FI124679B - Method and apparatus for controlling the combustion in a boiler - Google Patents
Method and apparatus for controlling the combustion in a boiler Download PDFInfo
- Publication number
- FI124679B FI124679B FI20065655A FI20065655A FI124679B FI 124679 B FI124679 B FI 124679B FI 20065655 A FI20065655 A FI 20065655A FI 20065655 A FI20065655 A FI 20065655A FI 124679 B FI124679 B FI 124679B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- detergent
- combustion
- gas
- boiler
- sensor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/50—Control or safety arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/05—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste oils
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/10—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
- F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
- F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2207/00—Control
- F23G2207/60—Additives supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2219/00—Treatment devices
- F23J2219/40—Sorption with wet devices, e.g. scrubbers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2241/00—Applications
- F23N2241/18—Incinerating apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
Menetelmä ja sovitelma kattilan polton valvomiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen menetelmä polttotapahtuman reaaliaikaiseksi valvomiseksi esimerkiksi leijukerroskattilassa. Keksintö soveltuu erityisesti koostumukseltaan vaihtelevien ja vaikeasti poltettavien polttoaineiden polttotapahtuman ohjaamiseen. Tällaisia ovat esimerkiksi jätepolttoaineet ja biomassat.The present invention relates to a method for real-time monitoring of a combustion event, for example in a fluidized bed boiler, according to the preamble of claim 1. The invention is particularly suitable for controlling the combustion event of fuels of variable composition and difficult to burn. These include waste fuels and biomass.
1010
Keksinnön kohteena on myös sovitelma menetelmän toteuttamiseksi .The invention also relates to an arrangement for carrying out the method.
Leijukerrospoltto eri muodoissaan on yleisin polttotapa 15 pienissä ja keskikokoisissa kattiloissa. Tällaisessa kattilassa kattilan alaosasta puhalletaan ilmaa, il-ma/savukaasuseosta tai muuta kaasua hiekasta tai muusta palamattomasta aineesta koostuvaan petiin, joka tällöin leijuu kattilan pohjan yläpuolella. Polttoaine syötetään tähän 20 petiin. Leijukerrospoltto soveltuu useiden erilaisten polttoainelaatujen sekä eriaikaiseen että samanaikaiseen polttoon. Leijukerrokseen varautuneen lämmön takia palotapahtu-ma on vakaa polttoaineen laadun vaihdellessakin, mistä on g erityistä etua biopolttoaineita poltettaessa. Hulidioksi-Fluidized bed combustion in its various forms is the most common combustion method in small and medium-sized boilers. In such a boiler, air, air / flue gas mixture or other gas is blown from the bottom of the boiler to a bed of sand or other non-combustible material, which then floats above the bottom of the boiler. Fuel is fed to this 20 beds. Fluidized bed combustion is suitable for a variety of fuel types, both at different times and at the same time. Due to the heat stored in the fluidized bed, the combustion event is stable even with varying fuel quality, which has a particular advantage in the combustion of biofuels. Hulidioksi-
CvJCVJ
^ 25 dikaupan vuoksi biopolttoaineiden kysyntä markkinoilla li- o ^ sääntyy ja niiden hinta nousee. Myös turpeen kilpailukykyä c\j rasittaa hulidioksidikauppa. Samalla markkinoille on tulee lut lukuisa määrä erilaisia jätepolttoaineita ja viljely-As a result of the 25 trade, demand for biofuels on the market is increasing and their prices are rising. The competitiveness of peat is also burdened by the trade in carbon dioxide. At the same time, a large number of different waste fuels and cultivated
LOLO
LO biomassoja, joiden poltto on huomattavasti ongelmallisempaaLO biomasses, which are significantly more problematic to burn
LOLO
g 30 kuin turpeen ]a puun. Polttoaineiden hintaerot siis kasva- o cvj vat ja taloudelliset syyt pakottavat tuotantolaitoksia siirtymään ongelmallisten polttoaineiden enenevään käyt- 2 töön.g 30 than peat] a wood. Thus, fuel price differentials are widening and economic reasons compel production plants to switch to increased use of problematic fuels.
