PL235613B1 - Sposób spalania paliwa w komorze paleniskowej i komora paleniskowa - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania paliwa o wysokiej zawartości siarki w komorze paleniskowej i komora paleniskowa. Istota wynalazku polega na tym, że do komory spalania, w pobliżu palników, wprowadza się jeden strumień powietrza pierwotnego, natomiast drugi strumień powietrza wtórnego wprowadza się za środkową częścią komory spalania tworząc prądy turbulencyjne tak, aby temperatura spalin w strefie reaktywnej spalin z sorbentem wynosiła od 900° do 950°C. Komora paleniskowa charakteryzuje się tym, że tuba paleniskowa (2) opasana jest mieszaczem (8), którego wlot połączony jest z kanałem (10) dopływu powietrza, zaś jego wylot jest wewnątrz tuby paleniskowej (2), przy czym w stożkowej części płaszcza (1), za wylotem tuby paleniskowej (2), są dysze-rozpylacze (14).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania zasiarczonego paliwa, zwłaszcza mazutu w komorze paleniskowej i komora paleniskowa do realizacji tego sposobu.

Znany jest z opisu US 4582005 sposób spalania paliwa w celu zmniejszenia emisji siarki. Sposób obejmuje mieszanie paliwa stałego zawierającego siarkę z substancją dodatkową (addytywem) zdolną do reagowania z siarką; niepełnego spalenia mieszaniny w pierwszym etapie spalania z mniejszą niż 75% ilością teoretyczną powietrza, w temperaturze poniżej temperatury topnienia popiołu, jednak na tyle wysokiej, aby zaszła reakcja pomiędzy addytywem oraz siarką zawartą w paliwie. W celu ułatwienia usuwania produktów reakcji i nieprzereagowanego addytywu siarczynów i siarczanów, proces dopalania realizowany jest oddzielnej strefie.

Komora spalania z reaktorem stanowi zewnętrzny element kotła łączący cechy palnika i paleniska w jednym, do którego podawana jest wymagana do odsiarczania ilość reaktywnego sorbentu.

Komora spalania skonstruowana jest w sposób zapewniający utrzymanie temperatury spalin w strefie wtrysku sorbentu w zakresie 900:950°C zapewniającej optymalne warunki procesu dekarbonizacji addytywu.

Zgodnie z wynalazkiem sposób spalania paliwa, zwłaszcza płynnego z wysoką zawartością siarki z dodatkiem sorbentu, charakteryzuje się tym, że jeden pierwotny strumień powietrza wprowadza się do komory spalania bezpośrednio w pobliżu palników, natomiast drugi wtórny strumień powietrza wprowadza się za środkową częścią komory spalania tworząc prądy turbulencyjne tak, aby temperatura spalin w strefie reaktywnej spalin z wprowadzanym do tej strefy sorbentem wynosiła od 900° do 950°C.

Odpowiednio rozdrobniony sorbent podawany jest przez dysze rozpyłowe w sposób gwarantujący wytworzenie jednorodnego aerozolu, który w początkowej fazie procesu ulega dekarbonizacji a następnie reaguje z tlenkami siarki z wytworzeniem siarczanu i siarczynu wapniowego.

Korzystnie sorbent w postaci węglanu wapnia wprowadza się do części reaktywnej komory spalania w stanie zmikronizowanym, przy czym drobiny sorbentu mają wielkość od 2 μm do 4 μm.

Korzystnie stosunek ilości powietrza w pierwszym strumieniu do ilości powietrza w drugim strumieniu ma się jak 1:1,02-1:1,3.

Powyższe rozwiązanie polegające na podawaniu odpowiednio rozdrobnionego sorbentu zapewnia odpowiednią dekarbonizację sorbentu i wytworzenie 3 krotnie większej powierzchni właściwej BET sorbentu. W porównaniu do standardowych sorbentów o uziarnieniu 40:60 mikronów, mikro sorbent gwarantuje 2:3 krotnie większą skuteczność odsiarczania.

P r z y k ł a d

W celu uzyskania mocy 1 MW przy wartości opałowej mazutu zużyto 90,6 kg. W celu całkowitego spalenia paliwa należało według obliczeń dostarczyć 12,7 Nm³ na 1 kg mazutu powietrza na każdy kilogram paliwa. Do spalania użyto mazut o wartości opałowej zawierający 0,5% siarki. W celu uzyskania temperatury spalin na poziomie około 900°C do pełnego spalenia paliwa potrzebna ilość powietrza wynosiła około 2331 Nm³/godz. Obliczeniowa ilość dwutlenku siarki w spalinach bez zastosowania sorbentu (odsiarczania) powinna wynosić około 0,03%.

Wchodzące powietrze zostało rozdzielone na dwa strumienie, z których pierwszy podawany w ilości 12,68 Nm³/kg paliwa jako mazut zasiarczony przy wylocie palników tworzył mieszankę paliwową, zaś drugi strumień w ilości 2330,7 Nm³/godz. podawany był poprzez mieszacz do końcowej części komory spalania powodując pełne spalanie i uzyskanie przed częścią reaktywną komory spalania temperatury w granicach 900°C. W części reaktywnej komory spalania podawano przez cztery dysze-rozpylacze zmikronizowany do rozmiarów nie większych niż 3 μm węglan wapnia w ilości 4,45 kg/godz.

Po dokonaniu pomiarów stwierdzono zawartość dwutlenku siarki w spalinach około 0,01%, co wobec obliczeniowej ilości siarki w spalinach stanowiło obniżenie jej zawartości o około 70%.

