Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к теплотехнике, может быть использовано на тепловых электрических станциях и других промышленных объектах, связанных со сжиганием топлива, и позволяет повысить экономичность очистки продуктов сгорания от оксида азота. Согласно изобретению в устройстве для очистки дымовых газов котельной установки от оксидов азота, содержащем размещенный в ее газоходе поперек потока дымовых газов пучок параллельных труб, имеющих отверстия для подачи в поток смеси аммиака с транспортирующим агентом (газ или пар), относительный шаг S/d отверстий в трубах соответствует условию

где S - шаг отверстий; d - диаметр отверстий; wc - скорость смеси аммиака с транспортирующим агентом на выходе из отверстия; wr - скорость дымовых газов; ρc - плотность смеси на выходе из отверстия, ρг - плотность дымовых газов, 1 з. п. ф-лы, 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2103607
Класс(ы) патента: F23J15/00
Номер заявки: 96111745/03
Дата подачи заявки: 11.06.1996
Дата публикации: 27.01.1998
Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт"
Автор(ы): Ходаков Ю.С.; Ржезников Ю.В.; Бесков В.С.; Кузьмин А.М.; Горчаков Л.Н.; Алфеев А.А.; Смышляев Г.А.; Репрынцев В.Н.
Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт"
Описание изобретения: Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для очистки дымовых газов от оксидов азота в котельных установках, сжигающих органическое топливо.
Широкое распространение получила очистка дымовых газов путем селективного некаталитического восстановления в химических реакциях

Для равномерного перемешивания весьма малого расхода аммиака с большим расходом обрабатываемых дымовых газов в зоне температур 900 - 1100oC, при которых наиболее эффективно протекают реакции (1), аммиак приходится подавать в смеси с транспортирующим агентом (газом или паром).
Наиболее близким к изобретению является устройство для очистки дымовых газов котельной установки от оксидов азота, содержащее размещенный в ее газоходе поперек потока дымовых газов пучок параллельных труб, имеющих отверстия для подачи в поток смеси аммиака с транспортирующим агентом (1).
В этом устройстве отверстия в трубах размещены с относительным шагом
S/d ≅ 10
где S - шаг отверстий;
d - диаметр отверстий.
При этом предполагалось, что такое выполнение устройства обеспечит равномерное перемешивание аммиака с дымовыми газами и тем самым высокую эффективность их очистки от оксидов азота. Действительно, выбор шага S по приведенному условию обеспечивает равномерное перемешивание, однако при этом требуется значительный расход транспортирующего агента, что вызывает существенные потери энергии. При подаче аммиака газом (воздухом) необходимы затраты энергии на привод компрессора, а при подаче паром, отбираемым из турбины, происходит снижение ее мощности и необходимы затраты на восполнение потерь конденсата.
Результат изобретения - снижение потерь энергии на подачу аммиака с транспортирующим агентом за счет снижения расхода последнего.
Для этого в устройстве для очистки дымовых газов котельной установки от оксидов азота, содержащем размещенный в ее газоходе поперек потока дымовых газов пучок параллельных труб, имеющих отверстия для подачи в поток смеси аммиака с транспортирующим агентом, относительный шаг S/d отверстий в трубах соответствует условию