Biopolttoaineiden poltossa voi olla ongelmallista polttoaineen korkea alkalimetalli- ja klooripitoisuus. Höyrystyvät 5 alkalit, kuten kalium ja natrium reagoivat helposti höyry-faasissa kloorin kanssa ja muodostavat korrodoivia ja likaavia yhdisteitä, jotka lisäävät myös leijukerroksen sint-raantumisherkkyyttä. Höyryfaasista alkalimetallit myös lauhtuvat kuumista savukaasuista tulistimien kylmemmille 10 pinnoille. Näistä seikoista johtuen pinnoille muodostuu vaikeasti puhdistettava likakerros. Likaantumisen hallitsemiseksi on haitallisia yhdisteitä sisältävien polttoaineiden määrä pidettävä riittävän vähäisenä. Vaikein tilanne syntyy, jos alkalikloridit lauhtuvat kaasufaasista lämpö-15 pintojen pinnalle, jolloin korroosion kannalta pahin komponentti kloori pääsee rikastumaan likakerrokseen ja vaurioittamaan metallia suojaavaa oksidikerrosta.Combustion of biofuels can be problematic due to the high alkali metal and chlorine content of the fuel. Volatile alkalis, such as potassium and sodium, react readily in the vapor phase with chlorine to form corrosive and dirty compounds that also increase the sensitivity of the fluidized bed to Sint. From the vapor phase, the alkali metals also condense from the hot flue gases to the cooler surfaces of the superheaters. As a result, a dirty layer that is difficult to clean is formed on the surfaces. To control fouling, fuels containing harmful compounds must be kept low enough. The most difficult situation arises if the alkali chlorides condense from the gas phase to the surfaces of the thermal surfaces, whereby the chlorine component, which is the worst in terms of corrosion, can be enriched in the dirt layer and damage the metal protecting oxide layer.
Alkalipitoisuutta voidaan hallita analysoimalla polttoai-20 netta tai ottamalla näytteitä savukaasuista ja analysoimalla näytteet laboratoriossa. Tämä onkin usein riittävää, jos polttoaineen koostumus on vakaa ja tunnetaan tarkasti. Polttoaineen laadun ja sisällön vaihdellessa on tarve reaa-q liaikaiseen tai ainakin kohtuullisen nopeaan pitoisuudenThe alkali concentration can be controlled by analyzing the fuel or by taking samples of the flue gases and analyzing the samples in the laboratory. This is often sufficient if the fuel composition is stable and well known. When fuel quality and contents vary, there is a need for a real-q or at least a reasonably fast concentration.
CNJCNJ
ok 25 mittaukseen. Julkaisussa US 5432090 on kuvattu menetelmä cp ^ alkalipitoisuuden mittaamiseksi reaaliaikaisesti kattilanok for 25 measurements. US 5432090 discloses a method for real-time measurement of the cp 1 alkali content of a boiler
CVJCVJ
x liekin emittoiman valon intensiteettiä ja spektriä optises- cr ti mittaamalla. Julkaisuissa US 5432090 ja US 6298913 onx by measuring the intensity and spectrum of the light emitted by the flame. US 5432090 and US 6298913 have
iDiD
g kuvattu vastaavan kaltaisia järjestelmiä, joissa savukaasut m § 30 johdetaan liekkiin, jota tarkkaillaan optisesti. Japanilai- o 00 sessa julkaisussa JP 2004286380 kuvatussa ratkaisussa polt- totapahtumaa valvotaan epäsuorasti korroosiosensorin avulla 3 ja jätepolttoaineen syöttöä muutetaan anturin ilmaisun perusteella. Julkaisun EP 0 603 571 ratkaisussa analyysi tehdään tuhkasta.g illustrates similar systems in which the flue gases in m § 30 are conveyed to a flame which is monitored optically. In the solution described in Japanese Patent Publication No. JP 2004286380, the combustion event is indirectly monitored by a corrosion sensor 3 and the fuel supply is changed based on sensor detection. In the solution of EP 0 603 571 the analysis is made from ash.
5 Savukaasujen kaasukomponentteja on varsin vaikeaa mitata suoraan alkuaineina. Niinpä olisikin tarpeen muu mittaustapa niiden määrän ilmaisemiseksi.5 It is quite difficult to measure directly the gas components of the flue gases as elements. Thus, another method of measuring their number would be necessary.
Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, 10 jonka avulla voidaan mitata epäsuorasti kattilan kaasufaa-sin ominaisuuksia, erityisesti sen likaamisominaisuuksia.It is an object of the present invention to provide a method 10 for indirectly measuring the gas phase properties of a boiler, in particular its soiling properties.
Erityisesti yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jonka avulla höyrystyneiden alkali-15 metallien määrä voidaan analysoida kattilan savukaasuista.In particular, it is an object of one embodiment of the invention to provide a method by which the amount of evaporated alkali metal 15 can be analyzed for boiler flue gases.
Yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada aikaan menetelmä palokaasujen alkalimetallien pitoisuuden hallitsemiseksi.It is an object of one embodiment of the invention to provide a method for controlling the alkali metal content of combustion gases.
2020
Edelleen yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada aikaan menetelmä polttotapahtuman rikkipäästöjen hallitsemiseksi höyrystyviä alkaleja annostelemalla.It is another object of the present invention to provide a method for controlling sulfur emissions from a combustion event by dispensing volatile alkali.
