PL171108B1 - Sposób i układ do zmniejszenia zawartości NOx w spalinach - Google Patents

Abstract

1 Sposób zmniejszenia zawartości NOx w spalinach przemysłowego kotła opalanego pyłem węglowym za pomocą palników, dla którego mieszanina paliwowo powietrzna jest wytwarzana w młynach węglowych, w szczególności kotła z frontowym układem palników umieszczonych na jednej ścianie paleniska w rzędach jeden nad drugim, znamienny tym. ze spalanie prowadzi się w co najmniejjednej parze palnikówktórą to parę tworzą palnik usytuowany w wyzszym rzędzie 1 palnik umieszczony pod nim w nizszym rzędzie, przy czym palnik usytuowany w wyższym rzędzie jest zasilany mieszaniną paliwowo powietrzną uboższą od mieszaniny paliwowo powietrznej, którą jest zasilany palnik usytuowany w niższym rzędzie 2 Układ do zmniejszania zawartości NOx w spalinach stanowiący połączenie węglowych młynów z palnikami w przemysłowym kotle opalanym mieszaniną paliwowo powietrzną tworzoną z węglowego pyłu, które to palniki są 1 ozmieszczone na ścianie paleniska w układzie frontowym, znamienny tym, ze poszczególne węglowe młyny (ZM1, ZM2, ZM3...) są połączone z parami palmkow(P), przy czym w każdej parze palników (P) jeden z palników jest usytuowany w wyzszym rzędzie a drugi z palników jest usytuowany w niższym rzędzie 1 palniki te lezą w jednym 1 tym samym pionowym szeregu, czyli lezą jeden nad drugim

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do zmniejszenia zawartości NOx w spalinach przemysłowego kotła opalanego pyłem węglowym za pomocą palników, dla którego mieszanina paliwowo powietrzna jest wytwarzana w węglowych młynach. Wynalazek dotyczy w szczególności kotła z frontowym układem palników, w którym to układzie palniki są umieszczone na jednej ścianie paleniska w rzędach usytuowanych jeden nad drugim.

W znanych przemysłowych kotłach, w szczególności w kotłach z frontowym układem palników, palniki są umieszczone na jednej ze ścian paleniska w rzędach usytuowanych jeden nad drugim, na przykład po cztery, sześć palników w jednym rzędzie Pojedynczy węglowy młyn w znanych kotłach zasila mieszaniną paliwowo powietrzną palniki umieszczone w jednym rzędzie. W zależności od zapotrzebowania na parę spalanie odbywa się w palnikach we wszystkich rzędach, gdy zapotrzebowanie na parę jest duże, bądź w części rzędów przy zmniejszonym zapotrzebowaniu. Chodzi przy tym o to, aby w każdym przypadku uzyskiwać parę o tej samej temperaturze i ciśnieniu przy zmieniającej się ilości produkowanej pary. Zauważono, że w zależności od tego, który rząd palników jest czynny, zmienia się zawartość związków tlenu i azotu, NOx, w spalinach, szkodliwych dla przyrody, których ilość wydalanych do atmosfery ze względu na ich szkodliwość powinna być minimalizowana. I tak, zauważono, ze przy pracy najniższego rzędu palników, procentowa zawartość NOx w spalinach jest o 30-40% mniejsza w stosunku do procentowej zawartości NOx w spalinach przy pracy wszystkich rzędów palników. Przy pracy najwyższego rzędu palników procentowa zawartość NOx w spalinach jest większa od wspomnianej przeciętnej. Ze względu na zawartość NOx w spalinach, przy zmniejszonej produkcji pary, byłoby celowe wykorzystywać dolne rzędy palników, lecz okazuje się, ze wówczas pojawiają się trudności z uzyskaniem pażądanej temperatury i ciśnienia pary na skutek niedogrzania przegrzewaczy pary. To zmusza do korzystnia w tych przypadkach z pracy wyższych rzędów palników, co jednak pogarsza skład spalin w tym sensie, ze wzrasta w nich procentowa zawartość NOx.

Celem wynalazku jest sposób zminimalizowania zawartości NOx w spalinach oraz układ połączeń węglowych młynów i palników przeznaczony do stosowania tego sposobu.

