SK281396B6 - Spôsob spaľovania pevných látok - Google Patents

Spôsob spaľovania pevných látok Download PDF

Info

Publication number
SK281396B6
SK281396B6 SK405-94A SK40594A SK281396B6 SK 281396 B6 SK281396 B6 SK 281396B6 SK 40594 A SK40594 A SK 40594A SK 281396 B6 SK281396 B6 SK 281396B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
flue gas
combustion
water vapor
air
chamber
Prior art date
Application number
SK405-94A
Other languages
English (en)
Other versions
SK40594A3 (en
Inventor
J�Rg Kr�Ger
Original Assignee
M�Llkraftwerk Schwandorf Betriebsgesellschaft Mbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by M�Llkraftwerk Schwandorf Betriebsgesellschaft Mbh filed Critical M�Llkraftwerk Schwandorf Betriebsgesellschaft Mbh
Publication of SK40594A3 publication Critical patent/SK40594A3/sk
Publication of SK281396B6 publication Critical patent/SK281396B6/sk

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07009—Injection of steam into the combustion chamber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Abstract

Spôsob spaľovania pevných látok, najmä odpadkov, v spaľovacom kotle (1), pozostávajúcom aspoň z jedného spaľovacieho priestoru (2) a jednej komory (4) na dodatočné spaľovanie, sa vykonáva tak, že do spaľovacieho kotla (1) sa zavádza vodná para. Táto vodná para sa pod vyšším tlakom vstrekuje aspoň v jednom mieste za výstupom spalín zo spaľovacieho priestoru (2) do spaľovacieho kotla (1), pričom do spaľovacieho kotla sa privádza výlučne primárny vzduch.ŕ

Description

Oblasť techniky
Vynález sa týka spôsobu spaľovania pevných látok, najmä odpadkov, v spaľovacom kotle, pozostávajúcom aspoň z jedného spaľovacieho priestoru a jednej komory dodatočného spaľovania, pričom do spaľovacieho kotla sa zavádza vodná para.
Doterajší stav techniky
Pri spaľovaní pevných nosičov energie, ako sú napríklad odpadky alebo uhlie, vznikajú spaliny obsahujúce škodliviny. Spaľovanie by sa malo vykonávať z ekologických a ekonomických dôvodov pri optimálnom prebytku vzduchu, aby obsah škodlivín v spalinách bol minimálny. Ekologické a súčasne ekonomické optimálne vykonávanie spôsobov spaľovania je však často vzhľadom na možnosti vykonávania spôsobov spaľovania a na vytvorenie zariadenia, v ktorých sa vykonávajú, v rozpore.
Dostatočné vyhorenie spalín kyslíkom obsiahnutým vo vzduchu je zaručené iba pri prebytku vzduchu a pri zodpovedajúcich turbulenciach priamo v spaľovacom priestore alebo priamo nad nim. Pre vytvorenie týchto turbulencií sa obvykle časť spaľovacieho vzduchu zavádza ako sekundárny vzduch s malým tlakom a miernou rýchlosťou. Týmto spôsobom by sa malo zabrániť tvoreniu Oxidu uhoľnatého a Oxidov dusíka. Aby sa súčasne zaistilo vytváranie potrebných turbulencií, a tým dostatočného premiešania, musí byť množstvo zavádzaného sekundárneho vzduchu dostatočne veľké. Týmto prebytočným vzduchom stúpne však zreteľne množstvo spalín, a tým aj straty využiteľnej energie.
Adiabatické teploty spaľovania so stúpajúcim prebytkom vzduchu značne klesnú. Preto je možné pri vysokom prebytku vzduchu podchladením spalín pridávaním sekundárneho vzduchu spôsobiť prídavné tvorenie CO. V okrajovej oblasti prúdenia sekundárneho vzduchu môžu však nastávať vysoké teplotné špičky, ktoré v spojení s miestne vysokými koncentráciami kyslíka prispievajú k tvoreniu NOX.
Pri spaľovaní odpadkov je koncentrácia kyslíka vo vlhkých spalinách za spaľovacím kotlom obvykle asi 10 % objemových. Prebytok vzduchu je v tomto prípade asi 150 %, čo zodpovedá vzduchovému číslu 2,5. 20 až 40 % spaľovacieho vzduchu sa pritom obvykle vháňa ako sekundárny vzduch. Zníženie množstva sekundárneho vzduchu pritom spôsobí horšie dohorenie spalín a zníženie množstva primárneho vzduchu spôsobí horšie dohorenie trosky.
Ďalšou úlohou sekundárneho vzduchu je dosiahnutie určitého vedenia plameňa. S tým cieľom by sa mala termika v 1. ťahu spaľovacieho kotla (v komore na dodatočné spaľovanie) porušiť, a tým vytvoriť v 1. ťahu úzke spektrum zdržania. Tento cieľ však doposiaľ nebol nikdy plne dosiahnutý. Taktiež použitie terciámeho vzduchu na porušenie termiky je vzhľadom na prídavné množstvo vzduchu užitočné iba obmedzene, pretože ochladením sa okrem iného spôsobí prídavné tvorenie CO a ďalších množstiev spalín.
