RS58920B1 - Lance system, boiler- containing lance system and method for reducing nox - Google Patents
Lance system, boiler- containing lance system and method for reducing noxInfo
- Publication number
- RS58920B1 RS58920B1 RS20190734A RSP20190734A RS58920B1 RS 58920 B1 RS58920 B1 RS 58920B1 RS 20190734 A RS20190734 A RS 20190734A RS P20190734 A RSP20190734 A RS P20190734A RS 58920 B1 RS58920 B1 RS 58920B1
- Authority
- RS
- Serbia
- Prior art keywords
- injection system
- boiler
- inner tube
- reducing agent
- oxidizing agent
- Prior art date
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
- F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
- F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
-
- 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
- F23J15/003—Arrangements of devices for treating smoke or fumes for supplying chemicals to fumes, e.g. using injection devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
-
- 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
- F23J2219/20—Non-catalytic reduction devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
Predmetni pronalazak se odnosi na sistem za ubrizgavanje, sistem kotla koji sadrži sistem za ubrizgavanje i postupak za redukciju NOX. The present invention relates to an injection system, a boiler system containing an injection system and a process for reducing NOX.
Oblast tehnike Technical field
Sagorevanje ugljeničnih materijala i fosilnih goriva, na primer u postrojenjima za spaljivanje otpada ili postrojenjima za proizvodnju pare, proizvodi azotne okside (NOX). U skladu sa zakonskim zahtevima, moraju se preduzeti mere za kontrolu procesa sagorevanja ili prečišćavanja gasova iz dimnjaka ili gasova sagorevanja, tako da se formira malo NOX, ili se NOXu gasovima sagorevanja smanjuje kako bi se smanjilo puštanje u atmosferu. Combustion of carbonaceous materials and fossil fuels, for example in waste incineration plants or steam plants, produces nitrogen oxides (NOX). In accordance with legal requirements, measures must be taken to control the combustion process or clean the flue gases or combustion gases so that little NOX is formed, or the NOX of the combustion gases is reduced to reduce emissions to the atmosphere.
Formiranje NOXje predmet složenih mehanizama reakcije, gde su glavni izvori NOXoksidacija azota iz vazduha za sagorevanje (termalni NOX) i oksidacija azota za gorivo (NOXgorivo). The formation of NOX is the subject of complex reaction mechanisms, where the main sources of NOX are the oxidation of nitrogen from combustion air (thermal NOX) and the oxidation of nitrogen for fuel (NOX fuel).
Termički NOXse u suštini dešava na temperaturama većim od oko 1200°C do 1500°C, jer se samo pri ovim temperaturama molekularni kiseonik prisutan u vazduhu značajno transformiše u atomski kiseonik (termička oksidacija) i kombinuje sa azotom iz vazduha. Brzina formiranja termalnog NOXeksponencijalno zavisi od temperature i proporcionalna je koncentraciji kiseonika. Thermal NOX essentially occurs at temperatures higher than about 1200°C to 1500°C, because only at these temperatures does the molecular oxygen present in the air significantly transform into atomic oxygen (thermal oxidation) and combine with nitrogen from the air. The rate of formation of thermal NOX depends exponentially on the temperature and is proportional to the oxygen concentration.
Primarna jedinjenja azota koja se nalaze u gorivu prvo se raspadaju na sekundarna jedinjenja azota (jednostavni amini i cijanidi), koji se konvertuju u NOXili N2tokom sagorevanja. U slučaju nedostatka kiseonika, formiranje N2je poželjno, odnosno formiranje NOXje potisnuto, ili čak obrnuto. Formiranje NOXgoriva samo blago zavisi od temperature i nastavlja se čak i na niskim temperaturama. The primary nitrogen compounds found in the fuel first break down into secondary nitrogen compounds (simple amines and cyanides), which are converted into NOX or N2 during combustion. In case of lack of oxygen, the formation of N2 is preferred, that is, the formation of NOX is suppressed, or even vice versa. The formation of NOX fuel is only slightly dependent on temperature and continues even at low temperatures.
U stanju tehnike redukcija NOXse vrši primarnim merama kao što su postavljanje vazduha na gorionik i visina peći. Raspoređivanje vazduha po visini peći vrši se na takav način da se oblast pojasa gorionika obično vodi substehiometrijski. Tako gorionici dobijaju samo deo količine vazduha potrebnog za potpuno sagorevanje. Preostali vazduh koji je potreban za sagorevanje (vazduh za sagorevanje) se tada obično dodaje na značajnoj udaljenosti iznad pojasa gorionika. Ova procedura se naziva OFA procedura (vazduh iznad sagorevanja). Dodavanje se odvija pomoću takozvanih mlaznica vazduha iznad sagorevanja. Dva osnovna tipa mlaznica vazduha iznad sagorevanja su zidne mlaznice i brizgalice vazduha iznad sagorevanja. In the state of the art, NOX reduction is carried out by primary measures such as placing air on the burner and furnace height. Air distribution along the height of the furnace is done in such a way that the area of the burner belt is usually substoichiometric. Thus, the burners receive only part of the amount of air required for complete combustion. The remaining air required for combustion (combustion air) is then usually added a considerable distance above the burner belt. This procedure is called the OFA procedure (air above combustion). The addition takes place by means of so-called air nozzles above the combustion. The two basic types of overhead air nozzles are wall nozzles and overhead air sprinklers.
U zavisnosti od sistema sagorevanje i geometrije peći, zidne mlaznice su postavljene na jedan zid, dva zida ili čak na sva četiri zida. Takođe je uobičajeno u prethodnom stanju tehnike da se vazduh za sagorevanje prihvati preko nekoliko nivoa na različitim visinama peći. Cilj je da se postigne najbolje moguće mešanje između rastućeg dimnog gasa i vazduha za sagorevanje koji se dodaje preko mlaznica vazduha iznad sagorevanja. Zbog substehiometrijskog rada područja pojasa gorionika, dimni gas još uvek sadrži nesagorene sastojke, kao što je ugljen monoksid, ali i čestice koksa, itd., koje treba pretvoriti dodavanjem vazduha. Depending on the combustion system and the geometry of the furnace, the wall nozzles are placed on one wall, two walls or even on all four walls. It is also common in the prior art to accept the combustion air over several levels at different heights of the furnace. The aim is to achieve the best possible mixing between the rising flue gas and the combustion air added via the air nozzles above the combustion. Due to the substoichiometric operation of the burner belt area, the flue gas still contains unburned constituents, such as carbon monoxide, but also coke particles, etc., which need to be converted by adding air.
Dizajn mlaznica u smislu ugla ubrizgavanja i impulsa struje (= maseni protok [vazduha] x brzina) zahteva precizno poznavanje protoka peći za postizanje optimalnih rezultata. Nozzle design in terms of injection angle and current pulse (= mass flow [air] x velocity) requires precise knowledge of furnace flow to achieve optimal results.
Drugi osnovni uređaj za ubrizgavanje potrebnog vazduha za sagorevanje su tzv. Brizgalice. One štrče u peći ili kotlu i dovode vazduh u dimni gasa preko mnoštva malih mlaznica duž brizgalice. Postavljanjem mnoštva brizgalica i mnoštva sistema mlaznica po sistemu za ubrizgavanje, postiže se ravnomerna raspodela vazduha za sagorevanje kroz površinu poprečnog preseka. Another basic device for injecting the necessary air for combustion is the so-called. Sprinklers. They protrude into the furnace or boiler and feed air into the flue gas through a multitude of small nozzles along the nozzle. By placing a plurality of injectors and a plurality of nozzle systems per injection system, an even distribution of combustion air across the cross-sectional area is achieved.
Ove brizgalice se takođe često montiraju u području unutar prvih grejnih površina koje su povezane nizvodno od peći. Ovo nudi praktičnu prednost da brizgalice tada više ne predstavljaju samonoseće elemente, već se mogu postaviti na obodne površine grejača. Statički dizajn je znatno pojednostavljen. These nozzles are also often mounted in an area within the first heating surfaces that are connected downstream of the furnace. This offers the practical advantage that the nozzles are then no longer self-supporting elements, but can be placed on the peripheral surfaces of the heater. Static design is greatly simplified.
Prilikom raspoređivanja brizgalica, kao kod mlaznica vazduha iznad sagorevanja, treba primetiti kako se formira protok dimnog gasa i u kom temperaturnom rasponu se vrši ubrizgavanje. Konverzija ugljen monoksida zahteva kombinaciju vremena zadržavanja i temperature. When arranging the injectors, as with the air nozzles above the combustion, it should be noted how the flue gas flow is formed and in what temperature range the injection is performed. Carbon monoxide conversion requires a combination of residence time and temperature.
Kako bi se povećala efikasnost vazduha iznad sagorevanja, zidne mlaznice se često mogu kombinovati na nekoliko nivoa i na primer, realizuju se kao brizgalice kao poslednja faza u odnosu na tok dimnih gasova. In order to increase the efficiency of the air above the combustion, wall nozzles can often be combined on several levels and, for example, are realized as sprinklers as the last stage in relation to the flow of flue gases.
Primena opisanih brizgalice vazduha iznad sagorevanja opisana je, na primer, u Pinkert i dr. predstavljen 2011. godine u okviru raspoređivanja vazduha u peći (Pinkert i dr. “Modernisierung der 360 MWel-Blöcke mit Braunkohlefeuerung im Kraftwerk Bełchatów”, Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 2011). The application of the described air injectors above combustion is described, for example, in Pinkert et al. presented in 2011 in the framework of furnace air distribution (Pinkert et al. "Modernisierung der 360 MWel-Blöcke mit Braunkohlefeuerung im Kraftwerk Bełchatów", Kraftwerktechnisches Kolloquium Dresden, 2011).
Primena SNCR kao sekundarna mera za redukciju azotnih oksida Application of SNCR as a secondary measure for the reduction of nitrogen oxides
Pronalazak se odnosi na postupak za redukciju neželjenih supstanci ubrizgavanjem reagensa u dimni gas generatora pare, gde se reagens ubrizgava pomoću brizgalice u peć generatora pare. Dalje, pronalazak se odnosi na brizgalice ili sistem za ubrizgavanje reagensa u peći generatora pare za smanjenje neželjenih materija u dimnom gasu. Pored toga, pronalazak se takođe odnosi na peć generatora pare koji ima takav uređaj. The invention relates to a process for reducing unwanted substances by injecting a reagent into the flue gas of a steam generator, where the reagent is injected by means of a syringe into the furnace of the steam generator. Further, the invention relates to injectors or a system for injecting reagents into a steam generator furnace to reduce unwanted substances in the flue gas. In addition, the invention also relates to a steam generator furnace having such a device.
Postupci i uređaji pomenutog tipa su već poznati. Reaktanti su, na primer, amonijak i/ili urea, koji mogu smanjiti udeo azotnih oksida u dimnom gasu. Odgovarajući postupci se nazivaju selektivna nekatalitička redukcija (SNCR). U selektivnoj ne-katalitičkoj redukciji (SNCR) azotnih oksida, redukcioni agensi u vodenom rastvoru (tipično amonijačna voda, urea) ili gasovima (amonijak) ubrizgavaju se u vruće dimne gasove incineratora. Reakcija redukcionog agensa sa azotnim oksidom i kiseonikom proizvodi molekulski azot, vodu i ugljen dioksid. Na primer, za amonijak ili ureu kao redukcioni agens, dolazi do sledeće pojednostavljene reakcije: Methods and devices of the mentioned type are already known. The reactants are, for example, ammonia and/or urea, which can reduce the proportion of nitrogen oxides in the flue gas. The corresponding processes are called selective non-catalytic reduction (SNCR). In selective non-catalytic reduction (SNCR) of nitrogen oxides, reducing agents in aqueous solution (typically ammonia water, urea) or gases (ammonia) are injected into hot incinerator flue gases. The reaction of the reducing agent with nitric oxide and oxygen produces molecular nitrogen, water and carbon dioxide. For example, for ammonia or urea as a reducing agent, the following simplified reaction occurs:
4 NH3+ 4 NO O2→ 4 N2+ 6 H2O 4 NH3+ 4 NO O2 → 4 N2+ 6 H2O
NH2CONH2+ 2 NO 1⁄2 O2→ 2 N2+ CO2+ 2 H2O NH2CONH2+ 2 NO 1⁄2 O2→ 2 N2+ CO2+ 2 H2O
Optimalni temperaturni opseg za opisane reakcije zavisi od sastava dimnih gasova i iznosi između 900 i 1100°C. The optimal temperature range for the described reactions depends on the composition of the flue gases and is between 900 and 1100°C.
Jedan od glavnih problema SNCR tehnologije je mešanje redukcionog agensa u dimni gas u pravilnom temperaturnom rasponu. U osnovi, SNCR tehnologija se uspešno koristi u malim i srednjim kotlovima, i posebno u postrojenjima za spaljivanje otpada. Pored malih poprečnih preseka, prednost je često da nakon sagorevanja, do ulaska u prve konvektivne površine zagrevanja, dimni gas prolazi kroz jedan ili dva takozvana prazna prolaza. U tom slučaju, dimni gas već prenosi energiju na zidovima ovih praznih prolaza i već dostiže i niske temperature pre ulaska u konvektivne površine zagrevanja, na primer, kako bi se sprečili problemi korozije u površinama zagrevanja (npr. u biomasi, otpadnom drvetu i kotlovima za spaljivanje otpada). Nasuprot tome, to često znači da se temperaturni raspon relevantan za SNCR tehnologiju postiže unutar praznih prolaza. Zajedno sa relativno malim dimenzijama, ovde se SNCR tehnologija može efikasno i optimalno koristiti. One of the main problems with SNCR technology is mixing the reducing agent into the flue gas in the correct temperature range. Basically, SNCR technology is successfully used in small and medium-sized boilers, and especially in waste incineration plants. In addition to small cross-sections, it is often an advantage that after combustion, before entering the first convective heating surfaces, the flue gas passes through one or two so-called empty passages. In this case, the flue gas already transfers energy on the walls of these empty passages and already reaches low temperatures before entering the convective heating surfaces, for example, to prevent corrosion problems in the heating surfaces (e.g. in biomass, waste wood and waste incineration boilers). In contrast, this often means that the temperature range relevant to SNCR technology is achieved within empty passages. Together with the relatively small dimensions, SNCR technology can be used efficiently and optimally here.
Nasuprot tome, primena SNCR tehnologije u velikim elektranama predstavlja niz dodatnih problema, kao što sledi. In contrast, the application of SNCR technology in large power plants presents a number of additional problems, as follows.
