SE455226B - Forfarande och anordning for rokgaskondensering samt forvermning och befuktning av forbrenningsluft vid forbrenningsanleggningar - Google Patents

Description

10 455 226 2 Redogörelse för uppfinningen Tekniskt problem Den kända tekniken för kylning av rökgas och rökgaskon- densering medger ej fullt utnyttjande av rökgasernas energi- innehåll. Vid exempelvis fjärrvärmeanläggningar kan endast en begränsad del av rökgasernas värmeinnehåll tillvaratas genom kondensering på grund av den höga temperaturen hos returvattnet i värmenätet, 50-65°C.

Lösningen Uppfinningen löser ovannämnda problem och ger förbätt- I enlig- het härmed avser uppfinningen ett förfarande för rökgaskon- vilket kännetecknas rad utvinning av energiinnehâllet i fuktig rökgas. densering vid förbränningsanläggningar. av följande åtgärder i kombination a) kylning och befuktning av rökgas medelst insprutning av vatten, b) kylning och utkondensering av vattenånga från rök- gasen i ett första kondenseringssteg medelst indirekt värme- växling med returvatten från en varmvattenkrets. c) ytterligare kylning och utkondensering av vattenånga från rökgasen i ett andra kondenseringssteg medelst indirekt värmeväxling med vatten från en befuktare för förbränninge- luft, d) uppvärmning och befuktning av förbränningsluft i befuktaren medelst direktkontakt med uppvärmt returvatten från det andra kondenseringssteget.

Vidare avser uppfinningen en anordning för utförande av förfarandet omfattande i kombination en befuktare 8 för upp- värmning och befuktning av förbränningsluft, överhettare 10, 12 för överhettning av uppvärmd befuktad förbränningsluft, en 3 455 226 spritskammare 16 för kylning och befuktning av rökgasen. en indirekt värmeväxlare 17 för värmeöverföring mellan retur- vatten från en varmvattenkrets och en värmevåxlare 21 för indirekt värmeöverföring mellan vatten från befukta- en ledning 24 för tillförsel av vätska för en kondensatuppsamlare 22 rökgas, ren och rökgas, rengöring av droppavskiljaren 23, för uppsamling av rökgaskondensat och sprits- och spolvat- en tillförselledning l för tillskottsvatten till be- en ledning 5 för bortförsel av en del av vattnet i ten. fuktaren, ledningen 4 från befuktaren och en ledning 28 för avledande av kondensat.

Fördelar Genom rökgaskondensering enligt uppfinningen fördelen av att rökgasens vattenånga bringas att kondensera uppnås mer fullständigt än tidigare, vilket gör att förbränningsan- läggningen utnyttjas på ett ekonomiskt optimalt sätt.

Figurbeskrivning Figur 1 visar en lämplig anordning för utförande av förfarandet enligt uppfinningen. Figur 2 visar ett energi- flödesdiagram för ett utföringsexempel enligt uppfinningen.

Bästa utföringsform Enligt uppfinningen kyls och befuktas rökgasen medelst direktkontakt med vatten varefter rökgasen kyls och vatten- ånga delvis utkondenseras, varvid kondenseringsvärme utvin- nes medelst indirekt värmeväxling. Kondenseringsvärmet över- till ett värmeupptagande medium, företrädesvis och delvis till en krets med inom anläggningen cirkulerande vatten, föres delvis returvatten 1 ett fjärrvärmenät, som användes för uppvärmning och befuktning av förbränningsluften. 455 226 Enligt en särskilt lämplig utföringsform (se figur 1) uppvärmes och befuktas till förbränningsanläggningen genom ledningen 2 inkommande luft, s.k. i mot- ström med ett från kondenseringssteg 21 kommande uppvärmt returvatten i. en befuktare 8. lämpligen ett befuktningstorn försett med fyllkroppar eller bottnar. Tillskottsvatten för befuktningstornet 8 införes via ledning 1. Tillskottsvattnet utgöres lämpligen av avhärdat eller avjoniserat vatten eller förbränningsluft, renat kondensat. i befukt- ningsvattnet bortföres kontinuerligt 5-50 % vatten, För att undvika anrikning av föroreningar räknat på mängden till befuktningstornet fört tillskottsvatten, via ledning 5.