Podstatnou nevýhodou doposiaľ známych spôsobov je potrebné vysoké množstvo sekundárneho, prípadne terciárneho vzduchu, nutné na bezpečné dohorenie spalín a na porušenie termiky. Pridávanie týchto vysokých množstiev vzduchu je možné len vtedy, keď sa súčasne zníži množstvo primárneho vzduchu, pričom je ale výsledok dohorenia na rošte ohrozený. Zvýšenie množstva spalín vedie navyše k menšiemu priemernému zdržaniu v 1. ťahu. Optimálne odbúravanie škodlivín nie je preto zaručené. Ďalej adiabatická teplota spaľovania zvýšením množstva vzduchu klesne. Zníženie teploty v oblasti výrobnika pary preto prebieha mierne. Tým sa značne zníži využitie tepla.
Úlohou vynálezu je vytvoriť spôsob spaľovania pevných látok, pomocou ktorého klesne množstvo škodlivín v spalinách. Pritom sa buď pri rovnakom tepelnom výkone zníži značne množstvo spalín alebo naopak množstvo paliva sa zreteľne zvýši. Spôsob by mal byť vykonávaný s čo najmenším prebytkom vzduchu. Súčasne by mali byť prakticky odstránené nevýhody známych spôsobov spaľovania. Spôsob spaľovania by sa mal najmä hodiť pre elektrárne na spaľovanie odpadkov.
Podstata vynálezu
Túto úlohu splňuje spôsob spaľovania pevných látok, najmä odpadkov, v spaľovacom kotle, pozostávajúcom aspoň z jedného spaľovacieho priestoru a jednej komory na dodatočné spaľovanie, pričom do spaľovacieho kotla sa zavádza vodná para podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že vodná para sa pod vyšším tlakom vstrekuje aspoň v jednom mieste za výstupom spalín zo spaľovacieho priestoru do spaľovacieho kotla, pričom do spaľovacieho kotla sa privádza výlučne primárny vzduch.
Pevné látky, ako napríklad odpadky alebo uhlie, sa privádzajú do spaľovacieho kotla a spaľujú na rošte v spaľovacom priestore. Primárny spaľovací vzduch sa vháňa roštom zo spodku. Teplé spaliny, vznikajúce v spaľovacom priestore, prúdia najskôr komorou na dodatočné spaľovanie (1. ťahom kotla) a potom sa ďalšími sálavými ťahmi privádzajú do konvekčnej časti kotla. Potom sa spaliny v čistiacom zariadení zbavujú prachu a škodlivín a komínom sa vedú do atmosféry.
Podľa spôsobu podľa vynálezu sa vedľa primárneho vzduchu nezavádza do spaľovacieho kotla žiaden ďalší spaľovací vzduch, ako napríklad sekundárny, prípadne terciámy vzduch. Výlučné použitie primárneho vzduchu by ale spôsobovalo horšie vyhorenie spalín, podmienené nedostatočným premiešaním v komore na dodatočné spaľovanie (komora na dodatočné reakcie, respektíve na dohorenie), a tým tvorenie vysokých množstiev CO a škodlivín v spalinách. Preto sa podľa vynálezu aspoň v jednom mieste za výstupom spalín zo spaľovacieho priestoru vháňa do spaľovacieho kotla vodná para pod vyšším tlakom. Vháňaním vodnej pary sa tvorenie oxidu uhoľnatého a oxidov dusíka v spalinách nepodporuje. Vodnou parou sa dodávajú potrebné turbulencie, nutné na vytvorenie optimálnych spaľovacích podmienok spalín. Týmto spôsobom je možné značne znížiť celkové množstvo vzduchu a obsah kyslíka v spalinách. Podstatnými výhodami tohto spôsobu činnosti sú zmenšenie množstva spalín pri rovnakom výslednom tepelnom výkone a menšej spotreby paliva, respektíve zvýšenie tepelného výkonu zvýšením množstva paliva pri rovnakom množstve spalín.
Pre energiu potrebnú na zmiešavame, ktorá sa podľa vynálezu dodáva do spaľovacieho kotla vodnou parou, sú rozhodujúcimi parametrami nastavený pretlak a objem vodnej pary. Ako minimálna hodnota pretlaku by pre vháňanú vodnú paru mala byť zvolená hodnota aspoň 0,1 MPa. Pod touto hodnotou by musel byť objem vháňanej vodnej pary na zaručenie dostatočnej energie potrebnej na zmiešavame veľmi veľký. Množstvo spalín môže potom prípadne aj nepatrne klesnúť. Navyše môžu vznikať nežiaduce vysoké obsahy vody v spalinách. V zásade by preto mal byť nastavený čo možno najvyšší pretlak vháňanej vodnej pary. Horná hranica je určená iba dostupnými nákladmi na zariadenie.
Nastavený objem vodnej pary je závislý od pretlaku, pričom pri vyššom tlaku je potrebný menší objem a naopak. Pri vopred danom tlaku vodnej pary sa jej objem výhodne zvolí tak, že energia potrebná na zmiešavame je v rozsahu od 0,1 do 30 kW na m3 turbulentného priestoru.