Dimenzije preseka komore za sagorevanje Cross-sectional dimensions of the combustion chamber
S jedne strane, velike dimenzije otežavaju mešanje redukcionog agensa preko poprečnog preseka. Mešanje vazduha sagorevanja, sa velikim količinama u poređenju sa SNCR, i samim tim visokim impulsnim strujama koje pomažu mešanje preko velikih preseka, predstavlja probleme i predmet je intenzivne optimizacije. On the one hand, the large dimensions make it difficult to mix the reducing agent across the cross section. Combustion air mixing, with large volumes compared to SNCR, and thus high impulse currents that aid mixing over large sections, presents problems and is the subject of intensive optimization.
Temperaturni profil u peći sa sagorevanjem prašine velike elektrane: Temperature profile in a dust-burning furnace of a large power plant:
U projektovanju komora za sagorevanje (sagorevanje prašine) za sagorevanje različitih čvrstih goriva, vodeći parametar je krajnja temperatura peći (= FACE = Temperatura gasa na izlazu iz peći). Ova temperatura ukazuje na temperaturu dimnih gasova pri izlasku iz komore za sagorevanje i pri ulasku na konvektivne grejne površine i obično zavisi od ponašanja omekšavanja pepela koji se koristi. Cilj je da se održi FACE ispod tačke omekšavanja pepela da se minimizuju kvarova na konvektivnim grejnim površinama. Ove temperature zavise od goriva koja se koriste, ali su tipično u opsegu 1050 do 1150°C za lignit, tipično u opsegu 1000 do 1300°C za kameni ugalj, i u opsegu 1000 do 1100°C za velike kotlovima koja se prepravljaju da koriste drvne biomase. Za primenu SNCR tehnologije, to znači da raspon optimalne temperature često nije unutar raspona slobodnog prostora peći, već se postiže samo unutar nagiba grejne površine. Ovde je ubrizgavanje problematično. S jedne strane, cevi za grejanje ne smeju biti pogođene hladnim redukcionim agensom koji se ubrizgava, ali sa druge strane, veliki impuls mešanja je potrebna jer su rastojanja, i time je vreme zadržavanja između nagiba grejne površine na niskom nivou. Pored toga, zbog nagiba grejne površine temperatura dimnog gasa se brzo smanjuje, gde je vreme boravka u dimnom gasu ograničeno za optimalne reakcione sekvence. In the design of combustion chambers (dust combustion) for burning different solid fuels, the leading parameter is the end temperature of the furnace (= FACE = Temperature of the gas at the outlet of the furnace). This temperature indicates the temperature of the flue gases exiting the combustion chamber and entering the convective heating surfaces and usually depends on the softening behavior of the ash used. The goal is to maintain FACE below the ash softening point to minimize failures on convective heating surfaces. These temperatures depend on the fuel used, but are typically in the range 1050 to 1150°C for lignite, typically in the range 1000 to 1300°C for hard coal, and in the range 1000 to 1100°C for large boilers converted to use wood biomass. For the application of SNCR technology, this means that the optimum temperature range is often not within the range of free space of the furnace, but is only achieved within the slope of the heating surface. This is where injection is problematic. On the one hand, the heating pipes must not be affected by the cold reducing agent that is injected, but on the other hand, a large mixing pulse is required because of the distances, and thus the residence time between the slopes of the heating surface is at a low level. In addition, due to the slope of the heating surface, the temperature of the flue gas decreases rapidly, where the residence time in the flue gas is limited for optimal reaction sequences.
Na temperaturni profil u komori za sagorevanje dodatno utiče veliki broj tipova sagorevanje i geometrije kotla. The temperature profile in the combustion chamber is additionally influenced by a large number of combustion types and boiler geometries.
Geometrija peći i kotla Furnace and boiler geometry
U velikim elektranama, razne varijante sagorevanja prašine se koriste, kao što su prednji sagorevanje, kontra-sagorevanje, i sagorevanje sa svih zidova, ugaono sagorevanje, tangencijalno sagorevanje, koji se sprovodi sa vrtložnim ili mlaznim gorionicima. Osim toga, postoje geometrije kotla kao što su tornjevi ili dvo-prolazni kotlovi, kod kojih je poznat veliki broj rasporeda grejnih površina. Pored smanjenja temperature dimnih gasova duž smera protoka, trebalo bi uzeti u obzir i raspodelu temperature poprečno na glavni smer protoka, jer se one mogu posebno naglašeno javiti, na primer, kod dvo-prolaznih kotlova usled usmeravanja protoka. In large power plants, various variants of dust combustion are used, such as front combustion, counter-combustion, and all-wall combustion, angular combustion, tangential combustion, which is carried out with vortex or jet burners. In addition, there are boiler geometries such as towers or two-pass boilers, where a large number of heating surface arrangements are known. In addition to the reduction of flue gas temperature along the flow direction, the temperature distribution transverse to the main flow direction should also be taken into account, because they can occur especially prominently, for example, in two-pass boilers due to flow direction.
DE 44 34 943 C2 opisuje ubrizgavanje redukcionog agensa pomoću mlaznica sa dve supstance sa istovremenim merenjem temperaturnog profila kotla i nivoa ubrizgavanja, gde se određuje raspon optimalne temperature. Promenom položaja i ugla mlaznica mogu se uskladiti sa optimalnim temperaturnim rasponom. DE 44 34 943 C2 describes the injection of a reducing agent using two-substance nozzles with simultaneous measurement of the boiler temperature profile and injection level, where the optimum temperature range is determined. By changing the position and angle of the nozzles, they can be adjusted to the optimal temperature range.
DE 102008004 008 A1 obelodanjuje direktno raspršivanje vodenog redukcionog agensa u dimni gas. DE 102008004 008 A1 discloses direct spraying of an aqueous reducing agent into the flue gas.
EP 0530255 B1 (DE000069120812T2) opisuje ubrizgavanje NOXredukcione smeše tečnosti i gasa u dimne gasova u okviru raspona optimalne temperature za reakciju, te se smeša ubrizgava u tečne kapljice koje isparavaju pre udaranja o površinu. Pored ubrizgavanja u peć, dokument takođe opisuje upotrebu postupka ubrizgavanja pomoću brizgalice postavljene između nagiba grejnih površina, koji su opremljene sa mnoštvom mlaznica u cilju postizanja jednake distribucije preko poprečnog preseka u dimni gas. EP 0530255 B1 (DE000069120812T2) describes the injection of a NOX-reducing mixture of liquid and gas into the flue gas within the optimum temperature range for the reaction, and the mixture is injected into the liquid droplets which evaporate before hitting the surface. In addition to injection into the furnace, the document also describes the use of an injection procedure using a nozzle placed between the slopes of the heating surfaces, which are equipped with a plurality of nozzles in order to achieve equal distribution across the cross-section into the flue gas.
Nedostatak je u tome što ubrizgavanje kapljica unutar grejnih površina uključuje rizik da još uvek potpuno neisparene kapljice dostignu cevi za grejanje. U ovom slučaju, zbog lokalnih temperaturnih gradijenta i erozivnog efekta, u zavisnosti od brzine kapljica, može se očekivati dugotrajno oštećenje. Čak i ako su projektovane ispravno, ove mlaznice su izložene dimnim gasovima na temperaturama u opsegu od 900°C do 1050°C, dimni gasovi takođe sadrže čvrste erozivne supstance (prašinu, koks) i korozivne supstance (sumpor), supstance koje sadrže, komponente pepela). Mlaznice, koje raspršuju tečnost na fino usitnjene kapljice pomoću propelanta, time su podložne starenju. Kao rezultat toga, ne može se isključiti da u toku rada mlaznice više ne proizvode optimalne veličine kapljica kao kad su nove, već, na primer, veće kapljice koje mogu izazvati probleme opisane na površinama cevi za grejanje. The disadvantage is that the injection of droplets inside the heating surfaces involves the risk of the still not completely vaporized droplets reaching the heating pipes. In this case, due to local temperature gradients and the erosive effect, depending on the speed of the droplets, long-term damage can be expected. Even if designed correctly, these nozzles are exposed to flue gases at temperatures ranging from 900°C to 1050°C, the flue gases also contain solid erosive substances (dust, coke) and corrosive substances (sulphur, containing substances, ash components). The nozzles, which disperse the liquid into finely divided droplets using a propellant, are therefore subject to aging. As a result, it cannot be excluded that during operation the nozzles no longer produce the optimal droplet sizes as when new, but, for example, larger droplets that can cause the problems described on the surfaces of the heating pipes.
DE 19781 750 T1 (VO 97/41947 A1) opisuje brizgalicu za ubrizgavanje nevodenog NH3i vazduha u peć. Brizgalica se sastoji od tri cevi, koje su postavljene jedna u drugu, gde se amonijak unosi u unutrašnju cev i ulazi u jaz između unutrašnje i srednje cevi na unutrašnjem kraju, gde se takođe susreće sa vazduhom i meša se sa njim, koji ulazi u jaz između srednje i spoljašnje cevi. Smeša amonijaka/vazduha teče kroz veći broj otvora iz unutrašnjeg prostora srednje cevi kroz radijalne kanale koji premošćuju jaz između srednje i spoljašnje cevi, na kotlu dimnog gasa. DE 19781 750 T1 (VO 97/41947 A1) describes an injector for injecting non-aqueous NH3i air into a furnace. The sprinkler consists of three pipes, which are placed one inside the other, where ammonia is introduced into the inner pipe and enters the gap between the inner and middle pipe at the inner end, where it also meets and mixes with air, which enters the gap between the middle and outer pipe. The ammonia/air mixture flows through a number of openings from the inner space of the middle tube through radial channels that bridge the gap between the middle and outer tubes, on the flue gas boiler.
DE 102010 050 334 A1 obelodanjuje raspršivanje tečnog redukcionog agensa u dimni gas, gde se kapljice isparavaju pre bilo kakvog dodira sa zidom. Opisani uređaj pruža vertikalnu brizgalicu koja se unosi kroz plafon kotla, koja pruža raspršenu tečnost na svom kraju u horizontalnom pravcu ili pod uglom u odnosu na horizontalu od -10 do 60°. DE 102010 050 334 A1 discloses spraying a liquid reducing agent into the flue gas, where the droplets evaporate before any contact with the wall. The described device provides a vertical nozzle that is introduced through the ceiling of the boiler, which provides sprayed liquid at its end in a horizontal direction or at an angle to the horizontal from -10 to 60°.
Dokument DE 102004026 697 A1 opisuje postupak za ubrizgavanje redukcionog agensa zajedno sa gornjim vazduhom. U tu svrhu, deo vazduha iznad sagorevanja se unosi pomoću prvih OVA mlaznica u pravcu protoka, i drugi deo vazduha iznad sagorevanja se unosi sa drugom mlaznicom, u kojoj se istovremeno nalazi ubrizgavajuća mlaznica za uvođenje agensa za redukciju azotnog oksida. Document DE 102004026 697 A1 describes a procedure for injecting a reducing agent together with the upper air. For this purpose, a part of the air above the combustion is introduced by means of the first OVA nozzles in the flow direction, and another part of the air above the combustion is introduced with the second nozzle, in which at the same time there is an injection nozzle for introducing the nitrogen oxide reduction agent.
DE 102012110 962 A1 opisuje ubrizgavanje redukcionog agensa preko mlaznica za više supstanci montiranih na zid. U ovom slučaju, na primer, vazduh koji je potreban za procesuiranje vazduha iznad sagorevanja može se koristiti kao takozvani medijum za obmotavanje, kako bi se inicijalno redukcioni agens zaštitilo od dimnog gasa, i kako bi se istovremeno postigla veća dubina prodiranja za poželjno velike dimenzije peći. DE 102012110 962 A1 describes the injection of a reducing agent via wall-mounted multi-substance nozzles. In this case, for example, the air needed to process the air above the combustion can be used as a so-called enveloping medium, in order to initially protect the reducing agent from the flue gas, and to simultaneously achieve a greater depth of penetration for preferably large dimensions of the furnace.
EP 2 962 743 A1 obelodanjuje uvođenje redukcionog agensa sa kontrolnim ventilima, senzor za merenje NOXkoncentracija preko poprečnog preseka kotla i kontroler koji kontroliše količinu redukcionog agensa koji se unosi. Osim toga, opisano je korišćenje brizgalica za ubrizgavanje redukcionog agensa, gde se uvode jedan ili više ubrizgavača za redukcioni agens, i ova brizgalice takođe pružaju, na primer, vazduh iznad sagorevanja. Ovde je posebno predloženo da se uvede veći broj ubrizgavača sa različitom dubinom penetracije u brizgalice, koji zatim mogu ubrizgati različite količine redukcionog agensa u brizgalice na osnovu prisutnih podataka merenja. Pošto je više od jedne brizgalice snabdeveno mnoštvom ubrizgavača redukcionog agensa, poprečni presek kotla se može praktično podeliti na segmente, od kojih se svaki može snabdeti sa pojedinačnim količinama redukcionog agensa. Opisana tehnologija dodavanja redukcionog agensa preko OFA brizgalica omogućava distribuciju redukcionog agensa preko poprečnog preseka. Osim toga, količina redukcionog agensa u određenim kvadrantima može se kontrolisati pojedinačno. Ovo se postiže činjenicom da se ubrizgavači redukcionog agensa izdužuju na različitim dubinama u OVA brizgalici. Tu ubrizgan, redukcioni agens napušta brizgalicu kroz najbliži izlazni otvor brizgalice u dimni gas. Raspršivanje na izlaznim otvorima brizgalice uključuje opasnost od kapljica koje izlaze iz brizgalice. EP 2 962 743 A1 discloses the introduction of a reducing agent with control valves, a sensor for measuring NOX concentrations across a boiler cross-section and a controller that controls the amount of reducing agent introduced. In addition, the use of reducing agent injection injectors is described, where one or more reducing agent injectors are introduced, and these injectors also provide, for example, air above combustion. It is specifically proposed here to introduce a number of injectors with different penetration depths into the nozzles, which can then inject different amounts of reducing agent into the nozzles based on the measurement data present. Since more than one injector is supplied with a plurality of reducing agent injectors, the cross-section of the boiler can be practically divided into segments, each of which can be supplied with individual amounts of reducing agent. The described technology of adding the reducing agent via OFA injectors enables the distribution of the reducing agent across the cross section. In addition, the amount of reducing agent in certain quadrants can be controlled individually. This is achieved by the fact that the injectors of the reducing agent extend at different depths in the OVA injector. Injected there, the reducing agent leaves the injector through the nearest outlet of the injector into the flue gas. Spraying at the nozzle exits involves the danger of droplets coming out of the nozzle.
