FI125778B - Method and apparatus for cooling condensate and recovering its heat in a boiler plant - Google Patents

Method and apparatus for cooling condensate and recovering its heat in a boiler plant Download PDF

Info

Publication number
FI125778B
FI125778B FI20145295A FI20145295A FI125778B FI 125778 B FI125778 B FI 125778B FI 20145295 A FI20145295 A FI 20145295A FI 20145295 A FI20145295 A FI 20145295A FI 125778 B FI125778 B FI 125778B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
condensate
condenser
boiler
combustion air
cooled
Prior art date
Application number
FI20145295A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20145295A (en
Inventor
Seppo Tuominiemi
Joonas Arola
Original Assignee
Valmet Technologies Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valmet Technologies Oy filed Critical Valmet Technologies Oy
Priority to FI20145295A priority Critical patent/FI125778B/en
Priority to SE1550342A priority patent/SE541898C2/en
Priority to EEP201500013A priority patent/EE05794B1/en
Priority to PL411788A priority patent/PL228620B1/en
Publication of FI20145295A publication Critical patent/FI20145295A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI125778B publication Critical patent/FI125778B/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/06—Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/04—Arrangements of recuperators
    • F23L15/045—Arrangements of recuperators using intermediate heat-transfer fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • F24H8/003—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation having means for moistening the combustion air with condensate from the combustion gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)

Description

Menetelmä ja laitteisto lauhteen jäähdyttämiseksi ja sen lämmön talteen-ottamiseksi kattilalaitoksessaMethod and apparatus for cooling condensate and recovering its heat in a boiler plant

Keksinnön alaField of the Invention

Keksintö kohdistuu menetelmään lauhteen jäähdyttämiseksi ja sen lämmön talteenottamiseksi kattilalaitoksessa, jossa vesihöyrystä lauhtuneesta kuumasta nesteestä siirretään lämpöä väliaineen virtaukseen. Keksintö kohdistuu myös laitteistoon kattilalaitoksessa, joka käsittää lauhduttimen ja lauh-duttimeen yhteydessä olevan jäähdyttimen lauhduttimesta tulevan kuuman lauhteen jäähdyttämiseksi ja sen lämmön siirtämiseksi jäähdyttimen kautta kulkevaan väliaineen virtaukseen.The invention relates to a method for cooling condensate and recovering its heat in a boiler plant in which heat is transferred from the hot liquid condensed by water vapor to the flow of the medium. The invention also relates to an apparatus for a boiler plant comprising a condenser and a condenser connected to the condenser for cooling the hot condensate from the condenser and for transferring its heat to the fluid flow through the condenser.

Keksinnön taustaBackground of the Invention

Kattilalaitoksen tuottamien kuumien savukaasujen lämpösisältöä pyritään käyttämään hyväksi mahdollisimman hyvin. Savukaasuissa olevaa vesihöyryä lauhduttamalla voidaan ottaa talteen myös lauhtumislämpö, ja tätä lämpöä voidaan hyödyntää esimerkiksi kaukolämmössä. Esimerkki tällaisesta järjestelystä on esitetty suomalaisessa patentissa FI-122857. Suomalaisessa patentissa FI-122905 on esitetty kaksi tai kolme lauhdutinta käsittävä savukaasujen lauhdutuslaitos, josta puhtain lauhde eli viimeisen lauhduttimen lauhde johdetaan palamisilman kostuttimen kostutusveden joukkoon korvaamaan kostuttimessa haihtunutta kostutusliuosta, joka koostuu viimeisen lauhduttimen lämmönvaihtimen kiertovedestä. Viimeistä lauhdutinta edeltävistä lauhduttimista poistetaan kuumaa lauhdetta sellaisenaan vedenkäsit-telylaitokselle.The heat content of the hot flue gases produced by the boiler plant is being utilized as well as possible. By condensing the water vapor in the flue gases, the condensation heat can also be recovered, and this heat can be utilized, for example, in district heating. An example of such an arrangement is disclosed in Finnish patent FI-122857. Finnish patent FI-122905 discloses a flue gas condensing plant comprising two or three condensers, from which the purest condensate, i.e. the condenser of the last condenser, is introduced into the humidifying water of the combustion air humidifier to replace the evaporated humidifier in the humidifier. From the condensers preceding the last condenser, hot condensate is removed directly to the water treatment plant.

Flöyryn lauhtumisen tuloksena on kuuma lauhde, joka on jäähdytettävä ympäristöluvan vaatimalle tasolle. Jäähdytys tapahtuu raakavesi- tai ilma-jäähdyttimellä.Flöyry condensation results in hot condensate which needs to be cooled to the level required by the environmental permit. Cooling is done with a raw water or air cooler.

Raakavesijäähdyttimessä käytettävä vesilämmönvaihdin lisää laitoksen vedenkulutusta. Ilmajäähdytintä käytettäessä lämpö menee hukkaan etenkin kesätilanteessa, jolloin sen hyödynnettävyys esimerkiksi rakennusten lämmitykseen on heikko.The water heat exchanger used in the raw water cooler increases the water consumption of the plant. When using an air cooler, the heat is wasted, especially in summer, when it is poorly utilized, for example, to heat buildings.