Ako turbulentný priestor je pritom označená tá oblasť spaľovacieho kotla, ktorá je bezprostredne zasiahnutá vháňanou vodnou parou. Objem VT turbulentného priestoru môže byť stanovený napríklad podľa nasledujúceho vzťahu:
Vr (a V)’ pričom hodnoty a sú v rozsahu 0,2 až 0,5. Pritom sa použijú pre hodnotu a s narastajúcim počtom rovín dýz na vháňanie vodnej pary menšie hodnoty z uvedeného rozsahu. Charakteristická dĺžka dhydr (hydraulický priemer) sa vypočíta nasledovne:
dhydr = 4F/U.
Pritom F zodpovedá prierezu, ktorým prúdia spaliny (napríklad najmenšiemu prierezu za výstupom zo spaľovacieho priestoru), a U označuje jeho obvod.
Privádzaná energia potrebná na zmiešavame môže byť vztiahnutá aj na objem spalín. V tomto prípade sa výhodne táto energia potrebná na zmiešavame nastaví v rozsahu od 0,03 do 3 W na Nm3/h spalín.
Na energiu potrebnú na zmiešavame, ktorá je menšia ako hodnota 0,1 kW/m3 turbulentného priestoru, pripadne 0,03 W na Nm3/h spalín, sú vzniknuté turbulencie nedostatočné, aby boli zaručené optimálne podmienky spaľovania, zatiaľ čo na energiu nad hodnotou 30 kW/m3 turbulentného priestoru, prípadne 3 W na Nm’/h spalín sú potrebné nehospodárne vysoké tlaky a/alebo objemy vháňanej vodnej pary. Úzke spektrum zdržania vo vnútri komory na dodatočné spaľovanie (komory na dodatočné reakcie, prípadne na dohorenie) spaľovacieho kotla sa dosiahne vtedy, keď tlak a objem vháňanej vodnej pary sa zvoli tak, že v komore na dodatočné spaľovanie sa dosiahne rovnomerné prúdenie spalín. Týmto spôsobom je možné zaručiť optimálne tepelné odbúravanie škodlivín.
Spôsobom podľa vynálezu možno v komore na dodatočné spaľovanie dosiahnuť pomerne vysoké teploty, pretože tu nenastáva ochladzovanie spalín veľkými množstvami prebytočného vzduchu. Teplota na vstupu do komory na dodatočné spaľovanie by mala byť výhodne v rozsahu od 1273 do 1673 K, aby bolo zaručené dostatočné spálenie škodlivín. Nad teplotou 1673 K existuje nebezpečic zvýšenej tvorby NOX už pri nepatrnom obsahu kyslíka v spalinách. Riadením parametrov vháňania vodnej pary je možné navyše stredný čas zdržania spalín v komore na dodatočné spaľovanie pri teplotách > 1123 K zvýšiť do takej miery, že sa značne podporí odbúravanie škodlivín.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Vynález bude ďalej bližšie objasnený na príklade vyhotovenia podľa priloženého výkresu, na ktorom je znázornené schematicky zariadenie, v ktorom je vykonávaný spôsob spaľovania podľa vynálezu.
Príklady uskutočnenia vynálezu
V dolnej časti spaľovacieho kotla 1 je usporiadaný rošt 3, na ktorom sa spaľujú pevné látky, ako napríklad odpadky alebo uhlie, s pridávaním primárneho vzduchu 9. Bezprostredne nad roštom 3 sa nachádza spaľovací priestor 2, ktorý smerom dohora prechádza do komory 4 na dodatočné spaľovanie, ktorá zodpovedá 1. ťahu spaľovacieho kotla 1. Teplé spaliny, vznikajúce pri spaľovaní v spaľovacom priestore 2, prúdia najskôr komorou 4 na dodatočné spaľovanie. Potom sú vedené 2. ťahom 5 spaľovacieho kotla 1 k odparovačom a predhrievačom 6 a k ekonomizéru 7. Potom sa vykonáva odlučovanie prachu a odstraňovanie škodlivín v čistiacom zariadení 8. Ak také spaľovacie zariadenie pracuje taktiež so sekundárnym vzduchom, vykonáva sa jeho prívod sekundárnymi vzduchovými dýzami 10, ktoré sú usporiadané v spaľovacom priestore 2 v oblasti prechodu do komory 4 na dodatočné spaľovanie. Podľa potreby môže byť prídavné vháňaný terciámymi vzduchovými dýzami 11, ktoré sú inštalované v komore 4 na dodatočné spaľovanie, terciámy vzduch.
V spôsobe podľa vynálezu sa ako spaľovací vzduch používa výlučne primárny vzduch vháňaný zo spodku. Sekundárny vzduch, prípadne terciámy vzduch, sú celkom nahradené vodnou parou. Pritom sa vháňa vodná para s takým objemom, ktorý je prakticky menší ako obvykle používané objemy sekundárneho, prípadne terciámeho vzduchu. Aby napriek tomu bola do spaľovacieho kotla 1 dodávaná dostatočná energia na zmiešavame, vháňa sa vodná para s pretlakom, ktorý je zreteľne vyšší ako obvyklý pretlak sekundárneho, prípadne terciámeho vzduchu (pretlak je asi 40 hektopascalov). Týmto spôsobom sa privádza do spaľovacieho kotla 1 veľká energia potrebná na premiešavame bez toho, aby bolo nutné počítať s veľkým prebytkom vzduchu. Pretože pri podmienkach v spôsobe podľa vynálezu stúpne teplota spaľovania a straty odvedené spalinami sa zmenšia, je možné pri úplnom nahradení sekundárneho, prípadne terciámeho vzduchu pri rovnakom výkone pary množstvo paliva a množstvo primárneho vzduchu znižovať. Množstvo primárneho vzduchu a množstvo paliva je tak možné znížiť napríklad do 10 %. Výhodne sa zníži množstvo primárneho vzduchu tak, že prebytok vzduchu je v rozmedzí medzi hodnotou 150 %, ktorá je pre také spaľovacie zariadenie obvyklá, a dolná medzná hodnota 20 %. Pri prebytku vzduchu 20 % je obsah kyslíka v spalinách asi 2 %. Ak obsah kyslíka klesne pod túto hodnotu, pôsobia škodliviny v spalinách silne agresívne na steny spaľovacieho kotla 1.
