(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (54)Sposób i palenisko kotłów energetycznych na pył węglowy do zmniejszania emisji tlenków azotu

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl6: F23C 9/06 F23J 1/00 F23L 9/00 (54)Sposób i palenisko kotłów energetycznych na pył węglowy do zmniejszania emisji tlenków azotu (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 06/96 (73) Uprawniony z patentu: Innowacyjne Przedsiębiorstwo Wielobranżowe POLIN Sp.z 0.0., Katowice, PL Przedsiębiorstwo Państwowe Elektrownia Turów, Bogatynia, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/99 (72) Twórcy wynalazku: Jan Wędzonka, Bogatynia, PL Bolesław Łukaszewicz, Zgorzelec, PL Wiesław Stolarski, Zgorzelec, PL Ginter Grucza, Gliwice, PL (74) Pełnomocnik: Szczepańska Krystyna PL B1 (57) 1. Sposób zmniejszania emisji tlenków azotu z procesu spalania w paleniskach na pył węglowy z odżużlaczem zalanym wodą, z dopalaniem w przestrzeni leja komory paleniskowej paliwa węglowego nie spalonego całkowicie w komorze paleniskowej, znamienny tym, ze wprowadza się dwa krzyżujące się ze sobą strumienie gorącego powietrza wtórnego (8), (9) o temperaturze C z prędkością m/sek dołem leja żużlowego (3) tuz z nad poziomu wody wanny z odżużlaczem (10) w strumień opadających nie spalonych cząstek węgla, zwłaszcza brunatnego, skierowane w górę przeciwnie do siebie pod kątami najkorzystniej różnymi. fig. 1

2 Sposób i palenisko kotłów energetycznych na pył węglowy do zmniejszania emisji tlenków azotu Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób zmniejszania emisji tlenków azotu z procesu spalania w paleniskach na pył węglowy z odżużlaczem zalanym wodą, z dopalaniem w przestrzeni leja komory paleniskowej paliwa węglowego nie spalonego całkowicie w komorze paleniskowej, znamienny tym, że wprowadza się dwa krzyżujące się ze sobą strumienie gorącego powietrza wtórnego (8), (9) o temperaturze C z prędkością m/sek dołem leja żużlowego (3) tuż z nad poziomu wody wanny z odżużlaczem (10) w strumień opadających nie spalonych cząstek węgla, zwłaszcza brunatnego, skierowane w górę przeciwnie do siebie pod kątami najkorzystniej różnymi. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strumienie gorącego powietrza wtórnego (8) i (9) krzyżują się ze sobą w przestrzeni leja komory paleniskowej (12) na osi (7) komory paleniskowej (4). 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strumienie powietrza wtórnego (8) i (9) krzyzują się ze sobą w przestrzeni leja żużlowego (3) w miejscu przesuniętym względem osi (7) komory paleniskowej (4) w kierunku boku leja żużlowego (3), z którego wychodzi strumień powietrza wtórnego pod większym kątem od poziomu w górę. 4. Palenisko kotłów energetycznych na pył węglowy do zmniejszania emisji tlenków azotu, z dopalaniem w przestrzeni leja komory paleniskowej paliwa węglowego nie spalonego w komorze paleniskowej, z odżużlaczem zalanym wodą i z dyszami wprowadzającymi powietrze wtórne do przestrzeni leja, znamienne tym, ze posiada zabudowane w naprzeciwległych poprzecznych bokach (1) i (2) leja żużlowego (3) tuż nad poziomem wody wanny z odżużlaczem (10), dysze (5), (6) powietrza wtórnego gorącego skierowane naprzeciw siebie pod kątami najkorzystniej różnymi od poziomu w górę. 5. Palenisko według zastrz. 4, znamienne tym, że dysze (5), (6) powietrza wtórnego są z regulowanym przekrojem wylotowym. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejszania emisji tlenków azotu z procesu spalania w paleniskach na pył węglowy z odżużlaczem zalanym wodą i palenisko kotłów energetycznych na pył węglowy do zmniejszania emisji tlenków azotu z procesu spalania, z odżużlaczem zalanym wodą, z dopalaniem paliwa nie spalonego całkowicie w głównej komorze spalania. Z polskiego opisu patentowego nr znane jest palenisko dopalające przeznaczone do dopalania pyłu węglowego, który nie został całkowicie spalony w komorze paleniskowej, stosowane zwłaszcza w kotłach, posiadające komorę paleniska fluidalnego i obejściowy kanał utworzony między jego zewnętrzną ścianą i w górnej części - rzędem ukośnie usytuowanych rur wymiennika ciepła zanurzonego w łożu fluidalnym, w środkowej części - wewnętrzną ścianę paleniska fluidalnego oraz w dolnej części - ścianę powietrznej komory paleniska fluidalnego. Ukośnie usytuowane rury wymiennika ciepła ułożone są równolegle w podziałce większej od ich średnicy. Pod obejściowym kanałem zabudowany jest odżużlacz. Wymiennik ciepła zanurzony w łożu fluidalnym niezależny jest od części ciśnieniowej kotła lub utworzony jest z rur ekranu komory paleniskowej kotła. W wewnętrznej ścianie paleniska fluidalnego wykonane są otwory przelewowe, a poniżej drzwiczki wyczystkowe. W zewnętrznej ścianie kanału obejściowego znajduje się właz. Lotny koksik opada przez szczeliny utworzone między rzędem ukośnie usytuowanych rur wymiennika

