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EP0134040B1 - Procédé d'injection d'un matériel pulvérulent dans un foyer de chaudière, et dispositif de mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé d'injection d'un matériel pulvérulent dans un foyer de chaudière, et dispositif de mise en oeuvre de ce procédé Download PDF

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Publication number
EP0134040B1
EP0134040B1 EP84110063A EP84110063A EP0134040B1 EP 0134040 B1 EP0134040 B1 EP 0134040B1 EP 84110063 A EP84110063 A EP 84110063A EP 84110063 A EP84110063 A EP 84110063A EP 0134040 B1 EP0134040 B1 EP 0134040B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hearth
gas
suspension
powder material
injecting
Prior art date
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Expired
Application number
EP84110063A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0134040A1 (fr
Inventor
François Malaubier
Michel Vandycke
Bernard Auric
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Houilleres De Bassin Du Centre Et Du Midi Public A Caractere Industriel Et Commercial Ets
Stein Industrie SA
Original Assignee
Houilleres De Bassin Du Centre Et Du Midi Public A Caractere Industriel Et Commercial Ets
Stein Industrie SA
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9291833&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0134040(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Houilleres De Bassin Du Centre Et Du Midi Public A Caractere Industriel Et Commercial Ets, Stein Industrie SA filed Critical Houilleres De Bassin Du Centre Et Du Midi Public A Caractere Industriel Et Commercial Ets
Priority to AT84110063T priority Critical patent/ATE34210T1/de
Publication of EP0134040A1 publication Critical patent/EP0134040A1/fr
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00Arrangement of devices for supplying chemicals to fire