Vháňanie vodnej pary je možné vykonávať pomocou dýz ľubovoľnej konštrukcie. Výhodne sa použijú dýzy dimenzované na prevádzku v nadzvukovej oblasti, pretože tým je umožnená zvlášť dobrá premena tlakovej energie na kinetickú energiu.
Dýzy môžu byť v zásade inštalované v ľubovoľných vhodných miestach v stenách spaľovacieho kotla 1, výhodne v oblasti výstupu spalín zo spaľovacieho priestoru 2 a/alebo priamo v oblasti komory 4 na dodatočné spaľovanie. Pritom sa dýzy výhodne usporiadajú v jednej alebo niekoľkých rovinách. Existujúce zariadenia môžu byť jednoduchým spôsobom prestavané na spôsob podľa vynálezu priamym vstavaním na vstrekovanie vodnej pary miesto už existujúcich dýz na vstrekovanie sekundárneho a/alebo terciámeho vzduchu.
Vháňaním vodnej pary v oblasti výstupu spalín zo spaľovacieho priestoru 2 sa optimalizujú najmä podmienky spaľovania a zmiešavania v spaľovacom priestore 2 a vo vstupe do komory 4 na dodatočné spaľovanie. Ak sa prídavné alebo alternatívne vháňa vodná para priamo do komory 4 na dodatočné spaľovanie, je v tejto oblasti uvoľňovaním a rozvírením napríklad prúdov spalín podporované vytvorenie ich rovnomerného prúdenia. Týmto spôsobom je možné vytvoriť rovnomerné úzke spektrum zdržania v
SK 281396 Β6 komore 4 na dodatočné spaľovanie a zreteľne zvýšiť vyhorenie škodlivín.
Použitím vodnej pary podľa spôsobu podľa vynálezu sa najmä nepodporuje tvorba CO a NOX v spalinách. Súčasne sa v odpaľovačoch a predhrievačoch 6 a ekonomizéru 7 spaľovacieho kotla 1 vyrába vodná para, ktorá je teda k dispozícii v dostatočnom množstve a je lacná. Navyše vznikne celá rada ďalších výhod. V dôsledku vyššieho parciálneho tlaku vodnej pary sa zlepšia sálavé vlastnosti spalín. Tým značne vzrastie prestup tepla sálaním, a tým aj využitie tepla v sálavej časti spaľovacieho kotla 1. V spojení s vysokými teplotami spalín, dosahovanými v podmienkach pri spôsobe podľa vynálezu, a s vyššími parciálnymi tlakmi CO2 prebieha vzrast prestupu tepla sálaním viac ako úmerne. Pritom prestup tepla stúpne napríklad pri zvýšení teploty z 1073 na 1273 K o dvojnásobnú hodnotu a pri zvýšení teploty na 1473 K o 3,5 násobok pôvodnej hodnoty. Takto dosiahnutým vyšším využitím tepla a rýchlejším poklesom teploty klesne teplota spalín za odpaľovačmi a predhrievačmi 6 a ekonomizérom 7 pod obvyklé hodnoty.
Prekvapivo sa navyše ukázalo, že v spôsobe podľa vynálezu, kde sa používa vháňanie vodnej pary, sa pravdepodobne vplyvom vyššieho parciálneho tlaku vodnej pary, obsah prachu v spalinách zníži s mimoriadne vyššou účinnosťou pri elektrickom čistení spalín. Koncentrácia prachu v spalinách za elektrofiltrom čiže elektrostatickým odlučovačom sa tým môže znížiť na asi 10 mg/Nm3.
Teoreticky by bolo možné namiesto vodnej pary použiť aj plyny, prípadne zmesi plynov, ktoré majú taktiež také zloženie, že nepodporujú tvorbu CO a NOX v spalinách, ako napríklad späť vedené spaliny alebo tiež dusík a iné inertné plyny, prípadne ich zmesi. Tieto plyny šú však k dispozícií obvykle pod tlakom nižším ako normálny tlak alebo iba s minimálnym pretlakom, takže, aby bolo možné nastavia vysoké tlaky potrebné na spôsob podľa vynálezu, boli by potrebné mimoriadne vysoké náklady na príslušné zariadenie. Pri vháňaní takých médií s obvyklým pretlakom asi 40 hektopascalov by bolo ich privádzané množstvo také veľké, že výhody spôsobu podľa vynálezu by nemohli byť dosiahnuté.
