[go: up one dir, main page]

PL203974B1 - Układ reaktora lub urzadzenia spalajacego z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej - Google Patents

Układ reaktora lub urzadzenia spalajacego z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej

Info

Publication number
PL203974B1
PL203974B1 PL350321A PL35032101A PL203974B1 PL 203974 B1 PL203974 B1 PL 203974B1 PL 350321 A PL350321 A PL 350321A PL 35032101 A PL35032101 A PL 35032101A PL 203974 B1 PL203974 B1 PL 203974B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
catalytic reduction
selective catalytic
solids
downstream
reduction system
Prior art date
Application number
PL350321A
Other languages
English (en)
Other versions
PL350321A1 (en
Inventor
Donald L. Wietzke
Mikhail Maryamchik
Michael L. Silvey
Michael J. Szmania
Original Assignee
Babcock & Wilcox Co
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 Babcock & Wilcox Co filed Critical Babcock & Wilcox Co
Publication of PL350321A1 publication Critical patent/PL350321A1/xx
Publication of PL203974B1 publication Critical patent/PL203974B1/pl

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006—Layout of treatment plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B01D53/565—Nitrogen oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8631—Processes characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055—Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
    • B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
    • B01J8/388—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00265—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2208/00292—Part of all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2206/00—Fluidised bed combustion
    • F23C2206/10—Circulating fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/10—Intercepting solids by filters
    • F23J2217/101—Baghouse type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/10—Intercepting solids by filters
    • F23J2217/102—Intercepting solids by filters electrostatic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/20—Intercepting solids by baffles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00—Intercepting solids
    • F23J2217/40—Intercepting solids by cyclones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/10—Catalytic reduction devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/60—Sorption with dry devices, e.g. beds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotowy wynalazek dotyczy zasadniczo układu reaktora lub urządzenia spalającego z obiegowym złoż em fluidalnym wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej, a bardziej szczegółowo, reaktora lub urządzenia spalającego z obiegowym złożem fluidalnym posiadającego układ selektywnej redukcji katalitycznej, usytuowanego za reaktorem lub urządzeniem spalającym z obiegowym złożem fluidalnym służącego do obniżenia emisji NOx.
Ochrona środowiska naturalnego i kontrola poziomu wydzielania stałych, ciekłych i gazowych czynników wypływających, lub emitowanych do atmosfery jest kluczowym elementem w projektowaniu układów wytwarzania pary, które wykorzystują ciepło wytwarzane przez paliwa stałe w procesie wytwarzania pary. Obecnie, najbardziej znaczącą część tej emisji stanowią tlenki azotu (NOx) tlenek siarki (SO2) i cząstki stałe unoszące się w powietrzu.
NOx oznacza skumulowaną emisję tlenku azotu (NO), dwutlenku azotu (NO2) i śladowe ilości innych związków wytwarzanych podczas procesu spalania. Skoro paliwo zostało wybrane, emisja NOx została zminimalizowana przy wykorzystaniu technologii spalania powodującej niską emisję NOx i procesów dopalania. Jeśli stosowne modyfikacje procesu spalania są niewystarczające, można zastosować sposoby obróbki spalin takie jak selektywna redukcja niekatalitczna, lub selektywna redukcja katalityczna. Zarówno w obydwu procesach, takich jak selektywna redukcja niekatalitczna, lub selektywna redukcja katalityczna, NOx jest redukowany do azotu (N2) i wody (H2O) poprzez serię reakcji z reagentami chemicznymi, wtryskiwanymi do gazów spalinowych. W układach z selektywną redukcją niekatalitczna najbardziej powszechnie stosowanymi reagentami są amoniak i mocznik, podczas gdy w układach z selektywną redukcją katalityczną najbardziej powszechnie stosowanym reagentem jest amoniak.
Proces spalania w złożu fluidalnym jest bardzo korzystny w przypadku spalania paliw stałych i odzyskiwania energii potrzebnej do wytwarzania pary: w rzeczywistości pierwotną siłę napędową rozwoju spalarek ze złożem fluidalnym w Stanach Zjednoczonych Ameryki stanowiła konieczność redukcji emisji SO2 i NOx. Zwykle technologia ta może być stosowana do spalania wysoko zasiarczonych paliw węglowych i pozwala na obniżenie poziomu emisji SO2 bez potrzeby stosowania dodatkowych urządzeń służących do końcowego wyprażania siarki usuniętej ze spalin. Kotły ze złożem fluidalnym są tak projektowane, aby temperatura działania złoża znajdowała się w zakresie 1120 - 1150 K, co powoduje obniżenie emisji NOx. Te niższe temperatury pracy złoża pozwalają również na spalanie paliw niższej jakości (które zasadniczo zawierają duże ilości popiołów i zanieczyszczeń) w procesie którego nie pojawia się wiele trudności związanych z działaniem paleniska, które występują normalnie wtedy, gdy takie paliwa są spalane.