US 5,342,592 obelodanjuje brizgalicu za ubrizgavanje komplikovane konstrukcije koja sadrži spoljašnji cevasti omotač sa rashladnim kolom. Ovaj spoljašnji cevasti omotač ima veći broj otvora duž omotača. Ovaj cevasti omotač takođe ima unutrašnji kanal u koji je umetnuta brizgalica za ubrizgavanje. Ovo se pak sastoji od unutrašnje cevi i spoljašnje cevi, gde se formira jaz. Redukcioni agens prolazi kroz unutrašnji prostor unutrašnje cevi i potisni gas kroz otvor. Redukcioni agens prolazi iz unutrašnjeg prostora unutrašnje cevi i preko kanala koji se odvajaju od unutrašnje cevi koja premošćuje jaz, direktno u tok dimnih gasova. Dolazeći iz jaza, potisni gas se sreće sa redukcionim agensom kod mlaznica, odnosno na izlazu grananja kanala unutrašnje cevi, i ulazi u tok dimnih gasova. US 5,342,592 discloses an injection nozzle of complicated construction comprising an outer tubular jacket with a cooling circuit. This outer tubular sheath has a number of openings along the sheath. This tubular casing also has an internal channel into which the injection nozzle is inserted. This in turn consists of an inner tube and an outer tube, where the gap is formed. The reducing agent passes through the inner space of the inner tube and pushes the gas through the opening. The reducing agent passes from the inner space of the inner tube and through channels that separate from the inner tube that bridges the gap, directly into the flue gas stream. Coming from the gap, the pressure gas meets the reducing agent at the nozzles, i.e. at the outlet of the branching channel of the inner pipe, and enters the flow of flue gases.
US 2004/0201142 A1 obelodanjuje brizgalicu za ubrizgavanje smese para i gasa amonijaka koji imaju dve ugrađene cevi, gde je duž spoljašnje cevi postavljen veći broj otvora, koji su povezani kanalima prema unutrašnjem prostoru unutrašnje cevi. Napojna cev, koja ulazi u spoljašnju cev na kraju spoljašnje cevi, ima otvore i dovodi u prostor između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi smesu redukcionog agensa/pare. Smeša teče duž jaza do suprotnog zatvorenog kraja brizgalice ili spoljašnje cevi. Na zatvorenom kraju spoljašnje cevi, smeša ulazi u otvoreni kraj unutrašnje cevi i, preko kanala koji se granaju od unutrašnje cevi (koja premošćuje jaz i nije u vezi sa njima), direktno u protok dimnog gasa. US 2004/0201142 A1 discloses an injector for injecting a mixture of steam and ammonia gas having two built-in pipes, where a number of openings are placed along the outer pipe, which are connected by channels towards the inner space of the inner pipe. The feed tube, which enters the outer tube at the end of the outer tube, has openings and supplies the reducing agent/steam mixture to the space between the inner tube and the outer tube. The mixture flows along the gap to the opposite closed end of the nozzle or outer tube. At the closed end of the outer tube, the mixture enters the open end of the inner tube and, via channels branching from the inner tube (which bridges the gap and is not connected to them), directly into the flue gas flow.
US 5,281,403 opisuje sistem za ubrizgavanje koji ima unutrašnju cev i spoljašnju cev koja formira otvor kroz koji se propušta redukcioni agens. Na unutrašnjem kraju sistema za ubrizgavanje, redukcioni agens se dovodi u kanal koji se nalazi u unutrašnjoj šupljini unutrašnje cevi, gde je kanal opremljen sa više mlaznica. U unutrašnju šupljinu se unosi gas nosač. Mlaznice provodnika smeštene unutar unutrašnje šupljine ubrizgavaju reagens u dimni gas kroz odgovarajući izlazni otvor u sistemu za ubrizgavanje, gde se reagens meša istovremeno sa gasom nosačem koji je usmeren u unutrašnju šupljinu, i izlazi iz sistema za ubrizgavanje takođe kroz navedeni izlazni otvor. US 5,281,403 describes an injection system having an inner tube and an outer tube forming an opening through which a reducing agent is passed. At the inner end of the injection system, the reducing agent is fed into a channel located in the inner cavity of the inner tube, where the channel is equipped with multiple nozzles. A carrier gas is introduced into the inner cavity. Conductor nozzles located within the inner cavity inject the reagent into the flue gas through a corresponding outlet in the injection system, where the reagent is mixed simultaneously with the carrier gas directed into the inner cavity, and exits the injection system also through said outlet.
Sistemi za ubrizgavanje prema stanju tehnike za injekcione reaktante uključuju komplikovanu konstrukciju, tako da su skloni otkazivanju, intenzivnom održavanju i takođe su skupi. Štaviše, koristeći sisteme za ubrizgavanje iz stanja tehnike ne može da se izbegne da kapi tečnosti stignu do grejnih površina ili cevi grejnih površina. To uzrokuje korozijsko oštećenje grejnih površina. Prior art injection systems for injectable reactants involve complicated construction, so they are prone to failure, maintenance intensive and also expensive. Moreover, using prior art injection systems it is not possible to avoid liquid drops reaching the heating surfaces or heating surface pipes. This causes corrosion damage to the heating surfaces.
Predmet pronalaska Subject matter of the invention
Tehnički predmet pronalaska je da se pruži jednostavno konstruisan i isplativ sistem za ubrizgavanje za mešanje azotnih oksida redukcionim agensom u gasu sagorevanja što je moguće ravnomernije raspoređeno. Osim toga, cilj je bio da se pruži brizgalica sa kojom se redukcioni agens može ubrizgavati u blizini ili između nagiba grejne površine. Pored toga, cilj kada se koristi redukcioni agens rastvoren u vodi je da cevi grejne površine nisu pogođene tečnim medijumom koji sadrži redukcioni agens kako bi se smanjila ili izbegla oštećenja korozije na površinama zagrevanja. The technical object of the invention is to provide a simply constructed and cost-effective injection system for mixing nitrogen oxides with a reducing agent in the combustion gas as evenly distributed as possible. In addition, the aim was to provide an injector with which the reducing agent can be injected near or between the slopes of the heating surface. In addition, the goal when using a reducing agent dissolved in water is that the heating surface pipes are not affected by the liquid medium containing the reducing agent in order to reduce or avoid corrosion damage to the heating surfaces.
Tehnički problem je rešen sistemom za ubrizgavanje za uvođenje redukcionog agensa u kotao za selektivnu ne-katalitičku redukciju azotnih oksida u gasovima sagorevanja, koji ima unutrašnji deo projektovan da bude postavljen unutar kotla, i spoljašnji deo projektovan da se odlaže van bojlera, gde sistem za ubrizgavanje sadrži unutrašnju cev i spoljašnju cev, gde je unutrašnja cev postavljena unutar spoljašnje cevi najmanje duž unutrašnjeg dela sistema za ubrizgavanje, gde je međuprostor formiran između spoljašnjeg zida unutrašnje cevi i unutrašnjeg zid spoljašnje cevi, The technical problem is solved by an injection system for introducing a reducing agent into a boiler for selective non-catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion gases, which has an inner part designed to be placed inside the boiler, and an outer part designed to be disposed outside the boiler, where the injection system comprises an inner tube and an outer tube, where the inner tube is placed inside the outer tube at least along the inner part of the injection system, where an intermediate space is formed between the outer wall of the inner tube and the inner wall external pipes,
gde prema pronalasku where according to the invention
duž unutrašnje cevi postavljen je veći broj prvih izlaznih otvora u perifernom zidu unutrašnje cevi i along the inner tube, a larger number of first outlet openings are placed in the peripheral wall of the inner tube and
duž spoljašnje cevi postavljen je veći broj drugih izlaznih otvora u perifernom zidu spoljašnje cevi, along the outer tube, a number of other exit openings are placed in the peripheral wall of the outer tube,
prvi izlazni otvori unutrašnje cevi otvoreni su u međuprostor, the first outlet openings of the inner tube are open to the interstitial space,
unutrašnji prostor unutrašnje cevi je u protočnoj vezi sa međuprostorom preko prvih izlaznih otvora unutrašnje cevi i međuprostor je u protočnoj vezi sa spoljašnjosti preko drugih izlaznih otvora spoljašnje cevi. the inner space of the inner tube is in flow connection with the intermediate space via the first outlet openings of the inner tube and the intermediate space is in flow connection with the outside via the second outlet openings of the outer tube.
Sa sistemom za ubrizgavanje prema pronalasku, redukcioni agens azotnog oksida se može mešati sa gasom sagorevanja što je moguće ravnomernije. Dalje, dizajn i funkcionisanje sisteme za ubrizgavanje omogućava da se redukcioni agens ubrizgava u blizini ili između nagiba grejne površine, u čisto gasovitom obliku, bez rizika pojave tečnih kapljica. Kada se koristi redukcioni agens rastvoren u vodi, u skladu sa pronalaskom, osigurano je da cevi grejne površine ne budu pogođene tečnim medijumom koji sadrži redukcioni agens. Prema pronalasku, ovo se postiže kombinacijom cevi u cevi, gde je spoljašnji prečnik unutrašnje cevi manji od unutrašnjeg prečnika spoljašnje cevi. Poželjno, odnos unutrašnjeg prečnika spoljašnje cevi prema spoljašnjem prečniku unutrašnje cevi od 1:0,1 do 1:0,9, poželjno od 1:0,3 do 1:0,6. With the injection system according to the invention, the nitrogen oxide reducing agent can be mixed with the combustion gas as evenly as possible. Furthermore, the design and functioning of the injection system allows the reducing agent to be injected near or between the slopes of the heating surface, in purely gaseous form, without the risk of liquid droplets. When using a reducing agent dissolved in water, according to the invention, it is ensured that the tubes of the heating surface are not affected by the liquid medium containing the reducing agent. According to the invention, this is achieved by a tube-in-tube combination, where the outer diameter of the inner tube is smaller than the inner diameter of the outer tube. Preferably, the ratio of the inner diameter of the outer tube to the outer diameter of the inner tube is from 1:0.1 to 1:0.9, preferably from 1:0.3 to 1:0.6.
Prema pronalasku, samo jedna (broj 1) unutrašnja cev je montirana unutar spoljašnje cevi. Poželjno je da se unutrašnja cev proteže uglavnom duž čitave dužine spoljašnje cevi u unutrašnjem delu. Kraj unutrašnje cevi (unutrašnji kraj) se nalazi sa na unutrašnjem delu sistema za ubrizgavanje, koji se pogodno zatvoren, može biti u dodiru sa krajem spoljašnje cevi, koja se takođe nalazi u unutrašnjem delu, ali će generalno imati određeno rastojanje. U unutrašnjem delu, unutrašnja cev se proteže unutar spoljašnje cevi 50% do 100%, poželjno od 60% do 100%, poželjno od 70% do 100%, poželjnije od 95% do 100%, naročito poželjno od 98% do 100%, i najpoželjnije od 99% do 100% rastojanja koje se nalazi u unutrašnjem delu spoljašnjeg cevi. According to the invention, only one (number 1) inner tube is mounted inside the outer tube. Preferably, the inner tube extends substantially along the entire length of the outer tube in the inner portion. The end of the inner tube (the inner end) is located on the inner part of the injection system, which is conveniently closed, may be in contact with the end of the outer tube, which is also located in the inner part, but will generally have a certain distance. In the inner part, the inner tube extends inside the outer tube 50% to 100%, preferably 60% to 100%, preferably 70% to 100%, more preferably 95% to 100%, particularly preferably 98% to 100%, and most preferably 99% to 100% of the distance located in the inner part of the outer tube.
Kao što je već objašnjeno, duž unutrašnje cevi postoji veći broj prvih izlaznih otvora u perifernom zidu unutrašnje cevi postavljena i duž spoljašnje cevi postoji veliki broj drugih izlaznih otvora u perifernom zida spoljašnje cevi. As already explained, along the inner tube there are a number of first outlet openings in the peripheral wall of the inner tube placed and along the outer tube there are a number of second outlet openings in the peripheral wall of the outer tube.
Broj i pozicioniranje drugih izlaznih otvora (izlaznih otvora spoljašnje cevi) zavisi od rasporeda ili podele grejnih površina ili cevi za grejanje na kotlu. Drugi izlazni otvori su postavljeni tako da direktno ne usmeravaju protok na grejne površine ili cevi grejne površine. Pored toga, broj i raspored drugih izlaznih otvora zavisi od strukture protoka dimnog gasa i na kojoj tački u preseku peći su potrebne količine redukcionog agensa ili oksicadionog agensa (vazduh za sagorevanje). Prema tome, broj, raspored i veličina drugih izlaznih otvora mogu varirati. Mnoštvo drugih izlaznih otvora u perifernom zidu spoljašnje cevi ovde prvenstveno znači najmanje 4, 6, 8, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100. The number and positioning of other outlets (external pipe outlets) depends on the arrangement or division of heating surfaces or heating pipes on the boiler. Other outlets are positioned so that they do not direct flow directly onto the heating surfaces or heating surface pipes. In addition, the number and arrangement of other outlets depends on the structure of the flue gas flow and at which point in the cross-section of the furnace the amounts of reducing agent or oxidizing agent (combustion air) are required. Therefore, the number, arrangement and size of other exit openings may vary. A plurality of other exit openings in the peripheral wall of the outer tube preferably means here at least 4, 6, 8, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100.