Definitions

  • the present invention relates to a method for injecting a pulverulent material into a furnace of a fossil solid fuel boiler, in which the pulverulent material is suspended in a gas and then introduced into the furnace. It also extends to a device for implementing this method.
  • the object of the present invention is to provide a method of injecting a pulverulent material into a boiler hearth which ensures better contact between the grains of pulverulent material and the combustion gases, and consequently improves the efficiency of the injection of pulverulent material, and in particular the percentage reduction in the sulfur dioxide and sulfuric anhydride contents in the flue gases at the outlet of the boiler in the case where the pulverulent material is an oxide or an alkaline earth or alkali metal salt capable of fixing these anhydrides to form a sulfate. It also aims to allow the injection of large quantities of pulverulent material and to ensure good dispersion of the latter in the hearth without significantly disturbing the operation of the boiler.
  • the method according to the invention is characterized in that the pulverulent material is suspended in a low flow of gas, which is introduced into the hearth at low speed, and in that it is introduced into the hearth around or slightly below the suspending gas a flow of hot air or auxiliary hot gas of at least 1 kg per kg of material suspended in said gas, at a speed included at its outlet in the foyer between 30 and 70 m / s.
  • the gas for suspending the pulverulent material is cold air.
  • the gas loaded with pulverulent material is injected at several points around the edge of the fireplace.
  • the hot air introduced into the hearth around or a little below the suspending gas is taken from the combustion air supply to the hearth.
  • the gas loaded with pulverulent material is injected into the hearth at a level where the maximum temperature of the fumes is between 1000 ° and 1500 ° C.
  • the injection points in the hearth are chosen so that the residence time of the pulverulent material in the hearth between its injection level and the level where the temperature of the fumes is reduced to 800 ° C. is sufficient for the pulverulent material react chemically.
  • the invention further extends to a device for injecting pulverulent material into a hearth of a fossil solid fuel boiler, according to the above method, characterized in that it comprises at least one injection nozzle in the focal point of powdery material suspended in a low gas flow, and at least one injection nozzle with a higher flow of hot air or hot gas around or slightly below the gas injection nozzle carrier of the pulverulent material, at a flow rate of at least 1 kg per kg of material suspended in said carrier gas.
  • the invention applies to boilers with fossil solid fuel, coal or lignite, whether these are introduced into the boiler in the pulverized state, in the granular state, on a grate or possibly using projectors, or are suspended there in a fluid bed.
  • the pulverulent material can be an alkaline earth or alkaline oxide, or an alkaline earth or alkali metal salt, for example quicklime or slaked lime, limestone, magnesia, dolomite, its effect then being to react on the sulfurous and sulfuric anhydrides formed during the combustion of the solid fuel by forming a solid sulfate, and thereby reducing the content of the fumes in these anhydrides.
  • an alkaline earth or alkaline oxide or an alkaline earth or alkali metal salt, for example quicklime or slaked lime, limestone, magnesia, dolomite, its effect then being to react on the sulfurous and sulfuric anhydrides formed during the combustion of the solid fuel by forming a solid sulfate, and thereby reducing the content of the fumes in these anhydrides.
  • it can also be a material intended to modify the fusibility of the ashes, or more generally to influence the chemical reactions occurring in the hearth.
  • the nozzle 1 is surrounded by the annular nozzle 4 of hot air, at a temperature of 250 ° to 320 ° C, taken from the combustion air circuit, the flow of which is adjustable by the flap 5.
  • the annular vein d hot air surrounding the cold air stream loaded with lime ensures a distribution of lime throughout the cross section of the hearth, and in particular prevents the grains of lime from going down the hearth along its wall.
  • the level 11 of the lime injectors in the cold air corresponds to a maximum smoke temperature of 1350 ° C.
  • the height H separating this level from that of the steam superheaters 6, where the maximum temperature of the fumes is approximately 800 ° C., is such that the residence time of the lime particles in the boiler between these two levels is approximately 2 seconds, which allows them to react to a large extent with sulfurous and sulfuric anhydrides, without however being brought to a too high temperature which would cause their surface fusion and a decrease in their reactivity.
  • the hot air to keep the lime in suspension enters the pipe at level 15, a little below the lime injection level.
  • the pulverized charcoal burners are located at levels 12, 13 and 14, notably below the lime and hot air injectors.
  • FIG. 13 shows the arrangement of the lime injectors 11A, 11B, 11C, 11D in horizontal cross section, in the corners of the hearth.
  • the injectors could be arranged on two opposite faces of the hearth (for example front face and rear face) in the case of a hearth with frontal heating.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un procédé d'injection d'un matériau pulvérulent dans un foyer de chaudière à combustible solide fossile, dans lequel on met en suspension le matériau pulvérulent dans un gaz, puis introduit celui-ci dans le foyer. Elle s'étend en outre à un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.
  • On a déjà proposé dans une publication de A. L. Plumley, O. D. Whiddon, F. W. Shutko et J. Jonakin, présentée à l'American Power Confe- rence, Chicago, 1967, de mettre en suspension de la dolomie dans de l'air injecté dans la rangée supérieure de brûleurs d'un foyer de chaudière à charbon pulvérisé, afin de réduire les quantités d'anhydrides sulfureux et sulfurique formées dans le foyer, par réaction avec ceux-ci entrainant la formation de sulfate de magnésium, et par suite de réduire la corrosion dans les faisceaux d'échange de chaleur avec les fumées du foyer. Toutefois, si l'anhydride sulfurique paraissait totalement éliminé dans les fumées, le pourcentage d'élimination de l'anhydride sulfureux était faible.