En droppavskiljare 9 1 befuktaren avskiljer från den uppvärmda befuktade förbränningsluften. droppar Overhett- ning av den uppvärmda befuktade förbränningsluften från be- fuktaren äger rum 1 överhettare 10, 12. Den överhettade för- bränningsluften ledes därefter via en ledning 14 till för- hränningsanläggningen (ej visad 1 figuren).

Rökgasen från förbränningsanläggningen ledes via led- ningen 15 till en spritskammare 16. Rökgasen befuktas och kyls med spritsvatten tillfört genom ledning 19. Den härvid befuktade och kylda rökgasen ledes till ett första konden- seringssteg 17 för indirekt värmeväxling med från ett värmenät tillfört genom ledningen 20. kyles härvid ytterligare och en del vattenånga utkondense- returvatten Rökgasen ras, varvid kondenseringsvärme frigöres och överförs till returvattnet. som uppvärmes. Rökgasen leds därefter till ett andra kondenseringssteg 21 där den kyls ytterligare och ytterligare vattenånga utkondenseras medelst indirekt värme- 455 226 botten av För att ansamling av föroreningar på kondenseringsstegens växling med vatten uttaget från en tank 3 1 befuktningstornet 8, tillfört genom ledningen 6. undvika värmeväxlarytor rengöres dessa intermittent med spolvatten, tillfört genom ledningen 18.

Vattenflödet 1 befuktningskretsen - ledningarna 4, 6 och 7, - skillnaden mellan befuktaren 8 och bör regleras så, att temperatur- ledningen '7 från led- Häri- ingående returvatten i det andra kondenseringssteget och utgående vatten 1 ningen 4 uppgår till 10-30°C, företrädesvis 15-25°C. genom âtervinns spillvärmet i rökgasen maximalt.

Den kylda rökgasen ledes till en droppavskiljare 23 innan den ledes till skorstenen via ledningen 26. Droppav- skiljaren 23 rengöres intermittent med spolvatten tillfört via ledning 24. Vid behov kan rökgasen upphettas i en anord- ning 27 efter droppavskiljaren 23, till såsom visas i figur 1. för att undvika korrosion innan den ledes skorstenen. 1 skorstenen och i rökgaskanalerna före skorstenen.

Spritsvattnet, och de medelst droppavskiljaren 23 avskiljda dropparna uppsamlas i spolvattnet, rökgaskondensatet kondensatuppsamlaren 22 och den där befintliga vätskan kan avtappas via ledning 28 till en reningsanläggning 30 eller till recipient via en ledning 29. För att åstadkomma för- bättrad gasrening kan olika reningskemikalier tillsättas 1 kondenseringsstegen. företrädesvis via ledning 31 till spritsvattnet i ledning 19.

Enligt en speciellt lämplig utföringsform av uppfin- (icke visad i figuren) såsom tillskotts- befuktaren kondensat från det andra kondense- ringssteget. I sådant fall bör mellan första och andra kon- denseringsstegen för det smutsiga kondensatet från detta steg kombinerad med lämpliga ledningar som möjliggör åtskillnad mellan ningen användes vatten för anordnas en uppsamlingsbotten ”orent” kondensat från det första kondenseringssteget och det "renare" konden- satet från det andra kondenserlngssteget. 455 226 6 Uppfinningen belyses ytterligare 1 följande utförings- exempel med hänvisning till figurerna l och 2.

Exempel Exemplet hänför sig till en förbränningsanläggning för bränning av torv med en fukthalt av 50 % för värmning av ett fjärrvârmenät med en returvattentemperatur av 60°C.

Genom ledningen 2 fördes förbränningsluft med en tem- peratur av 20°C 1 ett flöde av 3.9 kg/s till befuktningstor- net 8. genom_1edningen l 1 ett flöde av 0.63 kg/s in till tanken 3 1 bottnen av hefuktningstornet 8.