W reaktorach lub urządzeniach do spalania z obiegowym złożem fluidalnym cząstki stałe biorące i nie biorące udziału w reakcji są wprowadzane do obudowy reaktora w strumieniu gazu przepływającego w kierunku do góry, który to strumień przenosi cząstki stałe do otworu wylotowego znajdującego się w górnej części obudowy reaktora. W tej części urządzenia cząstki stałe są zwykle oddzielane w pierwotnym oddzielaczu cząstek typu bezwładnościowego lub cyklonowego i są zawracane do dolnej części obudowy reaktora, albo bezpośrednio, albo poprzez jeden lub większą ilość przewodów. Bezwładnościowy oddzielacz cząstek usytuowany przy otworze wylotowym obudowy reaktora zwykle oddziela 90 do 97% cząstek stałych. Jeżeli prowadzenie procesu tego wymaga, może być zainstalowany dodatkowy oddzielacz cząstek usytuowany za bezwładnościowym oddzielaczem cząstek służący dodatkowo do oddzielania cząstek, które ewentualnie zawracane są do obudowy reaktora.
Znanych jest wiele konstrukcji reaktorów lub urządzeń do spalania z obiegowym złożem fluidalnym (patrz przykładowo opis patentowy USA nr 5 343 830, Alexander i inni), w których za dwoma lub większą ilością szeregów elementów przegrodowych usytuowanych wewnątrz komory spalania lub obudowy reaktora znajduje się następny układ elementów przegrodowych rozmieszczonych w układzie schodkowym, w których w dalszym ciągu następuje oddzielanie cząstek stałych ze strumienia gazu, przy czym cząstki te są zawracane przez odpowiednie środki, bez wykorzystywania zewnętrznych i wewnętrznych przewodów powrotnych.
Zarówno układy selektywnej redukcji niekatalitcznej jak i selektywnej redukcji katalitycznej są wykorzystywane do obniżenia emisji NOx z układów wytwarzania pary, w których spala się węgiel w złożu fluidalnym. Układy selektywnej redukcji niekatalitcznej są również stosowane w generatorach pary ze złożem fluidalnym, i zaproponowano powiązanie generatora pary z obiegowym złożem fluidalnym dla spalania paliw płynnych z układem selektywnej redukcji katalitycznej.
PL 203 974 B1
W celu rozszerzenia wiedzy na temat dział ania reaktorów i spalarek z obiegowym zł oż em fluidalnym, osoba zainteresowana może sięgnąć do części 16 Wytwarzanie i użytkowanie pary wydanie 40-ste, Schultz i Kitto, Eds, 1992, The Babcock, & Wilcox Company, i do opisu patentowego USA nr 5 343 830, Alexander i inni, które to obydwie publikacje przedstawiają w całości stan techniki, dotyczący przedmiotowego zgłoszenia. Dla zdobycia podstawowych ogólnych informacji dotyczących sposobów i urządzeń służących do redukcji NOx, a w szczególności układów selektywnej redukcji katalitycznej, osoba zainteresowana może sięgnąć do wspomnianej wyżej publikacji „Wytwarzanie i użytkowanie pary”, w części 34, której tekst stanowi również opis stanu techniki przedmiotowego zgłoszenia.
Przedmiotem wynalazku jest układ reaktora lub urządzenia spalającego z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej. Układ ten obejmuje obudowę reaktora ze złożem fluidalnym do przenoszenia strumienia spalin zawierających cząstki stałe, pierwotny oddzielacz cząstek do oddzielania cząstek stałych ze strumienia spalin zawierających cząstki stałe, i ś rodki do zawracania czą stek stał ych zebranych w pierwotnym oddzielaczu czą stek do obudowy reaktora.
Istota wynalazku polega na tym, że układ zawiera przynajmniej jeden przegrzewacz i powierzchnię przenoszącą ciepło przegrzewacza wtórnego usytuowaną za, zgodnie z kierunkiem przepływu spalin zawierających cząstki stałe, oddzielaczem cząstek, a ponadto multicyklon usytuowany za przynajmniej jednym przegrzewaczem i powierzchnią przenoszącą ciepło przegrzewacza wtórnego, dla dalszego oddzielania cząstek stałych ze strumienia spalin zawierających cząstki stałe i środki do zawracania cząstek stałych zebranych w multicyklonie do obudowy reaktora. Układ według wynalazku obejmuje również układ selektywnej redukcji katalitycznej usytuowany za multicyklonem do usuwania NOx ze strumienia spalin zawierających cząstki stałe i suchy skruber usytuowany za układem selektywnej redukcji katalitycznej oraz środki służące do wtryskiwania amoniaku do strumienia spalin zawierających cząstki stałe przed układem selektywnej redukcji katalitycznej.
