SK6892Y1

SK6892Y1 - Zariadenie na čistenie spalín zo spaľovacieho procesu

Info

Publication number: SK6892Y1
Application number: SK50120-2013U
Authority: SK
Inventors: Ján Šestina
Original assignee: Energy Edge S R O
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2014-09-04
Also published as: SK501202013U1

Abstract

Opisuje sa zariadenie na čistenie spalín, ktoré predstavuje uzavretý priestor vybavený vstupným otvorom (11) čistiaceho materiálu, prívodom (21) spalín, napojeným na výstup zo spaľovacieho procesu, výstupným otvorom (22) očistených spalín a nekonečným pásovým dopravníkom (3) s dopravným pásom (31) z materiálu prepúšťajúceho vzduch. Zariadenie zvyšuje celkovú účinnosť v priemere od 1 až do 8 %. Je určené predovšetkým pre elektrárne, teplárne, ale aj pre priemyselné podniky s vlastnými spaľovacími zariadeniami.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka čistenia spalín zo spaľovacieho procesu predovšetkým v energetike a všetkých priemyselných odvetviach, kde je potreba čistenia spalín. .

Doterajší stav techniky

Likvidácia a čistenie spalín zo spaľovacích zariadení sú predmetom množstva technických riešení, zameraných čistenie spalín od tuhých znečisťujúcich látok, z ktorých je možné menovať predovšetkým elektrofiltre, rukávcové filtre, j et filtre, cyklóny, vodné filtre atď.

Elektrofiltre - elektrostatické odlučovače predstavujú systémy na oddeľovanie častíc z plynov, v podstate elektrické lapače. Využívajú sa hlavne vo veľkých stacionárnych zariadeniach, ako sú elektrárne. Nevýhodou elektrostatických filtrov je nedostatok spoľahlivosti. V prípade výpadku vysokého napätia elektrofílter nevykazuje pravidelnosť v činnosti, pričom dochádza k úniku znečisťujúcich látok vo veľkom množstve.

Ako alternatíva k elektrickým filtrom sa v priemyselných aplikáciách používajú tzv. rukávcové filtre. Ide o filtre, pri ktorých sa v stabilizovanom rade drôtených košov nachádzajú filtračné rukávce, visiace vertikálne, a na ich valcovom povrchu sa zo zadržaného prachu hromadí tzv. filtračný koláč. Podľa stupňa kontaminácie je potrebné v patričnom čase filtračný koláč odstrániť, pričom sa používajú rôzne technologické úkony. Z filtračných rukávcov padajúci prach je zhromažďovaný v zásobníkoch sa následne pridáva ako prímes do rôznych materiálov, napríklad do pohonných hmôt alebo do cementu.

Používajú sa tiež reverzné rukávcové filtre - pri ktorých čistené spaliny prúdia v opačnom smere ako pri rukávcových filtroch. Spaliny za normálnych okolností vstupujú do rukávcov a prechádzajú cez rukávec zvnútra, pričom prachové častice spalín sa usadzujú na vnútornej strane rukávca. V porovnaní s rukávcovými filtrami sú požiadavky na priestor pri reverzných rukávcoch rovnaké a technologické prvky čistenia podobné, ale nároky na údržbu sú vyššie.

Podobne sa používajú reverzné jet rukávce, fungujú pomocou pripojeného digitálneho sekvenčného časovača ovládaného elektromagnetickým ventilom na prívod vzduchu do potrubia filtra.

Ďalej sa používajú cyklóny, multicyklóny využívajúce cyklónové filtre, pri ktorých na spaliny pôsobí odstredivá sila a využíva sa na oddelenie prachových častíc z prúdu plynu.

Nevýhody opísaných riešení spočívajú najmä vo vysokých prevádzkových nákladoch a v nevyužití existujúceho energetického potenciálu spalín, resp. v nedostatočnej účinnosti.

Podstata technického riešenia

Zistilo sa, že spaliny zo spaľovacieho procesu je možné s vysokou účinnosťou čistiť od tuhých znečisťujúcich látok a toxických chemických látok zariadením podľa technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že predstavuje uzavretý priestor vybavený vstupným otvorom čistiaceho materiálu, prívodom spalín, napojeným na výstup zo spaľovacieho procesu a výstupným otvorom očistených spalín. Zariadenie je ďalej vybavené nekonečným pásovým dopravníkom čistiaceho materiálu s dopravným pásom z materiálu prepúšťajúceho vzduch, umiestneným v priestore medzi prívodom spalín a výstupným otvorom očistených spalín, pričom tento nekonečný dopravník je vybavený regulovateľným pohonom. Uzavretý priestor je ďalej vybavený výstupom použitého čistiaceho materiálu.