Keksinnön yhteenvetoSummary of the Invention

Keksinnön tarkoituksena on esittää tehokas tapa lauhteen jäähdyttämiseksi vaaditulle tasolle, jolla voidaan samalla ottaa talteen lauhteen sisältämää lämpöä. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, että osa kattilaan menevästä pala-misilmasta saatetaan suoraan kontaktiin kuuman lauhteen kanssa, josta siirretään lämpöä ja kosteutta suorassa kontaktissa palamisilmaan, jolloin lauhde jäähtyy. Lauhde voidaan jäähdyttää vaaditulle tasolle ja se voidaan poistaa. Poistettavan jäähtyneen lauhteen lämpötilaa tarkkaillaan lämpötila-anturilla, ja tarvittaessa jäähdytystehoa säädetään.It is an object of the invention to provide an efficient way of cooling the condensate to the required level, while at the same time recovering the heat contained in the condensate. To accomplish this purpose, the method of the invention is essentially characterized in that a portion of the combustion air entering the boiler is brought into direct contact with the hot condensate, which transfers heat and moisture directly into the combustion air to cool the condensate. The condensate can be cooled to the required level and removed. The temperature of the cooled condensate to be removed is monitored by a temperature sensor and, if necessary, the cooling capacity is adjusted.

Vain osaa kattilaan menevästä kokonaisilmamäärästä käytetään edellä mainitulla tavalla kuuman lauhteen jäähdyttämiseen, korkeintaan 25 til-% palamisilman kokonaisilmamäärästä. Lauhdemäärien jäähdyttämiseen riittää tavallisesti 10 til-% palamisilman kokonaisilmamäärästä tai vähemmän. Esimerkiksi lauhde voidaan johtaa jäähdytyskostuttimeen, jonka kautta kulkee osa kattilan sekundääri-ilmasta, kattiloissa joissa on primääri-ilman syötön lisäksi sekundääri-ilman syöttö.Only a portion of the total amount of air entering the boiler is used as above to cool the hot condensate, up to 25% by volume of the total amount of combustion air. 10% by volume of the total amount of combustion air or less is usually sufficient to cool the condensate amounts. For example, condensate may be introduced into a cooling humidifier through which a portion of the secondary air of the boiler passes, in boilers having a supply of primary air in addition to the primary air supply.

Poistolämpötila, johon lauhde jäähdytetään ja jossa se poistetaan vesistöön tai viemäriin, on 30 - 40°C, mutta menetelmällä päästään myös 20 - 30°C lämpötila-alueelle.The outlet temperature at which the condensate is cooled and discharged into water or sewage is 30 to 40 ° C, but the process also achieves a temperature range of 20 to 30 ° C.

Edullisesti kaikki kattilan savukaasuista kiintoaineiden erotuksen (sähkö-suodin, letkusuodatin) jälkeen lauhdutuksessa syntyvä, vähintään 40°C lämpötilassa oleva lauhde jäähdytetään osalla palamisilmaa edellä kuvatulla tavalla, ja poistolämpötilaan jäähtynyt, ympäristöluvan vaatimukset täyttävä lauhde poistetaan sen jälkeen kattilalaitoksesta. Jäähdytettävän kuuman lauhteen lämpötila on 40°C tai yli, tavallisesti välillä 40-75°C tai 50-75°C, lauhdutusmenetelmästä riippuen. Lauhdutin voi olla myös yhteydessä kauko-lämpöveden kiertoon lauhdutuslämmön siirtämiseksi kaukolämmön paluu-veteen.Preferably, after the separation of solids from the boiler flue gas (electrical filter, hose filter), the condensate formed at condensation at a temperature of at least 40 ° C is cooled with a portion of the combustion air as described above, and the condensate cooled to discharge temperature. The temperature of the hot condensate to be cooled is 40 ° C or more, usually between 40-75 ° C or 50-75 ° C, depending on the condensation method. The condenser may also be connected to the district heating water circulation to transfer condensation heat to the district heating return water.

Laitteistossa on lauhteen jäähdytin, johon lauhdutin on yhdistetty ja jonka kautta kattilan palamisilman kanavasta haarautuva kanava on viety kattilaan, jolloin lauhteen jäähdyttimessä on suora lämmön- ja aineensiirtoyhteys palamisilman ja lauhteen välillä lauhteen jäähdyttämiseksi ja palamisilman lämmittämiseksi ja kostuttamiseksi. Kostuttimesta lähtee poistokanava viemäriin tai vesistöön.The apparatus comprises a condenser condenser to which the condenser is connected and through which a branching duct of the boiler combustion air is introduced into the boiler, wherein the condenser condenser has a direct heat and substance transfer between combustion air and condensate for cooling condensation and heating and humidification. The humidifier discharges to the drain or water system.

Piirustusten kuvausDescription of the drawings

Menetelmää selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön menetelmää kaaviokuvana.The method will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a diagrammatic representation of the method of the invention.

Edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvausDetailed Description of Preferred Embodiments

Kuvassa 1 on esitetty savukaasujen lauhdutukseen ja lauhteen jäähdytykseen tarkoitettu laitteisto kattilalaitoksessa. Laitteistoon kuuluu savukaasujen lauhdutin 1, jossa lauhdutetaan kattilassa tapahtuvan polttoaineen polton tuottamia savukaasuja. Kattilasta tuleva savukaasukanava F on viety lauh-duttimen 1 läpi. Savukaasukanava F tulee lauhduttimen alaosaan. Savukaasu lauhtuu kun sitä viilennetään kastepistelämpötilaa kylmemmällä kierto-vedellä, jota valutetaan lauhduttimen yläosassa täytekappalekerroksen 1c läpi vastavirtaan savukaasuihin nähden. Savukaasujen kastepistelämpötila on tavallisesti 60 - 75°C. Savukaasujen sisältämän vesihöyryn tiivistyessä nesteeksi lauhduttimessa 1 syntyy kuuma lauhde, jota ei voi sellaisenaan poistaa vesistöön tai viemäriin. Lauhduttimen tuottaman lauhteen lämpötila on tavallisesti n. 50 - 75°C, ja se on jäähdytettävä ympäristöluvan vaatimalle tasolle.Figure 1 shows an apparatus for condensing flue gases and cooling condensate in a boiler plant. The apparatus includes a flue gas condenser 1 for condensing the flue gases produced by the combustion of the fuel in the boiler. The flue gas duct F from the boiler is passed through the condenser 1. The flue gas channel F enters the lower part of the condenser. The flue gas condenses as it is cooled by circulating water cooler than the dew point temperature, which is discharged through the filler layer 1c at the top of the condenser upstream of the flue gases. The dew point temperature of the flue gases is usually 60-75 ° C. When the water vapor contained in the flue gases condenses into a liquid in the condenser 1, a hot condensate is formed which cannot be removed as such into the water or sewer. The temperature of the condenser produced by the condenser is usually about 50-75 ° C and must be cooled to the level required by the environmental permit.

Lauhdutin 1 on kuvassa ns. lauhdutinpesuri, jossa aikaisemmin puhdistettuja savukaasuja pestään vastavirtaan, jolloin niissä oleva vesihöyry lauhtuu. Lauhdetta syntyy lauhduttimen 1 yläosassa, kun savukaasuja jäähdytetään suoralla kontaktilla vastavirtaan kulkevalla kiertovedellä. Lauhdetta kerääntyy yläosasta lauhduttimen välipohjalle, josta se valuu ylikaatoputkea tai vastaavaa pitkin lauhduttimen alaosaan. Osa välipohjalle kerääntyneestä vedestä kiertää kiertovetenä lämmönvaihtimen 6 kautta, jossa se jäähtyy kastepistettä kylmemmäksi jäähdytysvedeksi, jolla savukaasuja voidaan taas lauhduttaa. Tasapainotilanteessa lauhduttimen alaosaan valuva lauhde vastaa yläosassa savukaasuista syntyneen lauhteen määrää.The condenser 1 is shown in the figure. a condenser scrubber, in which the previously purified flue gases are washed upstream to condense the water vapor contained therein. Condensation occurs at the top of the condenser 1 when the flue gases are cooled by direct contact with upstream circulating water. Condensate builds up from the top to the bottom of the condenser, from where it flows down the overhead pipe or the like to the bottom of the condenser. Part of the water accumulated on the midsole circulates as circulating water through heat exchanger 6, where it cools to cooling water cooler than the dew point, whereby the flue gases can again be condensed. At equilibrium, the condensate flowing into the lower part of the condenser corresponds to the amount of condensate formed by the flue gases in the upper part.

Lauhde valuu ylikaatoputkea pitkin tai vastaavan ylivuotojärjestelmän kautta (ei esitetty) lauhduttimen alaosaan sen pohjalle. Vettä, käytännössä kuumaa lauhdetta, kierrätetään lauhduttimen alaosassa pohjalta pumpulla P1 pesurin pesunesteen jakajaan 1b, kuten suuttimiin tai vastaaviin, savukaasujen jäähdyttämiseksi. Lauhduttimessa 1 syntyneen lauhteen määrää vastaava osa johdetaan pesunesteen kierrosta 1a linjaa 2 pitkin lauhteen jäähdyt-timeen 3. Lauhduttimen 1 alaosasta savukaasut kulkevat yläosaan edellä kuvattuun lauhtumis- ja lämmöntalteenottovaiheeseen, jossa ne virtaavat täytekappalekerroksen 1c läpi ylöspäin vastavirtaan kiertoveteen nähden, jota ruiskutetaan täytekappalekerrokseen 1c sen yläpuolelta. Savukaasuista lauhtuu höyryä ja samalla niistä siirtyy lämpöä kiertoveteen. Vettä kertyy lauhtumisvaiheen pohjalle (lauhduttimen välipohjalle), josta osa johdetaan lauhduttimen alaosaan ja edelleen pois lauhduttimesta lauhteen jäähdytykseen kuten edellä on kuvattu, ja osa pumpataan pumpulla P2 takaisin vesikiertoon 1 d, joka kulkee lämmönvaihtimen 6 kautta. Lämmönvaihtimessa 6 vesikierron vesi jäähtyy ja sillä voidaan lämmittää kattilalaitoksen kaukolämmön paluuvettä 7.The condensate flows along the overflow line or through a corresponding overflow system (not shown) to the bottom of the condenser at its bottom. The water, virtually hot condensate, is circulated at the bottom of the condenser by a pump P1 to a scrubber washer fluid distributor 1b, such as nozzles or the like, to cool the flue gases. From the lower part of the condenser 1, the flue gases pass to the upper part of the condensation and heat recovery step as described above, upstream of the filler layer 1c. . The flue gases condense steam and at the same time transfer heat to the circulating water. Water accumulates at the bottom of the condensation step (the bottom of the condenser), part of which is led to the lower part of the condenser and further away from the condenser to cool the condensate as described above and pumped back by pump P2 In the heat exchanger 6, the water in the water circuit is cooled and used to heat the return water 7 from the boiler plant's district heat.