  • D'autres publications, notamment celle de K. Hein et A. Schiffers, Brennst.-Wârme-Kraft, 31, 1979, n° 10, p. 389-391, ont proposé de mélanger des additifs tels que le chaux éteinte, le carbonate de calcium ou la chaux vive, à du lignite avant son broyage et son introduction à l'état pulvérulent dans un foyer de chaudière, en vue de réduire les émissions d'anhydrides sulfureux et sulfurique à la cheminée de la chaudière.
  • La présente invention a pour but de procurer un procède d'injection d'un matériau pulvérulent dans un foyer de chaudière qui assure un meilleur contact entre les grains de matériau pulvérulent et les gaz de combustion, et par suite améliore l'efficacité de l'injection de matériau pulvérulent, et notamment le pourcentage de réduction des teneurs en anhydrides sulfureux et sulfurique dans les fumées à la sortie de la chaudière dans le cas où le matériau pulvérulent est un oxyde ou un sel de métal alcalino-terreux ou alcalin susceptible de fixer ces anhydrides pour former un sulfate. Elle a encore pour but de permettre d'injecter des quantités importantes de matériau pulvérulent et d'assurer une bonne dispersion de celui-ci dans le foyer sans perturber de façon notable le fonctionnement de la chaudière.
  • Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on effectue la mise en suspension du matériau pulvérulent dans un faible débit de gaz, que l'on introduit dans le foyer à faible vitesse, et en ce que l'on introduit dans le foyer autour du gaz de mise en suspension ou un peu au-dessous de celui-ci un débit d'air chaud ou de gaz chaud auxiliaires d'au moins 1 Kg par Kg de matériau en suspension dans ledit gaz, à une vitesse comprise à son débouché dans le foyer entre 30 et 70 m/s.
  • Il répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes:
  • Le gaz de mise en suspension du matériau pulvérulent est de l'air froid.
  • . L'on injecte le gaz chargé de matériau pulvérulent en plusieurs points sur le pourtour du foyer.
  • L'air chaud introduit dans le foyer autour ou un peu au-dessous du gaz de mise en suspension est prélevé sur l'alimentation du foyer en air de combustion.
  • Le gaz chargé de matériau pulvérulent est injecté dans le foyer à un niveau où la température maximale des fumées est comprise entre 1000° et 1500°C.
  • Les points d'injection dans le foyer sont choisis de façon que le temps de séjour du matériau pulvérulent dans le foyer entre son niveau d'injection et le niveau où la température des fumées est réduite à 800°C soit suffisant pour que le matériau pulvérulent réagisse chimiquement.
  • L'invention s'étend en outre à un dispositif d'injection de matériau pulvérulent dans un foyer de chaudière à combustible solide fossile, selon le procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une buse d'injection dans le foyer de matériau pulvérulent en suspension dans un faible débit de gaz, et au moins une buse d'injection d'un débit plus élevé d'air chaud ou de gaz chaud autour ou un peu au-dessous de la buse d'injection de gaz porteur du matériau pulvérulent, en débit d'au moins 1 Kg par Kg de matériau en suspension dans ledit gaz porteur.
  • L'invention s'applique aux chaudières à combustible solide fossile, charbon ou lignite, que ceux-ci soient introduits dans le chaudière à l'état pulvérisé, à l'état granulaire, sur une grille ou éventuellement à l'aide de projecteurs, ou y soient mis en suspension en lit fluide.
  • Le matériau pulvérulent peut être un oxyde alcalino-terreux ou alcalin, ou un sel de métal alcalino-terreux ou alcalin, par exemple de la chaux vive ou éteinte, du calcaire, de la magnésie, de la dolomie, son effet étant alors de réagir sur les anhydrides sulfureux et sulfurique formés au cours de la combustion du combustible solide en formant un sulfate solide, et en réduisant de ce fait la teneur des fumées en ces anhydrides. Mais ce peut être aussi un matériau destiné à modifier la fusibilité des cendres, ou plus généralement à influer sur les réactions chimiques se produisant dans le foyer.
  • Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un dispositif d'injection de chaux vive dans un foyer de chaudière à charbon pulvérisé.
    • La figure 1 représente en coupe verticale une buse d'injection de l'air froid chargé de chaux entourée d'une buse annulaire d'injection d'air chaud.
    • La figure 2 représente schématiquement en coupe verticale les niveaux d'injection d'air froid chargé de chaux, d'air chaud de maintien en suspension de la chaux et d'air de combustion dans le foyer de la chaudière.
    • La figure 3 représente en coupe horizontale une disposition possible des buses d'injection d'air froid chargé de chaux dans la chaudière.
  • Dans la figure 1, l'airfroid chargé de chaux dans un dispositif doseur (non représenté), arrive par la buse 1 qui débouche dans la paroi 2 du foyer 3. Cet air pourrait être remplacé par de l'air chaud ou par des fumées recyclées.
  • La buse 1 est entourée par la buse annulaire 4 d'air chaud, à une température de 250° à 320°C, prélevé sur le circuit d'air de combustion, dont le débit est réglable par le volet 5. La veine annulaire d'air chaud entourant la veine d'air froid chargé de chaux assure une répartition de la chaux dans toute la section droite du foyer, et évite en particulier que les grains de chaux ne se dirigent vers le bas du foyer le long de sa paroi.
  • Dans la figure 2, le niveau 11 des injecteurs de chaux dans l'air froid correspond à une température maximale des fumées de 1350°C. La hauteur H séparant ce niveau de celui des surchauffeurs de vapeur 6, où la température maximale des fumées est d'environ 800°C, est telle que le temps de séjour des particules de chaux dans la chaudière entre ces deux niveaux soit d'enyiron 2 secondes, ce qui leur permet de réagir dans une large mesure avec les anhydrides sulfureux et sulfurique, sans cependant être portées à une température trop élevée qui entrainerait leur fusion superficielle et une diminution de leur réactivité.
  • L'air chaud de maintien en suspension de la chaux pénètre dans le tuyau au niveau 15, un peu au-dessous du niveau d'injection de la chaux. Enfin les brûleurs à charbon pulvérisé sont disposés aux niveaux 12, 13 et 14, notablement au-dessous des injecteurs de chaux et d'air chaud.
  • La figure 13 représente la disposition des injecteurs de chaux 11A, 11B, 11C, 11D en section droite horizontale, dans les angles du foyer. D'autres dispositions seraient cependant possibles. Les injecteurs pourraient être disposés sur deux faces opposées du foyer (par exemple face avant et face arrière) dans le cas d'un foyer à chauffe frontale.