Korzystnie, pierwotny oddzielacz cząstek zawiera układ ułożonych schodkowo oddzielaczy typu bezwładnościowego o przekroju poprzecznym w kształcie litery U, litery E i litery W oraz powierzchnię podgrzewacza wody przenoszącą ciepło, usytuowaną przed układem selektywnej redukcji katalitycznej, utrzymującą wymaganą temperaturę spalin zawierających cząstki stałe wchodzących do układem selektywnej redukcji katalitycznej.
Ponadto układ obejmuje przynajmniej jedną powierzchnię podgrzewacza wody przenoszącą ciepło i podgrzewacz powietrza usytuowany przed układem selektywnej redukcji katalitycznej i podgrzewacz powietrza usytuowany za układem selektywnej redukcji katalitycznej i oddzielacz cząstek usytuowany za podgrzewaczem powietrza.
Według wynalazku, w układzie znajdują się również środki do zawracania cząstek stałych do obudowy reaktora, oddzielonych przez oddzielacz cząstek i suchy skruber ze strumienia spalin, zawierających cząstki stałe, przy czym oddzielacz cząstek stałych usytuowany za podgrzewaczem powietrza zawiera stację filtrów workowych i odpylacz elektrostatyczny.
Ponadto układ według wynalazku zawiera środki do wtryskiwania amoniaku albo mocznika przy wymaganej temperaturze około 1066 - 1178 K przed układem selektywnej redukcji katalitycznej, w pobliż u przynajmniej jednego przegrzewacza, albo przegrzewacza międzystopniowego.
W obudowie reaktora wystę pują przynajmniej powierzchnie przenoszenia ciepł a przegrzewacza, przegrzewacza międzystopniowego lub parownika.
Według wynalazku, pierwotny oddzielacz cząstek zawiera oddzielacz cyklonowy.
Przedmiotowy wynalazek zasadniczo odnosi się do dziedziny techniki, do której należą reaktory lub urządzenia do spalania z obiegowym złożem fluidalnym i dotyczy układu do obniżenia emisji NOx przy możliwie niskich kosztach działania. W technologiach spalania w złożach fluidalnych stosuje się znacznie niższe temperatury spalania (1122 - 1150 K) w miejscu dopływu paliwa, niż w układach spalania pyłu węglowego, gdzie temperatury mogą dochodzić do 1654 - 1934 K. Ta różnica w wartościach temperatury spalania przyczynia się do powstawania dużych różnic w niekontrolowanych poziomach emisji NOx ze złoża fluidalnego. Niekontrolowana emisja NOx przy stosowaniu technologii spalania pyłu węglowego utrzymuje się na poziomie od 0,13 do 0,31 kg/kJ, ale emisja NOx z palenisk ze złożem fluidalnym jest kila razy niższa i zwykle wynosi 0,054 - 0,09 kg/kJ. Jednak nawet stosowana jest bardziej dokładna regulacja emisji, zwykle na poziomie 0,045 kg/kJ. Taki stopień obniżenia emisji NOx jest osiągany przy wykorzystaniu procesu spalania w złożu fluidalnym z układem selektywnej redukcji niekatalitycznej (wtryskiwanie amoniaku w miejscach, gdzie temperatura gazu utrzymuje się w zakresie 1066 - 1178 K), w procesach spalania pyłu wę glowego z układem selektywnej redukcji
PL 203 974 B1 katalitycznej (wtryskiwanie amoniaku w miejscach, gdzie temperatura gazu wynosi 674 K). Jednak doświadczenia prowadzone z układami selektywnej redukcji katalitycznej pokazały, że potrzebna jest mniejsza ilość amoniaku dla uzyskania redukcji NOx, i mniejsza ilość nieprzereagowanego amoniaku opuszcza układ, niż w przypadku stosowania selektywnej redukcji niekatalitycznej (zwykle 5 części na milion przy selektywnej redukcji katalitycznej w porównaniu z 25 częściami na milion przy selektywnej redukcji niekatalitycznej). Ponieważ początkowo emisja NOx w układach ze złożem fluidalnym jest niższa, emisja NOx za układem selektywnej redukcji katalitycznej może być znacznie niższa tylko przy minimalnym zużyciu katalizatora i amoniaku.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu reaktora lub urządzenia spalającego z obiegowym złożem fluidalnym i układu selektywnej redukcji katalitycznej w pierwszym przykładzie wykonania wynalazku, fig. 2 - schemat układu reaktora lub urządzenia spalającego z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej w drugim przykładzie wykonania wynalazku, fig. 3 - schemat układu reaktora lub urządzenia spalającego z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej w trzecim przykładzie wykonania wynalazku.