Spätné vedenie spalín do oblasti spaľovania spaľovacieho kotla 1 na zmenšenie tvorby oxidov dusíka je v zásade známe. Pretože spaliny sa pritom vedú späť v chladnom stave, nemôže sa vylúčiť, že vo vnútri prúdu spalín sa tvoria miestne prúdy s malou teplotou, ktoré majú za následok prídavné tvorenie CO. Pri zvláštnych podmienkach spôsobu podľa vynálezu je však možné privádzať späť do spaľovacieho kotla 1 aj horúce spaliny s teplotami nad 873 K. Týmto spôsobom je možné celkom zabrániť miestnym podchladeniam s následnou tvorbou CO.
Horúce spaliny môžu byť vedené späť jedným alebo niekoľkými spojovacími kanálmi z 2. ťahu do 1. ťahu spaľovacieho kotla 1. Dýzy na vstrekovanie vodnej pary sú pritom usporiadané výhodne koncentricky v spojovacích kanáloch pre spaliny vedené naspäť. Vstrekovacím účinkom vodnej pary vháňanej pod vysokým tlakom sa časť horúcich spalín z 2. ťahu spaľovacieho kotla 1 odsáva a bez nákladných opatrení spolu s vodnou parou vstrekuje do spaľovacieho priestoru 2. Pretože tlakové pomery, ktoré musia byť pre spätné vedenie spalín prekonané, sú veľmi malé, je tu potrebné iba primerane malé množstvo vodnej pary. Ak sa všetka vháňaná vodná para vedie do spaľovacieho kotla 1 niekoľkými dýzami, prípadne rovinami, v ktorých sú dýzy usporiadané, je dostačujúce použiť iba časti týchto dýz na spätné vedenie spalín. Podiel spalín vedených späť sa nastaví výhodne na hodnotu v rozmedzí od 5 do 50 %, výhodne na asi 30 %, celkového množstva spalín. Maximálne teploty, zníženia teplôt a zdržania v 1. a 2.
ťahu spaľovacieho kotla 1 je preto možné jednoduchým spôsobom nastaviť na optimálne hodnoty.
Rovnakým spôsobom je možné spôsobom podľa vynálezu vstrekovať do spaľovacieho kotla 1 aj dusík alebo iné inertné plyny, prípadne ich zmesi, spolu s vodnou parou, ktorá je pod vysokým tlakom.
Podstatné výhody spôsobu podľa vynálezu je možné zhrnúť nasledovne:
- Množstvo spalín sa pri rovnakom netto tepelnom výkone značne zmenší pri úplnom nahradení sekundárneho, pripadne terciámeho vzduchu a vracanie primárneho vzduchu (čo zodpovedá menšiemu množstvu paliva) o asi 20 až 40 %.
- Pri rovnakom množstve spalín sa môže množstvo paliva zvýšiť až o 40 % bez potreby zvláštnych opatrení v ceste odvádzania spalín, najmä v čistiacom zariadení spalín.
- Využitie tepla sa zvýši až o 15 %.
- Usadzovanie prachu na vykurovacích plochách celého spaľovacieho kotla ako aj zaťaženie čistenia spalín sa zníži aspoň s menším množstvom spalín, pričom okrem iného sa zreteľne predĺži čas kampane peci.
- Teploty spaľovania vo vstupe do komory na dodatočné spaľovanie sa podstatne zvýšia, a to riaditeľne privádzaným množstvom primárneho vzduchu, čím je zaistené lepšie dohorenie.
- Množstvo škodlivín a ich koncentrácia v spalinách sa podstatne zníži, a to najmä CO a NOX.
- Neporovnateľne vysoké odlučovanie prachu v elektrických čistiacich zariadeniach plynu použitím vodnej pary.
- Použitím vodnej pary sa zreteľne zvýši prestup tepla sálaním, pričom sa dosiahne rýchlejšie zníženie teploty v spaľovacom kotle ako aj menšia teplota spalín.
- Potrebné prevádzkové výkony vzduchových ventilátorov a sacích ťahov sa môžu podľa zmenšeného množstva vzduchu taktiež zmenšiť.
- Čistiace zariadenie spalín môže mať menšie rozmery.
- V prípade použitia zariadenia na odlučovanie dusíka „low dust“ klesnú náklady na energiu na opätovné ohriatie spalín pri rovnakej koncentrácii podľa menších množstiev spalín.
- Existujúce zariadenie je možné jednoduchým spôsobom prispôsobiť na použitie spôsobu podľa vynálezu.
Teraz bude spôsob podľa vynálezu bližšie objasnený podľa niekoľkých príkladov vyhotovenia.
Vháňanie vodnej pary
V tomto príklade vyhotovenia sa existujúce spaľovacie zariadenie elektrárne na spaľovanie odpadkov prispôsobí na vháňanie vodnej pary. Parné dýzy sú dimenzované na prevádzku v nadzvukovej oblasti. Prívod primárneho vzduchu a vodnej pary je vyhotovený vždy plynulé nastaviteľné, t. j. bez stupňov.
Pri skúmaní spaľovania v elektrárni na spaľovanie odpadkov sa ukázalo, že pridávanie sekundárneho vzduchu na spaľovanie nie je potrebné, skôr je pre celý proces nevýhodné. Pri normálnej prevádzke pracuje zariadenie s celkovým množstvom vzduchu asi 80000 Nm3/h a s podielom sekundárneho vzduchu 27000 Nm3/h. Prebytok vzduchu bol asi 150 % podľa vzduchového čísla 2,5. Obsah kyslíka v spalinách je pri týchto podmienkach asi 10 % objemových. Sekundárny vzduch sa privádza pod nepatrným pretlakom asi 40 hektopascalov. Pri expanzii sekundárneho vzduchu sa uvoľní energia asi 30 kW potrebná na zmiešavame.