U poželjnom otelotvorenju sistema za ubrizgavanje prema pronalasku, u spoljnoj cevi je predviđeno više parova drugih izlaznih otvora, u svakom slučaju dva druga izlazna otvora jedan prema drugom, gde je posebno u svakom slučaju par drugih izlaznih otvora postavljen tako da su izlazni otvori poravnati sa slobodnim prostorom između cevi grejne površine. U jednom otelotvorenju, par drugih izlaznih otvora može se poravnati u svakom slobodnom prostoru između cevi grejne površine. Ovo otelotvorenje je prikazano na Slici 3. U alternativnom otelotvorenju, samo svaki drugi slobodni prostor između cevi grejne površine može biti opremljen sa dva druga izlazna otvora. Ovo otelotvorenje je prikazano na Slici 4. Pošto je nekoliko sisteme za ubrizgavanje pruženo u kotlu, ubrizgavanje u grejne površina može da se izvede na način gde se međusobno potiru (pogledati Sliku 4). U posebno poželjnom otelotvorenju, međutim, pruženo je par suprotnih drugih izlaznih otvora u svakom slobodnom prostoru između cevi grejne površine. U zavisnosti od zahteva zadatka denitrifikacije, predmetnog polja protoka i temperaturnog polja, takođe je moguće pružiti dodatna otelotvorenja, kao što je, na primer, dovod u svaki treći slobodni prostor između cevi grejne površine itd. U zavisnosti od tipa kotla ili od podele grejnih površina, drugi izlazni otvori ili parovi drugih izlaznih otvora mogu biti postavljeni na jednakim razmacima ili na nejednakim razmacima duž uzdužne osi sistema za ubrizgavanje. In a preferred embodiment of the injection system according to the invention, a plurality of pairs of other outlet openings are provided in the outer pipe, in each case two other outlet openings facing each other, where in particular in each case a pair of other outlet openings is positioned so that the outlet openings are aligned with the free space between the tubes of the heating surface. In one embodiment, a pair of other exit ports may be aligned in each free space between the heating surface tubes. This embodiment is shown in Figure 3. In an alternative embodiment, only every other free space between the heating surface tubes can be equipped with two other exit openings. This embodiment is shown in Figure 4. Since several injection systems are provided in the boiler, the injection into the heating surfaces can be performed in a way where they repel each other (see Figure 4). In a particularly preferred embodiment, however, a pair of opposing second outlet openings is provided in each free space between the heating surface tubes. Depending on the requirements of the denitrification task, the flow field in question and the temperature field, it is also possible to provide additional embodiments, such as, for example, a feed into every third free space between the heating surface tubes, etc. Depending on the type of boiler or on the distribution of heating surfaces, other outlet openings or pairs of other outlet openings can be placed at equal intervals or at unequal intervals along the longitudinal axis of the injection system.
Što se tiče unutrašnje cevi, veći broj prvih izlaznih otvora u perifernom zidu unutrašnje cevi poželjno znači najmanje 4, 6, 8, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100. Prvi izlazni otvori u perifernom zidu unutrašnje cevi su With regard to the inner tube, a greater number of first outlet openings in the peripheral wall of the inner tube preferably means at least 4, 6, 8, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100. The first outlet openings in the peripheral wall of the inner tube are
a) postavljeni značajno ravnomerno duž unutrašnje cevi, ili a) placed significantly evenly along the inner tube, or
b) u odnosu na smer ka unutrašnjem kraju unutrašnje cevi b) in relation to the direction towards the inner end of the inner tube
i) raspoređeni sa opadajućim brojem ili sa opadajućom ukupnom površinom poprečnog preseka izlaznih otvora po jediničnoj dužini, ili i) distributed with a decreasing number or with a decreasing total cross-sectional area of exit openings per unit length, or
ii) raspoređeni sa rastućim brojem ili sa rastućom ukupnom površinom poprečnog preseka izlaznih otvora po jediničnoj dužini. ii) distributed with an increasing number or with an increasing total cross-sectional area of exit openings per unit length.
Prvi izlazni otvori poželjno prate šemu rasporeda drugih izlaznih otvora. Poželjno je da svaki drugi izlazni otvor i/ili svaki par drugih izlaznih otvora bude povezan sa jednim ili dva prva izlazna otvora. Prvi izlazni otvori su poželjno postavljeni u odnosu na smer protoka u međuprostoru (između unutrašnje i spoljašnje cevi) uzvodno od drugih izlaznih otvora. U sledećom otelotvorenju, veliki broj, poželjno najmanje 20, 40, 60, 80, 100, 200, 400 prvih izlaznih otvora je postavljen u unutrašnjoj cevi. Prema tome, unutrašnja cev se može označiti kao perforirana sa prvim izlaznim otvorima. Podrazumeva se da čak i kod otelotvorenja perforirane unutrašnje cevi u skladu sa pronalaskom, oblasti unutrašnje cevi su isključene iz perforacije, koje se nalaze pored drugih izlaznih otvora u spoljašnjoj cevi. The first exit openings preferably follow the arrangement scheme of the other exit openings. Preferably, every other outlet and/or every pair of other outlets is connected to one or two first outlets. The first outlet openings are preferably placed in relation to the direction of flow in the intermediate space (between the inner and outer pipes) upstream of the other outlet openings. In the following embodiment, a large number, preferably at least 20, 40, 60, 80, 100, 200, 400 first outlet openings are placed in the inner tube. Therefore, the inner tube can be designated as perforated with the first outlet openings. It is understood that even in the embodiment of the perforated inner tube according to the invention, areas of the inner tube are excluded from the perforation, which are adjacent to other exit openings in the outer tube.
Kao što je gore pomenuto, poželjnije je da se ispred kotla nalazi komora za mešanje redukcionog agensa i oksidacionog agensa (poželjno vazduha). Odatle, smeša ulazi u unutrašnji prostor unutrašnje cevi. Dalje, pronalazak koristi gasoviti medijum (vazduh iznad sagorevanja) potreban u procesu sagorevanja. Istovremeno, kada se koristi redukcioni agens rastvoren u vodi, osigurava se da isparavanje bude u konstrukciji brizgalice, tako da cevi grejne površine nisu ugrožene zbog mogućeg udara kapljica. As mentioned above, it is preferable to have a chamber in front of the boiler for mixing the reducing agent and the oxidizing agent (preferably air). From there, the mixture enters the inner space of the inner tube. Further, the invention utilizes the gaseous medium (air above combustion) required in the combustion process. At the same time, when using a reducing agent dissolved in water, it is ensured that the evaporation is in the construction of the nozzle, so that the pipes of the heating surface are not threatened by possible droplet impact.
Konstrukcija sistema za ubrizgavanje prema pronalasku sa dve ugrađene cevi, unutrašnja cev i spoljašnja cev, predstavlja jednostavan postupak konstrukcije. To rezultuje nižim troškovima proizvodnje i održavanja. Sa ovom konstrukcijom, posebno se može izbeći oštećenje sistema za ubrizgavanje izobličenjem usled temperaturnih fluktuacija. To je zbog toga što dve ugrađene cevi The construction of the injection system according to the invention with two built-in tubes, an inner tube and an outer tube, represents a simple construction procedure. This results in lower production and maintenance costs. With this design, in particular, damage to the injection system by distortion due to temperature fluctuations can be avoided. This is because the two built-in pipes
1 1
poželjno nisu čvrsto povezane. preferably not tightly connected.
U poželjnom otelotvorenju sistema za ubrizgavanje, prečnik spoljašnje cevi se smanjuje u smeru unutrašnjeg kraja. Ova mera služi da održi brzinu masovnog protoka u međuprostoru i da smanji težinu sistema za ubrizgavanje. Podmlađivanje spoljašnje cevi može se vršiti kontinuirano ili u fazama. U daljem otelotvorenju, prečnik unutrašnje cevi može se takođe smanjiti u smeru unutrašnjeg kraja. In a preferred embodiment of the injection system, the diameter of the outer tube decreases towards the inner end. This measure serves to maintain the mass flow rate in the interstitial space and to reduce the weight of the injection system. Rejuvenation of the outer tube can be done continuously or in stages. In a further embodiment, the diameter of the inner tube may also decrease in the direction of the inner end.
Prema predmetnom pronalasku, u slučaju dodavanja redukcionog agensa sa tečnim komponentama, potpuno isparavanje se postiže najpre puštajući redukcioni agens pomešan sa vrelim oksidacionim agensom (poželjno vazduhom) u unutrašnji cev, i zatim puštajući ga u međuprostor između unutrašnje cevi i spoljne cevi preko prvih izlaznih otvora, gde se opet meša sa vrelim oksidacionim agensom (poželjno vazduhom) i zatim napušta sisteme za ubrizgavanje preko drugog izlaznog otvora u spoljašnjoj cevi. U skladu sa ovim pronalaskom, među faza (rezidualnog) isparavanja unutar međuprostora između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi tako što se postiže tako da se prvi izlazni otvori unutrašnje cevi otvaraju u međuprostor. To znači da su drugi izlazni otvori spoljašnje cevi postavljeni pomaknuti u odnosu na prve izlazne otvore unutarnje cevi. „Pomaknut“ raspored prvog do drugog izlaznog otvora prema ovom pronalasku takođe ima funkcionalno značenje. Strukturno pomaknut raspored, na primer radijalnih otvora kao prvog i drugog izlaznih otvora, obično će funkcionalno ispuniti uslov da smeša koja sadrži redukcioni agens iz unutrašnje cevi prvo prođe u međuprostor, tako da se meša sa drugim gasovitim oksidacionim medijumom i potpuno je isparena. Funkcionalni aspekt „pomaknutog“ rasporeda takođe znači da je, na primer, prvi izlazni otvor sa nagnutim cevastim priključkom (čija osa nije normalna na uzdužnu osu unutrašnje cevi) usmeren ka unutrašnjem zidu spoljašnje cevi, i nije usmerena ka drugom izlaznom otvoru, takođe ako je položaj ovog drugog izlaznog otvora u odnosu na prvi izlazni otvor radijalan i/ili pomaknut ili razmešten u uzdužnom pravcu. U potonjem slučaju, željeno mešanje redukcionog agensa u međuprostoru sa oksidacionim agensom koji se dodatno dodaje u zavisnosti od udaljenosti do drugog izlaznog otvora i njihovih dimenzija ne može se dati, jer tečnost koji izlazi iz prvog izlaznog otvora bi se barem delimično ubrizgala direktno kroz drugi izlazni otvor, kao što je to slučaj u stanju tehnike. Ovo je nepoželjno prema pronalasku, jer je smeša iz unutrašnjeg prostora unutrašnje cevi prvo bila potpuno unutar međuprostora pre nego što izlazi iz spoljašnje cevi. According to the present invention, in the case of adding a reducing agent with liquid components, complete evaporation is achieved by first letting the reducing agent mixed with a hot oxidizing agent (preferably air) into the inner tube, and then letting it into the space between the inner tube and the outer tube through the first outlet ports, where it mixes again with the hot oxidizing agent (preferably air) and then leaves the injection systems through the second outlet port in outer tube. In accordance with the present invention, the interphase (residual) evaporation within the interspace between the inner tube and the outer tube is achieved by having the first outlet ports of the inner tube open into the interspace. This means that the second outlet openings of the outer tube are placed offset in relation to the first outlet openings of the inner tube. The "offset" arrangement of the first to the second outlet according to the present invention also has a functional meaning. A structurally offset arrangement, for example of radial openings as the first and second exit openings, will usually functionally fulfill the requirement that the mixture containing the reducing agent from the inner tube first passes into the intermediate space, so that it mixes with the second gaseous oxidizing medium and is completely vaporized. The functional aspect of the "displaced" arrangement also means that, for example, the first outlet opening with an inclined tubular connection (whose axis is not normal to the longitudinal axis of the inner tube) is directed towards the inner wall of the outer tube, and is not directed towards the second outlet opening, also if the position of this second outlet opening in relation to the first outlet opening is radial and/or displaced or arranged in the longitudinal direction. In the latter case, the desired mixing of the reducing agent in the intermediate space with the oxidizing agent which is additionally added depending on the distance to the second outlet opening and their dimensions cannot be given, because the liquid coming out of the first outlet opening would be at least partially injected directly through the second outlet opening, as is the case in the prior art. This is undesirable according to the invention, because the mixture from the inner space of the inner tube was first completely inside the interstitial space before exiting the outer tube.
Stoga, prema ovom pronalasku, prvi izlazni otvori, posebno oni u obliku mlaznica, cevi ili utičnica cevi, nisu usmereni u pravcu ili na drugi otvor prisutan u neposrednoj blizini. To znači da su ose prvih izlaznih otvora unutrašnje cevi usmerene ka unutrašnjem zidu spoljašnje cevi. Ovo znači da, u skladu sa pronalaskom, ose svakog prvog izlaznog otvora seku unutrašnji zid spoljašnje cevi na zatvorenom delu zida spoljašnje cevi. Ovom merom postiže se da se prvi izlazni otvori unutrašnje cevi otvaraju u međuprostor. Therefore, according to the present invention, the first exit openings, especially those in the form of nozzles, pipes or pipe sockets, are not directed in the direction or to another opening present in the immediate vicinity. This means that the axes of the first outlet openings of the inner tube are directed towards the inner wall of the outer tube. This means that, according to the invention, the axes of each first outlet opening intersect the inner wall of the outer tube at the closed part of the wall of the outer tube. With this measure, it is achieved that the first outlet openings of the inner tube open into the intermediate space.
Kao što je gore objašnjeno, prvi izlazni otvori unutrašnje cevi i drugi izlazni otvori spoljašnje cevi su postavljeni tako da smeša koja izlazi iz prvih izlaznih otvora ne može proći direktno kroz druge izlazne otvore prema spolja. Prvi izlazni otvori unutrašnje cevi i drugi izlazni otvori spoljašnje cevi su, prema tome, pomaknuti jedan od drugog. Stručnjak iz oblasti razume da „pomakuto“ ovde znači ne samo proizvoljnu osu, koja je, na primer, normalna na uzdužnu osu unutrašnje cevi, kao što bi bio slučaj sa najjednostavnijim oblikom izlaznih otvora - radijalno produženi otvor – koja se ne proteže istovremeno kroz prvi i drugi izlazni otvor. „Pomaknuto“ takođe znači da se, na primer, u slučaju kosih izlaznih otvora osa prvog izlaznog otvora ne proteže preko drugog izlaznog otvora, ali preseca unutrašnji zid spoljašnjeg cevi. As explained above, the first outlet openings of the inner tube and the second outlet openings of the outer tube are positioned so that the mixture exiting the first outlet openings cannot directly pass through the second outlet openings to the outside. The first exit openings of the inner tube and the second exit openings of the outer tube are, therefore, offset from each other. One of ordinary skill in the art understands that "offset" here means not just an arbitrary axis, which is, for example, normal to the longitudinal axis of the inner tube, as would be the case with the simplest form of exit openings - a radially extended opening - which does not extend simultaneously through the first and second exit openings. "Offset" also means that, for example, in the case of slanted outlets, the axis of the first outlet does not extend over the second outlet, but intersects the inner wall of the outer tube.
U naročito poželjnom otelotvorenju, rastojanje preseka ose svakog prvog izlaznog otvora (izlazni otvor unutrašnje cevi) do oboda najbližeg drugog izlaznog otvora (izlazni otvor spoljašnje cevi) je najmanje 1,5 puta, još poželjnije najmanje 2,0 puta poluprečnik odgovarajućeg prvog izlaznog otvora. In a particularly preferred embodiment, the cross-sectional distance of the axis of each first outlet opening (inner tube outlet) to the circumference of the nearest second outlet (outer tube outlet) is at least 1.5 times, more preferably at least 2.0 times the radius of the corresponding first outlet.