где Wc - скорость смеси аммиака с транспортирующим агентом на выходе из отверстиям;
Wr - скорость дымовых газов;
ρc - плотность смеси на выходе из отверстия;
ρг - плотность дымовых газов.
Параметры Wr и ρг в сечении газохода, где расположено устройство, определяются из теплового расчета котла на номинальном режиме или при его испытаниях.
Параметры Wc и ρc определяются заранее выбранным давлением и температурой транспортирующего агента.
Выбор шага по формуле (З) позволяет, как показали эксперименты, получить достаточно равномерное перемешивание аммиака с дымовыми газами, но при этом снизить в несколько раз расход транспортирующего газа (пара), а тем самым и соответствующие потери энергии. Если шаг S выбрать меньше левого предела в формуле (3), то неоправданно и резко завышается число отверстий и тем самым расход транспортирующего газа (пара) без улучшения перемешивания: если шаг S больше правого предела (3), то, как показали эксперименты, резко ухудшается равномерность перемешивания аммиака с газами в зоне оптимальных температур, что снижает эффективность очистки от оксидов азота (оси отверстий в трубах предпочтительно должны быть направлены под углом 90±45o по отношению к вектору скорости потока газов).
Как показывают измерения на котлах с горизонтальным газоходом, в нем профиль температур имеет значительную неравномерность: при средней температуре, близкой к оптимальной для химических реакций (1), в верхней части газохода температура по ходу движения газов может выходить за нижний предел. В этом случае в соответствии с изобретением концы пучка параллельных труб в верхней части газохода могут быть выведены за его пределы, пропущены вне газохода в направлении зоны горения до места их последующего ввода в газоход в сечении, температурный режим в котором соответствует оптимальным условиям для реакции оксидов азота с аммиаком.
На чертеже схематично показано выполненное в соответствии с изобретением устройство, размещенное в газоходе котельной установки.
Пучок параллельных труб 1 с коллектором 2. имеющих отверстия 3 для подачи в поток смеси аммиака с транспортирующим агентом, установлен в горизонтальном газоходе 4 котельной установки 5. Шаг S отверстий 3 соответствует условию (3).
Пучок 1 размещен в зоне температур 900 - 1100oC, при которой эффективны реакции (1).
В случае если в верхней части газохода в месте установки пучка параллельных и труб 3 температура дымовых газов ниже границы, необходимой для протекания реакций (1), что может быть установлено на основании расчетов или экспериментов, то концы 6 труб (показаны на чертеже штриховой линией) выводятся через потолок газохода за его пределы и пропускаются в сторону зоны горения до места их последующего ввода в газоход в сечении, температурный режим в котором соответствует оптимальному протеканию химических реакций (1).
При работе котельной установки смесь газа или пара с аммиаком поступает в коллектор 2 и пучок труб 1, откуда через отверстия 3 в виде струй вытекает в газоход 4, где на протяжении небольшого по ходу потока участка L равномерно перемешивается с потоком дымовых газов, обеспечивая по всей площади газохода протекание реакций (1), позволяющих снизить выбросы оксидов азота с уходящими газами.
Использование соотношения (3) позволяет применять относительные шаги, существенно большие рекомендованных в (1). Например, если транспортирующим агентом служит водяной пар с давлением 0.3 МПа и температурой 190oC ( Wc = 550 м/с, ρc = 0,8 кг/м3), а устройство установлено в газоходе, где Wr = 10 м/с и ρг -0,27 кг/м3, то (Wc/Wr ≈ 95, а допустимый интервал выбора относительных шагов - соответственно 42,5 - 190. При этом предпочтительно выбирать конкретное значение S/d вблизи центра интервала, т.е. 80 - 110, однако возможны и более далекие отклонения в его пределах в зависимости от протяженности в газоходе температурной зоны, соответствующей оптимальным условиям протекания химических реакций связывания оксидов азота. При небольшой протяженности этой зоны требуется организация максимально интенсивного перемешивания аммиачной смеси с дымовыми газами, что требует приближения S/d к нижней границе интервала и соответственно больших энергетических затрат при протяженности указанной температурной зоны, достаточной для завершения химических реакций (1) при больших величинах S/d, относительный шаг может быть увеличен в пределах вычисленного согласно (З) интервала вплоть до его верхней границы. При выборе шага S/d в указанном интервале можно также увеличивать или уменьшать его по высоте труб, меняя тем самым распределение расхода аммиака по высоте газохода, чтобы учесть имеющуюся неравномерность концентрации окислов азота в дымовых газах для условий конкретного котла. Абсолютный шаг S целесообразно выбирать исходя из минимально возможного значения диаметра d отверстий по условиям отсутствия влияния эрозии и забивания отверстия на его пропускную способность.
Устройство, выполненное в соответствии с изобретением, было испытано на котле N 7 Тальятинской ТЭЦ. Получено снижение выбросов оксидов азота более, чем на 50% при работе котла на угольной пыли Для транспортировки аммиака с расходом 0,2 т/ч потребовался расход пара 9 т/ч, что составило 1,5% паропроизводительности котла. Если бы вместо условия (3) для выбора шага S отверстий было принято условие (2) прототипа, то расход пара превысил бы 50 т/ч.
Из приведенного примера реализации видно, что предлагаемое устройство при простоте конструкции обеспечивает экономию энергоресурсов, что подтверждается результатами испытаний.
Литература
Скорик Л. Д. и др. Промышленная проверка метода очистки дымовых газов ТЭС от окислов азота вводом аммиака в высокотемпературный тракт котла. Теплоэнергетика, 7. 1986, с. 58 - 59.
Формула изобретения: 1. Устройство для очистки дымовых газов котельной установки от оксидов азота, содержащее размещенный в ее газоходе поперек потока дымовых газов пучок параллельных труб, имеющих отверстия для подачи в поток смеси аммиака с транспортирующим агентом, отличающееся тем, что относительный шаг отверстий в трубах соответствует условию

где S шаг отверстий;
d диаметр отверстий;
Wс скорость смеси аммиака с транспортирующим агентом на выходе из отверстия;
Wг скорость дымовых газов;
ρc - плотность смеси на выходе из отверстия;
ρг - плотность дымовых газов.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что концы пучка параллельных труб в верхней части газохода выведены за его пределы, пропущены вне газохода в направлении зоны горения до места их последующего ввода в газоход в сечении, температурный режим в котором соответствует оптимальной температуре реакций аммиака и оксидов азота.