemplo una disolucion de amoniaco habitual en el comercio, por ejemplo una disolucion de amoniaco al 25 %. Puede concebirse tambien cualquier otra disolucion que a las temperaturas existentes en la caldera libere amoniaco, por ejemplo una disolucion que contiene una sal de amonio tal como carbonato de amonio, formiato de amonio y/u oxalato de amonio.The reducing agent is preferably in aqueous solution. In the case of dissolved ammonia, there is therefore talk of ammonia water. Preferably, for example, a commercially used ammonia solution is used, for example a 25% ammonia solution. Any other solution that at the boiler temperatures free of ammonia can also be devised, for example a solution containing an ammonium salt such as ammonium carbonate, ammonium formate and / or ammonium oxalate.
Como propelente se usa preferentemente aire o vapor de agua.As propellant, air or water vapor is preferably used.
Si por ejemplo se usa aire como propelente, entonces se atomiza el agua amoniacal que va a inyectarse durante la alimentacion a la corriente de aire formando gotitas e inmediatamente despues se distribuye en las boquillas individuales o en las conducciones respectivas que conducen a las boquillas. Las gotitas eventualmente coalescentes se atomizan de nuevo en la boquilla a travesada con la velocidad del sonido.If, for example, air is used as a propellant, then the ammonia water to be injected during the feed into the air stream is atomized forming droplets and immediately afterwards it is distributed in the individual nozzles or in the respective conduits leading to the nozzles. The eventually coalescing droplets are atomized again in the nozzle to be pierced with the speed of sound.
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En las boquillas cargadas con el agua amoniacal se ajusta por regla general una presion previa de boquilla de aproximadamente 1 a 5 bar, para que el agua amoniacal o el amoniaco evaporado en la caldera pueda penetrar en medida suficiente en el flujo de gas de combustion. Aquellas boquillas que no estan en funcionamiento, es decir, no se han cargado con agua amoniacal, se atraviesan para el enfriamiento con una menor cantidad de aire. Antes de la bifurcacion de las conducciones que conducen a las respetivas boquillas se ajusta por lo tanto para las boquillas cargadas con el agua amoniacal un primer flujo de aire, mientras que para aquellas boquillas que no estan en funcionamiento, se ajusta un flujo de aire adicional, menor con respecto al primer flujo de aire.In the nozzles loaded with the ammonia water, a nozzle prepressure of approximately 1 to 5 bar is generally adjusted, so that the ammonia water or the ammonia evaporated in the boiler can penetrate the combustion gas flow sufficiently. Those nozzles that are not in operation, that is, have not been loaded with ammoniacal water, are passed through for cooling with a smaller amount of air. Before the bifurcation of the conduits leading to the respective nozzles, a first air flow is therefore adjusted for the nozzles loaded with ammonia water, while for those nozzles that are not in operation, an additional air flow is adjusted , lower compared to the first air flow.
Las conducciones que se bifurcan desde el distribuidor, que conducen a las boquillas respectivas se encuentran, por regla general, en forma de tubos, tal como se conocen por el experto para fines correspondientes. Como boquillas pueden usarse por ejemplo boquillas de chorro redondo o boquillas de abanico, siendo conocidas por el experto otras boquillas adicionales. En particular puede concebirse una disposicion alterna de boquillas de chorro redondo con boquillas de abanico.The pipes that branch from the distributor, which lead to the respective nozzles are, as a rule, in the form of tubes, as known by the expert for corresponding purposes. As nozzles, for example, round jet nozzles or fan nozzles can be used, other additional nozzles being known to the expert. In particular, an alternate arrangement of round jet nozzles with fan nozzles can be conceived.