3 ciepła do łoża fluidalnego utworzonego przez wprowadzenie powietrza o odpowiednim ciśnieniu do komory paleniska fluidalnego. Powietrze wprowadzone zostaje z komory powietrznej przez rozdzielacz usytuowany na spodzie paleniska fluidalnego. Narosty i grubsze frakcje zsuwają się po ukośnie usytuowanych rurach wymiennika ciepła do obejściowego kanału i dalej opadają na odżużlacz, który usuwa je na zewnątrz. W palenisku dopalającym następuje całkowite i zupełne spalanie ziaren lotnego koksiku. Z opisu patentowego polskiego nr znane jest urządzenie do usuwania żużla i popiołu z komory spalania kotła z paleniskiem na pył węglowy, z komorą dopalania do uzupełniającego spalania pozostałych w żużlu niespalonych substancji, z przenośnikiem bez końca znajdującym się w osłonie i zanurzonym w wannie z cieczą. Urządzenie to wyposażone jest w komorę wirową osadzoną u wylotu leja komory grzewczej z dyszami osadzonymi poziomo w jednakowych wzajemnych odstępach dla gazów spalinowych i świeżego powietrza, które są połączone z odpowiednimi osadzonymi na ścianach wzdłużnych komory rozdzielaczami z zamocowanym u wylotu komory wirowej stałym rusztem. Ponadto urządzenie jest wyposażone w dysze do rozbijania brył żużla, osadzone na ścianach poprzecznych komory powyżej dysz dla gazów spalinowych i świeżego powietrza oraz w osłonę uszczelniającą osadzoną między komorą wirową i łańcuchowym przenośnikiem, na którego bocznych ścianach ukształtowanych w postaci trapezu, gdzie trapez jest rozszerzony w kierunku ruchu przenośnika, rozmieszczone są w linii poziomej dysze wodne w równomiernych wzajemnych odstępach. Część dolna osłony uszczelniającej stanowi uszczelnienia ślizgowe boczne i czołowe zanurzone w kąpieli wodnej. Spalanie resztek paliwa następuje przez nawrót gazów spalinowych z kotła, wzbogaconych w komorze wirowej przez doprowadzenie świeżego powietrza. Doprowadzenie gazów spalinowych do komory wirowej następuje po jej bokach, przy czym dostają się one do tej komory poprzez umieszczone z obu jej stron komory rozdzielcze, zaopatrzone w dysze. Skierowane poziomo dysze służą do wirowego spalania cząstek paliwa w komorze wirowej. Z opisu patentowego polskiego nr znany jest sposób i palenisko do niskotemperaturowego spalania paliwa, zapewniające niską emisję tlenków azotu. Sposób polega na tym, że tangencjonalnie do centrum komory paleniskowej kotła kieruje się pod kątem do ścian bocznych w dół, podstawowe strumienie mieszanki paliwowo-powietrznej, a z dołu komory kątowo do ścian leja powietrze wtórne, przy czym jednocześnie z powietrzem wtórnym z dołu komory paleniskowej podaje się strumień dodatkowej mieszaniny pyłowo - powietrznej w górę komory spalania, kątowo do ścian leja. Kierunek wypływu strumieni podstawowych mieszaniny pyłowo - powietrznej ze ścian bocznych po prawej stronie komory jest zgodny z kierunkiem wypływu strumieni dodatkowych mieszaniny pyłowo - powietrznej w przedniej części leja, a kierunek wypływu strumieni podstawowych mieszaniny pyłowo - powietrznej ze ścian bocznych po lewej stronie komory jest zgodny z kierunkiem wypływu strumieni dodatkowych mieszaniny pyłowo - powietrznej w tylnej części leja. Sposób ten obniża centrum spalania paliwa do leja komory paleniskowej. Palenisko zawiera w pionowych ścianach komory palniki o wylotach skierowanych tangencjonalnie w dół komory, dysze powietrza wtórnego umieszczone na ścianach leja skierowane wzdłuż pochyłości tych ścian, przy czym na połowach przeciwległych ścian leja umieszczonych jest wiele podwójnych dysz mieszaniny pyłowo - powietrznej i powietrza wtórnego skierowanych wylotami w górę komory, przy czym przedłużenia osi poziomych podwójnych dysz pyłowo - powietrznych i powietrza wtórnego na jednej ścianie leja tworzą z płaszczyzną przeciwległej ściany leja kąt ostry, którego wierzchołek znajduje się w połowie długości tej ściany leja, a osie poziome palników podstawowych mieszaniny pyłowo - powietrznej są styczne do centrum komory. Kierunek wypływu strumieni mieszaniny pyłowo - powietrznej i powietrza wtórnego z podwójnych dysz pyłowo - powietrznych i powietrza wtórnego i mieszaniny pyłowo - powietrznej z palników podstawowych mieszaniny pyłowo - powietrznej, w widoku w płaszczyźnie poprzecznej komory jest zgodny.