Zbog rasporeda unutrašnje cevi sa spoljašnjom cevi, barem duž unutrašnjeg dela sistema za ubrizgavanje, definisan je međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi, koji se proteže preko celog obima unutrašnje cevi. Pored toga, poželjno je da se međuprostor između spoljašnjeg zida unutrašnje cevi i unutrašnjeg zida spoljašnje cevi proteže preko cele dužine unutrašnje cevi. Unutrašnji kraj unutrašnje cevi je obično poželjno zatvoren, ili je opremljen sa jednim ili više prvih otvora. Opet, ovi prvi izlazni otvori su otvoreni u međuprostor. Due to the arrangement of the inner tube with the outer tube, at least along the inner part of the injection system, an intermediate space is defined between the inner tube and the outer tube, which extends over the entire circumference of the inner tube. In addition, it is preferable that the space between the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube extends over the entire length of the inner tube. The inner end of the inner tube is usually preferably closed, or provided with one or more first openings. Again, these first exit ports opened into the interstitial space.
U poželjnom otelotvorenju, sistema za ubrizgavanje je konstruisan da In a preferred embodiment, the injection system is constructed to
a) dostavi smešu koja sadrži redukcioni agens i oksidacioni agens kroz unutrašnji prostor unutrašnje cevi i da ga odatle vodi u međuprostor unutrašnje cevi i spoljašnje cevi preko prvih otvora; i a) deliver the mixture containing the reducing agent and the oxidizing agent through the inner space of the inner tube and lead it from there into the space between the inner tube and the outer tube through the first openings; and
b) odvojeno dostavi dalji oksidacioni agens do međuprostora između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi; b) separately deliver further oxidizing agent to the intermediate space between the inner pipe and the outer pipe;
c) meša smešu koja sadrži redukcioni agens i oksidacioni agens iz a) i dalji oksidacioni agens iz b) u međuprostoru; i c) mixes a mixture containing a reducing agent and an oxidizing agent from a) and a further oxidizing agent from b) in the intermediate space; and
d) omogući smeši iz c) da se spoljašnja cev izvuče iz međuprostora kroz druge otvore. d) allow the mixture from c) to exit the outer tube from the interstitial space through other openings.
Mera prema b), prema kojoj se dodatni oksidacioni agens unosi odvojeno u međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi, znači da se dalji oksidacioni agens ne dovodi preko unutrašnje cevi, već preko sopstvenog napajanja spoljašnje cevi. The measure according to b), according to which the additional oxidizing agent is introduced separately into the intermediate space between the inner tube and the outer tube, means that the further oxidizing agent is not fed through the inner tube, but through its own supply of the outer tube.
Dalje, poželjno je da ovo dostavljanje daljeg oksidacionog agensa u međuprostor postavljeno na spoljašnjem delu sistema za ubrizgavanje, koji je projektovan da dostavi u međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnjeg cevi gasoviti oksidacioni agens, po mogućnosti vazduh. Dakle, spoljašnja cev ima unutrašnji kraj i spoljašnji kraj, gde je spoljašnji kraj u protočnoj vezi sa dostavljanjem za uvođenje gasovitog oksicadionog agensa u međuprostor. Further, it is preferable that this delivery of further oxidizing agent to the interspace is placed on the outer part of the injection system, which is designed to deliver to the interspace between the inner tube and the outer tube a gaseous oxidizing agent, preferably air. Thus, the outer tube has an inner end and an outer end, where the outer end is in flow communication with the delivery for introducing the gaseous oxidizing agent into the interstitial space.
U daljem poželjnom otelotvorenju, komora za mešanje raspoređena je na spoljašnjem delu sistema za ubrizgavanje, koji je u protočnoj vezi sa unutrašnjim prostorom unutrašnje cevi i projektovan je da dostavi u ovaj unutrašnji prostor tečnost koja sadrži redukcioni agens, gde komora za mešanje sadrži dovod za redukcioni agens i dovod za gasoviti oksidacioni agens, poželjno vazduh. Poželjnije, komora za mešanje i/ili dostava redukcionog agensa u komoru za mešanje obuhvata dostavu potisnog gasa. In a further preferred embodiment, the mixing chamber is arranged on the outer part of the injection system, which is in flow connection with the inner space of the inner tube and is designed to deliver to this inner space a liquid containing a reducing agent, where the mixing chamber contains an inlet for a reducing agent and an inlet for a gaseous oxidizing agent, preferably air. More preferably, the mixing chamber and/or the delivery of the reducing agent to the mixing chamber comprises the delivery of a propellant gas.
Dovođenje gasovitog oksidacionog agensa u komoru za mešanje je poželjno izvedeno tako da gasoviti oksidacioni agens teče tangencijalno u komoru za mešanje. Ova mera služi poboljšanom mešanju redukcionog agensa i gasovitog oksidacionog agensa. Pored toga, u komori za mešanje mogu biti postavljena sredstva, naročito pregrade ili vrtložna tela, kako bi se poboljšalo mešanje tečnosti koja sadrži redukcioni agens sa gasovitim oksidacionim agensom. The introduction of the gaseous oxidizing agent into the mixing chamber is preferably performed so that the gaseous oxidizing agent flows tangentially into the mixing chamber. This measure serves to improve the mixing of the reducing agent and the gaseous oxidizing agent. In addition, means, especially baffles or vortex bodies, may be placed in the mixing chamber to improve the mixing of the liquid containing the reducing agent with the gaseous oxidizing agent.
Dovod redukcionog agensa može se vršiti kao mlaznica za jednu supstancu, ako se samo redukcioni agens unosi u komoru za mešanje, ili kao mlaznica sa dve supstance, ako je redukcioni agens uveden zajedno sa potisnim gasom (poželjno kompresovanim vazduhom) u komoru za mešanje. The supply of the reducing agent can be performed as a nozzle for one substance, if only the reducing agent is introduced into the mixing chamber, or as a nozzle with two substances, if the reducing agent is introduced together with the pressure gas (preferably compressed air) into the mixing chamber.
Prvi izlazni otvori unutrašnje cevi mogu biti različito projektovani. Prvi izlazni otvori su poželjno izabrani iz grupe koja se sastoji od šipki, mlaznica, cevi i utičnica cevi. The first outlet openings of the inner tube can be designed differently. The first outlet openings are preferably selected from the group consisting of rods, nozzles, tubes and tube sockets.
Odgovarajuća osa prvog izlaznog otvora unutrašnje cevi je poželjno orijentisana na sledeći način: The corresponding axis of the first outlet opening of the inner tube is preferably oriented as follows:
i) radijalno; i) radial;
ii) nagnuta radijalno u smeru protoka tečnosti (i prolazi kroz uzdužnu osu unutrašnje cevi); ii) inclined radially in the direction of liquid flow (and passes through the longitudinal axis of the inner tube);
iii) tangencijalno pod pravim uglom u odnosu na uzdužnu osu unutrašnje cevi (i leži u ravni poprečnog preseka koji prolazi kroz izlazni otvor); iii) tangentially at right angles to the longitudinal axis of the inner tube (and lies in the plane of the cross-section passing through the outlet);
iv) nagnuta tangencijalno u smeru protoka tečnosti u međuprostoru. iv) inclined tangentially to the direction of liquid flow in the interstitial space.
Konstrukcija prvih izlaznih otvora može biti različita i naročito služi za određivanje pravca smeše koja sadrži redukcioni agens koji izlazi iz unutrašnje cevi. Prema tome, poželjna konstrukcija prvih izlaznih otvora unutrašnje cevi je tangencijalni pravac u odnosu na unutrašnju cev, tako da se ulazni protok u okolnu spoljašnju cev, tj. u međuprostor između unutrašnje i spoljašnje cevi, dodatno uvrće i unapređeno mešanje sa oksicadionim agensom (poželjno vazduhom za sagorevanje) odvojeno unetim The construction of the first outlet openings can be different and in particular serves to determine the direction of the mixture containing the reducing agent coming out of the inner tube. Therefore, the preferred construction of the first outlet openings of the inner tube is the tangential direction in relation to the inner tube, so that the inlet flow into the surrounding outer tube, i.e. into the space between the inner and outer tubes, additional twist and improved mixing with the oxidizing agent (preferably combustion air) introduced separately
1 1
u međuprostor. Prvi izlazni otvori mogu biti orijentisani tangencijalno i u pravcu protoka tečnosti unutar spoljašnje cevi. Pojedini prvi izlazni otvori mogu imati pojedinačne i različite dimenzije otvora. Prema tome, moguće je, na primer, raspodeliti izlazni maseni protok u različitim količinama duž dužine unutrašnje cevi u okolnu spoljašnju cev. Prvi izlazni otvori mogu biti projektovani samo kao otvori u unutrašnjoj cevi, koja tada može biti prisutna u većem broju. Pošto su prvi izlazni otvori unutrašnje cevi, radijalni otvori mogu biti raspoređeni u ljusci ili zidu unutrašnje cevi. into the interspace. The first outlet openings can be oriented tangentially and in the direction of the liquid flow inside the outer tube. Individual first exit openings may have individual and different opening dimensions. Therefore, it is possible, for example, to distribute the output mass flow in different amounts along the length of the inner tube into the surrounding outer tube. The first outlet openings can only be designed as openings in the inner tube, which can then be present in a larger number. Since the first outlet openings are the inner tube, the radial openings can be arranged in the shell or wall of the inner tube.
Tokom rada, maseni protok sadrži redukcioni agens koji prolazi kroz unutrašnji prostor unutrašnje cevi se ne spaja sa gasovitim oksicadionim agensom koji se dodatno i odvojeno dovodi u međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi, pre izlaska iz unutrašnje cevi kroz prvi izlazni otvor u međuprostor. U ovom slučaju, unutrašnji prostor unutrašnje cevi je u protočnoj vezi sa međuprostorom samo preko prvo izlaznih otvora datih u košuljici ili zidu unutrašnje cevi i, ako je prisutan, preko prvog izlaznog otvora na unutrašnjem kraju unutrašnje cevi. During operation, the mass flow contains a reducing agent that passes through the inner space of the inner tube and does not combine with the gaseous oxidizing agent that is additionally and separately supplied to the intermediate space between the inner tube and the outer tube, before exiting the inner tube through the first exit opening into the intermediate space. In this case, the inner space of the inner tube is in flow communication with the intermediate space only through the first outlet openings provided in the liner or wall of the inner tube and, if present, through the first outlet opening at the inner end of the inner tube.
Drugi izlazni otvori spoljašnje cevi mogu takođe biti različito projektovani. Drugi izlazni otvori su poželjno izabrani iz grupe koja se sastoji od otvora, mlaznica, cevi i utičnica cevi. Other outlet openings of the outer tube may also be differently designed. The other exit openings are preferably selected from the group consisting of openings, nozzles, pipes and pipe sockets.
U poželjnom otelotvorenju, odgovarajuća osa drugog izlaznog otvora spoljašnje cevi je usmerena radijalno pod pravim uglom u odnosu na uzdužnu osu spoljašnje cevi. Ako je sistem za ubrizgavanje postavljen horizontalno u kotlu, onda će odgovarajuća osa drugog izlaznog otvora takođe biti orjentisana horizontalno ili poželjno nagnuta prema dole u odnosu na horizontalu, tj. orijentisana je nagnuta suprotno od toka strujanja gasa sagorevanja. Ako je sistem za ubrizgavanje postavljen vertikalno u kotlu, onda se odgovarajuća osa drugog otvora može usmeriti horizontalno. In a preferred embodiment, the corresponding axis of the second outlet opening of the outer tube is directed radially at right angles to the longitudinal axis of the outer tube. If the injection system is placed horizontally in the boiler, then the corresponding axis of the second outlet will also be oriented horizontally or preferably inclined downwards relative to the horizontal, i.e. it is oriented at an angle opposite to the combustion gas flow. If the injection system is placed vertically in the boiler, then the corresponding axis of the second opening can be oriented horizontally.
Pošto je sistem za ubrizgavanje vertikalno postavljen posebno u dvo-propusnim kotlovima, i u ovim kotlovima, pravac protoka struje gasa sagorevanja na položaju sistema za ubrizgavanje obično nije orijentisan prema gore, već horizontalno ili horizontalno u odnosu na horizontalu pod uglom od 0 do 80°, ima smisla da se osa drugog izlaznog otvore u sisteme za ubrizgavanje orijentiše nagnuto u suprotnosti sa glavnom strujom gasa sagorevanja. Ako je sistem za ubrizgavanje raspoređen vertikalno unutar kotla, onda je odgovarajuća osa drugog izlaznog otvora nagnuta suprotno smeru protoka gasa sagorevanja. Since the injection system is placed vertically especially in two-pass boilers, and in these boilers, the direction of flow of the combustion gas stream at the position of the injection system is usually not oriented upwards, but horizontally or horizontally with respect to the horizontal at an angle of 0 to 80°, it makes sense to orient the axis of the second outlet opening in the injection systems obliquely in opposition to the main flow of combustion gas. If the injection system is arranged vertically inside the boiler, then the corresponding axis of the second outlet is inclined against the direction of the combustion gas flow.
U oba otelotvorenja, poželjno je da se rasporedi nagib osa drugog izlaznog otvora suprotno protoku gasa sagorevanja. Ova mera služi za produženje vremena zadržavanja redukcionog agensa u pravilnom temperaturnom rasponu struje gasa sagorevanja. In both embodiments, it is preferred to arrange the inclination of the axis of the second exit port opposite to the combustion gas flow. This measure serves to extend the residence time of the reducing agent in the correct temperature range of the combustion gas stream.
Mera „suprotno smeru protoka gasa sagorevanja“ ovde označava ugao od 0 do manje od 90° u odnosu na smer protoka gasa sagorevanja (suprotno ovom pravcu protoka). The measure "opposite to the combustion gas flow direction" here means an angle from 0 to less than 90° with respect to the combustion gas flow direction (opposite to this flow direction).
Sledeće poželjno otelotvorenje sistema za ubrizgavanje je konstruisano tako da se razmak između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi održava odstojnicima, i ovi odstojnici su poželjno izabrani iz grupe koja se sastoji od igala, šipki, traka, pregrada. Kako bi se izbeglo izobličenje i prateća oštećenja, unutrašnja cev i spoljašnja cev se poželjno ne fiksiraju zajedno, nego su odstojnici fiksirani bilo na spoljašnjoj strani unutrašnje cevi, i poželjno je da nisu na unutrašnjoj strani spoljašnje cevi, ili su odstojnici fiksirani na unutrašnjoj strani spoljašnje cevi, i poželjno nisu na spoljašnjoj strani unutrašnje cevi. A further preferred embodiment of the injection system is constructed so that the distance between the inner tube and the outer tube is maintained by spacers, and these spacers are preferably selected from the group consisting of needles, rods, strips, baffles. In order to avoid distortion and accompanying damage, the inner tube and the outer tube are preferably not fixed together, but the spacers are fixed either on the outer side of the inner tube, and preferably not on the inner side of the outer tube, or the spacers are fixed on the inner side of the outer tube, and preferably not on the outer side of the inner tube.