La invencion se refiere ademas a un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento descrito anteriormente. El procedimiento y el dispositivo se explican adicionalmente por medio de las figuras adjuntas, de las queThe invention also relates to a device for carrying out the procedure described above. The procedure and the device are further explained by means of the attached figures, of which
la figura 1 es una representacion esquematica de un dispositivo de acuerdo con la invencion asociado a una caldera de una planta de incineracion de basuras, que comprende, en total, nueve boquillas, que estan distribuidas en tres niveles de boquillas; yFigure 1 is a schematic representation of a device according to the invention associated with a boiler of a waste incineration plant, comprising, in total, nine nozzles, which are distributed in three levels of nozzles; Y
la figura 2 es un diagrama en el que, en funcion de la altura de caldera (ordenadas) esta representado el intervalo de temperatura respectivo (abscisas) y esta representada la superficie resultante de la distribucion de temperatura en la caldera en superposicion con el intervalo de temperatura optimo, representado con rayado oscuro, del procedimiento de SNCr.Figure 2 is a diagram in which, depending on the boiler height (ordered), the respective temperature range (abscissa) is represented and the surface resulting from the temperature distribution in the boiler is shown in superposition with the range of optimal temperature, represented with dark scratch, of the SNCr procedure.
De acuerdo con la figura 1, el dispositivo 2 esta asociado a una caldera 4 de una planta de incineracion de basuras, que se atraviesa por el gas de combustion de la combustion. La direccion de flujo del gas de combustion esta representada a este respecto por medio de flechas paralelas 6.According to Figure 1, the device 2 is associated with a boiler 4 of a waste incineration plant, which is traversed by the combustion gas of the combustion. The flow direction of the combustion gas is represented in this respect by means of parallel arrows 6.
El dispositivo 2 comprende un distribuidor 8. En este desemboca una conduccion de alimentacion 10 para alimentar una sustancia, en particular un agente de reduccion para la reduccion de oxidos de nitrogeno, y una conduccion de alimentacion 12 para alimentar un propelente. Desde el distribuidor 8 se bifurcan en total nueve conducciones 14a-i, de las que tres conducciones 14a, 14b, 14c conducen a en cada caso una boquilla 16a, 16b o 16c de un primer nivel de boquillas horizontal, tres conducciones 14d, 14e, 14f conducen a en cada caso una boquilla 16d, 16e o 16f de un segundo nivel de boquillas horizontal y tres conducciones 14g, 14h, 14i conducen a en cada caso una boquilla 16g, 16h o 16i de un tercer nivel de boquillas horizontal. A este respecto, en cada caso estan dispuestas tres boquillas 14a, 14d, 14g o 14b, 14e, 14h o 14c, 14f, 14i una sobre otra y por lo tanto en cada caso en un nivel de boquilla vertical.The device 2 comprises a distributor 8. In this, a feed line 10 flows to feed a substance, in particular a reducing agent for the reduction of nitrogen oxides, and a feed line 12 to feed a propellant. From the distributor 8, a total of nine conduits 14a-i branch, of which three conduits 14a, 14b, 14c lead to in each case a nozzle 16a, 16b or 16c of a first level of horizontal nozzles, three conduits 14d, 14e, 14f lead to in each case a nozzle 16d, 16e or 16f of a second level of horizontal nozzles and three ducts 14g, 14h, 14i lead to in each case a nozzle 16g, 16h or 16i of a third level of horizontal nozzles. In this regard, in each case three nozzles 14a, 14d, 14g or 14b, 14e, 14h or 14c, 14f, 14i are arranged one above the other and therefore in each case at a vertical nozzle level.
Al distribuidor estan asociados ademas dos aparatos de medicion de la temperatura 18a, 18b, por medio de los que se determina de manera continua el perfil de temperatura existente en la caldera 4, tal como se describio anteriormente, en dos dimensiones.Two temperature measuring devices 18a, 18b are also associated with the distributor, by means of which the temperature profile existing in the boiler 4 is continuously determined, as described above, in two dimensions.
En el caso del uso del dispositivo en un procedimiento de SNCR, a este estan asociados, por regla general, medios para la determinacion del contenido en oxidos de nitrogeno despues de la caldera (no mostrado), por medio de los cuales se regula la cantidad total de agente de reduccion que va a inyectarse.In the case of the use of the device in an SNCR procedure, there are associated, as a rule, means for the determination of the nitrogen oxide content after the boiler (not shown), by means of which the quantity is regulated Total reducing agent to be injected.