Toinen vaihtoehto suorittaa lauhdutus yhdessä vaiheessa on ns. putki-lauhdutin, jossa savukaasut lauhdutetaan epäsuoralla lämmönvaihdolla käyttämällä jäähdytysnestettä. Lauhde johdetaan putkilauhduttimesta lauhteen jäähdyttimeen 3. Putkilauhduttimessa savukaasut johdetaan putkien läpi ja lauhduttimen vaippapuolella (putkien ympärillä) kiertää kaukolämmön paluuvesi jäähdytysnesteenä. Savukaasuihin ruiskutetaan vettä ennen putkiin johtamista, jotta kastepistelämpötila saavutetaan ja tehostetaan lämmönsiirtoa.Another option to perform condensation in one step is the so-called. a tube condenser in which the flue gases are condensed by indirect heat exchange using coolant. The condensate is led from the condenser to the condenser cooler 3. In the condenser, the flue gases are led through the conduits and on the condenser casing side (around the conduits) circulate the district heat return water as coolant. Water is injected into the flue gases before being introduced into the ducts to achieve a dew point temperature and enhance heat transfer.

Kummassakin tapauksessa savukaasut on puhdistettu pölyistä ennen lauhdutusta, eli lauhde on käytännössä kiintoaineista vapaata eikä se vaadi selkeytystä. Savukaasujen puhdistukseen voidaan käyttää sähkösuodinta tai letkusuodatinta. Savukaasuja voidaan tämän lisäksi puhdistaa kemikaalien syötöllä kattilaan (esimerkiksi rikkidioksidipäästöjä hallitaan kalkin syötöllä kattilaan), tai letkusuodattimelle voidaan syöttää lisäainetta.In both cases, the flue gases have been cleaned of dust prior to condensation, ie the condensate is practically free of solids and does not require clarification. An electric filter or hose filter can be used for flue gas cleaning. In addition, the flue gases can be purified by feeding chemicals into the boiler (for example, sulfur dioxide emissions are controlled by feeding lime into the boiler), or by adding an additive to the hose filter.

Lauhteen ohjautumista kierrosta 1a lauhteen jäähdyttimeen 3 voidaan hallita lauhduttimen 1 alaosan pinnakorkeutta tarkkailevan anturin L avulla, joka ohjaa linjassa 2 olevaa sulkuventtiiliä V.The condensation of the condensate from turn 1a to the condenser cooler 3 can be controlled by the level sensor L on the lower part of the condenser 1, which controls the shut-off valve V in line 2.

Lauhteen jäähdytin 3 on ns. kostutusjäähdytin, jonka läpi kulkee kattilaan menevän palamisilman kanava 4. Vain osa kattilan palamisilmasta johdetaan kostutusjäähdyttimen läpi, esimerkiksi korkeintaan 25 til-% kokonaisilma-määrästä, tavallisesti vain 10 til-% tai alle. Kuvan 1 palamisilman kanava 4 on kattilan sekundääri-ilman kanavasta haarautuva kanava.The condenser cooler 3 is so-called. a humidifying condenser through which the combustion air duct 4 passes into the boiler. The combustion air duct 4 of Figure 1 is a duct branched from the secondary air duct of the boiler.

Kostutusjäähdyttimessä palamisilma ja kuuma lauhde saatetaan suoraan kosketukseen. Lämpöä siirtyy nesteestä palamisilmaan, kattilaan menevä palamisilma lämpenee, ja lauhde jäähtyy. Lauhde jäähtyy sopivimmin lämpötilaan 30 - 40°C, missä se voidaan poistaa viemäriin tai vesistöön. Lauh-teesta siirtyy myös kosteutta palamisilmaan, mikä edistää lauhteen jäähtymistä veden haihtuessa lauhteesta. Samalla palamisilma kostuu kastepis-teeseen. Lauhteen jäähdytintä 3 voidaan näin käyttää myös kattilaan menevän palamisilman kostutukseen.In the humidifier, the combustion air and hot condensate are brought into direct contact. The heat is transferred from the liquid to the combustion air, the combustion air entering the boiler becomes warm, and the condensate cools. The condenser is preferably cooled to a temperature of 30-40 ° C, where it can be discharged into drains or waterways. Moisture from the condensate is also transferred to the combustion air, which helps cool the condensate as the water evaporates from the condensate. At the same time, the combustion air dampens at the dew point. The condenser cooler 3 can thus also be used to humidify the combustion air entering the boiler.