Från tanken 3 1 bottnen av befuktningstornet 8 uttogs .59 kg/s vatten med en temperatur av 38°C genom ledningen 4. Via ledning 5 leddes 0.19 kg/s av detta vatten med en temperatur av 38°C till avlopp. Till det andra kondense- ringssteget 21 leddes återstoden av detta vatten genom led- ett flöde av 15.4 kg/s och med en temperatur av till 58°C Avhärdat vatten med en temperatur av l0°C fördes ningen 6 1 38°C. medelst indirekt värmeväxling med rökgasen.

Inuti befuktningstornet avskiljde droppavskiljaren 9 vattendroppar frän förbrânningsluften. Från befuktningstor- Vattnet uppvärmdes 1 kondenseringssteget net 8 matades uppvärmd befuktad förbränningsluft med en tem- peratur av 56°C och en daggpunkt av 56°C 1 ett flöde av 4.34 kg/s in 1 den första överhettaren 10 för indirekt värmeväx- ling med hetvatten av l80°C som tillfördes genom ledningen ll från förbränningsanläggningens hetvattenkrets (ej visad i figuren). Den befuktade förbränningsluften uppvärmdes härvid till 95°C och överhettades hettare 12 till l90”C. Den andra överhettaren uppvärmdes med vilken hade ett flöde av 5.2 kg/s och en temperatur ytterligare 1 en andra över- rökgas, av 245°C från förbränningsanläggningens värmepanna via led- ningen 13. Rökgasens temperatur sjönk därvid till l70°C. 455 226 Rökgasen hade en vattendaggpunkt på 72°C och fördes därefter till spritskammaren 16 via ledningen 15. Den överhettade, befuktade förbränningsluften matades därefter via ledningen 14 in i. värmepannan (ej visad i figuren). Rökgasen kyldes och befuktades med hjälp av spritsvatten tillfört via led- ningen 19. Rökgasen kondenserades i det första kondense- ringssteget 17 med indirekt värmeväxling med returvatten från fjärrvärmenätet, tillfört genom ledningen 20, returvattnet uppvärmdes från 60°C till 65.4°C. Returvattnets flöde var 70.5 kg/s. Från kondenseringssteget 17 matades den varvid daggvâta rökgasen med ett flöde av 4.81 kg/S och en tempera- tur av 65°C till det andra kondenseringssteget 21. Rökgasen lämnade det andra kondenseringssteget 1 ett flöde av 4.32 kg/s och en temperatur av 48°C och var daggvât.

Rökgasen passerade därefter kondensatuppsamlaren 22 och droppavskiljaren 23, samt uppvärmdes till 58°C under passa- gen igenom anordningen 27. direkt med ånga tillförd via ledningen 25 med en temperatur av l80°C och vars flöde var 0.022 kg/s. Ångan uttogs från förbränningsanläggningens ångdom (ej visad 1 figuren).

Kondensatet från kondenseringsstegen 17. 21, sprits- spolvattnet från spritskammaren 16, spolvatten avskiljda droppar från droppavskiljaren 23 uppsamlades i kondensatuppsamlaren 22.

Från kondensatuppsamlaren 22 uttogs ett flöde av 0.88 Anordningen 27 uppvärmdes in- och och kg/s med en temperatur av 47°C genom ledningen 28 och fördes till kommunalt avloppsverk via ledningen 29.

Från förbränningsanläggningen erhölls en effekt av 8.9 MW. Dä rökgasen på konventionellt sätt kyldes till 65°C medelst värmeväxling med returvattnet från fjârrvärmenätet men utan befuktning av förbränningsluften enligt uppfin- ningen erhölls en effekt av 7.6 MW, 14.6 % jämfört med rökgaskondensering enligt uppfinningen. I dvs en minskning med en konventionell förbränningsanläggning utan kondensering av rökgaserna blev motsvarande effekt endast 7.3 MW, dvs. 18 % mindre än enligt uppfinningen. 455 226 Energiflödet i exemplet framgår av fig. 2.

Betydelsen av de olika beteckningarna framgår av nedanstående tabell.