δδ
CvJCVJ
ok 25 Keksintö perustuu siihen, että savukaasuista otetaan näyte, cp ^ joka johdetaan pesuriin ja ainakin yksi pesuväliaineen ke- c\j miallinen tai fysikaalinen ominaisuus mitataan, jolloin cc saadaan indikaatio muutoksista kaasufaasin pitoisuuksissa.The invention is based on taking a sample of the flue gases, cp ^, which is introduced into the scrubber and measuring at least one chemical or physical property of the detergent medium, whereby cc provides an indication of changes in the gas phase concentrations.
LOLO
lo colo co
LOLO
§ 30 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle o 00 on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.Specifically, the method 00 of the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.
44
Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on puolestaan tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 10 tun-nusmerkkiosassa.The arrangement according to the invention, in turn, is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 10.
55
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.
Välitöntä hyötyä on saavutettavissa höyrykattilan käytettä-10 vyyden parantumisena ja kunnossapitokustannusten alenemisena. Suurin hyöty kuitenkin saavutetaan sekapoltossa, jossa polttoaineiden seossuhteen optimointi voidaan tehdä turvallisesti mittauksiin perustuvien kemiallisten indeksien avulla. Näin halvimpien polttoainelaatujen osuus voidaan 15 maksimoida, josta saatava hyöty voi olla jopa kymmeniä prosentteja polttoainekustannuksista. Erityisen suureksi hyöty muodostuu jätepolttoaineiden rinnakkaispoltossa.Immediate benefits can be achieved through improved boiler utilization and reduced maintenance costs. However, the greatest benefit is achieved in mixed combustion where the optimization of the fuel mixture ratio can be done safely by measurement based chemical indices. This will maximize the share of the cheapest fuel grades, which can yield up to tens of percent of fuel costs. The co-incineration of waste fuels is of particular benefit.
Keksinnön toinen käyttötarkoitus on rikkipäästöjen hallinta 20 höyrystyvien alkalien avulla (K, Na). Alkaliannostuksen hallitsemattomuus estää sovellutuksen nykyisin siksi, että pienikin hetkellinen yliannostus johtaa lämpöpintojen likaantumiseen .Another use of the invention is to control sulfur emissions by means of volatile alkalis (K, Na). The uncontrolled use of alkaline dosing currently prevents application because even a slight overdose leads to contamination of thermal surfaces.
δ c\j ok 25 Päästö- ja käytettävyysvaatimusten kiristyessä ja polttoai- o ^ nevaihtoehtojen ja polttoainelaatujen lisääntyessä poltto- cvi aineen laatua ei riitä kuvaamaan enää sen nimi, vaan polt-cr toaineen kemiallinen koostumus pitää tuntea, jotta poltto-δ c \ j ok 25 As emissions and availability requirements become more stringent, and as fuel options and fuel qualities increase, the quality of the fuel is no longer described by its name, but the chemical composition of the fuel must be known to
LOLO
g aineen poltto-ominaisuudet saadaan selville. Polttoaineeng the combustion properties of the substance are determined. fuel
LOLO
§ 30 ja sen tuhkan kemiallinen analyysi tehdään laboratoriossa, o 00 Kun kemialliset analyysitiedot ovat käytettävissä, voidaan polttoaineen lämpöarvo, poltossa syntyvien savukaasujen 5 koostumus ym. polttoprosessiin liittyvät tiedot laskea. Kemiallisen analyysin perusteella voidaan myös määrittää tunnuslukuja, joiden avulla kattilan savukaasupuolen ongelmat voidaan ennustaa. Indeksien avulla valvottavia ongelmia 5 ovat mm. lämpöpintojen likaantuminen, lämpöpintojen korroosio ja leijukerroksen sintraantuminen. Muita kemiallisen analyysin avulla määritettäviä asioita ovat mm. polttoaineen lämpöarvo, poltto-olosuhteita kuvaavat parametrit (kuten adiabaattinen palamislämpötila) ja savukaasupäästöt en-10 nen puhdistusta.§ 30 and chemical analysis of its ash is done in the laboratory, o 00 When chemical analysis data is available, the calorific value of the fuel, the composition of the flue gases 5 and other information related to the combustion process can be calculated. Based on the chemical analysis of the parameters may also be determined with the boiler flue gas side problems can be predicted. The problems monitored by the indices 5 are e.g. fouling of thermal surfaces, corrosion of thermal surfaces and sintering of fluidized bed. Other things that can be determined by chemical analysis include: calorific value of the fuel, parameters describing the combustion conditions (such as adiabatic combustion temperature) and flue gas emissions prior to purification.
