PL186282B1 - Sposób zmniejszania emisji tlenków siarki z urządzeń kotłowych opalanych pyłem węglowym - Google Patents

Abstract

Sposób zmniejszania emisji tlenków siarki z urządzeń kotłowych opalanych pyłem węglowym, zawierających komorę spalania z wirem niskotemperaturowym, z zainstalowanymi na ścianach skierowanymi w dół palnikami do doprowadzania mieszanki paliwowo-powietrznej, poprzez doprowadzenia sorbentu do wiązania. siarki do komory paleniskowej znamienny tym, że sorbent wprowadza się do komory paleniskowej 1 kotła z wirem niskotemperaturowym w miejscach wprowadzania powietrza dopalającego w leju żużlowym 3, strumieniem przeciwnym do strumienia mieszanki paliwowo-powietrznej.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejszania emisji tlenków siarki z urządzeń kotłowych opalanych pyłem węglowym metodą suchego odsiarczania spalin.

Znane są różne sposoby zmniejszania emisji tlenków siarki z gazów spalinowych urządzeń energetycznych, w tym przy podawaniu sorbentu zawierającego wapń bezpośrednio do komory spalania w celu suchego związania siarki.

Z opisu patentowego japońskiego nr 4-67086/2/ znany jest sposób oczyszczania produktów spalania z siarki w palenisku posiadającym zimny lej o kształcie graniastosłupa, gdzie sorbent dokładnie zdyspergowany lub mający postać szlamu zawierającego wapń jest wprowadzany do paleniska w strefę o temp. 900° - 1200°C poprzez dysze na ścianie powyżej poziomu palnika doprowadzającego mieszankę paliwowo-powietrzną.

Z polskiego opisu patentowego nr 166662 znany jest sposób obniżania emisji tlenków siarki z urządzeń kotłowych opalanych węglem niskokalorycznym, zwłaszcza brunatnym, poprzez doprowadzenie sorbentu do komory za pomocą strumienia oczyszczanych z pyłów spalin powietrza, pary wodnej lub gazów neutralnych o temperaturze 400 K lub powyżej, każdorazowo jednak wyższej od temperatury kondensacji par H2SO4 i H2SO3, gdzie sorbent doprowadzany jest do wnętrza pierwotnych strug paliwowo-powietrznych u wlotów do komory spalania lub w ich pobliżu.

Jak opisano w opisie patentowym polskim nr 125521, węgiel brunatny i drobnoziarnisty tlenek wapnia jako sorbent, wprowadzane są do przestrzeni paleniskowej kotła przez palnik w postaci dokładnie wymieszanych składników.

Doprowadzenie mieszanki paliwowo-powietrznej tylko do środkowej części paleniska uniemożliwia wytworzenie strefy wirowej z wielokrotną cyrkulacją cząstek paliwa i sorbentu. Proces spalania przebiega w strefie przepływowej warunkującej stosunkowo krótki czas wzajemnego oddziaływania sorbentu z gazami spalinowymi w komorze spalania.

Sposób ten wymaga odpowiedniego przygotowania paliwa i sorbentu. Dużą rolę odgrywa czas przebiegu reakcji wiązania siarki, który dla właściwego przebiegu tej reakcji powinien być znacznie większy od czasu przebywania cząstek sorbentu w strefie temperatur 600°-1100°C.

186 282

Przy obecności dużych cząstek paliwa i sorbentu, cząstki te nie są unoszone przez strumień gazów spalinowych z paleniska, lecz są usuwane razem z żużlem, powodując znaczne obniżenie parametrów ekonomicznych i ekologicznych takiego paleniska.