Pohyb spalín vnútri priestoru zariadenia je zabezpečený tlačným ventilátorom umiestneným na prívode spalín a/alebo sacím ventilátorom umiestneným na výstupnom otvore očistených spalín a nekonečný pásový dopravník je výhodne vybavený čistiacimi prvkami a napínacími prvkami dopravného pásu.

Napínacími prvkami môžu byť napríklad valčeky, kĺzne lišty, guľôčky a podobne umiestnené niektorým zo spôsobov odborníkovi v odbore známym.

Čistiaci materiál je vhodne vybraný zo skupiny materiálov zahŕňajúcej uhlie, lignit, biomasu, kaly z čistiarní odpadových vôd, priemyselné odpady a komunálne odpady po ich spracovaní alebo z kombinácie týchto materiálov, pričom tento čistiaci materiál je na páse nesený v jedinej vrstve alebo je vrstvený.

Je dôležité, že materiál pásu prepúšťa vzduch a je vhodne vybraný zo skupiny materiálov zahŕňajúcej kovové, plastové, sklenené, keramické, textilné vlákna alebo ich zmes, pričom samotný materiál pásu môže byť čistiacim materiálom.

Vonkajší tvar a rozmery zariadenia podľa technického riešenia, ako aj tvarovanie jeho vnútorného priestoru môžu byť variabilné podľa konkrétnych podmienok použitia. Rovnako je pre použitý konštrukčný materiál rozhodujúca len vstupná teplota spalín.

Znečistené spaliny zo spaľovacieho procesu obsahujúce NO_X SO_X CO, TOC, uhlíkaté zlúčeniny a TZL sa privádzajú do priestoru čistenia a cestou prechádzajú cez čistiaci materiál nesený na páse, pričom dochádza k

SK 6892 Υ1 vysokoúčinnému odčisteniu TZL a časti znečisťujúcich látok. Prípadná kvalitatívna úprava čistiaceho materiálu môže zvýšiť úroveň čistiaceho procesu a kvalitatívne vlastnosti vystupujúcich odčistených spalín.

Výstupným produktom nie sú len odčistené spaliny, ale aj modifikovaný čistiaci materiál, ktorý je prípadne zbavený vlhkosti a obohatený o TZL a nespálené časti pevných látok zo spalín.

Pred samotným vstupom spalín do zariadenia podľa technického riešenia je vhodné spaliny prečistiť odstránením hrubých mechanických nečistôt a iskier. Technológie a zariadenia vhodné na tento účel sú odborníkovi v odbore dostatočne známe.

Za jedno z najvýznamnejších využití zariadenia podľa technického riešenia je možné považovať prípad, kedy je ako čistiaci materiál použité palivo, ktoré je týmto procesom zušľachtené, t. z. zbavené vlhkosti a obohatené o nespálené zvyšky z čistených spalín. Týmto procesom je súčasne zvýšená jeho výhrevnosť o množstvo odparenej vlhkosti a je mimoriadne vhodné na postúpenie do spaľovacieho procesu alebo na uskladnenie v zásobníku spaľovacieho zariadenia. Súčasne je možné počas čistiaceho procesu čistiaci materiál upravovať v parametroch nastavenia teploty tavenia popola s cieľom dosiahnuť optimálnu spaľovateľnosť.

V prípade, že má čistiaci materiál vysokú vlhkosť, je táto zároveň využiteľná na prepratie čistených spalín. Sumarizujúc nesporný prínos technických predností a využiteľnosti zariadenia podľa technického riešenia je potrebné zdôrazniť, že umožňuje súčasne čistenie spalín, zvyšovanie výhrevnosti a prípadne vhodnú modifikáciu čistiaceho materiálu podľa jeho ďalšieho potenciálneho využitia.

Pokiaľ je čistiacim materiálom palivo ako uhlie, lignit, biomasa, kaly, je vhodné zariadenie podľa technického riešenia začleniť ako článok do logistického systému spaľovacieho zariadenia.

Zariadenie podľa technického riešenia bude bližšie znázornené na pripojenom výkrese, na ktorom je zobrazená jeho schéma.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na priloženom výkrese je na obrázku 1 schematicky znázornený rez a pohľad zhora na zariadenie podľa technického riešenia.