Rakenteellisesti kostutusjäähdytin on tornimainen säiliö, jonka yläosaan on viety kuuman lauhteen linja 2, säiliössä olevan täytekappalekerroksen 3a yläpuolelle. Linjan 2 päästä lauhde suihkutetaan täytekappalekerrokseen 3a. Säiliön alaosaan täytekappalekerroksen 3a alapuolelle on tuotu palamisilman kanava 4, jossa on puhallin B, jolla voidaan säätää lauhteen jäähdyttimen 3 läpi virtaavan ilman määrää. Palamisilman kanava 4 haarautuu kattilan sekundääri-ilman kanavasta (ei esitetty), sen pääpuhaltimen painepuolelta, josta puhaltimella B voidaan ottaa tarvittava ilmamäärä lauhteen jäähdytykseen. Lauhde valuu täytekappalekerroksen 3a läpi vastavirtaan palamisilmaan nähden, joka virtaa täytekappalekerroksen 3a läpi ylös säiliön yläosaan. Palamisilman kanava 4 jatkuu säiliön yläosasta kattilaan. Täytekappalekerroksen läpi kulkenut ja lauhteen vaikutuksesta lämmennyt ja kostunut palamisilma jatkaa kostutinjäähdyttimestä kanavaa 4 pitkin kattilaan. Jääh- dyttimestä tulevaa palamisilmaa esilämmitetään vielä lämmönvaihtimessa 10 joko höyryllä tai kuumalla vedellä 11.Structurally, the humidifying condenser is a tower-like reservoir with a hot condensation line 2 inserted into its upper part, above the filler layer 3a in the reservoir. At the end of line 2, the condensate is sprayed onto the filler layer 3a. A combustion air duct 4 is provided in the lower part of the tank below the filler layer 3a, with a fan B for controlling the amount of air flowing through the condenser cooler 3. The combustion air duct 4 is branched from the secondary air duct of the boiler (not shown), on the pressure side of the main blower, from which blower B can draw the required amount of air to cool the condensate. The condensate flows through the filler layer 3a upstream of the combustion air flowing through the filler layer 3a up into the top of the tank. The combustion air duct 4 extends from the top of the tank to the boiler. The combustion air, which has passed through the filler layer and warmed and humidified by the condensation, continues from the humidifier condenser along conduit 4 to the boiler. The combustion air from the cooler is further preheated in the heat exchanger 10 either by steam or hot water 11.

Täytekappalekerroksen 3a läpi valunut lauhde on jäähtynyt lähelle sisään-tulevan ilman kastepistelämpötilaa. Jäähtynyt lauhde kerääntyy säiliön pohjalle, mistä se johdetaan pois poistokanavaa 5 pitkin. Poistuvan lauhteen lämpötilaa tarkkaillaan lämpötila-anturilla T, joka on sijoitettu poistokanavaan 5. Lämpötila-anturista lähtee signaalinsiirtolinja S säätimeen C, joka on järjestetty säätämään lämpötilaan vaikuttavaa toimilaitetta A, tässä tapauksessa jäähdyttimeen 3 ilmaa puhaltavan puhaltimen B moottoria. Näin syntyy automaattinen suljettu (takaisinkytketty) säätöpiiri, jolla poistuvan lauhteen lämpötila saadaan pysymään halutuissa rajoissa. Jäähdyttimen 3 läpi menevää ilmamäärää muuttamalla voidaan vaikuttaa poistuvan lauhteen lämpötilaan. Säätö ei myöskään vaikuta kattilaan menevän sekundääri-ilman kokonaismäärään, koska vain osa sekundääri-ilmasta kulkee lauhteen jäähdyttimen 3 kautta kattilaan.The condensate flowing through the filler layer 3a has cooled to near the dew point temperature of the inlet air. The cooled condensate accumulates at the bottom of the tank, where it is discharged through the outlet duct 5. The temperature of the outlet condensate is monitored by a temperature sensor T located in the outlet duct 5. The temperature sensor exits a signal transmission line S to a regulator C arranged to regulate the temperature affecting actuator A, in this case the motor 3 of the blower B. This creates an automatic closed (feedback) control circuit that keeps the temperature of the exiting condensate within the desired range. By changing the amount of air passing through the condenser 3, the temperature of the condensate leaving can be influenced. The control also does not affect the total amount of secondary air entering the boiler, since only part of the secondary air passes through condenser cooler 3 to the boiler.

Ympäristöluvan mukaiseen lämpötilaan jäähtynyt lauhde voidaan johtaa poistokanavan 5 kautta ulos kattilalaitoksesta viemäriin tai vesistöön, joita on kuvattu viitenumerolla 8.The condensate, which has cooled to the ambient temperature, can be discharged from the boiler plant through the drainage duct 5 to the sewer or water system described under reference numeral 8.