Z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P - 313092 znany jest sposób zmniejszania zawartości tlenków siarki w gazach spalinowych pochodzących z palenisk na pył węglowy, zawierających komorę spalania z zainstalowanym na jej ścianie co najmniej jednym palnikiem do doprowadzania mieszanki paliwowo-powietrznej, kanał do doprowadzania sorbentu do wiązania siarki, z zimnym lejem o kształcie graniastosłupa, posiadającym szczelinowy otwór utworzony przez pochyłości ścian dolnej części komory spalania, polegający na doprowadzaniu do komory spalania mieszanki paliwowo-powietrznej i sorbentu, charakteryzujący się tym, że strumień mieszanki paliwowo-powietrznej kieruje się do dołu poprzez szczelinowy otwór na całej jego szerokości w dół pochyłości ścian komory spalania, naprzeciw tego strumienia doprowadza się powietrze dolnego dmuchu, w celu utworzenia strefy wirowej w dolnej części komory spalania, a sorbent doprowadza się do strefy wirowej paleniska w mieszaninie z paliwem. Udział sorbentu w mieszaninie z paliwem jest na poziomie 10 -100% masy.

Wprowadzanie powyższym sposobem mieszanki paliwowo-powietrznej wraz z sorbentem do komory paleniskowej pozwala wprawdzie na dłuższy czas przebywania ich w strefie o optymalnych temperaturach do wiązania siarki, lecz nie daje możliwości pełnego wymieszania ich w strefie wirowej w dolnej części komory spalania oraz pełnego wykorzystania sorbentu z powodu nieprzereagowania grubszych jego frakcji.

Znany jest zgłaszającemu z polskiego zgłoszenia patentowego P - 318 481 sposób odsiarczania spalin zwłaszcza metodą suchą, który polega na tym, że do spalin wprowadza się sorbent wapniowy zawierający w większości CaCO3, Ca (OH)2 lub CaO, o wielkości ziaren w granicach 0-50 pm, przy zastępczej wielkości ziarna, liczonej z udziałów masowych, nie wyżej od 10 pm.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu znacznego zmniejszania emisji tlenków siarki z urządzeń kotłowych opalanych pyłem węglowym, zawierających komorę spalania z wirem niskotemperaturowym, pozwalającego na pełne zkalcynowanie wprowadzanego kamienia wapiennego, wyższe przereagowanie sorbentu poprzez pełniejsze związanie tlenków siarki w procesie spalania paliwa w komorze kotła, a w efekcie znaczne zmniejszenie emisji tlenków siarki z gazów spalinowych opuszczających kotły, bez konieczności prowadzenia dodatkowych operacji odsiarczania tych gazów za kotłem.

Sposób zmniejszania emisji tlenków siarki z urządzeń kotłowych opalanych pyłem węglowym, zawierających komorę spalania z wirem niskotemperaturowym, z zainstalowanymi na jej przeciwległych ścianach skierowanymi w dół palnikami do doprowadzania mieszanki paliwowo-powietrznej, z kanałem do doprowadzania sorbentu do wiązania siarki do komory paleniskowej, według wynalazku polega na tym, że sorbent wprowadza się do komory paleniskowej kotła z wirem niskotemperaturowym w miejscach wprowadzania powietrza dopalającego w leju żużlowym, strumieniem przeciwnym do strumienia mieszanki paliwowopowietrznej. Sorbent wprowadza się poprzez dysze umieszczone w pobliżu dysz dolnego dmuchu, korzystnie wewnątrz nich. Sorbent wprowadza się do komory paleniskowej kotła wraz z suchym powietrzem nośnym z prędkością zbliżoną do prędkości wprowadzanego powietrza dolnego dmuchu przy stosunku molowym Ca/S nie wyższym niż 2. Najkorzystniejszy jest sorbent ultradrobny o wielkości cząstek poniżej 150 pm.

Sposobem według wynalazku drobny sorbent, zwłaszcza mikrosorbent wprowadzany do komory paleniskowej kotła w zakres temperatur 700° - 800° C w strefę wiru niskotemperaturowego, umożliwia bardzo dobre wymieszanie składników w leju żużlowym, uzyskanie pełnej kalcynacji cząstek sorbentu i wyższe związanie dwutlenku siarki ze spalin.