V zariadení, prebudovanom na spôsob podľa vynálezu, bolo vháňané množstvo pary asi 2000 kg/h s pretlakom 5 hektopascalov do spaľovacieho kotla 1 v oblasti výstupu spalín zo spaľovacieho priestoru 2. Celkové množstvo vzduchu sa pritom pri zachovaní menovitého zaťaženia výrobníka pary zmenšilo o asi 30 %, pričom sekundárny vzduch bol celkom nahradený vodnou parou a navyše bolo znížené množstvo primárneho vzduchu.
Obsah kyslíka v spalinách klesol pri týchto podmienkach podľa vynálezu na asi 6 % objemových (vlhké). Pri porovnateľnom palive tým pokleslo vzduchové číslo z 2,5 na 1,8. Množstvo spalín sa zmenšilo z 100000 Nm3/h na 72500 Nm3/h a pokleslo tým celkovo o asi 27 %. Obsah NOX v spalinách pritom poklesol o asi 25 %. Súčasne poklesol obsah CO v spalinách z hodnoty 20 mg/Nm3 na hodnotu nižšiu ako 10 mg/Nm3.
Teplota spalín za vyvíjačmi pary sa znížila asi z 500 K na asi 470 K. V čistiacom zariadení spalín tým stúplo vylučovanie chloridov a koncentrácií emisií HC1, ktoré robili 50 až 80 mg/Nm3, klesla na hodnotu nižšiu ako 30 mg/Nm3.
Prach unášaný v spalinách a vápenný hydrát použitý na suché čistenie spalín ako aj príslušné produkty reakcie, môžu byť vzhľadom na vyšší parciálny tlak vodnej pary výborne vylúčené v elektrickom čistiacom zariadení spalín. Toto vylučovanie je podporované nižšími teplotami spalín. Emisia prachu je pozitívne ovplyvňovaná navyše zreteľným znížením rýchlostí plynov v elektrickom zariadení na čistenie spalín. Obsah prachu v spalinách za elektrofiltrom sa tým zo 40 až 60 mg/Nm3 zníži na asi 10 mg/Nm3.
Teplota spaľovania vo vstupe do komory 4 na dodatočné spaľovanie sa zvýšila o asi 200 K. Teplota spalín na konci komory 4 na dodatočné spaľovanie však stúpla iba nepatrne o 30 až 50 K.
Straty spôsobené odpadnými plynmi pri porovnateľnom čase kampane (prestoj medzi dvoma cyklami čistenia) sú s 5,4 MW ďaleko menšie ako pred prestavaním, keď boli 9,3 MW. Pri zachovaní menovitého výkonu výrobníkov pary sa mohlo množstvo paliva (= množstvo odpadkov) zmenšiť o viac ako 10 %.
Vháňanie vodnej pary so spätným vedením horúcich spalín
Tu boli vykonávané výskumy v rovnakom zariadení pri v podstate rovnakých podmienkach, ako je opísané vpredu.
Jedným alebo niekoľkými spojovacími kanálmi sa z 2. ťahu do 1. ťahu spaľovacieho kotla 1 viedli spolu s časťou vodnej pary horúce spaliny s teplotou asi 900 K. Časť dýz na vstrekovanie vodnej pary bola pritom usporiadaná koncentricky v jednotlivých vratných kanáloch spalín. Sacím účinkom vodnej pary vstrekovanej pod tlakom asi 0,6 MPa sa časť spalín odťahovala z 2. ťahu (konvekčnej časti) a vstrekovala do 1. ťahu spaľovacieho kotla 1. Podiel spalín vedených späť robil 30 % zo všetkého množstva spalín. Tlakové pomery, ktoré bolo nutné prekonať, boli so svojimi hodnotami maximálne 1 až 5 hektopascalov veľmi malé, takže na spätné vedenie spalín bolo potrebné iba málo pary. Pri pokusoch bolo zistené, že na Nm3 spalín vedených späť je potrebná vodná para v množstve asi od 4 do 40 g. Pri použití mierne prehriatej pary pod tlakom 0,6 MPa s teplotou asi 440 K teplota spalín vedených späť (asi 900 K) prakticky neklesla.
Pri týchto podmienkach mohla teplota v horúcej zóne klesnúc napríklad z asi 1473 K (bez spätného vedenia spalín) na asi 1308 K. Týmto spôsobom pri zachovaní minimálneho množstva spaľovacieho vzduchu mohla teplota v prechode do 1. ťahu klesnúť. Pokles teploty v 1. a 2. ťahu bol v tomto prípade trochu miernejší, zatiaľ čo zníženie teploty a tepla v konvekčnej časti spaľovacieho kotla 1 prakticky súhlasili s príslušnými hodnotami bez spätného vedenia spalín. Aj pri týchto podmienkach mohol byť bez problémov v každom prípade zachovaný minimálny čas zdržania 2 sekundy pri teplotách nad 1123 K. Navyše ostávajú zachované aj ďalšie výhody ako pri použití vodnej pary bez spätného vedenia spalín.