Claims (7)

1. Procédé d'injection d'un matériau pulvérulent dans un foyer de chaudière à combustible solide fossile, dans lequel on met en suspension le matériau pulvérulent dans un gaz, puis introduit celui-ci dans le foyer, caractérisé en ce que l'on effectue la mise en suspension dans un faible débit de gaz, que l'on introduit (1) dans le foyer à faible vitesse, et en ce que l'on introduit (4) dans le foyer autour du gaz de mise en suspension ou un peu au-dessous de celui-ci un débit d'air chaud ou de gaz chaud auxiliaires d'au moins 1 Kg par Kg de matériau en suspension dans ledit gaz, à une vitesse comprise à son débouché dans le foyer entre 30 et 70 m/s.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz de mise en suspension du matériau pulvérulent est de l'air froid.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on injecte le gaz chargé de matériau pulvérulent en plusieurs points sur le pourtour du foyer (11A, 11B, 11C, 11D, figure 3).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'air chaud introduit dans le foyer autour ou un peu au-dessous du gaz de mise en suspension est prélevé sur l'alimentation du foyer en air de combustion.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz chargé de matériau pulvérulent est injecté dans le foyer à un niveau où la température maximale des fumées est comprise entre 1000° et 1500°C.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, pour l'injection de chaux dans un foyer de chaudière à charbon, caractérisé en ce que les points d'injection dans le foyer sont choisis de façon que le temps de séjour de la chaux pulvérulente dans le foyer entre son niveau d'injection et le niveau où la température des fumées est réduite à 800°C soit d'environ 2 secondes.
7. Dispositif d'injection d'un matériau pulvérulent dans un foyer (3) de chaudière à combustible solide fossile pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une buse (1) d'injection dans le foyer de matériau pulvérulent en suspension dans un faible débit de gaz, et au moins une buse (4) d'injection d'air chaud ou de gaz chaud autour ou un peu au-dessous de la buse d'injection de gaz porteur du matériau pulvérulent, en débit d'au moins 1 kg par Kg de matériau en suspension dans ledit gaz porteur.
EP84110063A 1983-08-26 1984-08-23 Procédé d'injection d'un matériel pulvérulent dans un foyer de chaudière, et dispositif de mise en oeuvre de ce procédé Expired EP0134040B1 (fr)

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AT84110063T ATE34210T1 (de) 1983-08-26 1984-08-23 Verfahren zum zufuehren von pulverfoermigem material in einem kesselfeuerraum und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens.

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FR8313779A FR2551184B1 (fr) 1983-08-26 1983-08-26 Procede d'injection d'un materiau pulverulent dans un foyer de chaudiere, et dispositif de mise en oeuvre de ce procede

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EP0134040A1 EP0134040A1 (fr) 1985-03-13
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FR2551184A1 (fr) 1985-03-01
DE3471151D1 (en) 1988-06-16
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EP0134040A1 (fr) 1985-03-13

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