Keksintö mahdollistaa jatkuvasti kehittyvän polttoainekemi-an hallintajärjestelmän kehittämisen. Sen ydin on mittaustekniikka, jonka avulla palamistuotteiden kaasukemia voi-15 daan reaaliaikaisesti määrittää. Mittauskohteet valitaan kattilan tulipesän ja savukanavan eri osista. Mittaustiedot analysoidaan kaasukemiassa tunnetun teorian ja käytännön vertailutiedon perusteella. Vertailutieto on sekä yleistä että kattilakohtaista, jolloin uudet kokemukset voidaan vä-20 littömästi hyödyntää.The invention enables the development of a continuously evolving fuel chemistry management system. At its core is a measurement technology that can real-time determine the gas chemistry of combustion products. The sites to be measured are selected from different parts of the boiler hearth and flue. The measurement data is analyzed on the basis of known theory and practical comparative data in gas chemistry. Benchmarking is both generic and boiler-specific so that new experiences can be directly utilized.
Keksinnön avulla voidaan toteuttaa polttoaineseoksen syötön jatkuva ohjaus siten, että likaantuminen, halvan polttoai-g neen määrän hyödyntäminen ja vaikkapa rikkipäästöjen hal-By means of the invention it is possible to provide continuous control of the fuel mixture feed so that contamination, utilization of a cheap amount of fuel and, for example, control of sulfur emissions
CvJCVJ
Qk 25 linta optimoidaan. Halvempia polttoaineita käytettäessä cp ^ syntyvät merkittävät säästöt. Likaantumisen hallinta mah- c\i dollistaa pidemmät käyttöjaksot ja huoltovälit. KeksinnönQk 25 is optimized. Significant savings in cp ^ are achieved with cheaper fuels. Contamination control allows longer operating cycles and service intervals. invention
DCDC
mukainen menetelmä on erityisen tarpeen biopolttoaineita jamethod is particularly needed for biofuels; and
LOLO
g jätepolttoaineita hyödyntävissä laitoksissa. Edellä maini-g in waste fuel installations. The above-
LOLO
g 30 tuista syistä näiden käyttö lisääntyy jatkossa ja pohjois- o ^ maissa pienet ja keskisuuret näitä polttoaineita hyödyntä vät kattilalaitokset perustuvat leijukerrostekniikkaan.For these reasons, their use will continue to increase and in the Nordic countries small and medium-sized boiler plants using these fuels will be based on fluidized bed technology.
66
Niinpä keksintö soveltuukin erityisesti tällaisille laitoksille, mutta sitä voidaan toki hyödyntää muunkinlaisissa kattiloissa.Thus, the invention is particularly applicable to such plants, but it can of course be utilized in other types of boilers as well.
5 Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisen piirustuksen avulla, joka esittää kaaviollisesti yhtä keksinnön mukaista sovitelmaa.The invention will now be explained in more detail by means of the accompanying drawing, which schematically shows an arrangement according to the invention.
Höyrykattilan lämpöpintojen ongelmat muodostuvat alkalime-10 tallien (Na, K) ja kloorin reaktioiden seurauksena. Keksinnön ajatuksena on arvioida epäsuoralla mittausmenettelyllä miten paljon näitä komponentteja on kaasumaisina tulipesäs-sä. Lisäksi pyritään selvittämään rikin oksidien, jotka ovat myös kaasuja, pitoisuus tulipesässä. Kaasujen välisiä 15 reaktioita voidaan arvioida pitoisuuksien (tulipesässä kaasujen osapaineiden) ja reaktiotasapainon avulla. Kalkkina oleva maa-alkalimetalli (Ca) on tulipesässä kiinteässä faasissa ja sen reaktioita ei tällä menetelmällä voida eikä ole tarpeenkaan arvioida. Sen sijaan höyrystyvien metallien 20 (sinkki, alumiini, kromi, kupari) määriä voidaan arvioida. Nämä metallit voivat aiheuttaa ongelmia siksi, että ne höy-rystyvät osittain tulipesässä ja päästessään reagoimaan kaasumaisen kloorin niiden aiheuttama likaantuminen ja hai- 't q talliset päästöt lisääntyvät.Problems with the heating surfaces of the steam boiler are due to reactions of alkali-10 (Na, K) and chlorine. The idea of the invention is to evaluate, through an indirect measurement procedure, how much of these components are gaseous in the furnace. In addition, efforts are made to determine the concentration of sulfur oxides, which are also gases, in the furnace. The reactions between gases can be estimated by their concentrations (partial pressures of gases in the furnace) and reaction equilibrium. The calcareous alkaline earth metal (Ca) is in the solid phase of the furnace and its reactions cannot and need not be evaluated by this method. Instead, the volatile metals 20 (zinc, aluminum, chromium, copper) can be estimated. These metals can cause problems because they partially vaporize in the furnace and react with gaseous chlorine to cause fouling and harmful emissions.