En funcion del perfil de temperatura se ajusta en el distribuidor 2 la cantidad de agente de reduccion que va a conducirse a la respectiva boquilla 16a-i y se reune con el propelente. El flujo de propelente que contiene la cantidad de agente de reduccion dosificada se conduce en consecuencia a traves de la respectiva conduccion 14a-i hasta la boquilla 16a-i en el sitio de inyeccion deseado y allf se inyecta en la caldera 4. Las boquillas no cargadas con el agente de reduccion se enfnan con una menor cantidad de propelente, ajustada asf mismo en el distribuidor 8.Depending on the temperature profile, the amount of reducing agent to be directed to the respective nozzle 16a-i is adjusted in the distributor 2 and meets with the propellant. The flow of propellant containing the amount of dosed reducing agent is consequently conducted through the respective conduit 14a-i to the nozzle 16a-i at the desired injection site and therein is injected into the boiler 4. The nozzles are not loaded with the reducing agent, they are cooled with a smaller amount of propellant, adjusted likewise in the distributor 8.
En el caso de los agentes de reduccion usados en los procedimientos de SNCR descritos se trata preferentemente de agua amoniacal, que se alimenta a un flujo de propelente de aire o vapor. La distribucion del agua amoniacal tiene lugar a este respecto de tal manera que se inyecta en el intervalo de temperatura de 850 a 950 °C optimo para la reduccion de oxidos de nitrogeno.In the case of the reducing agents used in the SNCR processes described, it is preferably ammonia water, which is fed to a flow of air or steam propellant. The distribution of the ammonia water takes place in this respect in such a way that it is injected in the optimum temperature range of 850 to 950 ° C for the reduction of nitrogen oxides.
Este concepto esta ilustrado adicionalmente en la figura 2, de acuerdo con la que la distribucion de temperatura para calderas convencionales se encuentra, por regla general, de aproximadamente 1000 a 1100 °C en la zona mas inferior de la caldera, es decir, a aproximadamente 2 a 4 m por encima de la rejilla, hasta aproximadamente 700 a 900 °C en la zona mas superior de la calderas, es decir, a aproximadamente 20 a 40 m por encima de la rejilla. La zona que solapa con el intervalo de temperatura optimo, representado con rayado oscuro, del procedimiento de SNCR corresponde a aquella zona de la caldera en la que las boquillas distribuidas en los tres niveles de boquillas horizontales deberan estar en funcionamiento para una reduccion optima de los oxidos de nitrogeno.This concept is further illustrated in Figure 2, according to which the temperature distribution for conventional boilers is, as a rule, from about 1000 to 1100 ° C in the lower part of the boiler, that is, at about 2 to 4 m above the grid, up to approximately 700 to 900 ° C in the uppermost area of the boilers, that is, approximately 20 to 40 m above the grid. The zone that overlaps the optimum temperature range, represented by dark scratching, of the SNCR procedure corresponds to that area of the boiler in which the nozzles distributed in the three levels of horizontal nozzles should be in operation for an optimal reduction of the nitrogen oxides.
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
La posicion de estos niveles de boquillas horizontales en la caldera se reproduce en la figura 2 por medio de flechas discontinuas. A este respecto, los niveles de boquillas estan dispuestos con distancias irregulares entre sr En funcion de la caldera puede concebirse tambien una disposicion regular de los niveles de boquilla.The position of these horizontal nozzle levels in the boiler is reproduced in Figure 2 by means of dashed arrows. In this regard, the nozzle levels are arranged with irregular distances between sr. Depending on the boiler, a regular arrangement of the nozzle levels can also be conceived.
Por lo tanto, el diagrama para una caldera correspondiente proporciona informacion sobre la disposicion que va a seleccionarse de los niveles de boquilla, para garantizar una inyeccion en el intervalo de temperatura preferido.Therefore, the diagram for a corresponding boiler provides information on the arrangement to be selected from the nozzle levels, to ensure an injection in the preferred temperature range.
EjemploExample
Un ejemplo de realizacion concreto para la dosificacion de agua amoniacal para un procedimiento de SNCR-esta reproducido en la Tabla 1. De acuerdo con este ejemplo de realizacion la caldera esta subdividida en cuatro sectores de caldera, concretamente un sector de caldera trasero izquierdo (HL), un sector de caldera trasero derecho (HR), un sector de caldera delantero izquierdo (VL) y un sector de caldera delantero derecho (VR). Las boquillas estan dispuestas en los sectores de caldera en tres niveles de boquillas horizontales.An example of a specific embodiment for the dosing of ammonia water for a SNCR procedure is reproduced in Table 1. According to this embodiment, the boiler is subdivided into four boiler sectors, specifically a left rear boiler sector (HL ), a right rear boiler (HR) sector, a left front boiler (VL) sector and a right front boiler (VR) sector. The nozzles are arranged in the boiler sectors on three levels of horizontal nozzles.