Príklady uskutočnenia

Je treba rozumieť, že uvedené príklady uskutočnenia zariadenia podľa technického riešenia sú uvedené iba ako príklady ilustrujúce jeho technické využitie a odborník v odbore rozpozná možné varianty jeho uskutočnenia a použitia, aj keď nie sú vyslovene uvedené. Pre odborníkov v odbore je rozpoznateľné prípadné dimenzovanie, ako aj variantné konštrukčné a materiálové riešenie zariadenia ako takého, aj jeho jednotlivých znakov.

Príklad 1

Zariadenie podľa technického riešenia predstavuje uzavretý priestor vybavený vstupným otvorom 11 čistiaceho materiálu, prívodom 21 spalín napojeným na výstup zo spaľovacieho procesu, nekonečného pásového dopravníka 3 s vrstvou čistiaceho materiálu, priestorovo oddeľujúceho prívod 21 spalín od ich výstupu výstupným otvorom 22. Nekonečný pásový dopravník 3 je vybavený regulovateľným pohonom (neznázornený), napínacími prvkami 312 a čistiacimi prvkami 311 pásu 31. Výstup výstupným otvorom 22 očistených spalín je napojený na sací ventilátor (neznázomený). Zariadenie je napojené na výstup spalín zo spaľovacieho kotla na biomasu a čistili sa privedené spaliny v množstve 250000 Nm³/h s obsahom 2500 mg/m³ s teplotou 150 °C. Ako čistiaci materiál bola použitá štiepka z biomasy s 50 % vlhkosťou. Po prejdení spalín cez vrstvu štiepky z biomasy po prechode na páse k zníženiu TZL na 10 mg/m³ a zo štiepky paliva sa odparilo 8 ton vody, čo v konečnom dôsledku predstavuje asi 4 % zníženie spotreby paliva v prípade, že sa táto štiepka použije následne do spaľovacieho procesu.

Príklad 2

Zariadenie podľa technického riešenia je zapojené do logistického systému elektrárne a jeho uzavretý priestor je vybavený vstupným otvorom 11 čistiaceho materiálu, prívodom 21 spalín napojeným na výstup zo spaľovacieho procesu, nekonečným pásovým dopravníkom 3 s vrstvou čistiaceho materiálu, priestorovo oddeľujúceho prívod 21 spalín od ich výstupu výstupným otvorom 22. Nekonečný pásový dopravník 3 je vybavený regulovateľným pohonom (neznázomený), napínacími prvkami 312 a čistiacimi prvkami 311 pásu 31. Pohon spalín je zabezpečený tlačným ventilátorom na vstupnom otvore 11. Zariadenie je napojené na výstup spalín, kde privedené spaliny v množstve 500000 Nm³/h s obsahom 3200 mg/m³ s teplotou 185 °C sú privedené zo spaľovacieho kotla na uhoľný prach. Uhoľný prach o vlhkosti 26 % bol čistiacim materiálom spalín neseným dopravným pásom 311 nekonečného dopravníka 31. Po prejdení spalín cez vrstvu uhoľného prachu

SK 6892 Υ1 klesla teplota spalín o 140 stupňov a došlo k zníženiu vlhkosti tohto paliva o 20 ton vody za hodinu. Sací ventilátor (neznázomený) privádzal očistené spaliny do komína elektrárne a tieto boli vypúšťané do atmosféry. Pri čistiacom procese došlo zníženiu TZL na 18 mg/m³.

Príklad 3

Zariadenie bolo usporiadané ako v príklade 1. Zariadenie bolo napojené na výstup spalín, kde do čistiaceho procesu boli privedené zo spaľovacieho zariadenia spaliny v množstve 50000 Nm³/h s obsahom 3000 mg/m³TZL s teplotou 195 °C. Čistiacim materiálom boli kaly nanášané na podkladovú vrstvu biomasy pozostávajúcu z drevených pilín. Po prejdení spalín cez vrstvu paliva klesla teplota spalín o 145° C a došlo k zníženiu vlhkosti čistiaceho materiálu o 1,8 tony vody za hodinu. Sací ventilátor (neznázomený) privádzal spaliny do komína spaľovacieho zariadenia a tieto boli vypúšťané do atmosféry. Čistiacim procesom došlo k zníženiu TZL na 9 mg/m³.

