FI84934B - Saett att vid eldning av fasta braenslen pao wanderrost minska utslaeppen av svavel- och kvaeveoxider. - Google Patents

Description

84934

TAPA POLTETTAESSA KIINTEITÄ POLTTOAINEITA LIIKKUVALLA ARINALLA VÄHENTÄÄ RIKKI- JA TYPPIOKSIDIEN PÄÄSTÖJÄ - SÄTT ATT VID ELDNING AV FASTA BRÄNSLEN PÄ WANDERROST MINSKA UTSLÄPPEN AV SVAVEL- OOH KVÄVEOXIDER

Tämä keksintö koskee tapaa poltettaessa kiinteitä polttoaineita liikkuvalla arinalla, edullisesti ketjuarinai1 a varustetussa kattilassa vähentää rikki- ja typpioksidien päästöjä viemällä kalkkia polttoaineeseen ja syöttämällä savukaasua takaisin aivan alla oleviin polttoilman syöttöaukkoihin ja että kalkkijauhetta, edullisesti dolomiittia tai vastaavaa, kalsium- ja magnesiumkarbonaattia sisältävää kalkkijauhetta ruiskutetaan arinan yläpuolelle savukaasuun.

Tällainen menetelmä on tunnettu esimerkiksi julkaisussa POWER olevasta artikkelista, kesäkuu 1983, sivut 97-99, joka kuvaa hiilellä lämmitettävää stokerisyytettyä kattilaa, jossa takaisin syötetty savukaasu sekoitetaan primääri-ilman kanssa ja puhalletaan puhaltimella alasyöttöarinan alle. Savukaasun uudelleen kierrätyksellä saavutetaan joukko etuja, mm. saadaan parannettu hiilen ja polttoilman sekoittuminen ilman kovin suurta hapen yliannostusta sekä polttoainekerroksen jäähdytys pienentämällä polttoilmassa olevaa happipitoisuutta. Savukaasussa oleva vesi-höyry ja hiilidioksidi vaikuttavat muuntuessa hiilen kanssa läm-: : : pöä sitovasti, joten tavanomaisessa alasyöttölämmityksessä esiintyvä noin 1500°C kerroslämpötila pienenee noin 1200-1400°C.

- -- Hiilessä oleva kalsium sekä hiilen kanssa sekoitettu kalkkipul- veri (mahdollisesti polttoainepellettien sisältämänä kalkkipul- - - verina) reagoi hiilessä olevan rikin kanssa polttamisen aikana.

50%:en rikkidioksidiemission vähennyksen ilmoitetaan olevaan mahdollinen tietyllä Ca/S-puolisuhteella. Myös NO^-emission ilmoitetaan vähenevän riippuen polttoilmassa olevasta pienenty-' neestä happipitoisuudesta.

On kuitenkin osoittautunut olevan mahdollista edelleen pienentää * näitä emissioita yksinkertaisella tavalla. Keksinnön mukaisesti - vierekkäin sijoitetuista suukappaleista ruiskutetaan kalkkijauhetta vaakasuorana verhona poikittain koko savukaasuvirran ja 2 84934 sellaisella etäisyydellä kerroksen yläpuolella, että riittävä odotusaika kalsinointia ja rikin sidontaa varten saavutetaan täydellä kattilan kuormituksella. Joka on samalla tuliterässä oleva taso, jossa esiintyy sopiva lämpötila rikin sitomista varten, s.o. täydel1 isimmi1lään 1050-1100°C. Etäisyys täytyy määrittää lämpötilan mittauksen jälkeen itse kattilassa ja on tavallisesti noin 1,5-2,5 m.

Kalkin- tai dolomiittijauheen ruiskutus tapahtuu keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti parhaiten savukaasusuihkuilla, jotka ovat suunnatut arinan liikesuunnassa, ja niin voimakkaina, että pul-veriverho ulottuu yli koko arinan pituuden.

On tärkeää, että ruiskutus tapahtuu siten, että paras mahdollinen sekoittuminen saavutetaan. Sisäänpuhalletut kalsium- ja magneesi-umkarbonaattiosaset hajoitetaan oksideiksi kalsiumilla 900° C tasolla ja magnesiumilla 800°C tasolla. Rajoituksessa kuluu lämpöä, minkä vuoksi ne saavuttavat hiukan alemman lämpötilan kuin ympäröivä savukaasu. Lämpötilassa 1090°C on tasapainokonsentraatio hiilidi-oksidikontaktissa kalsiumoksidin kanssa savukaasussa 75 ppm. 925° C on kaikki rikkidioksidi käytännöllisesti katsoen poistettu.

! ! Eri syistä voi sattua, että osa rikkidioksidista ei saa kontaktia ‘ kalsiumoksidin kanssa. Tässä tapauksessa tulee jäljelle jäänyt ' rikkirioksidi sitoutumaan alemmassa lämpötilassa mainittuun magne-siumoksidiin. Lämpötilassa 650°C on tasapainokonsentraatio rikki-: dioksidi kontaktissa magnesiumoksidin kanssa 1,0 ppm, s.o. käytän- nöllisesti katsoen kokonaan eliminoitu.