U sledećem poželjnom otelotvorenju, pregrade su postavljene u međuprostoru tako da se protok unutar međuprostora postavlja u rotaciju (uvrtanje) oko unutrašnje cevi. Protok smeše oko unutrašnje cevi uzrokuje veću turbulenciju i poboljšano mešanje. In a further preferred embodiment, baffles are placed in the interspace so that the flow within the interspace is set in rotation (twisting) around the inner tube. The flow of the mixture around the inner tube causes more turbulence and improved mixing.
Pronalazak dalje pruža kotao koji ima najmanje jedan dovod goriva, najmanje jedan dovod oksidacionog agensa, jedan ili više nivoa grejnih površina i najmanje jedan sistem za ubrizgavanje prema pronalasku kao što je gore opisano; gde se unutrašnji deo sistema za ubrizgavanje nalazi unutar kotla, i spoljašnji deo sistema za ubrizgavanje se nalazi izvan kotla. The invention further provides a boiler having at least one fuel supply, at least one oxidizing agent supply, one or more levels of heating surfaces and at least one injection system according to the invention as described above; where the internal part of the injection system is inside the boiler, and the external part of the injection system is outside the boiler.
U kotlu, gorivo i vazduh za sagorevanje se spajaju radi sagorevanja. Dobijeni dimnih gas ili gas sagorevanja teku kroz peć i zatim preko nizvodnih grejnih površina raspoređenih u protoku dimnog gasa. Peć se pokreće sa raspoređivanjem vazduha, tako da vazduh za sagorevanje koji se dodaje gorioniku nije dovoljan za potpunu konverziju goriva, ali je podstehiometrijski. Iznad plamenika dodaje se vazduh iznad sagorevanja, na primer, ispod konvektivnih površina za zagrevanje pomoću zidnih mlaznica za dalje sagorevanje. U području grejnih površina, ispod, između njih ili iznad njih, jedan ili više sistema za ubrizgavanje prema pronalasku su raspoređeni, što snabdeva redukcioni agens azotnog oksida. U zavisnosti od tipa kotla, sistemi za ubrizgavanje mogu biti raspoređeni horizontalno ili vertikalno u kotlu. Redukcioni agens je pomešan sa delom vazduha iznad sagorevanja potrebnog za proces sagorevanja i unosi se u unutrašnji prostora unutrašnje cevi i prolazi kroz prvi izlazni otvor u unutrašnjoj cevi u međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi. Drugi deo vazduha za sagorevanje se takođe dovodi putem sistema za ubrizgavanje do gasa sagorevanja direktno li propuštanjem u spoljašnju cev, tj. u međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi. U međuprostoru preostala tečnost je isparena. Konačno, smeša gasa koja sadrži redukcioni agens prolazi kroz druge izlazne otvore u spoljašnjoj cevi u struju dimnog gasa. In a boiler, fuel and combustion air are combined for combustion. The resulting flue gas or combustion gas flows through the furnace and then over the downstream heating surfaces arranged in the flue gas flow. The furnace is operated with air distribution, so the combustion air added to the burner is not sufficient for complete fuel conversion, but is sub-stoichiometric. Above the burner, air is added above the combustion, for example, under the convective heating surfaces using wall nozzles for further combustion. In the area of the heating surfaces, below, between them or above them, one or more injection systems according to the invention are arranged, which supply the reducing agent of nitrogen oxide. Depending on the type of boiler, injection systems can be arranged horizontally or vertically in the boiler. The reducing agent is mixed with a part of the air above the combustion required for the combustion process and is introduced into the inner space of the inner tube and passes through the first exit hole in the inner tube into the space between the inner tube and the outer tube. The other part of the combustion air is also supplied via the injection system to the combustion gas directly or by leaking into the outer tube, i.e. into the space between the inner tube and the outer tube. In the intermediate space, the remaining liquid is evaporated. Finally, the gas mixture containing the reducing agent passes through other exit openings in the outer tube into the flue gas stream.
Pogodno i poželjno, komora za mešanje, dovod redukcionog agensa u komoru za mešanje, dovod gasovitog oksidacionog agensa u komoru za mešanje su postavljeni izvan kotla. Poželjno, dovod za potisni gas je dodatno raspoređen da distribuira redukcioni agens sa u komori za mešanje. Conveniently and preferably, the mixing chamber, the supply of the reducing agent to the mixing chamber, the supply of the gaseous oxidizing agent to the mixing chamber are located outside the boiler. Preferably, a propellant gas supply is further arranged to distribute the reducing agent from the mixing chamber.
U sledećoj poželjnom otelotvorenju kotla sredstava su raspoređena u komoru za mešanje, posebno In the next preferred embodiment, the boiler means are arranged in the mixing chamber, separately
1 1
pregrade ili uvrnuta tela za poboljšanje mešanje tečnosti koja sadrži redukcioni agens, dok je dalji gasoviti oksidacioni agens dostavljen. Ova dodatna sredstva, koja se nalaze u komori za mešanje, kao što su pregrade ili vrtložna tela, povećavaju turbulenciju i rezultuju poboljšanim i bržim mešanjem. baffles or twisted bodies to improve mixing of the liquid containing the reducing agent, while further gaseous oxidizing agent is supplied. These additional means, located in the mixing chamber, such as baffles or vortex bodies, increase turbulence and result in improved and faster mixing.
Dalje, poželjno je da je dovod za uvođenje gasovitog oksidacionog agensa u međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnjeg cevi postavljen izvan kotla. Furthermore, it is preferable that the inlet for the introduction of the gaseous oxidizing agent into the intermediate space between the inner tube and the outer tube is placed outside the boiler.
Raspored sistema za ubrizgavanje prema pronalasku u kotlu zavisi od preovlađujućih temperatura gasa sagorevanja, u kojima treba redukovati azotni oksid. Optimalna temperatura za konverziju NOXselektivnim ne-katalitičkim procesom je u opsegu od 900°C do 1100°C. Ova temperatura se obično javlja na nivou grejnih površina. Zbog toga se sistemi za ubrizgavanje obično moraju rasporediti u području grejnih površina. Sistem za ubrizgavanje pričvršćen je za zid kotla (koji definiše spoljašnji deo i unutrašnji deo sisteme za ubrizgavanje) i produžava se u unutrašnjost kotla bilo poduprt ili u dodiru sa grejnom površinom. U poželjnom otelotvorenju kotla, unutrašnji deo najmanje jednog sistema za ubrizgavanje je postavljen prema bilo kojoj od mera a) do e): The arrangement of the injection system according to the invention in the boiler depends on the prevailing temperatures of the combustion gas, at which nitrogen oxide is to be reduced. The optimum temperature for NOX conversion by selective non-catalytic process is in the range of 900°C to 1100°C. This temperature usually occurs at the level of the heating surfaces. Therefore, injection systems usually have to be arranged in the area of the heating surfaces. The injection system is attached to the boiler wall (which defines the outer part and the inner part of the injection system) and extends into the interior of the boiler either supported or in contact with the heating surface. In a preferred embodiment of the boiler, the internal part of the at least one injection system is arranged according to any of measures a) to e):
a) unutrašnji deo sistema za ubrizgavanje potporno izvire u unutrašnjost kotla; a) the inner part of the injection system supports springs inside the boiler;
b) unutrašnji deo sistema za ubrizgavanje leži na grejnim površinama; b) the internal part of the injection system rests on the heating surfaces;
c) unutrašnji deo sistema za ubrizgavanje se montira ispod grejnih površina i suspendovan je od strane podupirača pričvršćenih za potporne cevi grejnih površina ili je suspendovan je od strane podupirača pričvršćenih za grejne površine; c) the internal part of the injection system is mounted below the heating surfaces and is suspended by supports attached to the support pipes of the heating surfaces or is suspended by supports attached to the heating surfaces;
d) unutrašnji deo sistema za ubrizgavanje je potporno postavljen ili pričvršćen za podupirače pričvršćene na potporne cevi grejnih površina ili je pričvršćen za podupirače pričvršćene na grejne površine; d) the internal part of the injection system is supported or attached to the supports attached to the support pipes of the heating surfaces or is attached to the supports attached to the heating surfaces;
e) unutrašnji deo sistema za ubrizgavanje je postavljen u jazu između dva nivoa grejnih površina. e) the internal part of the injection system is placed in the gap between two levels of heating surfaces.
Orijentacija sistema za ubrizgavanje u kotlu može biti horizontalna ili vertikalna. U takozvanom tornja kotlu, grejne površina su raspoređeni horizontalno u kotlu, tako da sistem za ubrizgavanje prema pronalasku može biti postavljen na grejnim površinama i time se prostire horizontalno na grejnim površinama ili je na drugi način vezan za grejne površine kao što je gore pomenuto. Za ostale tipove kotlova, npr. u takozvanim dvo-propusnim kotlovima, grejne površine se mogu suspendovati i uvesti odozgo. U tom slučaju, cevi grejnih površina se protežu vertikalno, tako da sistemi za ubrizgavanje prema pronalasku ne mogu biti postavljene na grejne cevi. U ovom tipu kotla mogu se predvideti odgovarajući podupirači tako da se sistemi za ubrizgavanje mogu montirati na postojeće The orientation of the injection system in the boiler can be horizontal or vertical. In the so-called tower boiler, the heating surfaces are arranged horizontally in the boiler, so that the injection system according to the invention can be placed on the heating surfaces and thereby spread horizontally on the heating surfaces or is otherwise attached to the heating surfaces as mentioned above. For other types of boilers, e.g. in so-called two-pass boilers, the heating surfaces can be suspended and introduced from above. In this case, the pipes of the heating surfaces extend vertically, so that the injection systems according to the invention cannot be placed on the heating pipes. In this type of boiler, suitable supports can be provided so that the injection systems can be mounted on the existing ones
1 1
potporne cevi u horizontalnom položaju. Alternativno, sistemi za ubrizgavanje u ovom tipu kotla mogu se instalirati i vertikalno viseći od plafona sistema. support pipes in a horizontal position. Alternatively, the injection systems in this type of boiler can also be installed vertically hanging from the ceiling of the system.
U poželjnim otelotvorenjima kotla prema pronalasku, može se postaviti jedan ili više sistema za ubrizgavanje prema pronalasku. Poželjnije, mnoštvo sistema za ubrizgavanje se distribuiraju ravnomerno preko unutrašnjeg preseka kotla, tako da redukcioni agens može doći do cele površine protoka gasa sagorevanja. Postavljanjem više brizgalica i većim brojem drugih izlaznih otvora duž sistema za ubrizgavanje, postiže se ravnomerna distribucija redukcionog agensa i oksidacionog agensa. Sistemi za ubrizgavanje takođe mogu biti postavljeni jedan iznad drugog u jednoj ili više horizontalnih ravni, naročito u slučaju horizontalne orijentacije sistema za ubrizgavanje. Između nekoliko horizontalnih nivoa sistema za ubrizgavanje, mogu ali ne moraju biti raspoređene grejne površine ili jedan ili više nagiba grejnih površina ili njihovi delovi. In preferred embodiments of the boiler according to the invention, one or more injection systems according to the invention can be installed. More preferably, the plurality of injection systems are distributed evenly across the internal cross-section of the boiler so that the reducing agent can reach the entire combustion gas flow surface. By placing more injectors and a larger number of other exit openings along the injection system, an even distribution of the reducing agent and the oxidizing agent is achieved. The injection systems can also be placed one above the other in one or more horizontal planes, especially in the case of a horizontal orientation of the injection system. Between several horizontal levels of the injection system, heating surfaces or one or more slopes of heating surfaces or parts thereof may or may not be arranged.
U naročito poželjnom otelotvorenju kotla, više sistema za ubrizgavanje je postavljeno paralelno jedan na drugi, poželjno pod pravim uglom u odnosu na panele susednih grejnih površina. U ovom slučaju, drugi izlazni otvori paralelnih spoljašnjih cevi su raspoređeni jedan nasuprot drugog (slika 3) ili su raspoređeni u izmešanom rasporedu (Slika 4). In a particularly preferred embodiment of the boiler, multiple injection systems are placed parallel to one another, preferably at right angles to the panels of adjacent heating surfaces. In this case, the other outlet openings of the parallel outer pipes are arranged opposite each other (Figure 3) or are arranged in a mixed arrangement (Figure 4).
U rasporedu sistema za ubrizgavanje u oblasti grejnih površina, raspored i orijentacija drugog izlaznog otvora u spoljašnjoj cevi sistema za ubrizgavanje zavisi od konstrukcije ili podele susedne, najbliže grejne površine. Raspored drugog izlaznog otvora je takva da ne teče direktno u cevi grejne površine. U skladu sa ovim pronalaskom, u kotlu, sistem za ubrizgavanje ili sistemi za ubrizgavanje su raspoređeni tako da mešaju smešu koja sadrži redukcioni agens i oksidacioni agens u gasove sagorevanja koji prolaze kroz prolaze grejnih površina. U tom slučaju, sistem za ubrizgavanje se nalazi na grejnoj površini. Alternativno ili dodatno, smeša se meša ispod grejne površine, tako da redukcioni agens može da teče na gore kroz prolaze grejnih površina, zajedno sa gasom sagorevanja i može se pomešati gasom sagorevanja. U ovom slučaju, sistemi za ubrizgavanje su postavljeni ispod grejnih površina. In the arrangement of the injection system in the area of the heating surfaces, the arrangement and orientation of the second outlet opening in the outer pipe of the injection system depends on the construction or division of the adjacent, nearest heating surface. The arrangement of the second outlet opening is such that it does not flow directly into the pipe of the heating surface. In accordance with the present invention, in the boiler, the injection system or injection systems are arranged to mix a mixture containing a reducing agent and an oxidizing agent into the combustion gases passing through the passages of the heating surfaces. In this case, the injection system is located on the heating surface. Alternatively or additionally, the mixture is mixed below the heating surface, so that the reducing agent can flow upwards through the passages of the heating surfaces, together with the combustion gas and can be mixed with the combustion gas. In this case, the injection systems are placed under the heating surfaces.