Claims (14)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob spaľovania pevných látok, najmä odpadkov, v spaľovacom kotle (1), pozostávajúcom aspoň z jedného spaľovacieho priestoru (2) a jednej komory (4) na dodatočné spaľovanie, pričom do spaľovacieho kotla (1) sa zavádza vodná para, vyznačujúci sa tým, že vodná para sa pod vyšším tlakom vstrekuje aspoň v jednom mieste za výstupom spalín zo spaľovacieho priestoru (2) do spaľovacieho kotla (1), pričom do spaľovacieho kotla sa privádza výlučne primárny vzduch.
  2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že vodná para sa vstrekuje s pretlakom aspoň 0,1 MPa.
  3. 3. Spôsob podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že tlak a objem vstrekovanej vodnej pary sa nastaví tak, že energia potrebná na zmiešavame je v rozsahu od 0,1 do 30 kW na m3 turbulentného priestoru.
  4. 4. Spôsob podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že tlak a objem vstrekovanej vodnej pary sa nastaví tak, že energia potrebná na zmiešavame je v rozsahu od 0,03 do 3 W na Nm’/h spalín.
  5. 5. Spôsob podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že teplota v oblasti vstupu spalín do komory (4) na dodatočné spaľovanie sa nastaví v rozsahu od 1273 do 1673 K.
  6. 6. Spôsob podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že objem primárneho spaľovacieho vzduchu sa nastaví tak, že prebytok vzduchu je od 20 do 150 %.
  7. 7. Spôsob podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že časť vodnej pary sa použije na spätné vedenie časti spalín do oblasti medzi spaľovacím priestorom (2) a komorou (4) na dodatočné spaľovanie a/alebo priamo do komory (4) na dodatočné spaľovanie.
  8. 8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že podiel spalín vedených späť je 5 až 50 %, výhodne 30 % celkového množstva spalín.
  9. 9. Spôsob podľa jedného z nárokov 7 alebo 8, vyznačujúci sa tým, že spaliny, ktoré sa vedú späť, majú teplotu aspoň 873 K.
  10. 10. Spôsob podľa jedného z nárokov 7 až 9, vyznačujúci sa tým, že na spätné vedenie spalín sa použije množstvo vodnej pary v rozsahu od 4 do 40 g na Nm3 spalín vedených naspäť.
  11. 11. Spôsob podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že časť vodnej pary sa použije na zavádzanie dusíka alebo iných inertných plynov do spaľovacieho kotla (1).
  12. 12. Spôsob podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že na vháňanie vodnej pary sa použijú dýzy, usporiadané v jednej alebo niekoľkých rovinách v stene spaľovacieho kotla (1) v oblasti výstupu spalín zo spaľovacieho priestoru (2) a/alebo v oblasti komory (4) na dodatočné spaľovanie.
  13. 13. Spôsob podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že na vháňanie vodnej pary sa použijú dýzy pre činnosť v nadzvukovej oblasti.
  14. 14. Spôsob podľa jedného z nárokov 7 až 13, vyznačujúci sa tým, že spaliny sa vedú späť jedným alebo niekoľkými kanálmi, pričom v každom kanále sú vždy usporiadané koncentricky dýzy na vstrekovanie vodnej pary.
SK405-94A 1991-10-08 1992-10-02 Spôsob spaľovania pevných látok SK281396B6 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4133239 1991-10-08
PCT/EP1992/002280 WO1993007422A1 (de) 1991-10-08 1992-10-02 Verfahren zur verbrennung von feststoffen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK40594A3 SK40594A3 (en) 1994-08-10
SK281396B6 true SK281396B6 (sk) 2001-03-12

Family

ID=6442216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK405-94A SK281396B6 (sk) 1991-10-08 1992-10-02 Spôsob spaľovania pevných látok

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5553556A (sk)
EP (1) EP0607210B1 (sk)
AT (1) ATE133772T1 (sk)
CZ (1) CZ284076B6 (sk)
DE (1) DE59205258D1 (sk)
DK (1) DK0607210T3 (sk)
SK (1) SK281396B6 (sk)
WO (1) WO1993007422A1 (sk)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511609C2 (de) * 1995-03-30 1998-11-12 Muellkraftwerk Schwandorf Betr Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Feststoffen
EP0741267B1 (de) * 1995-05-05 2001-08-01 BBP Environment GmbH Verfahren und Feuerung zum Verbrennen von Abfällen
US5906806A (en) * 1996-10-16 1999-05-25 Clark; Steve L. Reduced emission combustion process with resource conservation and recovery options "ZEROS" zero-emission energy recycling oxidation system
DE19723298A1 (de) * 1997-06-04 1998-12-10 Abb Patent Gmbh Verfahren zur Steuerung der Mischungsgüte bei der Müllverbrennung