c\j 1 2 5 oo ^ cp ^ Tulipesästä 1 lähtee savukaasujen poistolinja 2 keraamisel ta x le suodattimelle 3. Suodattimena 3 erotetaan savukaasuista cc kiinteät aineet, joten mittaustulos saadaan koskemaan vain m g haitallisia kaasufaasissa olevia aineita, erityisesti alka- m § 30 limetalleja. Seuraavaksi savukaasut johdetaan vesipiiriin o 00 8, jossa kierrätetään vettä pumpulla 4. Vesi on kylmää, jo ten kaasufaasissa olevat aineet lauhtuvat veteen. Veden 7 kiertonopeus ja tulipesästä otettavan kaasun määrä pidetään vakiosuuruisina, jolloin kiertävän veden sähkönjohtavuus muuttuu savukaasujen alkalihöyrypitoisuuden funktiona. Sähkönjohtavuuden muutosta voidaan edelleen käyttää säätökri-5 teerinä polttoaineseoksen koostumuksen ohjaamiseksi tai jonkin lisäaineen sekoittamiseksi polttoaineeseen. Sähkönjohtavuuden muutos mitataan anturilla 5 ja mittaustulos käsitellään tietokoneella 6. Vettä voidaan lisätä piiriin venttiilin 7 kautta.c \ j 1 2 5 oo ^ cp ^ The flue gas discharge line 2 leaves the furnace 1 on a ceramic or x 3 filter. The filter 3 separates solids from the flue gases cc, so that only m g of the harmful gaseous substances, particularly alk. Next, the flue gases are led to the water circuit 00 00 where the water is circulated by pump 4. The water is cold so that the substances in the gas phase are condensed in the water. The circulation speed of the water 7 and the amount of gas taken out of the furnace are kept constant, whereby the electrical conductivity of the circulating water is changed as a function of the alkali vapor content of the flue gases. The change in electrical conductivity can further be used as a control criterion for controlling the composition of the fuel mixture or mixing an additive with the fuel. The change in electrical conductivity is measured by sensor 5 and the measurement result is processed by computer 6. Water can be added to the circuit via valve 7.
1010
Pelkän sähkönjohtavuutta mittaavan anturin sijaan voidaan järjestelmään sisällyttää muitakin antureita täydellisemmän polttoainekemian hallintajärjestelmän muodostamiseksi. Tavallisesti tärkein mittausarvo on pH ja sen ohella sähkön-15 johtavuus. Muista mitattavista arvoista voidaan mainita al-kaliteetti. Periaatteessa pesurin pesuväliaineesta voidaan mitata mitä tahansa väliaineesta analyysimenetelmillä mitattavissa olevia suureita. Esimerkiksi jos pesuväliaine on vettä, voidaan analyysiin käyttää normaaleita vesikemian 20 analyysimenetelmiä ja antureita. Erityisen edullisesti pesurin väliaineena käytetään laitoksen prosessivettä, jolloin prosessivedelle mitattuja arvoja voidaan pitää pesurilla käsitellyn veden vertailuarvoina. Pesurin väliaine 't q voi olla muukin kuin vesi ja pesu voidaan tehdä useissa c\j ok 25 vaiheissa, tarvittaessa useilla eri väliaineilla. Mittauk- o ^ sen selektiivisyyden parantamiseksi ja herkkyyden lisäämi-Instead of just a conductivity sensor, other sensors can be incorporated into the system to provide a more complete fuel chemistry management system. Usually the most important measured value is pH and, in addition, the conductivity of electricity-15. Other measurable values include al-calicity. In principle, any quantity measurable from the medium by the analytical methods can be measured from the scrubber detergent medium. For example, if the detergent medium is water, standard assays and sensors for water chemistry may be used for analysis. Particularly preferably, the process water from the plant is used as the medium for the scrubber, whereby the values measured for the process water can be considered as reference values for the water treated with the scrubber. The scrubbing medium 't q may be other than water and the washing may be performed in several steps, if necessary with a variety of media. To improve the selectivity of the measurement and increase the sensitivity,
CVJCVJ
seksi pesuväliainetta voidaan käsitellä erilaisin menetel-cc min, kuten ioninvaihdolla, käänteisosmoosilla, puskuroimal-m g la, kemikaaleja annostelemalla, strippaamalla jne.).sex detergent can be treated by various methods (such as ion exchange, reverse osmosis, buffering, chemical dosing, stripping, etc.).