Kao što je već objašnjeno iznad, sistemi za ubrizgavanje u kotlu mogu biti postavljeni horizontalno ili vertikalno. U horizontalnom rasporedu sistema za ubrizgavanje, odgovarajuća osa drugog izlaznog otvora je takođe postavljena horizontalno ili je poželjno nagnuta prema dole u odnosu na horizontalu, tj. prema smeru toka struje gasa sagorevanja. Čak i sa vertikalnom orijentacijom sistema za ubrizgavanje u kotlu, orijentacija osa drugog izlaznog otvora zavisi od pravca protoka struje gasa sagorevanja. Poželjno, ose drugog izlaznog otvora su nagnute u odnosu na smer protoka struje gasa sagorevanja. As already explained above, boiler injection systems can be installed horizontally or vertically. In the horizontal arrangement of the injection system, the corresponding axis of the second outlet is also placed horizontally or is preferably inclined downwards with respect to the horizontal, i.e. according to the direction of flow of the combustion gas stream. Even with a vertical orientation of the injection system in the boiler, the orientation of the axis of the second outlet depends on the direction of flow of the combustion gas stream. Preferably, the axes of the second outlet opening are inclined with respect to the flow direction of the combustion gas stream.
U oba otelotvorenja, nagib osa drugog izlaznog otvora je nagnut u odnosu na tok gasa sagorevanja. In both embodiments, the slope of the axis of the second outlet is inclined relative to the combustion gas flow.
1 1
Ova mera služi za produženje vremena zadržavanja redukcionog agensa u pravilnom temperaturnom rasponu struje gasa sagorevanja. This measure serves to extend the residence time of the reducing agent in the correct temperature range of the combustion gas stream.
Predmetni pronalazak takođe pruža postupak za smanjenje koncentracije azotnih oksida u gasu sagorevanja, i postupak se izvodi u kotlu prema gore opisanom pronalasku, koji sadrži korake: The subject invention also provides a process for reducing the concentration of nitrogen oxides in the combustion gas, and the process is carried out in a boiler according to the invention described above, which includes the steps:
a) generisanje gasa sagorevanja u zoni sagorevanja kotla, gde gas sagorevanja sadrži azotne okside; a) generation of combustion gas in the combustion zone of the boiler, where the combustion gas contains nitrogen oxides;
b) dovođenja gasovitog oksidacionog agensa, poželjno vazduhom, u zonu sagorevanja kotla iznad i nizvodno zone sagorevanja; b) introducing a gaseous oxidizing agent, preferably by air, into the combustion zone of the boiler above and downstream of the combustion zone;
c) ubrizgavanje selektivnog redukcionog agensa zajedno sa gasovitim oksidacionim agensom u struju gasa sagorevanja u kotlu nizvodno od dovoda gasovitog oksidacionog agensa prema b); c) injecting a selective reducing agent together with a gaseous oxidizing agent into the combustion gas stream in the boiler downstream of the supply of the gaseous oxidizing agent according to b);
d) reakcija sa redukujućim agensom azotnih oksida kako bi se formirao N2, d) reaction with a reducing agent of nitrogen oxides to form N2,
gde je prema pronalasku redukcioni agens uveden u kotao preko jednog ili više sistema za ubrizgavanje, gde je redukcioni agens pomešan sa gasovitim oksidacionim agensom, poželjno sa vazduhom, i ranije sa potisnim gasom, i unosi se u unutrašnju cev odgovarajućeg sistema za ubrizgavanje, zatim se smeša redukcionog agensa/oksidacionog agensa iz unutrašnje cevi unosi u međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi preko prvog otvora, meša se u međuprostoru sa odvojeno dovedenim dodatnim gasovitim oksidacionim agensom, poželjno vazduhom, i prolazi kroz drugi otvor u kotao, gde izlazi kroz druge otvore u potpuno gasovitom obliku. where according to the invention the reducing agent is introduced into the boiler via one or more injection systems, where the reducing agent is mixed with a gaseous oxidizing agent, preferably with air, and previously with a pressure gas, and is introduced into the inner tube of the corresponding injection system, then the mixture of reducing agent/oxidizing agent from the inner tube is introduced into the interspace between the inner tube and the outer tube via the first opening, it is mixed in the interspace with separately supplied additional with a gaseous oxidizing agent, preferably air, and passes through another opening into the boiler, where it exits through other openings in completely gaseous form.
Postupak kao i poželjne procedure i karakteristike su već objašnjeni iznad. The procedure as well as the preferred procedures and features have already been explained above.
Kao redukcioni agens azotnih oksida, koristi se jedinjenje koje sadrži azot, izabrano iz grupe koja se sastoji od uree, amonijaka, cijanurne kiseline, hidrazina, etanolamina, biureta, triureta, amelida, amonijumovih soli organskih i neorganskih kiselina (na primer, amonijum acetat, amonijum sulfat, amonijum bisulfit, amonijum bisulfit, amonijum format, amonijum karbonat, amonijum bikarbonat, amonijum nitrat, amonijum oksalat), poželjno urea ili amonijak. Redukcioni agens je poželjno rastvoren u vodenom rastvoru (npr. kao vodeni rastvora amonijaka ili urea rastvorena u vodi) ili se unosi u komoru za mešanje u gasovitom (amonijačkom) obliku. As a nitrogen oxide reducing agent, a nitrogen-containing compound selected from the group consisting of urea, ammonia, cyanuric acid, hydrazine, ethanolamine, biuret, triuret, amelide, ammonium salts of organic and inorganic acids (for example, ammonium acetate, ammonium sulfate, ammonium bisulfite, ammonium bisulfite, ammonium formate, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium nitrate, ammonium oxalate), preferably urea or ammonia. The reducing agent is preferably dissolved in an aqueous solution (eg as an aqueous solution of ammonia or urea dissolved in water) or introduced into the mixing chamber in gaseous (ammonia) form.
U poželjnom postupku, gasoviti oksidacioni agens se unosi tangencijalno u komoru za mešanje. U jednom otelotvorenju postupka, redukcioni agens se unosi u komoru za mešanje pomoću mlaznica za jednu supstancu, ili uz pomoć mlaznica za dve supstance zajedno sa potisnim gasom (poželjno kompresovanim vazduhom). U daljem poželjnom postupku, redukcioni agens i oksidacioni agens se dalje fluidizuju u komori za mešanje sredstvima koja su raspoređena u komori za mešanje, naročito In a preferred method, the gaseous oxidizing agent is introduced tangentially into the mixing chamber. In one embodiment of the process, the reducing agent is introduced into the mixing chamber by means of single-substance nozzles, or by means of dual-substance nozzles together with a pressure gas (preferably compressed air). In a further preferred method, the reducing agent and the oxidizing agent are further fluidized in the mixing chamber by means arranged in the mixing chamber, in particular
1 1
pregradama ili vrtložnim telima, kako bi se poboljšalo mešanje tečnosti koji sadrži redukcioni agens sa gasoviti oksidacioni agens. baffles or vortex bodies, in order to improve the mixing of the liquid containing the reducing agent with the gaseous oxidizing agent.
U daljem poželjnom postupku, oksidacioni agens (poželjno vazduh) koji se unosi u komoru za mešanje i dodatni oksidacioni agens (poželjno vazduh) koji se odvojeno unosi u međuprostor, nezavisno jedan od drugog, imaju temperaturu od 200°C do 400°C.. In a further preferred method, the oxidizing agent (preferably air) introduced into the mixing chamber and the additional oxidizing agent (preferably air) separately introduced into the intermediate space, independently of each other, have a temperature of 200°C to 400°C.
Pored toga, poželjno je da su gasoviti oksidacioni agens ili smeša koja sadrži redukcioni agens i oksidacioni agensa u međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi je postavljeni u rotaciji (vrtlog) oko unutrašnje cev. Ovo se prvenstveno vrši ojačavanjem odgovarajućeg unutrašnjeg međuprostora. Protok smeše oko unutrašnje cevi uzrokuje veću turbulenciju i poboljšano mešanje. In addition, it is preferable that a gaseous oxidizing agent or a mixture containing a reducing agent and an oxidizing agent in the space between the inner tube and the outer tube is placed in rotation (vortex) around the inner tube. This is primarily done by reinforcing the appropriate internal interspace. The flow of the mixture around the inner tube causes more turbulence and improved mixing.
Posebno poželjno, gasoviti oksidacioni agens, poželjno vazduh koji se vodi u sisteme za ubrizgavanje (u unutrašnji prostor unutrašnje cevi i, zasebno, u međuprostor između unutrašnje i spoljašnje cevi) predstavlja deo oksidacionog agensa koji je potreban ili potrošen u procesu sagorevanja u kotlu. Especially preferably, the gaseous oxidizing agent, preferably the air that is led into the injection systems (into the inner space of the inner tube and, separately, into the intermediate space between the inner and outer tubes) is part of the oxidizing agent that is needed or consumed in the combustion process in the boiler.
U poželjnom otelotvorenju postupka, redukcioni agens kada izlazi iz spoljašnje cevi sistema za ubrizgavanje nailazi na gas sagorevanja koji ima temperaturu u opsegu od 900°C do 1100°C, poželjno od 950°C do 1050°C. In a preferred embodiment of the process, the reducing agent as it exits the outer pipe of the injection system encounters combustion gas having a temperature in the range of 900°C to 1100°C, preferably 950°C to 1050°C.
Pronalazak će biti detaljnije opisan u odnosu na slike. The invention will be described in more detail with reference to the drawings.
Slika 1 prikazuje šematski uzdužni presek kroz peći ili kotao. Figure 1 shows a schematic longitudinal section through a furnace or boiler.
Slika 2 predstavlja pogled sistema za ubrizgavanje prikazanog na Slici 1. Figure 2 is a view of the injection system shown in Figure 1.
Slike 3 i 4 prikazuju različite rasporedi nekoliko sistema za ubrizgavanje u kotlu. Figures 3 and 4 show different arrangements of several boiler injection systems.
Na Slici 1 prikazan je šematski uzdužni presek kroz peć ili kotao 1. U kotlu, šematski su prikazani dovod goriva 2 i vazduha za sagorevanje 3, koji se spajaju radi sagorevanja. Nastali gas sagorevanja 4 teče kroz peć i nizvodne grejne površine 10, 11, 12, koje su raspoređene u toku gasa sagorevanja. Peć se pokreće sa raspoređivanjem vazduha. To znači da vazduh za sagorevanje 3 koji se dodaje gorioniku nije dovoljan za potpunu konverziju goriva 2. Za dalje sagorevanje, dodaje se vazduh za sagorevanje 5, na primer, ispod konvektivnih grejnih površina 10, 11, 12 pomoću zidnih mlaznica. U otelotvorenju ilustrovanom na Slici, redukcioni agens azotnog oksida se meša sa potisnim gasom 8 za finu distribuciju sa delom potrebnog vazduha iznad sagorevanja 7 unutar komore za mešanje 15 preko jednog ili više horizontalno produženih sistema za ubrizgavanje 9 i vodi u unutrašnji prostor 23 unutrašnje cevi 16. Drugi deo oksidacionog agensa 6 (vazduh za sagorevanje) takođe se dovodi preko sistema za ubrizgavanje 9 do gasa sagorevanja tako što se propušta u spoljašnji deo 21 u spoljašnjoj cevi 17 i na kraju u međuprostor 22 između unutrašnje cevi 16 i spoljašnje cevi 17. U ilustrovanom otelotvorenju sistem za ubrizgavanje 9 leži na grejnoj površini 10. Otelotvorenje sistema za Figure 1 shows a schematic longitudinal section through the furnace or boiler 1. In the boiler, the supply of fuel 2 and air for combustion 3, which are connected for combustion, are shown schematically. The generated combustion gas 4 flows through the furnace and the downstream heating surfaces 10, 11, 12, which are arranged in the combustion gas stream. The furnace starts with air distribution. This means that the combustion air 3 added to the burner is not sufficient for the complete conversion of the fuel 2. For further combustion, the combustion air 5 is added, for example, under the convective heating surfaces 10, 11, 12 by means of wall nozzles. In the embodiment illustrated in the figure, the reducing agent of nitrogen oxide is mixed with the pressure gas 8 for fine distribution with a part of the required air above the combustion 7 inside the mixing chamber 15 via one or more horizontally extended injection systems 9 and leads into the inner space 23 of the inner pipe 16. Another part of the oxidizing agent 6 (combustion air) is also supplied via the injection system 9 to the combustion gas by passing into the outer part 21 in the outer tube 17 and finally in the intermediate space 22 between the inner tube 16 and the outer tube 17. In the illustrated embodiment, the injection system 9 rests on the heating surface 10. The embodiment of the system for
1 1
ubrizgavanje 9, prikazano na Slici 1, ima spoljašnju cev 17 čiji prečnik se smanjuje u smeru unutrašnjeg kraja. the injector 9, shown in Figure 1, has an outer tube 17 whose diameter decreases towards the inner end.
Na Slici 2 prikazan je nacrt sistema za ubrizgavanje 9 prikazan na Slici 1. Unutar kotla 1 date su grejne površine 10 na kojima ili u čijoj blizini se nalazi sistem za ubrizgavanje 9. Sistem za ubrizgavanje ima unutrašnju cev 16 i spoljašnju cev 17. Prema pronalasku, samo jedna unutrašnja cev 16 je sadržana u spoljašnjoj cevi 17. U komori za mešanje 15 koja se nalazi van kotla 1 (u spoljašnjem delu 21 sistema za ubrizgavanje), redukcioni agens 13 se distribuira pomoću propelanta 14. Ako je to redukcioni agens rastvoren u tečnosti, on se raspršuje na ovaj način. U isto vreme, deo tečnosti 7 potreban u procesu se unosi u komoru za mešanje 15, koja je u pogodnom otelotvorenju vazduh za sagorevanje 7. Dovod vazduha za sagorevanje može, na primer, takođe da se desi tangencijalno sa komorom za mešanje 15 kako bi se poboljšalo mešanje. Mešana tečnost koja se sastoji od potisnog gasa 14, redukcionog agensa 13 i vazduha za sagorevanje 7 napušta komoru za mešanje 15 i ulazi u unutrašnju cev 16. U unutrašnjem delu 20 sistema za ubrizgavanje 9, koji se nalazi u kotlu 1, smeša postepeno napušta unutrašnju cev 16 u smeru protoka kroz otvore 18 i ulazi u međuprostor 22 između unutrašnje cevi 16 i spoljašnje cevi 17. Otvori 18 u unutrašnjoj cevi 16 su dimenzionirani tako da se duž dužine unutrašnje cevi 16 odvija ravnomerna raspodela u međuprostoru 22 između unutrašnje cevi 16 i spoljašnje cevi 17. Figure 2 shows the outline of the injection system 9 shown in Figure 1. Inside the boiler 1 are given heating surfaces 10 on which or in the vicinity of which the injection system 9 is located. The injection system has an inner pipe 16 and an outer pipe 17. According to the invention, only one inner pipe 16 is contained in the outer pipe 17. 21 of the injection system), the reducing agent 13 is distributed by the propellant 14. If it is a reducing agent dissolved in a liquid, it is dispersed in this way. At the same time, part of the liquid 7 required in the process is introduced into the mixing chamber 15, which in a suitable embodiment is the combustion air 7. The supply of combustion air can, for example, also take place tangentially to the mixing chamber 15 in order to improve the mixing. The mixed liquid consisting of pressure gas 14, reducing agent 13 and combustion air 7 leaves the mixing chamber 15 and enters the inner pipe 16. In the inner part 20 of the injection system 9, located in the boiler 1, the mixture gradually leaves the inner pipe 16 in the direction of flow through the openings 18 and enters the intermediate space 22 between the inner pipe 16 and the outer pipe 17. The openings 18 in the inner tube 16 are sized so that along the length of the inner tube 16 there is an even distribution in the intermediate space 22 between the inner tube 16 and the outer tube 17.