Jak wspomniano powyżej, określenie „urządzenie spalające z obiegowym złożem fluidalnym” odnosi się do typu reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, w którym zachodzi proces spalania. Chociaż przedmiotowy wynalazek dotyczy szczególnie kotłów lub generatorów pary, wyposażonych w urządzenie spalające obiegowym złożem fluidalnym, jak i środki za pomocą których jest produkowana energia cieplna, jest oczywiste, że przedmiotowy wynalazek z łatwością może być wykorzystywany w różnych rodzajach reaktorów z obiegowym złożem fluidalnym. Na przykład wynalazek mógłby być stosowany w reaktorze, który jest wykorzystywany do przeprowadzania reakcji chemicznych, innych niż proces spalania lub w przypadkach, w których mieszanina gazu i cząstek stałych z procesu spalania odbywającego się gdzie indziej jest kierowana do dalszej obróbki, lub gdy reaktor zasila jedynie obudowę, w której cząstki stałe lub materiał stały jest wprowadzany do strumienia gazu tak że nie jest on koniecznie produktem ubocznym procesu spalania.
Odnosząc się ogólnie do rysunku, na którym te same oznaczenia cyfrowe dotyczą tych samych, lub podobnie działających elementów, należy podkreślić, że fig. 1 - 3 przedstawiają w szczególności reaktor lub urządzenie do spalania z obiegowym złożem fluidalnym, ogólnie oznaczony oznaczeniem 10, obejmujący obudowę 20 reaktora posiadającą górną część oznaczoną oznaczeniem 30. Obudowa 20 reaktora ma zwykle prostokątny przekrój poprzeczny wykonana jest ze ścian chłodzonych płynem, zasadniczo zawierających rury wypełnione wodą i/lub parą wodną, oddzielone od siebie za pomocą stalowych płyt, co tworzy gazoszczelną konstrukcję obudowy 20 reaktora.
Paliwo 40, takie jak węgiel, sorbent 50, taki jak kamień wapienny i powietrze 60 potrzebne do spalania są wprowadzane do obudowy 20 reaktora za pomocą urządzeń ogólnie znanych fachowcom z tej dziedziny. Proces spalania odbywa się w dolnej części obudowy 20 reaktora, i w ten sposób wytwarzany jest strumień spalin 70 zawierający cząstki stałe, który jest kierowany do góry i na zewnątrz obudowy 20 reaktora, przechodząc przez kilka urządzeń odbierających od niego ciepło i usuwających cząstki stałe, zanim zostanie wypuszczony do atmosfery, jak to będzie poniżej opisane.
Pierwotny oddzielacz 80 cząstek stałych usytuowany jest w górnej części obudowy 20 reaktora patrząc w kierunku przepływu strumienia spalin 70 zawierającego cząstki stałe został zastosowany w celu zbierania cząstek stałych ze strumienia spalin 70 zawierającego cząstki stałe, tak że mogą być one zawrócone do dolnej części obudowy 20 reaktora. Korzystnie, pierwotny oddzielacz 80 cząstek stałych obejmuje układ ustawionych schodkowo, oddzielaczy typu bezwładnościowego (nie przedstawionych na rysunku). Ustawione schodkowo, oddzielacze typu bezwładnościowego nie mają płaskiej konstrukcji, lecz mogą być ukształtowane w postaci zbliżone do liter U, E lub W, lub mogą mieć inny kształt, który obejmuje powierzchnie o kształcie wklęsłym lub łukowym, przez które przepływa wchodzący do oddzielacza strumień spalin 70 zawierających cząstki stałe.
Alternatywnie, pierwotny oddzielacz 80 cząstek stałych może zawierać oddzielacz cyklonowy o znanej konstrukcji (nie przedstawiony na rysunku). W tym przypadku zwykle nie występowałby zbiornik pyłu (opisany poniżej) włączony za oddzielaczem multicyklonowym.
Cząstki stałe 90 oddzielone ze strumienia spalin 70 zawierających cząstki stałe są zawracane do obudowy 20 reaktora albo przy wykorzystaniu zaworu typu L lub J, albo poprzez układ wewnętrznej recyrkulacji, i w ten sposób zostało to jedynie schematycznie przedstawione na figurach rysunku.