4 Z polskiego opisu patentowego nr znane jest palenisko kotła parowego na paliwo pyłowe, z skierowanym w górę ciągiem w komorze spalania, z odpływem ciekłego żużla przez dno komory spalania, składające się z dwóch w pionie komór paleniska połączonych ze sobą poprzez przewężenie, z kulistą dolną komorą paleniska z rurami opromieniowywanymi otaczającymi to palenisko półkoliste i tworzącymi w kierunku otworu odpływowego zwężoną komorę lub koryto. Wloty mieszanki paliwowo - powietrznej oraz powietrza wtórnego do spalania są skierowane do wnętrza dolnej kulistej komory spalania. Dołem tej komory wprowadzane jest powietrze wtórne dyszami skierowanymi w kierunku środka płomienia. Centrum spalania znajduje się w dolnej kulistej komorze spalania. Strugi powietrza wtórnego wprowadzane dołem tej komory chłodzą dół komory paleniska przyczyniając się do ewentualnego w razie potrzeb uziarnienia żużla oraz umożliwiają przesunięcie w górę centrum spalania, bliżej przewężenia komór. Dopalanie i całkowite spalanie niespalonego paliwa w dolnej komorze paleniska odbywa się w górnej komorze paleniska w strugach powietrza wtórnego skierowanych w górę do górnej komory paleniska z dysz tuż powyżej przewężenia. Z patentu nr znane jest rozwiązanie urządzenia odżużlacza kotła dużej mocy, wyposażonego w wannę żużlową, składające się z podestu suchego dopalającego, łańcucha wygarniającego i wanny żużlowej, gdzie gorący żużel wraz z koksikiem opada na suchy podest dopalający poniżej leja kotła. Gorący żużel jest chłodzony strumieniem gorącego powietrza skierowanego w dół na suchy podest dopalający z ściany czołowej leja żużlowego z jednej strony, tuż nad suchym podestem. Wodą wypełnione jest po zewnętrznym obwodzie pionowo zakończonego leja pierścieniowe koryto, do którego spada żużel przesuwany po suchym podeście dopalającym przez łańcuch zgrzebłowy składający się ze zgarniaczy ukształtowanych w formie korytek wypełnionych wodą. Dopalanie odbywa się poprzez wydmuchiwanie z suchego podestu dopalającego jednym strumieniem gorącego powietrza z jednej strony leja żużlowego lotnego koksiku w przestrzeń leja komory paleniskowej. Po przeciwnej stronie lej komory paleniskowej bez zabudowanej dyszy gorącego powietrza, kończy się tuż nad suchym podestem dopalającym. Celem wynalazku jest opracowanie sposobu zmniejszenia emisji tlenków azotu z procesu spalania w paleniskach na pył węglowy oraz paleniska kotłów energetycznych na pył węglowy do zmniejszania emisji tlenków azotu z procesów spalania, z odżużlaczem zalanym wodą, poprzez dopalanie paliwa węglowego nie spalonego całkowicie w komorze spalania w leju komory paleniskowej, bez konieczności zmiany budowy komory paleniskowej ani też wprowadzania dodatkowej komory dopalającej, z równoczesnym zwiększeniem ilości wprowadzanego powietrza do komory paleniska w sposób kontrolowany, zmniejszeniem ilości części palnych w żużlu, wyeliminowaniem żużlowania w leju żużlowym oraz obniżeniem temperatury spalin opuszczających komorę paleniskową. Sposób zmniejszania emisji tlenków azotu z procesu spalania w paleniskach na pył węglowy z odżużlaczem zalanym wodą, z dopalaniem w przestrzeni leja komory paleniskowej paliwa węglowego nie spalonego całkowicie w komorze paleniskowej według wynalazku polega na tym, że wprowadza się dwa krzyżujące się ze sobą strumienie gorącego powietrza wtórnego o temperaturze C z prędkością m/sek dołem boków leja żużlowego tuż z nad poziomu wody wanny z odżużlaczem, w strumień opadających niespalonych cząstek węgla zwłaszcza brunatnego, skierowane w górę przeciwnie do siebie pod kątami najkorzystniej różnymi. Strumienie gorącego powietrza wtórnego krzyżują się ze albo na osi komory paleniskowej w przestrzeni leja komory paleniskowej, albo w miejscu przesuniętym względem osi komory paleniskowej w kierunku boku leja żużlowego, z którego wychodzi strumień powietrza wtórnego pod większym kątem od poziomu w górę. Palenisko kotłów energetycznych na pył węglowy do zmniejszania emisji tlenków azotu, z dopalaniem w przestrzeni leja komory paleniskowej paliwa węglowego nie spalonego w komorze spalania, z odżużlaczem zalanym wodą i z dyszami wprowadzającymi powietrze wtórne do przestrzeni leja żużlowego i leja komory paleniskowej według wynalazku posiada zabudowane w naprzeciwległych poprzecznych bokach leja żużlowego tuż nad poziomem wody wanny z odżużlaczem, dwie dysze powietrza wtórnego gorącego,