Sposób zmniejszania zawartości NOx w spalinach według wynalazku polega na prowadzeniu spalania w co najmniej jednej parze palników, którą to parę tworzą palnik usytuowany

171 108 w wyższym rzędzie i palnik umieszczony pod nim w niższym rzędzie. Przy czym, według wynalazku, palnik usytuowany w wyższym rzędzie jest zasilany mieszaniną paliwowo powietrzną ubozszą od mieszaniny paliwowo powietrznej, którą jest zasilany palnik usytuowany w niższym rzędzie. Przez mieszaninę paliwowo powietrzną ubozszą rozumie się tu mieszaninę w której jednostce wagowej występuje więcej powietrza, niż w jednostce wagowej mieszaniny bogatszej.

Układ połączeń węglowych młynów z palnikami, służący do stosowania wynalazku sposobu zmniejszania zawartości NO_X w spalinach, polega na połączeniu poszczególnym węglowych młynów z parami palników, przy czym w każdej takiej parze palników jeden z palników jest usytuowany w wyższym rzędzie, a drugi z palników należący do pary jest usytuowany w niższym rzędzie i palniki te leżą w jednym i tym samym pionowym szeregu, czyli lezą jeden nad drugim. W szczególnym rozwiązaniu tylko palniki w dolnych rzędach są zaopatrzone w zasilanie wtórnym powietrzem. Korzystnie, palniki w dolnych rzędach są zaopatrzone dodatkowo w rozruchowe palniki olejowe.

Wynalazek układu jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest przekrojem przez przemysłowy kocioł przedstawiony schematycznie, a fig. 2 jest schematem rozstawienia palników i węglowych młynów oraz ich połączeń. Rysunek będzie także wykorzystany przy przedstawieniu przykładów stosowania sposobu.

Kocioł 1 ma paleniskową komorę 2, a w górnej części przegrzewacze pary 3, a także podgrzewacz wody 4. Kocioł 1 ma w obszarze paleniskowej komory 2 palniki P połączone przewodami R z węglowymi młynami ZM. Palniki P są rozstawione w poziomych rzędach, jeden nad drugim, oznaczonych PA, PB, PC, PD, przez co powstały pionowe szeregi oznaczone 1,2, 3,4,5,6. Poszczególne palniki otrzymują więc oznaczenia złozone z symbolu P, oznaczenia rzędu i szeregu, na przykład PA4, PC3 i tym podobnie. W przykładzie wykonania każdy węglowy młyn ZM jest połączony z czterema palnikami P. Na rysunku fig. 2 przedstawiono trzy młyny ZM1, ZM2 i ZM3, pominięto dla przejrzystości rysunki następne młyny. Węglowy młyn ZM1 jest połączony przewodami R z palnikami PA3, PA4, PD3 i PD4, młyn zM2 jest połączony przewodami R z palnikami PA1, PA6, PD1 i PD6, a młyn ZM3 z palnikami PA2, PA5, PB2, PB5. Zasada połączeń jest taka, ze młyny ZM są łączone z palnikami leżącymi w szeregu, z których jeden palnik jest wyżej, drugi niżej, czyli palniki w poszczególnych rzędach A, B, C, D są połączone z kilkoma młynami ZM.

Dzięki przedstawionym połączeniom młynów ZM z palnikami P, przy zmniejszeniu ilości produkowanej pary przez wyłączenie części młynów, zawsze będą pracować palniki P położone wyżej i położone niżej. Na przykład, gdy pracować będą tylko młyny ZM1 i ZM2, działać będą położone wyżej palniki PA1, PA3, PA4 i PA6, oraz niżej połączone palniki PD1, PD3, PD4, PD6. Przedstawione połączenia młynów ZM z palnikami P w poszczególnych rzędach umożliwiają także regulację temperatury pary, przez włączanie do pracy palników w rzędach A i B, czyli wyżej położonych, co powoduje zwiększenie temperatury, albo włączenie palników w rzędach B i C, po wyłączeniu pozostałych palników, co spowoduje obniżenie temperatury pary. W układzie połączeń młynów ZM i palników P przewiduje się szczególne rozwiązanie, według którego tylko wyższe palniki P mają doprowadzenie wtórnego powietrza, czyli palniki w rzędach A i B, oraz palniki PA2 i PA5, co umożliwia różnicowanie składu mieszaniny paliwowo powietrznej w palnikach położonych niżej i wyżej, a możliwość ta jest niezbędna do stosowania sposobu zmniejszenia zawartości NOx w spalinach. Do rozruchu kotła służą pomocnicze palniki olejowe zainstalowane w palnikach PD1, 3, 4, 6.