PL 203 974 B1
Strumień spalin 70 zawierających cząstki stałe jest następnie przenoszony w kierunku i poprzez jeden, lub większa ilość zespołów powierzchni przenoszących ciepło obejmujących powierzchnie przegrzewacza i/lub przegrzewacza międzystopniowego 100 i dalej (fig. 1 i 2), do drugiego stanowiska oddzielania cząstek stałych, zwykle obejmującego multicyklonowy oddzielacz 110 pyłu.
Cząstki stałe 120 oddzielone w multicyklonowym oddzielaczu 110 pyłu są zawracane do obudowy reaktora 20 poprzez przewód 130, i spaliny 70 zawierające cząstki stałe są dalej przenoszone do i poprzez jeden, lub większą ilość zespołów powierzchni przenoszenia ciepła podgrzewaczy wody 140, zanim zostaną one skierowane do układu selektywnej redukcji katalitycznej 150.
Alternatywnie, jak to przedstawiono na fig. 3, kolejność usytuowania multicyklonowego oddzielacza 110 pyłu i podgrzewacza wody 140 może być odwrócona, tak, że spaliny 70 zawierające cząstki stałe są przenoszone z przegrzewacza i/lub przegrzewacza wtórnego, czyli międzystopniowego 100 do podgrzewacza wody 140 i następnie do multicyklonowego oddzielacza 110 pyłu. W każdym z przykładów wykonania przedstawionym na fig. 1 - 3 i jak to wiadomo fachowcom w tej dziedzinie techniki, ilość zastosowanych podgrzewaczy wody 140 będzie zależała od wymaganej temperatury gazów wprowadzanych do układu selektywnej redukcji katalitycznej 150 w celu osiągnięcia odpowiedniego optimum działania układu. Stamtąd strumień spalin 70 zawierający cząstki stałe byłby przenoszony do układu selektywnej redukcji katalitycznej 150, jak to odbywało się poprzednio. Środki 160 służące do wtryskiwania amoniaku do strumienia spalin 70 zawierających cząstki stałe są usytuowane przed układem selektywnej redukcji katalitycznej 150.
Jak to przedstawiono na fig. 2, istnieje możliwość wspólnego wtryskiwania mocznika lub amoniaku w stosownym miejscu (z uwagi na temperaturę i inne parametry) do strumienia spalin 70 zawierających cząstki stałe aby osiągnąć dalsze obniżenie emisji NOx.
Po opuszczeniu układu selektywnej redukcji katalitycznej 150 strumień spalin 70 zawierających cząstki stałe jest zwykle kierowany do i poprzez inny zespół powierzchni podgrzewacza wody oznaczonego teraz dla jasności rysunku oznaczeniem 170, a następnie do podgrzewacza powietrza 180 o znanej konstrukcji. Podgrzewacz powietrza 180 może działać na zasadzie rekuperatora lub regeneratora. Następnie, w kierunku przepływu strumienia spalin 70 zawierających cząstki stałe, usytuowany jest końcowy oddzielacz 190 cząstek stałych, który może zawierać albo stację filtrów workowych albo odpylacz elektrostatyczny. Cząstki 200 oddzielane przez oddzielacz 190 mogą być również zawracane do obudowy 20 reaktora poprzez przewód 210. Za oddzielaczem 190, patrząc w kierunku przepływu spalin, może być również włączony suchy skruber układu reaktora, ogólnie oznaczony oznaczeniem 220, wychwytujący siarkę 230, ze strumienia spalin 70 zawierających cząstki stałe i zaopatrzony w przewód odprowadzający 240. W części końcowej układu, wentylator ssący 250 zasysa strumień spalin 70 zawierających cząstki stałe i przenosi je do komina 260 o znanej konstrukcji.