Príklad 4

Zariadenie podľa technického riešenia bolo usporiadané ako v príklade 1. Zariadenie bolo napojené na výstup spalín, kde privedené spaliny zo spaľovacieho zariadenia boli v množstve 50000 Nm³/h s obsahom 3500 mg/m³ TZL s teplotou 180 °C. Čistiacim materiálom bola pomletá repková slama umiestnená na vrstve drevnej štiepky a spodnú vrstvu tvorilo práškové uhlie. Po prejdení spalín cez takto upravený vrstvený čistiaci materiál klesla teplota čistených spalín na úroveň 60 °C a došlo k zníženiu vlhkosti čistiaceho materiálu o 1,7 tony vody za hodinu. Sací ventilátor privádzal očistené spaliny do komína spaľovacieho zariadenia a tieto boli vypúšťané do atmosféry. Čistiacim procesom došlo k zníženiu TZL na 9 mg/m³.

Príklad 5

Zariadenie podľa technického riešenia bolo usporiadané ako v príklade 1. Zariadenie bolo napojené na výstup spalín, kde privedené zo spaľovacieho zariadenia boli v množstve 50000 Nm³/h s obsahom 4200 mg/m³TZL s teplotou 180 °C. Čistiacim materiálom bola zomletá posekaná slama na vrstve drevnej štiepky. Takto vrstvený čistiaci materiál bol v konečnej fáze čistiaceho procesu obohatený mikromletým vápencom. Po prejdení spalín cez vrstvu čistiaceho materiálu klesla teplota spalín na teplotu 70 °C a došlo k zníženiu vlhkosti čistiaceho materiálu o 1,5 tony vody za hodinu. Sací ventilátor privádzal spaliny do komína spaľovacieho zariadenia a tieto boli vypúšťané do atmosféry. Čistiacim procesom došlo k zníženiu TZL na 14 mg/m³. Týmto procesom bola zároveň pri čistiacom materiáli zvýšená teplota tavenia popola o 160 stupňov.

Priemyselná využiteľnosť

Zariadenie podľa technického riešenia je určené predovšetkým pre elektrárne, teplárne, ale aj pre priemyselné podniky s vlastnými spaľovacími zariadeniami. Vhodným príkladom sú napríklad cukrovary, závody vyrábajúce celulózu a papier a závody spracovávajúce drevo a vyrábajúce drevotrieskové dosky. Využívaním zariadenia sa dosahuje zvýšenie celkovej účinnosti energetických zariadení v priemere od 1 až do 8 %.

Claims

1. Zariadenie na čistenie spalín zo spaľovacieho procesu, vyznačujúce sa tým, že predstavuje uzavretý priestor vybavený vstupným otvorom (11) čistiaceho materiálu, prívodom (21) spalín, napojeným na výstup zo spaľovacieho procesu a výstupným otvorom (22) očistených spalín, ako aj nekonečným pásovým dopravníkom (3) čistiaceho materiálu s dopravným pásom (31) z materiálu prepúšťajúceho vzduch, umiestneným v priestore medzi prívodom (21) spalín a výstupným otvorom (22) očistených spalín, pričom tento nekonečný dopravník (3) je vybavený regulovateľným pohonom a uzavretý priestor je ďalej vybavený výstupom (12) použitého čistiaceho materiálu.

2. Zariadenie na čistenie spalín zo spaľovacieho procesu podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že pohyb spalín je zabezpečený tlačným ventilátorom umiestneným na prívode (21) a/alebo sacím ventilátorom umiestneným na výstupnom otvore (22) očistených spalín a nekonečný pásový dopravník (3) je vybavený čistiacimi prvkami (311) a napínacími prvkami (312) dopravného pásu (31).

3. Zariadenie na čistenie spalín zo spaľovacieho procesu podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa t ý m , že čistiaci materiál je vybraný zo skupiny materiálov zahŕňajúcej uhlie, lignit, biomasu, kaly z čistiarní odpadových vôd, priemyselné odpady a komunálne odpady po ich spracovaní alebo z kombinácie týchto materiálov.

4. Zariadenie na čistenie spalín zo spaľovacieho procesu podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov laž3,vyznačujúce sa tým, že čistiaci materiál je na páse (31) nesený v jedinej vrstve alebo je vrstvený.

SK 6892 Υ1

5. Zariadenie na čistenie spalín zo spaľovacieho procesu podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že materiál pásu (31) prepúšťa vzduch a je vybraný zo skupiny materiálov zahŕňajúcej kovové, plastové, sklenené, keramické, textilné vlákna alebo ich zmesi.

6. Zariadenie na čistenie spalín zo spaľovacieho procesu podľa nároku 5, vyznačujúce sa 5 tým, že čistiaci materiál predstavuje samotný materiál pásu (31).

7. Zariadenie na čistenie spalín zo spaľovacieho procesu podľa ktoréhokoľvek z prechádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že je zaradené ako článok logistického systému spaľovacieho zariadenia.