Wskutek wirowej cyrkulacji cząstek paliwa, sorbentu i spalin znacznie zwiększa się czas ich przebywania w strefie korzystnych temperatur w stosunku do czasu przebywania w niekorzystnej strefie przepływowej, w której mogą się topić już nie warstwy aktywnego tlenku wapnia, lecz warstwy tworzącego się siarczanu i siarczynu wapnia. Czas przebywania cząstek paliwa i sorbentu można regulować wielkością frakcji ziaren oraz doborem prędkości dmuchu dolnego i wprowadzanego z powietrzem nośnym sorbentu.

186 282

Sposób według wynalazku umożliwia uzyskanie wysokiego stopnia związania tlenków siarki ze spalin urządzeń kotłowych metodą suchą, do 60%, przy stosunku molowym Ca/S nie większym od 2, bez stosowania dodatkowego odsiarczania spalin za kotłem.

Przedmiot wynalazku jest bliżej opisany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia palenisko w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - szczegół „A”,

Jak przedstawiono na fig. 1 i fig. 2 palenisko zawiera komorę spalania 1, na ścianie której umieszczone są skierowane do dołu dysze palnika 2 do doprowadzania mieszanki paliwowo-powietrznej. W dolnej części komory spalania 1 znajduje się zimny lej żużlowy 3, posiadający dysze dolnego dmuchu 4 do prowadzania powietrza tworzącego strefę wirową. Do wnętrza dysz dmuchu dolnego 4 wprowadzane są dysze 5 do doprowadzania mikrosorbentu do strefy wirowej w leju żużlowym 3.

Poprzez palnik 2 doprowadza się do komory paleniska mieszankę paliwowo-powietrzną, poprzez dysze dmuchu 4 powietrze wytwarzające cyrkulację wirową w leju żużlowym 3, a przez dysze 5 mikrosorbent wapniowy o frakcjach poniżej 150 pm. Sorbent wprowadza się do leja żużlowego do strefy wirowej w leju żużlowym 3, strumieniem przeciwnym do strumienia mieszanki paliwowo-powietrznej. Sorbent wprowadza się do komory paleniska wraz z odolejonym, suchym powietrzem nośnym, z prędkością zbliżoną do prędkości wprowadzanego powietrza dolnego dmuchu, przy stosunku molowym Ca/S nie wyższym niż 2.

Wprowadzenie mikrocząstek sorbentu o wysokiej powierzchni czynnej do niskich temperatur w lej żużlowy 3 wraz z powietrzem dmuchu dolnego do strefy wirowej z cząstkami paliwa, umożliwia uzyskanie bez stosowania dodatkowego odsiarczania spalin za kotłem stopnia odsiarczenia rzędu do 60% metodą suchą.

186 282

186 282

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zmniejszania emisji tlenków siarki z urządzeń kotłowych opalanych pyłem węglowym, zawierających komorę spalania z wirem niskotemperaturowym, z zainstalowanymi na ścianach skierowanymi w dół palnikami do doprowadzania mieszanki paliwowo-powietrznej, poprzez doprowadzenia sorbentu do wiązania siarki do komory paleniskowej znamienny tym, że sorbent wprowadza się do komory paleniskowej 1 koda z wirem niskotemperaturowym w miejscach wprowadzania powietrza dopalającego w leju żużlowym 3, strumieniem przeciwnym do strumienia mieszanki paliwowo-powietrznej.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sorbent wprowadza się poprzez dysze 5 umieszczone w pobliżu dysz dolnego dmuchu 4 korzystnie wewnątrz nich.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sorbent wprowadza się do komory paleniskowej 1 z suchym powietrzem nośnym z prędkością zbliżoną do prędkości wprowadzanego powietrza dolnego dmuchu, przy stosunku molowym Ca/S nie wyższym niż 2.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wprowadza się sorbent najkorzystniej ultradrobny o wielkości cząstek poniżej 150 pm.