Według przedmiotowego wynalazku okazało się, że CaO wytwarzany w złożu reaktora lub urządzenia spalającego z obiegowym złożem fluidalnym, jest potencjalnie szkodliwy dla katalizatora stosowanego w układzie selektywnej redukcji katalitycznej 150. Zakres proporcji udziałowych gazu i cząstek stałych, który może być spodziewany za multicyklonowym oddzielaczem 110 pyłu przedstawia się następująco:
Skł. gazowe, % obj. Cząstki stałe % wagowe
CO2 14 - 15 CaO 4 - 14
H2O 7 - 15 CaSO4 8 - 16
O2 3 - 4 C 6 - 10
SO2 0,02 - 0,04
Popiół* uzupełnienie (200 - 400 ppm)
N2 uzupełnienie (*główne składniki popiołu to SiO2, Al2O3, Fe2O3)
Jednak jeżeli preferowane jest obniżenie emisji siarki poprzez dostarczanie do złoża kamienia wapiennego, powinna być obniżona zawartość CaO w strumieniu spalin zawierających cząstki stałe, ponieważ proporcja Ca/S dla uzyskania efektu wychwytywania siarki jest mniejsza w układzie selektywnej redukcji katalitycznej. Dodatkowo, przy wykorzystywaniu suchego skrubera 220 do wychwytywania siarki, jako środka wyłącznego, lub przy dostarczaniu sorbentu do obudowy 20 reaktora, obniżenie zawartości CaO w cząstkach popiołu wchodzących do układu selektywnej redukcji katalitycznej 150 może być korzystne, przyczyniając się do obniżenia emisji NOx, ponieważ CaO działa jako katalizator przy wytwarzaniu NOx. W przykładzie wykonania wynalazku, suchy skruber 220 został usytuowany, jak to przedstawiono na figurach rysunku, za oddzielaczem cząstek 190, jednak można rozważyć
PL 203 974 B1 takie rozwiązanie, w którym nastąpi zmiana kolejności usytuowania obydwu elementów 190, 220, w celu obniżenia emisji do atmosfery i również w celu wprowadzenia przynajmniej części nie zużytego sorbentu (CaO), który jeszcze może znajdować się w strumieniu spalin 70 zawierających cząstki stałe, do suchego skrubera 220, co doprowadzi do stworzenia dodatkowego źródła sorbentu, stosowanego do procesu obniżania zawartości tlenków siarki w suchym skruberze 220.
Chociaż w przedmiotowym zgłoszeniu został szczegółowo przedstawiony i opisany specyficzny przykład wykonania wynalazku, aby zilustrować zasady działania układu według wynalazku, oczywistym jest fakt, że przedmiotowy wynalazek może być zrealizowany w inny sposób, bez odchodzenia od jego zasad. Na przykład, przedmiotowy wynalazek może być zastosowany do nowej konstrukcji obejmującej reaktory lub spalarki, lub do naprawy, zmiany usytuowania, lub unowocześnienia pracujących reaktorów lub urządzeń spalających z obiegowym złożem fluidalnym. W niektórych przykładach wykonania wynalazku, pewne jego cechy mogą być wykorzystywane do jego ulepszenia bez odpowiedniego stosowania innych cech. Odpowiednio, wszystkie takie zmiany i korzystne przykłady wykonania znajdują się w zakresie poniższych zastrzeżeń patentowych.

Claims (10)

1. Układ reaktora lub urządzenia spalającego z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej obejmujący obudowę reaktora ze złożem fluidalnym do przenoszenia strumienia spalin zawierających cząstki stałe, pierwotny oddzielacz cząstek do oddzielania cząstek stałych ze strumienia spalin zawierających cząstki stałe, i środki do zawracania cząstek stałych zebranych w pierwotnym oddzielaczu cząstek do obudowy reaktora, znamienny tym, że zawiera przynajmniej jeden przegrzewacz i powierzchnię przenoszącą ciepło przegrzewacza wtórnego (100) usytuowaną za, zgodnie z kierunkiem przepływu spalin zawierających cząstki stałe, oddzielaczem cząstek (80) a ponadto multicyklon (110) usytuowany za przynajmniej jednym przegrzewaćzem i powierzchnią przenoszącą ciepło przegrzewacza wtórnego (100), dla dalszego oddzielania cząstek stałych ze strumienia spalin zawierających cząstki stałe i środki do zawracania cząstek stałych zebranych w multicyklonie (110) do obudowy (20) reaktora oraz układ selektywnej redukcji katalitycznej (150) usytuowany za multicyklonem do usuwania NOx ze strumienia spalin zawierających cząstki stałe, i suchy skruber (220) usytuowany za układem selektywnej redukcji katalitycznej (150) i środki (160), służące do wtryskiwania amoniaku do strumienia spalin zawierających cząstki stałe przed układem selektywnej redukcji katalitycznej.
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwotny oddzielacz cząstek (80) zawiera układ ułożonych schodkowo oddzielaczy typu bezwładnościowego o przekroju poprzecznym w kształcie litery U, litery E i litery W.
3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera powierzchnię podgrzewacza wody (140), przenoszącą ciepło, usytuowaną przed układem selektywnej redukcji katalitycznej, utrzymującą wymaganą temperaturę spalin zawierających cząstki stałe wchodzących do układu selektywnej redukcji katalitycznej (150).
4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera przynajmniej jedną powierzchnię podgrzewacza wody (140) przenoszącą ciepło i podgrzewacz powietrza (180) usytuowany przed układem selektywnej redukcji katalitycznej (150).
5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera podgrzewacz powietrza (180) usytuowany za układem selektywnej redukcji katalitycznej (150) i oddzielacz cząstek usytuowany za podgrzewaczem powietrza (180).