Seuraavassa on esitetty esimerkinomaisesti eräitä mahdollisia mitoitus- ja tasearvoja, joita ei tule käsittää keksintöä rajoittaviksi:The following are by way of example some possible dimensioning and balance values which should not be construed as limiting the invention:

Kostutusjäähdyttimen täytekappalekerroksen halkaisija 1,6 m, korkeus 2,7 m.Humidity cooler filler layer diameter 1.6 m, height 2.7 m.

lauhteen määrä sisään 7 kg/s ulos 6,53 kg/scondensate flow in at 7 kg / s out at 6.53 kg / s

lauhteen lämpötila sisään 70°C ulos 27,5°Ccondenser temperature in. 70 ° C out 27.5 ° C

palamisilman määrä sisään 4,78 m3n/s ulos 5,37 m3n/sthe amount of combustion air entering 4.78 m3n / s out 5.37 m3n / s

palamisilman lämpötila sisään 40°C ulos 50,8°Ccombustion air temperature in. 40 ° C out 50.8 ° C

palamisilman kosteus sisään 14 g/kg ulos 93 g/kg Jäähdytyksessä käytettävän sisääntulevan palamisilman kastepistelämpötila, jota käytetään jäähdytyksessä, on 19,2 °C. Palamisilma otetaan kattilaraken-nuksen yläosasta.humidity of the combustion air 14 g / kg out 93 g / kg The dew point temperature of the incoming combustion air used for cooling, which is used for cooling, is 19.2 ° C. The combustion air is taken from the top of the boiler house.

Esimerkistä käy ilmi, että kuuma lauhde voidaan jäähdyttää jopa sisään-tulevan ilman lämpötilaa alemmaksi. Menetelmällä voidaan päästä lauhteen jäähdytyksessä myös alle 30°C poistolämpötilaan, esimerkiksi lämpötilavälille 20-30°C.The example shows that the hot condensate can be cooled even below the temperature of the incoming air. The process can also achieve an outlet temperature of less than 30 ° C for condensate cooling, for example between 20 and 30 ° C.

Mitoitus ja ainemäärät riippuvat mm. kattilan koosta, joten yllä olevaa esimerkkiä ei tule käsittää siinäkään suhteessa rajaavaksi.Sizing and material quantities depend, among other things. boiler size, so the above example should not be construed as limiting in this regard either.

Kostutusjäähdyttimen tarkoitus on pääasiassa käsitellä kuuma lauhde, mutta samassa prosessissa saadaan myös palamisilmaa lämmitettyä ja kostutettua. Kostutusjäähdyttimessä käsiteltävä neste koostuukin yksinomaan savukaasujen vesihöyryn lauhdutuksessa saadusta vedestä. Käsittelyyn voidaan tuoda kuitenkin myös muita kuumia (vähintään 50°C tai enemmän) vesijakeita, jotka ovat lähtöisin lauhtuneesta höyrystä, ja nämä voidaan jäähdyttää joko erikseen tai sekoittaa savukaasun lauhduttimesta saatuun jakeeseen. Näitä muita kostutusjäähdyttimeen tuotuja lauhteita on kuvattu viitenumerolla 9. Tällaisia muita vesijakeita ovat erityisesti kattilalaitoksen muut lauhteet, esimerkiksi höyryturbiinin lauhteet, teollisen prosessin yhteydessä syntyneet lauhteet, kuten mm. sellutehtaan sekundäärilauhteet, joista mustalipeän haihduttimelta saadut lauhteet ovat merkittävä osa. Sellutehtaan sekundäärilauhteita voidaan jäähdyttää esimerkiksi sellutehtaan kuorikattilan tai vastaavan puuperäistä biopolttoainetta polttavan kattilan palamisilmalla ohjaamalla osa kattilaan menevästä palamisilmasta kontaktiin kuuman lauhteen kanssa.The purpose of the humidifier is mainly to treat the hot condensate, but in the same process the combustion air is also heated and humidified. Thus, the liquid to be treated in the humidifying condenser consists exclusively of water obtained by condensing the water vapor of the flue gases. However, other hot fractions (at least 50 ° C or more) of condensed steam may also be introduced and may be cooled separately or mixed with the fraction obtained from the flue gas condenser. These other condensates introduced into the humidifier are described under reference number 9. Such other water fractions are in particular other condensers in the boiler plant, for example steam turbine condensers, condensates from industrial processes such as e.g. pulp mill secondary condensates, of which the condensate from the black liquor evaporator is a significant part. The secondary condensers of a pulp mill can be cooled, for example, by combustion air of a pulp mill bark boiler or similar wood-fired biofuel boiler by directing a portion of the combustion air entering the boiler into contact with the hot condensate.

Kattila, jonka palamisilmasta osaa käytetään saman kattilan savukaasujen tuottaman lauhteen jäähdytykseen, on sellaisia kiinteitä polttoaineita polttava kattila, jotka tuottavat kosteita savukaasuja. Tällaisia polttoaineita ovat biopolttoaineet, esimerkiksi hake, turve, kuori, sekä erilaiset kierrätyspoltto-aineet, kuten myös hiili. Myös maakaasukattilan tuottamia savukaasuja voidaan lauhduttaa, ja näin saatu lauhde voidaan käsitellä edellä esitetyllä tavalla Kattila voi olla lämpökattila, esimerkiksi kaukolämpölaitoksen kattila, tai lämpöä ja sähköä tuottava kattila.A boiler of which part of the combustion air is used to cool the condensate produced by the same boiler flue gas is a solid fuel boiler which produces moist flue gases. Such fuels include biofuels, for example, chips, peat, bark, and various recycled fuels, as well as coal. The flue gases produced by a natural gas boiler can also be condensed, and the condensate thus obtained can be treated as described above. The boiler may be a boiler, for example a district heating boiler, or a boiler producing heat and electricity.