·:**: Mikäli mahdollista tulee jokainen savukaasussa oleva SC^-molekyy- li saamaan kontaktin CaO-molekyyliin tai MgO-molekyyliin tällä lämpötila-alueella, jotta paras tulos saavutetaan. Tämän sekoitus-proseduurin tehokas aktivointi voidaan aikaansaada äänigeneraatto-rilla, jonka frekvenssi on välillä 15~85 Hz. Erityisen tehokas lie-nee infraäänigeneraattori, jonka frekvenssi on noin 18 Hz., mikä samalla voi pitää kaikki kattila-ja lämmönvaihdinpinnat puhtaina kuivilta kerrostumilta, jotka muuten syntyvät helposti.

3 84934

Toisena vaiheena tulee arinan alasivulle menevän savukaasun sisäänsyöttö säätää niin, että kerroksen pintalämpötila ei olennaisesti noin 1100°C tai edullisesti noin 1000°C. Kalkkijauhe lisätään kalsiumkarbonaatin muodossa hiileen moolisuhteella Ca/S 1,5-3:1.

Kuumentuessa tapahtuu hajaantuminen kalsiumoksidiksi ja hiilidioksidiksi. Tämä niin sanottu kalsinointi tapahtuu lämpötilavälillä 800-1100° C. Korkeammissa lämpötiloissa kalsiumkarbonaatti sintraan-tuu, mitä täytyy välttää. Tehokas kalsinointi on olennaista rikin sidonnalle ja suhteellisen hidas reaktio, minkä vuoksi lämpötila ja reaktioaika, odotusaika, eivät saa olla liian alhaisia. Kalsiumoksidi reagoi polton yhteydessä syntyneen rikkidioksidin kanssa ja muodostaa sulfaattia monivaiheprosessilla, missä lopputulokseksi tulee kalsiumsulfaattia, joka on suurimmaksi osaksi stabiilia aina 1100°C saakka, mutta korkeammissa lämpötiloissa hajaantuu kalsiumoksidiksi ja rikkidioksidiksi niin, että rikkipitoisuuden vähentäminen epäonnistuu, mitä täytyy välttää.

On myös tärkeää, että kerroksen lämpötila on tasainen yli koko sen laajuuden. Savukaasun takaisinsyötön täytyy siksi keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti tapahtua useilla, pitkin arinan alapuo--.-.len jaetuilla, yksittäisesti säädettävillä suihkuilla.

'.Kerroksen tasaisella matalalla lämpötilalla saavutetaan suhteessa .aiemmin tunnettuun menetelmään rikki- ja typpioksidien vähentämi-/nen.

-.•Keksintöä on lähemmin selostettu seuraavassa viittaamalla liitteenä olevaan piirustukseen, joka esittää kattila-laitoksen erästä suori-• •m tusesimerkkiä, joka on tehty soveltamaan keksinnön mukaista mene-- Γ:telmää.

Piirustus esittää ketjuarinan 2 varustettua kattilaa 1, jossa hiili 3 siihen sekoitetun kalkkijauheen kanssa syötetään hiilitaskusta k.

: Primääri-ilmapuhaltime 11a 6 varustettu primääri-ilmakanava 5 syöt- :"':tää primääri-ilmaa kammioon 7 ketjuarinan 2 alle, jonka kautta primääri-ilma virtaa ylös arinalla olevan hiilikerroksen 8 läpi.

4 84934

Edelleen on järjestetty sekundääri-ilmanpuhaltimella 11 varustettu sekundääri ilmakanava 10 syöttämään sekundääri-ilmaa kattilan 1 kerroksen 8 yläpuolella olevaan tulipesään.

Kattilasta savukanavaan 15 johtaa savukaasun syklonipuhdistimen 16, tekstiilisuodattimen 17 ja savukaasupuhaltimen 18 kautta savupiippuun 19. Tekstiilisuodattimen 17 jälkeen on savukaasukanavaan yhdistetty savukaasun takainen syöttökanava 20 savukaasun syöttämiseksi takaisin puhaltimella 21 sivukanavan 22 kautta primääri-ilmakanavaan 5 mm. NO -emission karkeasäätämiseksi. Lisäsivukanava 23 on yhdistetty sekundääri-ilmakanavaan 10.

Sivukanavasta 22 lähtee edelleen kanava 24 lukuisiin arinan 2 alla oleviin ylöspäin suunnattuihin suihkuihin 25, jotka ovat yksittäin säädettävissä tasaisen lämpötilan aikaansaamiseksi yli kerroksen koko laajuuden sekä pitkin arinan 2 pintaa sekä korkeussuunnassa kerroksen sisässä.

Kerroksen 8 polttamiseen ja lämmitykseen vaadittava ilma- ja savu-kaasusekoitus sisältää noin 20% savukaasua ja 80% ilmaa.