6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera środki do zawracania cząstek stałych do obudowy reaktora, oddzielonych ze strumienia spalin zawierających cząstki stałe przez oddzielacz cząstek i suchy skruber (220).
7. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że oddzielacz cząstek stałych usytuowany za podgrzewaczem powietrza (180) zawiera stację filtrów workowych i odpylacz elektrostatyczny.
8. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera środki (160) do wtryskiwania amoniaku albo mocznika przy wymaganej temperaturze około 1066 - 1178 K przed układem selektywnej redukcji katalitycznej, w pobliżu przynajmniej jednego przegrzewacza, i powierzchni grzewczej przegrzewacza wtórnego (100).
PL 203 974 B1
9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w obudowie (20) reaktora zawiera przynajmniej powierzchnie przenoszenia ciepła przegrzewacza, przegrzewacza wtórnego (100) lub parownika.
10. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwotny oddzielacz cząstek (80) zawiera oddzielacz cyklonowy.
PL350321A 2000-02-13 2001-02-06 Układ reaktora lub urzadzenia spalajacego z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej PL203974B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/503,218 US6395237B1 (en) 2000-02-13 2000-02-13 Circulating fluidized bed reactor with selective catalytic reduction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL350321A1 PL350321A1 (en) 2002-12-02
PL203974B1 true PL203974B1 (pl) 2009-11-30

Family

ID=24001195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL350321A PL203974B1 (pl) 2000-02-13 2001-02-06 Układ reaktora lub urzadzenia spalajacego z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej

Country Status (13)

Country Link
US (2) US6395237B1 (pl)
KR (1) KR100829346B1 (pl)
CN (1) CN1156329C (pl)
AU (1) AU2001236695A1 (pl)
BG (1) BG64460B1 (pl)
CA (1) CA2366491C (pl)
CZ (1) CZ20013620A3 (pl)
ES (1) ES2199664B2 (pl)
MX (1) MXPA01010194A (pl)
PL (1) PL203974B1 (pl)
RU (1) RU2267351C2 (pl)
UA (1) UA75040C2 (pl)
WO (1) WO2001058581A1 (pl)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395237B1 (en) * 2000-02-13 2002-05-28 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with selective catalytic reduction
DE60220041T2 (de) * 2002-07-19 2008-02-07 Abb Research Ltd. Bestimmung der Zusammenstellung eines Stoffgemisches zur Zufuhr in einen Ofen
US20050084434A1 (en) * 2003-10-20 2005-04-21 Enviroserve Associates, L.L.C. Scrubbing systems and methods for coal fired combustion units
KR100768547B1 (ko) * 2004-01-13 2007-10-18 윤종근 회전식 서적진열대
US7547419B2 (en) * 2004-06-16 2009-06-16 United Technologies Corporation Two phase injector for fluidized bed reactor
US7182803B2 (en) * 2004-06-16 2007-02-27 United Technologies Corporation Solids multi-clone separator
JP5051977B2 (ja) * 2005-01-31 2012-10-17 バブコック日立株式会社 排ガス中微量有害物質の除去装置及びその運転方法
CN1312126C (zh) * 2005-12-21 2007-04-25 华东理工大学 叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法
CN100425325C (zh) * 2006-06-26 2008-10-15 马春强 一种高尘复合scr烟气脱硝工艺及脱硝催化反应装置
EP2044997B1 (en) * 2006-07-26 2012-04-11 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Apparatus for removing of trace of toxic substance from exhaust gas and method of operating the same
AT10369U1 (de) * 2008-01-16 2009-02-15 Kirchdorfer Zementwerk Hofmann Rauchgasreinigungsanlage
US8753044B2 (en) * 2008-06-09 2014-06-17 Uop Llc L-valve construction for controlling solids flow in a liquid medium using standard pipe fittings
US7910075B2 (en) 2008-07-25 2011-03-22 Alstom Technologies Ltd. System and method of protecting a NOx reducing catalyst
KR101015664B1 (ko) * 2008-08-28 2011-02-22 최철민 적조 및 해양환경 오염방지를 위한 양식장
IT1392912B1 (it) 2008-12-23 2012-04-02 Italcementi Spa Processo per depurare una corrente di fumi di combustione proveniente da un impianto di produzione di clinker e relativo apparato