AA 17 21 A B C bil *Ii CIGLDSUUZSFWHIIIGI I en konventionell Värmepanna Kondenseringssteg 1 Kondenseringssteg 2 Från värmepanna. MW Förbränningsförluster. MW I värmepannan uppvärmt returvatten från fjärr- värmenätet, MW Rökgas från värmepannan, MW Overhettning, MW I det första kondenseringssteget uppvärmt retur - vatten från fjärrvärmenätet, MW Från förbränningsanläggningen, MW Kondensat, MW Rökgas från det första kondenseringssteget, MW Kondensat från det andra kondenseringssteget. MW Rökgas från det andra kondenseringssteget, MW Uppvärmd rökgas till skorstenen, MW Tillskottsvatten, MW Avfört befuktningsvatten. MW Uppvärmt befuktningsvatten, MW Tillförd förbränningsluft, MW Tillfört bränsle, MW Till värmepanna, MW rökgaskondenseringsanläggning utan befuktníng av förbränningsluften saknas flödet R, dvs flödet frân det andra kondenseringssteget 21 till värmepannan AA.

Claims (10)

20 25 30 9 455 226 PATENTKRAV
1. l. Förfarande för läggningar, k ä n n e t e c k n a t 1 kombination. a) kylning och befuktning av rökgas medelst insprutning av vatten, rökgaskondensering vid förbränningsan- a v följande åtgärder b) kylning och utkondensering av vattenånga från rök- gasen i ett första kondenseringssteg medelst indirekt värme» växling med returvatten från en varmvattenkrets, c) ytterligare kylning och utkondensering av vattenånga från rökgasen 1 ett andra kondenseringssteg medelst indirekt värmeväxling med vatten från en befuktare för förbrânnings- luft. d) uppvärmning och befuktning av förbränningsluft i befuktaren medelst direktkontakt med uppvärmt returvatten från det andra kondenseringssteget.
2. 2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v. att förbränningsluften överhettas efter befuktningen.
3. 3. Förfarande enligt krav 1-2, k ä n n e t e c k n a t a v, att droppavskiljning och âtervärmning utförs på rök- gasen efter avslutad kylning.
4. 4. Förfarande enligt krav 1-3, k ä n n e t e c k n a t a v, att vatten tillförs befuktaren och avtappas därifrån 1 en mängd av 5-50 % av tillförd vattenvolym.
5. 5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t a v, att vattentillskottet till befuktaren utgöres av avhärdat och/eller avjoniserat vatten eller av renat kondensat från rökgaskondenseringen. 15 20 25 10 455 226
6. 6. Förfarande enligt krav 1-4. k ä n n e t e c k n a t a v, att vattentillskottet till befuktaren utgöres av kon- densat från det andra köndenseringssteget.
7. 7. Förfarande enligt krav 1-6, k ä n n e t e c k n a t_ a v, att vattenflödet till befuktaren regleras så, att tem- peraturskillnaden mellan in- och utgående vatten uppgår till 10-30°C och företrädesvis 15-25°C.
8. 8. Anordning för utförande av förfarandet enligt krav 1-7 omfattande i kombination en befuktare (8) för uppvärmning och befuktning av förbränningsluft, överhettare (10, 12) för överhettning av uppvärmd befuktad förbränningsluft, en spritskammare (16) för kylning och befuktning av rökgas. en indirekt värmeväxlare (17) för värmeöverföring mellan retur~ från indirekt värmeväxlare värmeöverföring mellan vatten från en kondensatuppsamlare (22) för upp- samling av rökgaskondensat och sprits- och spolvatten. en tillförselledning (1) för tillskottsvatten till befuktaren, en ledning (5) för bortförsel av en del av vattnet från be- fuktaren och en ledning (28) för avledande av kondensat. en varmvattenkrets och (21) befuktaren och rökgas, vatten rökgas, en för
9. 9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t a v en tillförselledning (31) för tillförande av gasreningskemi- kalier till spritskammaren (16) genom ledningen (19). överhettare
10. 10. Anordning enligt krav 8-9, innefattande (10. 12) för överhettning av förbränningsluften.