5 skierowane naprzeciw siebie pod kątami najkorzystniej różnymi od poziomu w górę. Dysze powietrza wtórnego są z regulowanym przekrojem wylotowym. Sposób i palenisko według wynalazku umożliwiają bez konieczności zmiany budowy komory paleniskowej lub wprowadzania dodatkowej komory dopalającej, skuteczne dopalenie nie spalonego całkowicie paliwa w głównej komorze paleniskowej. Dzięki temu do odżużlacza dostają się znacznie mniejsze ilości części palnych. Sposobem według wynalazku uzyskuje się zintensyfikowanie wymiany ciepła w dotychczas mało obciążonym cieplnie leju komory paleniskowej. Intensywny strumień powietrza wtórnego kierowany do przestrzeni leja żużlowego, a następnie do leja komory paleniskowej powoduje obniżenie temperatury w leju oraz wyeliminowanie jego szlakowania. Uszczelnienie od dołu leja żużlowego odżużlaczem zalanym wodą umożliwia prowadzenie na wszystkich poziomach w komorze paleniska kontrolowanego procesu spalania, ze znacznym zmniejszeniem ilości dostającego się do wnętrza komory powietrza fałszywego. Wytworzone w leju komory paleniskowej podczas procesu dopalania spaliny unoszone są do strefy spalania paliwa pyłowego, utrudniając intensywne mieszanie się powietrza z wdmuchiwanym paliwem, zmniejszając ilość powstających w tej części komory tlenków azotu. Efektem sposobu i budowy paleniska według wynalazku jest obniżenie emisji w spalinach opuszczających kotły energetyczne tlenków azotu oraz obniżenie temperatury tych spalin. Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy wzdłużny leja żużlowego i leja komory paleniskowej, z odżużlaczem zalanym wodą, z dyszami powietrza wtórnego nachylonymi od poziomu w górę pod jednakowymi kątami, fig. 2 - przekrój pionowy poprzeczny leja żużlowego i leja komory paleniskowej jak w fig. 1, z dyszami powietrza wtórnego nachylonymi od poziomu w górę pod różnymi kątami, fig. 4 - przekrój poziomy wzdłuż linii A-A na fig. 1 i fig. 3 w widoku z góry. Palenisko kotłów energetycznych na pył węglowy węgla brunatnego z odżużlaczem zalanym wodą, przedstawione na fig. 1, fig. 2, fig. 3, posiada zabudowane w dole leja żużlowego 3 komory paleniskowej 4 w naprzeciwległych poprzecznych krótszych bokach 1 i 2 uwidocznionych na fig. 4, nad otworem 11 nad wanną z odżużlaczem 10 zalanym wodą, dwie dysze powietrza wtórnego gorącego 5 i 6. Dysze te nachylone są od poziomu w górę pod jednakowymi kątami jak na fig. 1 lub pod różnymi kątami jak na fig. 3, mieszczącymi się w granicach i są z regulowanym przekrojem wylotowym. Według fig. 1 dysze 5 i 6 gorącego powietrza wtórnego skierowane są naprzeciw siebie pod jednakowymi kątami równymi w przykładzie 15 od poziomu w górę. Według fig. 3 dysze 5 i 6 powietrza wtórnego skierowane są od poziomu w górę pod różnymi kątami α i β równymi w przykładzie wykonania α = 15 β = 30. W strumień nie spalonych cząstek węgla brunatnego opadających z komory paleniskowej 4 do leja komory paleniskowej 12 a następnie do leja żużlowego 3, wprowadzane są dwa strumienie gorącego powietrza wtórnego 8 i 9 o temperaturze 250 C i szybkości 35 m/sek., skierowane do siebie przeciwnie pod kątami w górę i krzyżujące się ze sobą albo w leju żużlowym 3 albo w leju komory paleniskowej 12. Powietrze pobierane jest z głównego kolektora powietrza do komory paleniskowej 4. Szybkość i regulowana w dyszach 5 i 6 ilość wprowadzanego powietrza wtórnego dostosowywana jest do wielkości opadanych nie spalonych cząstek paliwa. Zgodnie z fig. 1, strumienie gorącego powietrza wtórnego 8 i 9 są kierowane do siebie pod kątami 15 od poziomu w górę leja żużlowego 3 i krzyżują się ze sobą w przestrzeni leja komory paleniskowej 12 na linii osi 7 komory paleniskowej 4. Strumienie te wydmuchują opadające nie spalone cząstki węgla brunatnego pod kątami 15 w górę w kierunku przeciwnych boków leja. Strumienie te zderzając się ze sobą na linii osi 7 komory paleniskowej 4 unoszą cząstki węgla środkiem leja komory paleniskowej 12 w górną część tego leja, gdzie zostają dopalone. Według odmiany wynalazku zgodnie z fig. 3, strumienie gorącego powietrza wtórnego 8 i 9 są wprowadzane do leja żużlowego 3 pod różnymi kątami od poziomu w górę

