PL167375B1 - Sposób spalania węgli i koksów w nlefluidalnych paleniskach rusztowych - Google Patents

Abstract

1. Sposóbspalaniawęgli i koksówwniefluidsdnych palemskachrusO:owych, polegający na mSeizpoSe ualiwa z sorbentem w uaitpci tleoCów i/leb wadaratlenCów, i/lób węglików wpuoió, i/leb magnezu araz madyfiCacji pracese spalania, znamienny tym, że niefleidalną warstwę węgla i/leb CaCse zmieszanepa z sarbentem spala się w temperaturze ad 1023 da 1273 K, przy czym pawietrze da spalania daurawadza się z wsuółcznoniCiem oadmiare mniejszym niż 1,4 dla węgli i mniejszym niż 1,3 dla CaCsów.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania węgli i koksów w niefluidalnych paleniskach rusztowych, zwłaszcza w kotłach z mechanicznym rusztem.

W wyniku spalania paliw kopalnych i produktów ich przeróbki powstają spaliny zawierające tlenki siarki i azotu. Obecność tlenków siarki w spalinach jest wynikiem utleniania się związków siarki zawartych w paliwie, zaś tlenków azotu skutkiem utleniania się związków azotu występującyh w paliwie oraz azotu atmosferycznego dostarczanego wraz z powietrzem do spalania.

Ilości tlenków siarki i azotu emitowanych wraz ze spalinami do atmosfery nie może przekraczać dopuszczalnych wartości. Ilości te można zmniejszyć przez stosowanie lepszych gatunków paliw, modyfikację procesu spalania lub przez oczyszczanie spalin.

Stosowanie lepszych gatunków węgla, o wysokiej kaloryczności oraz małej zawartości siarki i popiołu, nie jest powszechne ze względu na ograniczone ich występowanie w przyrodzie. Odsiarczanie węgla przeznaczonego do spalania jest skomplikowane technologicznie i technicznie, w związku z czym nie jest powszechnie stosowane. Instalacje do oczyszczania spalin są skomplikowane, energochłonne i bardzo kłopotliwe w eksploatacji.

Prostym, dogodnym technicznie i charakteryzującym się małym zużyciem energii sposobem zmniejszania emisji do atmosfery tlenków siarki i azotu powstających podczas spalania gorszych gatunków węgla jest modyfikacja procesu spalania.

Znanym sposobem spalania węgli i koksów w niefluidalnych paleniskach rusztowych jest spalanie tych paliw z dużym nadmiarem powietrza do spalania, wynoszącym od 1,6 do

2,2 dla węgli i od 1,3 do 1,5 dla koksów. W tych warunkach, w warstwie spalonego paliwa panuje wysoka temperatura przekraczająca 1273 K, a zwykle zawierająca się w granicach 1373 do 1673 K. Zawarta w spalanym paliwie siarka utlenia się do tlenków siarki, zaś azot zawarty w paliwie i w powietrzu dostarczanym do spalania utlenia się do tlenków azotu. Tlenki siarki i azotu wraz ze spalinami odprowadzane są do atmosfery i zanieczyszczają ją lub są częściowo usuwane ze spalin za pomocą specjalnych instalacji oczyszczających spaliny przed ich wprowadzeniem do atmosfery.

Znanym sposobem spalania węgli jest ich spalanie we fluidyzującej warstwie. W kotle fluidalnym proces spalania przebiega w przedziale temperatur od 1073 do 1173 K. W tych temperaturach dobrze przebiega reakcja chemiczna wiązania tlenków siarki z wapniowym sorbentem dodawanym do węgla, zaś powstawanie tlenków azotu jest ograniczone.

167 375

Fluidalne spalanie węgli nie jest dotąd powszechnie stosowane, ze względu na skomplikowaną budowę i trudną eksploatację kotłów fluidalnych. Proces spalania węgli we fluidalnej warstwie wymaga utrzymywania uziarnienia stosowanego paliwa i sorbentu w ściśle określonym przedziale. Zbyt duże ziarna nie fluidyzują, a zbyt małe są porywane z paleniska wraz ze spalinami. Powoduje to straty paliwa i sorbentu oraz rodzi konieczność wyłapywania części niewykorzystanych ziaren paliwa i sorbentu oraz ponownego ich wprowadzania do fluidalnej warstwy. Z tych powodów prawie wszystkie funkcjonujące obecnie źródła energii cieplnej małej i średniej mocy oparte są na klasycznym spalaniu węgli i koksów na ruszcie w niefluidalnej warstwie.