Claims (14)

1. Förfarande för avkylning av kondensat och för återvinning av dess värme i en pannanläggning, varvid värme överförs från het vätska av kondenserad vattenånga till en strömning av ett medium, kännetecknat av att en del av förbränningsluft som går in i pannan, högst 25 vol.-% av totalmängden för-bränningsluft som går till pannan, bringas i direkt kontakt med det heta kon-densatet, från vilket värme och fukt överförs i den direkta kontakten med för-bränningsluften, varvid kondensatet avkyls, och det avkylda kondensatet leds ut.A process for cooling condensate and for recovering its heat in a boiler plant, heat being transferred from hot liquid of condensed water vapor to a flow of a medium, characterized in that a portion of combustion air entering the boiler does not exceed 25 vol. -% of the total amount of combustion air going to the boiler is brought into direct contact with the hot condensate, from which heat and moisture is transferred into the direct contact with the combustion air, whereby the condensate is cooled, and the cooled condensate is discharged. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att kondensatet avkyls genom att låta det rinna i motström till förbränningsluften.Process according to claim 1, characterized in that the condensate is cooled by allowing it to run countercurrent to the combustion air. 3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att kondensatet leds genom ett fyllmedelskikt i motström till förbränningsluften.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the condensate is passed through a filler layer countercurrent to the combustion air. 4. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknat av att temperaturen av kondensatet som skall ledas ut mäts, och kyleffekten regleras på basis av mätningen.Process according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the condensate to be discharged is measured, and the cooling effect is controlled on the basis of the measurement. 5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att kyleffekten regleras genom att förändra genomströmningsmängden av förbränningsluft som bringats i kontakt med det heta kondensatet.Process according to claim 4, characterized in that the cooling effect is controlled by changing the flow rate of combustion air brought into contact with the hot condensate. 6. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknat av att kondensatet avkyls till en avloppstemperatur på 30-40°C.Process according to one of the preceding claims, characterized in that the condensate is cooled to a drain temperature of 30-40 ° C. 7. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven 1-5, kännetecknat av att kondensatet avkyls till en avloppstemperatur på 20-30°C.Process according to one of the preceding claims 1-5, characterized in that the condensate is cooled to a drain temperature of 20-30 ° C. 8. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknat av att kondensatet är kondensat som erhållits vid kondensering av rökgas.8. A process according to any one of the preceding claims, characterized in that the condensate is condensate obtained from the condensation of flue gas. 9. Förfarande enligt patentkrav 8, kännetecknat av att allt det heta konden-satet som erhållits från kondensering av rökgaser i pannan avkyls med en del av förbränningsluften som går till pannan.9. A process according to claim 8, characterized in that all the hot condensate obtained from the condensation of flue gases in the boiler is cooled with a portion of the combustion air going to the boiler. 10. Anordning för avkylning av kondensat i en pannanläggning som omfattar en kondensor (1) och en i förbindelse med kondensorn befintlig kylare för avkylning av hett kondensat från kondensorn och för överföring av dess värme till en strömning av ett medium som flyter genom kylaren, kännetecknad av att kondensorn är kopplad till en kylare (3) för kondensat, genom vilken en kanal (4) som avgrenar sig från en kanal för förbränningsluft i pannan och som är anordnad att leda bara en del av pannans förbränningsluft, är ledd till pannan, varvid kylaren för kondensat är försedd med en direkt förbindelse för överföring av värme och ämne mellan förbränningsluft och kondensat, för avkylning av kondensatet, och kylaren (3) för kondensat är försedd med en avloppskanal (5) för kondensat, för avlägsning av det avkylda kondensatet från pannanläggningen.Apparatus for cooling condensate in a boiler system comprising a condenser (1) and a condenser in contact with the condenser for cooling hot condensate from the condenser and for transferring its heat to a flow of medium flowing through the condenser, characterized in the condenser being coupled to a condenser condenser (3), through which a duct (4) which branches off from a combustion air duct in the boiler and which is arranged to conduct only part of the boiler's combustion air, is led to the boiler, the condenser condenser is provided with a direct connection for transfer of heat and substance between combustion air and condensate, for cooling the condensate, and the condenser condenser (3) is provided with a condensate drainage channel (5) for removing the condensate cooled from boiler plant. 11. Anordning enligt patentkrav 10, kännetecknad av att kylaren (3) för kondensat omfattar ett fyllmedelskikt (3a), en linje (2) som förbinder kondensorn (1) och kylaren (3) för kondensat slutar ovanför fyllmedelskiktet (3a), kanalen (4) som avgrenar sig från kanalen för förbränningsluft är ledd nedanför fyllmedelskiktet (3a) i kylaren (3), och kanalen (4) utgår ovanifrån fyllmedelskiktet (3a) till pannan.Device according to claim 10, characterized in that the condensate cooler (3) comprises a filler layer (3a), a line (2) connecting the condenser (1) and the condensate cooler (3) above the filler layer (3a), the channel (3). 4) which branches off from the combustion air duct is led below the filler layer (3a) in the cooler (3), and the duct (4) exits from above the filler layer (3a) to the boiler. 12. Anordning enligt patentkrav 10 eller 11, kännetecknad av att kanalen (4) för förbränningsluft avgrenar sig till kylaren (3) från kanalen för sekundärluft i pannan.Device according to claim 10 or 11, characterized in that the combustion air duct (4) branches to the radiator (3) from the boiler secondary air duct. 13. Anordning enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av att anordningen omfattar en sluten reglerkrets med en mätande tempera-turivare (T) i förbindelse med det avkylda kondensatet som skall avlägsnas, och ett styrdon (C) i förbindelse med temperaturgivaren (T).Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a closed control circuit with a measuring temperature sensor (T) in connection with the cooled condensate to be removed, and a controller (C) in connection with the temperature sensor (T). . 14. Anordning enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av att kondensorn (1) är en kondensor för rökgas, genom vilken pannans rökgaskanal (F) är förd, till exempel en skrubberkondensor eller en rörkon-densor.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the condenser (1) is a flue gas condenser through which the boiler flue gas duct (F) is passed, for example a scrubber condenser or a pipe condenser.
FI20145295A 2014-03-28 2014-03-28 Method and apparatus for cooling condensate and recovering its heat in a boiler plant FI125778B (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20145295A FI125778B (en) 2014-03-28 2014-03-28 Method and apparatus for cooling condensate and recovering its heat in a boiler plant
SE1550342A SE541898C2 (en) 2014-03-28 2015-03-23 A method and an apparatus for cooling condensate and for recovering heat from it in a boiler plant
EEP201500013A EE05794B1 (en) 2014-03-28 2015-03-26 A method and an apparatus for cooling condensate and for recovering heat from it in a boiler plant
PL411788A PL228620B1 (en) 2014-03-28 2015-03-27 Method and the device for cooling the condensate and recovering heat from it in the boiler system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20145295 2014-03-28
FI20145295A FI125778B (en) 2014-03-28 2014-03-28 Method and apparatus for cooling condensate and recovering its heat in a boiler plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20145295A FI20145295A (en) 2015-09-29
FI125778B true FI125778B (en) 2016-02-15