W dalszej treści opisu będą przedstawione przykłady stosowania sposobu według wynalazku z wykorzystaniem układu połączeń młynów ZM z palnikami P, według wynalazku.

Przykład I. Węglowe młyny ZM wytwarzają jednolitą bogatą mieszaninę paliwa i powietrza, czyli mieszaninę zawierającą powietrze w jednostce mieszaniny w ilości bliskiej ilości niezbędnej do całkowitego spalania paliwa zawartego w tej jednostce mieszaniny. Ilość tego powietrza wynika z rachunku stechiometrycznego. Ta mieszanina jest podawana do palników wyższych i niższych. Jednakże do górnych palników dostarcza się wtórne powietrze, w większej ilości niż do dolnych, które powoduje zubożenie mieszanki. W rezultacie w palnikach wyżej położonych jest spalana mieszanina paliwowo powietrzna względnie uboższa, a w palnikach niższych mieszanina bogatsza. W wyniku tego ilość związków azotu i tlenu w spalinach jest zmniejszona. Zjawisko to zostało zaobserwowane w przemysłowych kotłach, w których ten sposób zasilania palników zastosowano. Nie jest znany mechanizm tego zjawiska. W obszarze pracy palników niżej położonych, wobec niedostatku powietrza, a zatem niedostatku tlenu, powstają związki azotu z tlenem w ograniczonej ilości. Pozostały wolny azot pozostaje w spalinach i nie podlega już utlenieniu. W wyższej części komory spalania 2, w obszarze pracy palników wyżej położonych, gdzie powietrze występuje w nadmiarze, następuje dopalanie węgla, ale atomosfera tu panująca nie sprzyja powstawaniu NO_X. W rezultacie spaliny uchodzące z komory spalania 2 zawierają mniej NOx

Przykład II. Wszystkie pracujące palniki są zasilane równomiernie wtórnym powietrzem. Węglowe młyny ZM są tak zbudowane, ze do palników niżej położonych dostarczają bogatszą mieszaninę paliwowo powietrzną, do palników położonych wyżej mieszaninę uboższą. W komorze spalania 2 wywołuje to skutek jak przedstawiony w przykładzie I, czyli zmniejszenie zawartości NOx w spalinach.

PA

PB

PC

PD

fig.2

fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zmniejszenia zawartości NOx w spalinach przemysłowego kotła opalanego pyłem węglowym za pomocą palników, dla którego mieszanina paliwowo powietrzna jest wytwarzana w młynach węglowych, w szczególności kotła z frontowym układem palników umieszczonych na jednej ścianie paleniska w rzędach jeden nad drugim, znamienny tym, że spalanie prowadzi się w co najmniej jednej parze palników którą to parę tworzą palnik usytuowany w wyższym rzędzie i palnik umieszczony pod nim w niższym rzędzie, przy czym palnik usytuowany w wyższym rzędzie jest zasilany mieszaniną paliwowo powietrzną uboższą od mieszaniny paliwowo powietrznej, którą jest zasilany palnik usytuowany w niższym rzędzie.
2. 2. Układ do zmniejszania zawartości NO_X w spalinach stanowiący połączenie węglowych młynów z palnikami w przemysłowym kotle opalanym mieszaniną paliwowo powietrzną tworzoną z węglowego pyłu, które to palniki są rozmieszczone na ścianie paleniska w układzie frontowym, znamienny tym, ze poszczególne węglowe młyny (ZM1, ZM2, ZM3...) są połączone z parami palników (P), przy czym w każdej parze palników (P) jeden z palników jest usytuowany w wyższym rzędzie, a drugi z palników jest usytuowany w niższym rzędzie i palniki te leżą w jednym i tym samym pionowym szeregu, czyli lezą jeden nad drugim.