US5937772A (en) * 1997-07-30 1999-08-17 Institute Of Gas Technology Reburn process
DE19938269A1 (de) * 1999-08-12 2001-02-15 Asea Brown Boveri Verfahren zur thermischen Behandlung von Feststoffen
US6647903B2 (en) * 2000-09-14 2003-11-18 Charles W. Aguadas Ellis Method and apparatus for generating and utilizing combustible gas
DE10051733B4 (de) * 2000-10-18 2005-08-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur gestuften Verbrennung von Brennstoffen
DE10339133B4 (de) * 2003-08-22 2005-05-12 Fisia Babcock Environment Gmbh Verfahren zur NOx-Minderung in Feuerräumen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US7140309B2 (en) * 2003-09-22 2006-11-28 New Energy Corporation Method of clean burning and system for same
WO2007002844A2 (en) * 2005-06-28 2007-01-04 Community Power Corporation Method and apparatus for automated, modular, biomass power generation
US8038744B2 (en) * 2006-10-02 2011-10-18 Clark Steve L Reduced-emission gasification and oxidation of hydrocarbon materials for hydrogen and oxygen extraction
US7833296B2 (en) * 2006-10-02 2010-11-16 Clark Steve L Reduced-emission gasification and oxidation of hydrocarbon materials for power generation
US8038746B2 (en) * 2007-05-04 2011-10-18 Clark Steve L Reduced-emission gasification and oxidation of hydrocarbon materials for liquid fuel production
DE102012000262B4 (de) 2012-01-10 2015-12-17 Jörg Krüger Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung des Ausbrandes von Schlacken auf Verbrennungsrosten
US10641173B2 (en) * 2016-03-15 2020-05-05 Bechtel Power Corporation Gas turbine combined cycle optimized for post-combustion CO2 capture
CN114383137B (zh) * 2021-12-31 2024-08-20 中环国投生态科技股份有限公司 一种垃圾热解气化处理设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH428063A (de) * 1965-03-31 1967-01-15 Von Roll Ag Verfahren zur Verbrennung von Abfallbrennstoffen, insbesondere Müll, sowie Verbrennungsofen zur Durchführung dieses Verfahrens
US3473331A (en) * 1968-04-04 1969-10-21 Combustion Eng Incinerator-gas turbine cycle
CH583881A5 (sk) * 1975-07-04 1977-01-14 Von Roll Ag
US4028551A (en) * 1975-10-17 1977-06-07 Champion International Corporation Apparatus and method for corona discharge priming a dielectric web
US4285282A (en) * 1977-12-22 1981-08-25 Russell E. Stadt Rubbish and refuse incinerator
DE3125429A1 (de) * 1981-06-27 1983-02-03 Erk Eckrohrkessel Gmbh, 1000 Berlin "einrichtung zur durchmischung von gasstraehnen"
DE3915992A1 (de) * 1988-05-19 1989-11-23 Theodor Koch Verfahren zur reduktion von stickstoffoxiden
DE69124666T2 (de) * 1990-11-22 1997-08-21 Hitachi Shipbuilding Eng Co Abfallverbrennungsanlage

Also Published As

Publication number Publication date
ATE133772T1 (de) 1996-02-15
DK0607210T3 (da) 1996-03-18
EP0607210B1 (de) 1996-01-31
US5553556A (en) 1996-09-10
WO1993007422A1 (de) 1993-04-15
DE59205258D1 (de) 1996-03-14
SK40594A3 (en) 1994-08-10
EP0607210A1 (de) 1994-07-27
CZ284076B6 (cs) 1998-08-12
CZ80294A3 (en) 1994-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK281396B6 (sk) Spôsob spaľovania pevných látok
EP0581869B1 (en) Pulsed atmospheric fluidized bed combustor apparatus and process
CN102537975B (zh) 循环流化床垃圾焚烧锅炉及其污染控制系统
CN1441889A (zh) 利用三级燃料氧化和炉内烟道气就地循环降低氮氧化物排放
KR0164586B1 (ko) 유동상 반응기의 질소 함유 연료 연소시의 n2o 배출 감소 방법
Duan et al. Pollutant emission characteristics of rice husk combustion in a vortexing fluidized bed incinerator
CN106352343B (zh) 适用于高热值生活垃圾的气化焚烧炉
CS207551B2 (en) Combustion facility
KR100568897B1 (ko) 환열성 및 전도성 열전달 시스템
CN213066123U (zh) 燃烧固废物的循环流化床焚烧锅炉
CN109099434B (zh) 一种垃圾焚烧炉低氮燃烧控制方法
CN111981473A (zh) 一种生物质锅炉的炉渣燃尽系统及方法
JPH09506163A (ja) 熱エネルギの生成を伴う廃棄物燃焼方法
CN114623449A (zh) 无焰燃烧型有机固体废弃物无害化处置装置及系统
CN112664953A (zh) 一种燃烧固废物的循环流化床焚烧锅炉
RU2350838C1 (ru) Высокотемпературный циклонный реактор
RU2821719C1 (ru) Устройство для утилизации отходов
CN220061735U (zh) 一种包含一个以上烟气涡流燃烧室的烟气后燃烧装置
RU2738537C1 (ru) Топка с наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой для сжигания древесных отходов
JP3145867B2 (ja) ごみ焼却処理装置
EP1500875A1 (en) Method of operating waste incinerator and waste incinerator
JP2004169955A (ja) 廃棄物焼却炉及びその操業方法
JPH1114029A (ja) 循環流動層燃焼装置及びその運転方法
Arkhipov et al. The influence of the maximally rapid heating and ignition of powdered Kuznetsk coals on the integrated operational efficiency of power-generating boilers
JP2000161629A (ja) 流動床焼却炉およびこの運転方法