6 i skierowane przeciwnie do siebie. Strumień powietrza wtórnego 8 z cząstkami węgla brunatnego nie spalonymi w głównej komorze spalania 4 jest kierowany z boku 1 w stronę przeciwnego boku 2 leja żużlowego 3 pod kątem α = 15, a strumień powietrza wtórnego 9 z przeciwnego boku 2 leja żużlowego 3 wraz z cząstkami nie spalonego węgla pod kątem β = 30 w stronę boku 1. Strumienie te krzyżują się ze sobą bliżej boku 2 leja żużlowego 3, z którego dołem tuż z nad poziomu wody wanny z zalanym odżużlaczem 10 wychodzi strumień powietrza wtórnego pod większym kątem β = 30. Opadające nie spalone cząstki węgla brunatnego są unoszone pod kątem 15 strumieniem powietrza wtórnego 8 w kierunku przeciwnego boku 2 leja żużlowego 3, a następnie w pobliżu boku 13 leja komory paleniskowej 12 z większą siłą porywane strumieniem gorącego powietrza wtórnego 9 pod kątem 30 w górę w stronę boku 14 w górną część leja komory paleniskowej 12. Tam w tworzącym się wirze ulegają dopaleniu cząstki węgla w strumieniach powietrza wtórnego. Żużel ze znacznie zmniejszoną zawartością części palnych opada na zalany wodą odżużlacz 10 umieszczony tuż pod otworem 11 w wannie z wodą, pod lejem żużlowym 3 kotła energetycznego.

7 FIG. 2

8 FIG. 3

9 Fig. 4

10 F ig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.