LOLO
§ 30 o ^ Savukaasut otetaan kattilan tulipesän tai savukaasukanavan siitä osasta, mistä mittaustietoa halutaan, esimerkiksi ai- 8 kalimetallien pitoisuuksia mitattaessa niistä otetaan näyte alueelta, missä ne ovat kaasutaasissa, mutta palamisreak-tiot jo tapahtuneet. Näytteenottokohtaan vaikuttaa erityisesti lämpötila, joka on erilainen tulipesän ja savukaasu-5 kanavan eri osissa. Useimmat tulipesässä ja savukaasukana-vassa tapahtuvat reaktiot tapahtuvat lämpötilan mukaan, joten näytteenottokohtakin on valittava siten, että näyte saadaan reaktioiden kannalta sopivasta lämpötilasta. Kaasu-faasissa alkalimetallit reagoivat kloorin kanssa ja muodos-10 tavat korrosiivisia yhdisteitä. Jos taas tällä alueella on riittävästi rikkiä, ne reagoivat rikin kanssa ja muodostavat harmittomampia yhdisteitä. Alkalimetallien lisäksi näytteestä voidaan mitata vaikka kloorin, rikin ja rikin oksidien osuus täydellisemmän analyysin saamiseksi. Tällöin 15 laitteisto on tietenkin varustettava tarvittavalla antu-roinnilla.§ 30 o ^ The flue gases are taken from the part of the boiler furnace or flue duct where the measurement data is desired, for example, when measuring the concentrations of precious metals, they are sampled in the area where they are in gas, but combustion reactions have already taken place. The sampling point is particularly influenced by the temperature, which is different in different parts of the furnace and flue gas duct. Most reactions in the furnace and flue gas are temperature dependent, so the sampling point must be selected so that the sample is obtained at a temperature suitable for the reactions. In the gas phase, alkali metals react with chlorine to form corrosive compounds. On the other hand, if there is enough sulfur in this area, they will react with sulfur and form harmless compounds. In addition to alkali metals, it is possible to measure the proportion of chlorine, sulfur and sulfur oxides in the sample for a more complete analysis. In this case, of course, the apparatus 15 must be provided with the necessary sensing.
Keksintöä voidaan soveltaa sekä yksi- että monipoltto-ainekattiloissa. Yksipolttoainekattiloissa keksinnön avulla 20 voidaan ohjata lisäaineiden syöttöä ja monipolttoainekatti-loissa myös polttoaineseoksen seossuhteita. Kummassakin tapauksessa tavoitteena on se, että prosessiolosuhteet polt-totapahtumassa pidetään jollakin tavalla alueella, jolla 'ίο kloorin ja alkalimetallien haitallisia yhdisteitä ei synny.The invention can be applied to both single-fuel and multi-fuel boilers. In single-fuel boilers, the invention 20 can control the feed of additives and, in multi-fuel boilers, also the mixture ratios of the fuel mixture. In both cases, the objective is that the process conditions at the incineration process are somehow maintained in an area where no harmful compounds of chlorine and alkali metals are formed.
c\j oo 25 Kummassakin tapauksessa voidaan lisäksi tai vaihtoehtoises- o ^ ti laskea polttolämpötilaa. Menetelmä toimii siten, että c\j x kun anturilla tai anturijärjestelmällä havaitaan ainakin cc °· pH:n muutos tai sähkönjohtavuuden nousu kattilakohtaisesta m g määriteltävästä maksimista, ohjausjärjestelmälle lähtee in- m § 30 dikaatio ryhtyä toimenpiteisiin prosessiolosuhteiden muut- o 00 tamiseksi. Nämä toimenpiteet voivat olla klooripitoisen polttoaineen määrän vähentäminen, alkalimetallipitoisen 9 polttoaineen määrän vähentäminen, lisäaineistuksen muuttaminen tai polttolämpötilan muuttaminen. Menetelmässä ei tarvita kovin tarkkaa mittaustietoa, vaan riittää, että saadaan indikaatio siitä, että prosessi on siirtymässä tai 5 siirtynyt haitalliselle alueelle, minkä jälkeen voidaan tehdä korjaustoimenpide ohjausarvoihin. Koska mittaus on jatkuvatoiminen, ohjausmuutoksen vaikutus nähdään välittömästi. Palotapahtuman säätö haluttuihin prosessiarvoihin voidaan tehdä mittaustuloksen perusteella tavanomaisen sää-10 tötekniikan avulla.In either case, the combustion temperature may additionally or alternatively be lowered. The method operates such that when the sensor or sensor system detects a change in pH or at least an increase in electrical conductivity from the boiler-specific maximum to be determined, the control system starts to take steps to change the process conditions 00. These measures may include reducing the amount of chlorine-containing fuel, reducing the amount of alkali metal-containing 9 fuel, modifying the additive material, or modifying the combustion temperature. The method does not require very accurate measurement data, but it is sufficient to provide an indication that the process is moving or has entered a harmful area, after which a correction can be made to the control values. Because the measurement is continuous, the effect of the control change is immediately visible. Adjustment of the combustion event to the desired process values can be made based on the measurement result using conventional control techniques.
Keksinnön etuja monipolttoainepoltossa kuvaa seuraava esimerkki. Siinä turpeen yhteydessä käytetään jäte(REF) polttoainetta .The advantages of the invention in multi-fuel combustion are illustrated by the following example. It uses waste (REF) fuel in conjunction with peat.