Wynalazek dotyczy sposobu spalania węgli i koksów w niefluidalnych paleniskach rusztowych, polegającego na mieszaniu paliwa z sorbentem w postaci tlenków i/lub wodorotlenków, i/lub węglanów wapnia, i/lub magnezu oraz modyfikacji procesu spalania.

Istota wynalazku polega na tym, że niefluidalną warstwę węgla i/lub koksu zmieszanego z sorbentem spala się w temperaturze od 1023 do 1273 K. Powietrze do spalania doprowadza się ze współczynnikiem nadmiaru mniejszym od 1,4 dla węgli i mniejszym od 1,3 dla koksów. Sorbent stosuje się w ilości od 2 do 10% masowych w stosunku do masy spalanego paliwa.

Zaletą sposobu według wynalazku jest zmniejszenie emisji do atmosfery tlenków siarki i azotu z niefluidalnych palenisk rusztowych bez konieczności budowy w tym celu skomplikowanych, kłopotliwych w eksploatacji i energochłonnych instalacji do oczyszczania spalin, bądź zastępowania niefluidalnych palenisk paleniskami fluidalnymi.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania.

Przykła d. Miał węgla kamiennego spala się w kotle typu WCO-80 o nominalnej mocy cieplnej 1,1 MW. Kocioł ten posiada ruszt mechaniczny taśmowy ze strefowym doprowadzeniem powietrza do spalania. Piec ten opala się miałem węgla kamiennego o wartości opałowej 21200 kJ/kg, zawartości siarki 0,95% i zawartości popiołu 18%. Przed modyfikacją procesu spalania grubość warstwy miału węglowego bez sorbentu wynosiła 8 cm. Ruszt przesuwa się z prędkością 1,1 mm/s. Temperatura w warstwie spalającego się węgla waha się od 1533 K do 1603 K. Współczynnik nadmiaru powietrza do spalania wynosił od 1,71 do 1,76. Moc cieplna wynosiła przy tym 0,9 MW, co stanowiło 82% nominalnej mocy cieplnej. Emisja dwutlenku siarki wynosiła 1,19 g/s, zaś dwutlenku azotu wynosiła 0,72 g/s.

Po modyfikacji procesu spalania w kotle o tych samych parametrach spala się taki sam miał węglowy ale wymieszany z sorbentem w postaci węglanu wapnia dodanego w ilości 5% masowych w stosunku do masy paliwa. Grubość warstwy mieszaniny miału węglowego wynosi 13 cm. Ruszt przesuwa się z prędkością 0,7 mm/s. Powietrze do spalania dostarcza się ze współczynnikiem nadmiaru od 1,24 do 1,36 i wytwarza się temperaturę w warstwie spalanego węgla od 1128 do 1218 K. Jednocześnie zwiększa się turbulencję spalin w kotle. Moc cieplna kotła wynosiła wówczas 0,86 MW, co stanowiło 78% nominalnej mocy cieplnej. Emisja dwutlenku siarki wynosi 0,52 g/s, zaś dwutlenku azotu 0,28 g/s. zatem uzyskano zmniejszenie emisji dwutlenku siarki o 53,5% oraz dwutlenku azotu o około 58% w odniesieniu do takiej samej ilości wytworzonej energii cieplnej.

167 375

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób spalania węgli i koksów w niefluidalnych paleniskach rusztowych, polegający na mieszaniu paliwa z sorbentem w postaci tlenków i/lub wodorotlenków, i/lub węglanów wapnia, i/lub magnezu oraz modyfikacji procesu spalania, znamienny tym, że niefluidalną warstwę węgla i/lub koksu zmieszanego z sorbentem spala się w temperaturze od 1023 do 1273 K, przy czym powietrze do spalania doprowadza się z współczynnikiem nadmiaru mniejszym niż 1,4 dla węgli i mniejszym niż 1,3 dla koksów.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się sorbent w ilości od 2 do 10% masowych w stosunku do masy spalonego paliwa.