Kanavaan 20 on lisäksi yhdistetty kanava 26, joka puhaltimella 27 johtaa savukaasua lukuisiin suihkuihin 28, jotka ovat järjestetyt -•--laskemaan kattilan 1 sytytysnolvin 29 yläpuolella olevaan etusei-jämään. Suihkut ovat kiinnitetyt noin 30 cm:n välimatkoin korkeudelle, joka on noin 2 m arinan 2 yläpuolella. Puhallin 27 kehittää johdossa 26 noin 1200 mm vesipatsaan paineen ja suihkut ovat sovitetut antamaan ulosvirtaaville savukaasusuihkuille nopeuden -‘noin l80 m/s. Tämän kanavassa 26 savukaasuvirtauksen tarkoitus on '-se, että suihkut 28 kuljettavat dolomiitti jauheen 30, joka annos-teluruuvin 32 säiliöstä 31 syötetään kanavaan 26. Kooltaan 120 MW: *-“ή kattilassa syötetään noin 20 ton dolomittijauhetta vuorokaudes-:‘:sa säiliöstä 31, mikä tarkoittaa kattilaan 1 menevän dolomiittijau-^I-heen huomattavaa ylijäämää. Voi mahdollisesti olla edullista kierrättää uudelleen osa tästä.

:YBuiskutusnopeus suihkuissa 28 on niin suuri, että dolomiittijauhe -:--5ingotaan tulipesään vaakasuorana verhona tulipesän seinämien välillä, jonka verhon tulee ulottua pitkin arinan koko pituutta.

I.

5 84934

Tulipesässä ja savukanavassa olevien savukaasun ja kalkki- ja tuh-kaparttikkelien sekoittamisen aktivoimiseksi tulipesän ulkopuolelle on asennettu äänigeneraattori 33 kattilan 1 etuseinämässä olevaan aukkoon. Tämä voi toimia taajuudella välillä 15 Hz- 85Hz.

Edullisesti se on tunnettua tyyppiä olevaa infraäänigeneraattori, joka toimii taajuudella 18-20 Hz ja myös pitää kattilan 1 ja sa-vukaasukanavan seinät puhtaina noki- ja tuhkapartikkeleista.

Edellä olevasta ilmenee, että johtamalla kaikki puhdistamaton kaasu läpi pulveriverhon, joka sisältää suuriominaispintaisia tehokkaasti absorboivia partikkeleita, voidaan saavuttaa kaasun puhdistus, joka on olennaisesti suurempi kuin aiemmissa menetelmissä.

Kun käytetään kalsiumhydroksidia, teknistä kalkkia, hajaantuu tämä CaO:ksi ja H^O-.ksi. OaQ-partikkelit tulevat pienemmiksi kuin tavallisen kalkin kalsinoinnissa myös käytettäessä kalkkia hiukkaskool-taan 0-10 μπι, mikä on kaupallisesti saatavissa oleva tuote.

Claims (6)

1. 6 84934
2. 1. Tapa poltettaessa kiinteitä polttoaineita liikkuvalla arinalla, edullisesti ketjuarinalla (2) varustetussa kattilassa (1) vähentää rikki- ja typpioksidien päästöjä viemällä kalkkia polttoaineeseen ja syöttämällä savukaasua takaisin aivan alla oleviin polttoilman syöttoaukkoihin (7, 25) ja että kalkkijau-hetta, edullisesti dolomiittia tai vastaavaa, kalsium- ja magnesiumkarbonaattia sisältävää kalkkijauhetta ruiskutetaan arinan yläpuolelle savukaasuun, tunnettu siitä, että vierekkäin sijoitetuista suukappaleista ruiskutetaan kalkkijau-hetta vaakasuorana verhona poikittain koko savukaasuvirran ja sellaisella etäisyydellä kerroksen (8) yläpuolella, että riittävä odotusaika kalsinointia ja rikin sidontaa varten saavutetaan täydellä kattilan kuormituksella.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että savukaasun takaisinsyöttö säädetään niin, että kerroksen pintalämpötila ei olennaisesti ylitä noin 1100°C tai edullisesti noin 1000°C.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu - ; : siitä, että savukaasun takaisinsyöttö tapahtuu useiden pitkin arinan ulkosivua jaettujen yksittäisesti säädettävien suihkujen (25) kautta, joilla ylläpidetään mahdollisimman tasainen lämpötilajakautuma yli kerroksen (8) laajuuden.
5. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kalkkijauheen ruiskutus tapahtuu etäisyydellä noin 1,5-2,5 m arinan pinnan (2) yläpuolella. : 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kalkki j auheen ruiskutus tapahtuu savukaasusuih-kuilla, jotka ovat suunnatut arinan (2) liikesuunnassa ja niin voimakkaina, että kalkkijauheverho saavuttaa arinan koko pi-tuuden. i 7 84934
6. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että reaktioalueella oleva savukaasu saatetaan värähtelyyn suhteessa tuhka- ja kalkkipartikkeleihin äänigeneraattorilla (33), jonka frekvenssi on 15-85 Hz rikkidioksidi-ja ka 1 siumoksidimo 1ekyy1ien välisen kontaktin tekemiseksi in-tensiivisemmäksi. 8 84934