1515
Turpeen (esimerkkihinta 7 €/MWh) yhteydessä voidaan polttaa tietty määrä halpaa (esimerkkihinta 0 €/MWh) REF-polttoainetta, jonka maksimi klooripitoisuus on 0,15 %. Kattilan lämpöpintojen korrodoitumisriskin vuoksi REF-20 polttoaineen maksimiosuus joudutaan rajoittamaan 10%:iin. Järjestelmän avulla voidaan määrittää turvallisuuden kannalta maksimi REF-polttoaineen osuudelle, joten sen määrää voidaan rajoittaa tai lisätä sen mukaan, miten turpeen laa-q tu ja REF:in laatu hetkellisesti ajan myötä muuttuvat. JosPeat (example price 7 € / MWh) can burn a certain amount of cheap (example price 0 € / MWh) REF fuel with a maximum chlorine content of 0.15%. Due to the risk of corrosion of the boiler surfaces, the maximum proportion of REF-20 fuel must be limited to 10%. The system can set a maximum safety percentage for REF fuel, so its amount can be limited or increased according to the momentary changes in peat quality and REF quality. If
CvJCVJ
qq 25 laitoksen polttoaineteho on 100 MW ja vuotuinen käyttöaika cp ^ 6000 h, syntyisi siitä, että REF-polttoaineen osuutta voi- c\j χ täisiin kasvattaa 10 %:sta 20 %:iin, säästöä 420 000 €/v.qq 25 plants have a 100 MW fuel output and an annual operating time of cp ^ 6000 h, would result in an increase in REF fuel share from 10% to 20%, saving € 420,000 / year.
cccc
Lisäsäästöä saadaan vielä mm. kunnossapitokustannusten ale-Further savings can be made eg. lower maintenance costs
LOLO
g nemisesta ja paremmasta käytettävyydestä.g and better usability.
LOLO
§ 30 o 00 Edellä esitettyjen lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoj a.In addition to the above, the present invention has other embodiments.
1010
Palokaasu voidaan sekoittaa puhtaaseen veteen tai muuhun sopivaan pesunesteeseen tai jopa kaasuun prosessiveden sijasta. Tärkeintä on, että pesufluidista voidaan mitata sa-5 vukaasun koostumuksen aiheuttamat muutokset. Palokaasu-pesurilla tarkoitetaan tässä yhteydessä laitetta, jossa näytemäärä palokaasua sekoitetaan pesuväliaineena käytettävään analyysinesteeseen. Suoran sekoittamisen sijasta palo-kaasut voidaan johtaa kontaktiin tai vuorovaikutukseen esi-10 merkiksi puoliläpäisevän kalvon kautta, jolloin täydellistä sekoittumista ei tapahdu.The flue gas can be mixed with clean water or other suitable washing liquid or even gas instead of process water. Most importantly, changes in the composition of the sa-5 gas can be measured in the wash fluid. By flue gas scrubber is used herein a device in which a quantity of sample gas is mixed with the assay liquid used as a detergent medium. Instead of direct mixing, the flue gases can be led into contact or interaction through, for example, a semipermeable membrane, whereby complete mixing does not occur.
Keraamisen suodattimen sijasta voidaan käyttää muutakin lämpötilan kestävää erottelukyvyltään riittävää suodatinta 15 •Ί· δ c\j 00 o N-Instead of a ceramic filter, another temperature-resistant filter of 15 • • · δ c \ j 00 o N-
C\JC \ J
XX
IXIX
Q.Q.