Family

ID=54263878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20145295A FI125778B (en) 2014-03-28 2014-03-28 Method and apparatus for cooling condensate and recovering its heat in a boiler plant

Country Status (4)

Country Link
EE (1) EE05794B1 (en)
FI (1) FI125778B (en)
PL (1) PL228620B1 (en)
SE (1) SE541898C2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE455226B (en) * 1986-10-23 1988-06-27 Scandiaconsult Ab PROCEDURE AND DEVICE FOR Flue gas condensation, as well as preheating and humidification of combustion air in combustion plants
BRPI1013793A2 (en) * 2009-06-26 2016-04-05 Dall Energy Holding Aps method and system for cleaning and heat recovery of hot gases.

Also Published As

Publication number Publication date
SE1550342A1 (en) 2015-09-29
EE05794B1 (en) 2017-03-15
PL228620B1 (en) 2018-04-30
FI20145295A (en) 2015-09-29
PL411788A1 (en) 2015-10-12
EE201500013A (en) 2015-11-16
SE541898C2 (en) 2020-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104457316B (en) The heat exchange bypass and method of air-air for wet cooling tower equipment
KR101521622B1 (en) System to removing a white smoke
JP5881751B2 (en) Boiler unit extraction steam sludge drying system with heat compensation
CN208660405U (en) A kind of coal-fired power station boiler flue gas white-smoke-removing system tower-coupled with cooling
CN108592067A (en) A kind of mixed wind of slurry cooling joint fume afterheat heating eliminates plume system and technique
CN207413082U (en) Wet desulfurization flue gas eliminates plume system
RU2436011C1 (en) Flue gas heat utilisation device and method of its operation
JP2014509559A5 (en)
CN107648978A (en) Wet desulfurization flue gas eliminates plume system and method
EP3633272B1 (en) Method for recovering heat from flue gas of boiler, and arrangement
CN106152711A (en) A kind of tower type drying system and drying means thereof
CN102345873B (en) Integrated flue gas dehumidifying and wet cooling tower system
KR20130097402A (en) Dryer of wet substance
CN101939076B (en) System for cooling a psychrometric mixture by coupling a condenser and an evaporator
CN109126366A (en) A kind of energy-efficient coloured plume governing system
CN210197331U (en) Combined system for eliminating smoke plume and utilizing low-grade flue gas waste heat
CN104154553B (en) A kind of flue gas processing device
FI125778B (en) Method and apparatus for cooling condensate and recovering its heat in a boiler plant
RU2323384C1 (en) Heat waste recover
FI72799B (en) SAETT ATT AOSTADKOMMA LAERMEAOTERVINNING UR FUKTIG GAS GENOM VATTENAONGABSORPTION OCH ANLAEGGNING FOER SAETTETS UTFOERANDE.
CN107764037A (en) For the method and arrangement recycled in drying process to air
RU2735042C1 (en) Condensation heat recovery unit
SE459788B (en) PROCEDURE AND DEVICE FOR DEHUMINATING A GAS MEDIUM
CN108443904A (en) A kind of power-plant flue gas based on heat pipe heat exchanging technology disappears white system
KR101715488B1 (en) A fluidized bed heat exchanger for condensing heat recovery from multi-type heat sources

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: VALMET TECHNOLOGIES OY

FG Patent granted

Ref document number: 125778

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B