US7914747B1 (en) * 2010-04-23 2011-03-29 General Electric Company System and method for controlling and reducing NOx emissions
US20110265697A1 (en) 2010-04-29 2011-11-03 Foster Wheeler North America Corp. Circulating Fluidized Bed Combustor and a Method of Operating a Circulating Fluidized Bed Combustor
KR101223276B1 (ko) 2012-07-06 2013-01-22 메센아이피씨(주) 폐기물 열분해 가스화 소각 시스템
US9388978B1 (en) 2012-12-21 2016-07-12 Mitsubishi Hitachi Power Systems Americas, Inc. Methods and systems for controlling gas temperatures
CN104096478B (zh) * 2014-07-22 2015-11-04 山东大学 钢铁企业自给式绿色脱硝系统及工艺
KR20220100065A (ko) 2019-12-18 2022-07-14 스미토모 에스에이치아이 에프더블유 에너지아 오와이 스팀 보일러 시스템을 작동하는 배열체 및 방법
KR102131679B1 (ko) * 2020-03-02 2020-07-09 (주)에코이노베이션 염을 포함하는 폐액 처리장치 및 그 처리방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4310498A (en) * 1980-04-24 1982-01-12 Combustion Engineering, Inc. Temperature control for dry SO2 scrubbing system
US5043150A (en) * 1990-04-17 1991-08-27 A. Ahlstrom Corporation Reducing emissions of N2 O when burning nitrogen containing fuels in fluidized bed reactors
US5318755A (en) * 1992-11-30 1994-06-07 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for cleaning flue gases
US5343830A (en) * 1993-03-25 1994-09-06 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with internal primary particle separation and return
US5525317A (en) * 1994-11-04 1996-06-11 The Babcock & Wilcox Company Ammonia reagent application for NOX SOX and particulate emission control
US6569388B1 (en) * 1999-07-28 2003-05-27 The Ohio State University Research Foundation Carbonation ash reactivation process and system for combined SOx and NOx removal
US6395237B1 (en) * 2000-02-13 2002-05-28 The Babcock & Wilcox Company Circulating fluidized bed reactor with selective catalytic reduction

Also Published As

Publication number Publication date
US6395237B1 (en) 2002-05-28
ES2199664A1 (es) 2004-02-16
CN1362894A (zh) 2002-08-07
BG106011A (en) 2002-04-30
CZ20013620A3 (cs) 2002-04-17
CA2366491A1 (en) 2001-08-16
ES2199664B2 (es) 2004-11-16
US20020182122A1 (en) 2002-12-05
AU2001236695A1 (en) 2001-08-20
US6967005B2 (en) 2005-11-22
MXPA01010194A (es) 2002-04-15
WO2001058581A1 (en) 2001-08-16
UA75040C2 (en) 2006-03-15
CN1156329C (zh) 2004-07-07
PL350321A1 (en) 2002-12-02
KR20020000559A (ko) 2002-01-05
CA2366491C (en) 2004-08-17
KR100829346B1 (ko) 2008-05-13
BG64460B1 (bg) 2005-03-31
RU2267351C2 (ru) 2006-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL203974B1 (pl) Układ reaktora lub urzadzenia spalajacego z obiegowym złożem fluidalnym wyposażonego w układ selektywnej redukcji katalitycznej
CA2712870C (en) Air-fired co2 capture ready circulating fluidized bed heat generation with a reactor subsystem
CZ297796A3 (en) Purification of gas combustion products and apparatus for making the same
WO1998040672A1 (fr) Dispositif de combustion
AU651343B2 (en) Method and apparatus for reducing emissions of N2O when burning nitrogen-containing fuels in fluidized bed reactors
EP0698763B1 (en) Circulating fluidized bed repowering to reduce SOx and NOx emissions from industrial and utility boilers
JP4282069B2 (ja) バイオマス燃料の燃焼装置及び方法
US4716844A (en) Process and device for the nitric oxide-free generation of steam with fossil fuels
JPH05180413A (ja) 流動層燃焼ボイラ
JPH09506163A (ja) 熱エネルギの生成を伴う廃棄物燃焼方法
JP2000213707A (ja) 燃焼装置
Motyl et al. Computational modelling of retrofitting a coal fired boiler type OP-230 for predicting NO x reduction
JPH057731A (ja) 流動層ボイラの脱硝装置
JPH04186001A (ja) 流動層燃焼装置
JP4265975B2 (ja) 熱回収方法、可燃物の処理方法、熱回収システム及び可燃物の処理装置
JPS6298106A (ja) 流動層装置およびその流動化方法
JP3763656B2 (ja) 循環流動床燃焼器
JPS6329104A (ja) 流動床燃焼法
JPH06330058A (ja) 噴流床石炭ガス化炉
Abrams et al. 2,400 Tons Per Day Refuse Derived Fuel Facility With Advanced Boiler and Air Pollution Control Systems
Sanderson Fluidized Bed Combustion
JP2000240920A (ja) Ｒｄｆ燃焼方法および装置
JPH0440057B2 (pl)