m mm m
COC/O
m co o om co o o
C\JC \ J
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20065655A FI124679B (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Method and apparatus for controlling the combustion in a boiler |
EP07397034.5A EP1914475B1 (en) | 2006-10-13 | 2007-10-12 | Method and apparatus for controlling combustion in a furnace |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20065655 | 2006-10-13 | ||
FI20065655A FI124679B (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Method and apparatus for controlling the combustion in a boiler |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20065655A0 FI20065655A0 (en) | 2006-10-13 |
FI20065655A FI20065655A (en) | 2008-04-14 |
FI124679B true FI124679B (en) | 2014-12-15 |
Family
ID=37232261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20065655A FI124679B (en) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | Method and apparatus for controlling the combustion in a boiler |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1914475B1 (en) |
FI (1) | FI124679B (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009007783B3 (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-26 | Karlsruher Institut für Technologie | Method for reducing the pollutant potential in exhaust gases and residues of incinerators |
FI121944B (en) * | 2009-06-17 | 2011-06-15 | Metso Power Oy | Process for monitoring the composition of flue gas that results from a thermal process |
FI124333B (en) | 2012-03-14 | 2014-07-15 | Valmet Power Oy | Apparatus and method for collecting ash from flue gases |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US629813A (en) | 1898-02-25 | 1899-08-01 | Warren Wheeler Philbrick | Matcher-head. |
US3693557A (en) | 1971-07-08 | 1972-09-26 | Combustion Eng | Additive feed control for air pollution control systems |
SE8302030L (en) * | 1983-04-12 | 1984-10-13 | Boliden Ab | GAS ANALYSIS PROCEDURES |
JP3182913B2 (en) | 1992-04-23 | 2001-07-03 | 株式会社日立製作所 | Method and apparatus for measuring metal components in combustion gas |
DE4232771A1 (en) * | 1992-09-30 | 1994-03-31 | Ruhrkohle Oel & Gas | Specimen extractor for detecting condensable components in hot combustion gases - has specimen head and extraction tube of heat resistant material connected together and to condensation chamber |
US5271674A (en) | 1992-12-21 | 1993-12-21 | Riley Storker Corporation | Apparatus and method for predicting ash deposition on heated surfaces of a fuel burning combustion vessel |
DE4308055A1 (en) * | 1993-03-13 | 1994-09-15 | Rwe Entsorgung Ag | Process for controlling thermal processes |
DE69606998T2 (en) | 1995-05-30 | 2000-11-02 | Thermal Energy Int Inc | FLUE GAS WASHING AND HEAT RECOVERY |
DE10131464B4 (en) | 2001-06-29 | 2006-04-20 | Bayer Industry Services Gmbh & Co. Ohg | Process for the low-corrosive and low-emission co-incineration of highly halogenated waste in waste incineration plants |
JP2004286380A (en) | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Waste material combustion boiler |
-
2006
- 2006-10-13 FI FI20065655A patent/FI124679B/en active IP Right Grant
-
2007
- 2007-10-12 EP EP07397034.5A patent/EP1914475B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI20065655A0 (en) | 2006-10-13 |
EP1914475A3 (en) | 2013-11-20 |
EP1914475B1 (en) | 2016-11-30 |
FI20065655A (en) | 2008-04-14 |
EP1914475A2 (en) | 2008-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dmitrienko et al. | Environmental indicators of the combustion of prospective coal water slurry containing petrochemicals | |
US5879948A (en) | Determination of total mercury in exhaust gases | |
Fleig et al. | Measurement and modeling of sulfur trioxide formation in a flow reactor under post-flame conditions | |
Spörl et al. | Sulphur oxide emissions from dust-fired oxy-fuel combustion of coal | |
Sepman et al. | Real-time in situ multi-parameter TDLAS sensing in the reactor core of an entrained-flow biomass gasifier | |
Spörl et al. | Mercury emissions and removal by ash in coal-fired oxy-fuel combustion | |
FI124679B (en) | Method and apparatus for controlling the combustion in a boiler | |
EP3317654A1 (en) | Oxygen sensor for co breakthrough measurements | |
Konist et al. | Utilization of pyrolytic wastewater in oil shale fired CFBC boiler | |
Zhang et al. | Release of Na from sawdust during air and oxy-fuel combustion: A combined temporal detection, thermodynamics and kinetic study | |
Wu et al. | Catalytic spectrophotometric determination of iodine in coal by pyrohydrolysis decomposition | |
Li et al. | Emission factors of NOx, SO2, and PM for bathing, heating, power generation, coking, and cement industries in Shanxi, China: Based on field measurement | |
Sredović et al. | Pyrohydrolytic determination of fluorine in coal: A chemometric approach | |
JP6429911B2 (en) | Method for measuring calorific value of combustion object, combustion control method and combustion control apparatus for combustion furnace using measured calorific value | |
Patil et al. | Emission characteristics for combustion of sludge with coal in a grate furnace aimed at boiler application | |
JP2005024489A (en) | Water quality analyzer | |
JP2007509349A (en) | Fast system for detecting combustion products in a furnace system and its use | |
JP2008232695A (en) | Water quality analyzer | |
Nguyen et al. | Fast and stable real time monitoring of gaseous mercury in its catalytic oxidation using a fully modified cold-vapor atomic absorption mercury analyzer | |
Bøjer et al. | Release of corrosive species above the grate in a waste boiler and the implication for improved electrical efficiency | |
JP4765976B2 (en) | Water quality analyzer | |
Huboyo et al. | Wet Scrubber for Coal Combustion with The Use of Textile Wastewater Feeding | |
Fleig | Experimental and modeling studies of sulfur-based reactions in oxy-fuel combustion | |
Gall et al. | Recirculation of NO x and SO x Scrubber Effluent to an Industrial Grate Fired MSW Boiler─ Influence on Combustion Performance, Deposition Behavior, and Flue Gas Composition | |
JP5251624B2 (en) | Combustion water quality measuring device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 124679 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: VALMET AUTOMATION OY |