Para cada uno de los sectores de caldera individuales se determina por medio de un pirometro de radiacion en un punto predeterminado, la temperatura. Por medio de multiplicacion por un factor correspondiente, indicado en la Tabla 1, puede determinarse, a partir de la temperatura medida respectiva, la temperatura de los niveles de boquilla individuales en los sectores de caldera.For each of the individual boiler sectors the temperature is determined by means of a radiation pyrometer at a predetermined point. By means of multiplication by a corresponding factor, indicated in Table 1, the temperature of the individual nozzle levels in the boiler sectors can be determined from the respective measured temperature.
Por sector de caldera se inyectan 10 kg de agua amoniacal (disolucion de amoniaco al 25 %)/h. La reparticion del agua amoniacal en los niveles de boquilla individuales tiene lugar a este respecto en funcion del perfil de temperatura calculado, concretamente, de tal manea que se inyecte agua amoniacal por centros de gravedad allf donde se encuentra el intervalo de temperatura optimo para la reduccion de oxido de nitrogeno.10 kg of ammonia water (25% ammonia solution) / h are injected per boiler sector. The distribution of the ammonia water in the individual nozzle levels takes place in this regard depending on the temperature profile calculated, specifically, in such a way that ammonia water is injected through centers of gravity where the optimum temperature range for the reduction is found of nitrogen oxide.
Tal como puede apreciarse ademas en la Tabla 1, para las boquillas cargadas con agua amoniacal se ajusta una cantidad de propelente/aire fno de 100 kg/h, mientras que para las boquillas no cargadas con agua amoniacal se ajusta una cantidad reducida de propelente/aire fno de 50 kg/h para el enfriamiento de dichas boquillas.As can also be seen in Table 1, for the nozzles loaded with ammonia water, a quantity of propellant / fno air of 100 kg / h is set, while for the nozzles not loaded with ammonia water a reduced amount of propellant / fno air of 50 kg / h for cooling said nozzles.
Tabla 1Table 1
- HL HR VL VR Total HL HR VL VR Total
- Visualizacion pirometro de radiacion (T) Pyrometer radiation display (T)
- °C 910 880 850 860 ° C 910 880 850 860
- Temperatura en el primer nivel (calculada 1,11*T) Temperature in the first level (calculated 1.11 * T)
- °C 1010 977 944 955 ° C 1010 977 944 955
- Temperatura en el segundo nivel (calculada 1,04*T) Temperature in the second level (calculated 1.04 * T)
- °C 946 915 884 894 ° C 946 915 884 894
- Temperatura en el tercer nivel (calculada 0,97*T) Temperature in the third level (calculated 0.97 * T)
- °C 883 854 825 834 ° C 883 854 825 834
- Dosificacion de agua amoniacal al 25 % en el primer nivel Dosage of 25% ammonia water in the first level
- kg/h 0,0 0,0 0,3 0,0 kg / h 0.0 0.0 0.3 0.0
- Dosificacion de agua amoniacal al 25 % en el segundo nivel Dosage of 25% ammonia water in the second level
- kg/h 0,0 1,4 9,7 7,3 40 kg / h 0.0 1.4 9.7 7.3 40
- Dosificacion de agua amoniacal al 25 % en el tercer nivel Dosage of 25% ammonia water in the third level
- kg/h 10,0 8,6 0,0 2,7 kg / h 10.0 8.6 0.0 2.7
- Propelente/aire fno en el primer nivel Propellant / air fno on the first level
- kg/h 50 50 100 50 kg / h 50 50 100 50
- Propelente/aire fno en el segundo nivel Propellant / air fno on the second level
- kg/h 50 100 100 100 950 kg / h 50 100 100 100 950
- Propelente/aire fno en el tercer nivel Propellant / air fno on the third level
- kg/h 100 100 50 100 kg / h 100 100 50 100
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