Po odsiarczaniu, obniżeniu koncentracji dwutlenku siarki, spaliny można bezpośrednio podawać do palenisk eksploatowanych kotłów, kotłów odzysknicowych, wymienników ciepła lub do innych urządzeń z własnym układem odsiarczania lub bez.

Przedmiotem wynalazku jest także komora paleniskowa.

Wynalazek ten charakteryzuje się tym, że posiada tubę paleniskową opasaną mieszaczem, którego wlot połączony jest z kanałem dopływu powietrza, zaś wylot wspomnianego mieszacza jest wewnątrz tuby paleniskowej. Pomiędzy wlotem a wylotem mieszacza są łopatki rozmieszczone na obwodzie obudowy mieszacza. Łopatki są rozmieszczone grupami usytuowanymi tak, że każda grupa łopa tek stanowi odbicie lustrzane sąsiedniej grupy łopatek. W stożkowej części płaszcza komory, za wylotem tuby paleniskowej są dysze-rozpylacze, a ponadto w stożkowej części płaszcza komory jest zainstalowany czujnik temperatury połączony z urządzeniem sterującym nadmuch powietrza.

Korzystnie łopatki są zamocowane pod kątem 18-35°. Komora paleniskowa według wynalazku jest pokazana w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia osiowy przekrój płaszcza komory z, Fig. 2 - przekrój poprzeczny komory po linii A-A, a Fig. 3 - uproszczony przekrój podłużny fragmentu tuby wraz z przekrojem mieszacza.

W cylindrycznym, izolowanym płaszczu 1 jest umieszczona centralnie tuba paleniskowa 2, w dennicy 3 której są osadzone cztery palniki 4 oraz urządzenie zapłonowe 5. W dennicy 3 walcowej tuby paleniskowej 2 są owalne otwory 6 rozmieszczone obwodowo. W środkowej części tuba paleniskowa jest opasana obudową 7 mieszacza 8. Pomiędzy powłoką tuby paleniskowej 2 a obudową 7 mieszacza 8 są zamocowane obwodowo łopatki 9 w ilości 20 sztuk, ustawione pod kątem 20° w stosunku do osi głównej komory. Łopatki 9 są zgrupowane w czterech zestawach, w których łopatki 9 jednego zestawu stanowią odbicie lustrzane sąsiedniego zestawu. Płaszcz 1 jest zaopatrzony w kanał 10 dopływu powietrza, w którym jest rozdzielacz 11 kierujący jeden strumień powietrza w okolice palników 4 a drugi strumień powietrza do wlotu mieszacza 8. Pomiędzy końcem tuby paleniskowej 2 a płaszczem 1 jest przegroda 12. Za wylotem tuby paleniskowej 2 płaszcz 1 jest ukształtowany stożkowo tworząc komorę reaktywną 13, w której są zainstalowane cztery dysze-rozpylacze 14, połączone z układem 15 dozującym sorbent. Dysze-rozpylacze 14 są umieszczone w odległości 1/4 długości komory reaktywnej 13. Pomiędzy wylotem tuby paleniskowej 2 a dyszami-rozpylaczami 14 jest czujnik 16 temperatury. Nadmuch powietrza i czujnik 16 temperatury są sprzęgnięte z układem sterującym nie pokazanym na rysunku.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób spalania paliwa, zwłaszcza płynnego o wysokiej zawartości siarki z dodatkiem sorbentu, znamienny tym, że do komory spalania, w pobliżu palników, wprowadza się jeden strumień powietrza pierwotnego, natomiast drugi strumień powietrza wtórnego wprowadza się za środkową częścią komory spalania tworząc prądy turbulencyjne tak, aby temperatura spalin w strefie reaktywnej spalin z sorbentem wynosiła od 900° do 950°C.
2. 2. Sposób spalania paliwa według zastrz. 1, znamienny tym, że sorbent w postaci węglanu wapnia wprowadza się do części reaktywnej komory spalania w stanie rozdrobnionym o wielkości od 2 μm do 4 μm.
3. 3. Sposób spalania paliwa według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek ilości powietrza w pierwszym strumieniu do ilości powietrza w drugim strumieniu ma się korzystnie jak 1:1,02- 1:1,3.
4. 4. Komora paleniskowa do spalania paliwa płynnego, wyposażona w palniki i komorę spalania obudowaną szczelnym płaszczem, znamienna tym, że tuba paleniskowa (2) opasana jest mieszaczem (8), którego wlot połączony jest z kanałem (10) dopływu powietrza, zaś wylot wspomnianego mieszacza (8) jest wewnątrz tuby paleniskowej (2), przy czym w stożkowej części płaszcza (1), za wylotem tuby paleniskowej (2), są dysze-rozpylacze (14).
5. 5. Komora paleniskowa według zastrz. 4 znamienna tym, że w tubie paleniskowej (2), w pobliżu wylotów palników (4), są otwory (6) wlotowe powietrza.
6. 6. Komora paleniskowa według zastrz. 4, znamienna tym, że pomiędzy wlotem a wylotem mieszacza (8) są łopatki (9) rozmieszczone na obwodzie obudowy (7).
7. 7. Komora paleniskowa według zastrz. 6, znamienna tym, że łopatki (9) są zamocowane pod kątem 18-35°.
8. 8. Komora paleniskowa według zastrz. 6 i 7, znamienna tym, że łopatki (9) są rozmieszczone grupami usytuowanymi tak, że każda grupa łopatek (9) stanowi odbicie lustrzane sąsiedniej grupy łopatek (9).
9. 9. Komora paleniskowa według zastrz. 5, znamienna tym, że w stożkowej części płaszcza (1) jest zainstalowany czujnik (16) pomiaru pola temperatur połączony z urządzeniem sterującym nadmuchami powietrza.