Deo tečnosti 6 potrebne u procesu takođe se dovodi u spoljašnju cev 17 u kojoj se smeša izlazi iz unutrašnje cevi 16 unosi, i tako se mešaju unutar međuprostora 22, pre nego što zajedno izađu iz spoljašnje cevi 17 kroz otvore 19, pružene za ovu svrhu, u okolnoj struji gasa sagorevanja 4. Otvori 19 spoljašnje cevi 17 su dimenzionirani tako da preko dužine spoljašnje cevi 17 dolazi do izliva u okolni gas sagorevanja 4 što je moguće jednoličnije. A part of the liquid 6 required in the process is also supplied to the external pipe 17 in which the mixture exiting the internal pipe 16 is introduced, and thus they are mixed within the intermediate space 22, before they exit together from the external pipe 17 through the openings 19, provided for this purpose, in the surrounding stream of combustion gas 4. The openings 19 of the external pipe 17 are dimensioned so that over the length of the external pipe 17 there is an outflow into the surrounding combustion gas 4 as uniform as possible.
Otvori 18 unutrašnje cevi 16 mogu takođe biti orijentisani tangencijalno na spoljašnjost unutrašnje cevi 16 kako bi se postiglo bolje mešanje u međuprostoru 22 između spoljašnje i unutrašnje cevi. Isto tako, otvori 18 mogu takođe predstavljati mnoštvo otvora koji, zbog svog mnoštva, postižu dobro mešanje sa medijumom 6 koji ulazi u spoljašnju cev 17. The openings 18 of the inner tube 16 may also be oriented tangentially to the exterior of the inner tube 16 in order to achieve better mixing in the interspace 22 between the outer and inner tubes. Likewise, the openings 18 may also represent a plurality of openings which, due to their plurality, achieve good mixing with the medium 6 entering the outer tube 17.
U skladu sa ovim pronalaskom, potpuno isparavanje se postiže prvo propuštanjem redukcionog agensa pomešanog sa vrućim oksidacionim agensom (poželjno vazduhom) u unutrašnju cev 16, što se zatim prenosi preko prvih izlaznih otvora 18 u međuprostor 22 između unutrašnje cevi 16 i spoljašnje cevi 17, tu u međuprostoru 22 se se ponovo meša sa vrućim oksidacionim agensom (poželjno vazduhom), i zatim izlazi iz sistem za ubrizgavanje 9 preko drugog izlaznog otvora 19 u spoljašnjoj cevi 17. In accordance with the present invention, complete vaporization is achieved by first passing a reducing agent mixed with a hot oxidizing agent (preferably air) into the inner tube 16, which is then transferred through the first outlet openings 18 into the intermediate space 22 between the inner tube 16 and the outer tube 17, where in the intermediate space 22 it is again mixed with the hot oxidizing agent (preferably air), and then exits the system for injection 9 through the second outlet opening 19 in the outer pipe 17.
Kako bi se postiglo (rezidualno) isparavanje redukcionog agensa u međuprostoru 22, u skladu sa In order to achieve (residual) evaporation of the reducing agent in the intermediate space 22, in accordance with
2 2
pronalaskom, prvi izlazni otvori 18 unutrašnje cevi 16 se otvaraju u međuprostor 22. To znači da su drugi izlazni otvori 19 spoljašnje cevi 17 postavljeni pomaknuti u odnosu na prve izlazne otvore 18 unutrašnje cevi 16. Na Slici 2, prvi izlazni otvori 18 su šematski prikazani u obliku cevi ili mlaznica, čije ose su normalne na uzdužnu osu unutrašnje cevi 16 i sistema za ubrizgavanje 9. Osa svakog prvog izlaznog otvora 18 je usmerena na unutrašnji zid spoljašnje cevi 17. Ovo sprečava da se tečnost koji izlazi iz prvog izlaznog otvora 18 direktno rasprši kroz drugi izlazni otvor 19, ali umesto toga, redukcioni agens se prvo meša u međuprostoru 22 sa dodatno dovedenim oksidacionim agensom 6 i može potpuno ispariti unutar međuprostora 22 pre nego što izađe iz spoljašnje cevi 17. according to the invention, the first outlet openings 18 of the inner tube 16 open into the intermediate space 22. This means that the second outlet openings 19 of the outer tube 17 are placed offset in relation to the first outlet openings 18 of the inner tube 16. In Figure 2, the first outlet openings 18 are schematically shown in the form of tubes or nozzles, the axes of which are normal to the longitudinal axis of the inner tube 16 and the injection system 9. The axis of each first outlet opening 18 is directed to the inner wall of the outer tube 17. This prevents the liquid coming out of the first outlet opening 18 from being directly dispersed through the second outlet opening 19, but instead, the reducing agent is first mixed in the intermediate space 22 with the additionally supplied oxidizing agent 6 and can completely evaporate inside the intermediate space 22 before exiting the outer tube 17.
Kao što je pomenuto, osa svakog prvog izlaznog otvora 18 seče unutrašnji zid spoljašnje cevi 17 na zatvorenom delu zida spoljašnje cevi 17. Udaljenost preseka osa datog ili proizvoljnog prvog izlaznog otvora 18 unutrašnje cevi 16 do ivice najbližeg drugog izlaznog otvora 19 spoljašnje cevi 17 je najmanje 1,5 puta veća od radijusa odgovarajućeg prvog izlaznog otvora 18. As mentioned, the axis of each first exit opening 18 intersects the inner wall of the outer tube 17 at the closed part of the wall of the outer tube 17. The distance of the intersection of the axis of a given or arbitrary first exit opening 18 of the inner tube 16 to the edge of the nearest second exit opening 19 of the outer tube 17 is at least 1.5 times the radius of the corresponding first exit opening 18.
Slika 3 pokazuje poželjan raspored većeg broja sistema za ubrizgavanje 9 na ili u blizini cevi grejnih površina 10. U prikazanom otelotvorenju, izlazni otvori 19 spoljašnjeg cevi 17 su raspoređeni nasuprot jedan drugom, gde se izlazni otvori 19 zaustavljaju u prostoru između pojedinačnih cevi grejnih površina . Figure 3 shows a preferred arrangement of a plurality of injection systems 9 on or near the heating surface tubes 10. In the illustrated embodiment, the outlet openings 19 of the outer tube 17 are arranged opposite each other, where the outlet openings 19 stop in the space between the individual heating surface tubes.
Slika 4 prikazuje drugi poželjan raspored većeg broja sistema za ubrizgavanje 9 na ili u blizini cevi grejnih površina 10. U prikazanom otelotvorenju, izlazni otvori 19 spoljašnje cevi 17 raspoređeni su pomaknuti (mešaju se jedni sa drugima) suprotno jedan od drugog. Fig. 4 shows another preferred arrangement of a plurality of injection systems 9 on or near the heating surface pipe 10. In the embodiment shown, the outlet openings 19 of the outer pipe 17 are arranged offset (mixed with each other) opposite to each other.
Lista referentnih brojeva List of reference numbers
1: kotao/komora za sagorevanje/peć 1: boiler/combustion chamber/furnace
2: gorivo 2: fuel
3: vazduh za sagorevanje 3: combustion air
4: gas sagorevanja 4: combustion gas
5: oksidacioni agens/vazduh za sagorevanje 5: oxidizing agent/combustion air
6: oksidacioni agens/vazduh za sagorevanje unutar spoljašnje cevi (međuprostor između unutrašnje cevi i spoljašnje cevi) 6: oxidizing agent/combustion air inside the outer tube (the space between the inner tube and the outer tube)
7: oksidacioni agens/vazduh za sagorevanje unutar unutrašnje cevi 7: oxidizing agent/combustion air inside the inner tube
8: redukcioni agens i potisni gas 8: reducing agent and propellant gas
9: sistem za ubrizgavanje 9: injection system
10: grejna površina 10: heating surface
11: grejna površina 11: heating surface
12: grejna površina 12: heating surface
: redukcioni agens : reducing agent
: potisni gas : thrust gas
: spoljašnja komora za mešanje : unutrašnja cev : outer mixing chamber : inner tube
: spoljašnja cev : outer tube
: izlazni otvori unutrašnje cevi) : izlazni otvori spoljašnje cevi : outlet openings of the inner tube) : outlet openings of the outer tube
: unutrašnji deo : inner part
: spoljašnji deo : outer part
: međuprostor : interspace
: unutrašnji prostor unutrašnje cevi : the inner space of the inner tube
Claims (16)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP16175167.2A EP3260776B1 (en) | 2016-06-20 | 2016-06-20 | Lance system, boiler- containing lance system and method for reducing nox |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RS58920B1 true RS58920B1 (en) | 2019-08-30 |
Family
ID=56137227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RS20190734A RS58920B1 (en) | 2016-06-20 | 2016-06-20 | Lance system, boiler- containing lance system and method for reducing nox |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3260776B1 (en) |
| PL (1) | PL3260776T3 (en) |
| RS (1) | RS58920B1 (en) |
| WO (1) | WO2017220571A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111111405A (en) * | 2020-02-12 | 2020-05-08 | 山西华仁通电力科技有限公司 | Ammonia SNCR Denitrification System for Tower Boiler |
| CN115672004A (en) * | 2022-11-25 | 2023-02-03 | 辽宁东方发电有限公司 | SNCR ultralow-emission denitration device of fluidized bed boiler |
| CN119491076B (en) * | 2025-01-17 | 2025-05-30 | 河北思凯淋环保科技有限公司 | Special internal mixing double-medium evaporation cold spray gun for steel mill converter |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0440604B2 (en) * | 1988-10-31 | 1999-10-27 | NOELL Inc. | Devices and method for cleaning gases |
| WO1991000134A1 (en) | 1989-07-04 | 1991-01-10 | Fuel Tech Europe Limited | Lance-type injection apparatus for introducing chemical agents into flue gases |
| ATE140163T1 (en) | 1990-05-21 | 1996-07-15 | Nalco Fuel Tech Gmbh | METHOD FOR MINIMIZING THE CONCENTRATION OF POLLUTANTS IN COMBUSTION GASES |
| US5281403B1 (en) | 1991-09-27 | 1996-06-11 | Noell Inc | Method for converting urea to ammonia |
| DE4434943C2 (en) | 1994-09-30 | 1998-08-27 | Krc Umwelttechnik Gmbh | Process for reducing the NO¶x¶ content while minimizing the slippage of reducing agents in waste and flue gases from combustion and production processes |
| US5681536A (en) | 1996-05-07 | 1997-10-28 | Nebraska Public Power District | Injection lance for uniformly injecting anhydrous ammonia and air into a boiler cavity |
| US20040201142A1 (en) | 2003-04-14 | 2004-10-14 | Robert Rumen | Injection lance for uniformly injecting a steam/ammonia mixture into a fossil fuel combustion stream |
| US7374735B2 (en) | 2003-06-05 | 2008-05-20 | General Electric Company | Method for nitrogen oxide reduction in flue gas |
| DE102007003665B4 (en) * | 2006-08-09 | 2017-08-31 | Martin GmbH für Umwelt- und Energietechnik | Nozzle for introducing and metering a treatment medium into the exhaust gas flow in combustion processes |
| US7622091B2 (en) | 2007-01-24 | 2009-11-24 | General Electric Company | Methods and systems for reducing NOx emissions in industrial combustion systems |
| US8555797B2 (en) * | 2007-05-10 | 2013-10-15 | Alstom Technology Ltd | System and method for decreasing NOx emissions from a fluidized bed combustion system |
| DE102010050334B4 (en) | 2010-11-05 | 2015-04-23 | Jörg Krüger | Process and apparatus for non-catalytic denitrification of exhaust gases from incinerators |
| DE102012110962A1 (en) | 2012-11-14 | 2014-05-15 | Babcock Borsig Steinmüller Gmbh | Process and multi-fluid nozzle for the reduction of undesirable substances in a flue gas |
| EP2962743A1 (en) | 2014-07-04 | 2016-01-06 | Alstom Technology Ltd | A boiler and a method for NOx emission control from a boiler with SNCR |
-
2016
- 2016-06-20 RS RS20190734A patent/RS58920B1/en unknown
- 2016-06-20 EP EP16175167.2A patent/EP3260776B1/en active Active
- 2016-06-20 PL PL16175167T patent/PL3260776T3/en unknown
-
2017
- 2017-06-20 WO PCT/EP2017/065077 patent/WO2017220571A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3260776A1 (en) | 2017-12-27 |
| PL3260776T3 (en) | 2019-10-31 |
| WO2017220571A1 (en) | 2017-12-28 |
| EP3260776B1 (en) | 2019-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101240900B (en) | Combustion container | |
| US7622093B2 (en) | Method for zonal injection of chemicals into a furnace convective pass to reduce pollutants from flue gases | |
| US9649594B2 (en) | Dual injection grid arrangement | |
| US8021635B2 (en) | Combustion furnace humidification devices, systems and methods | |
| US10583393B2 (en) | Cyclonic injector and method for reagent gasification and decomposition in a hot gas stream | |
| US20020061271A1 (en) | Method for the combined reduction of nitrogen oxide and sulfur dioxide concentrations in the furnace region of boilers | |
| US20050002841A1 (en) | Co-axial ROFA injection system | |
| CN201907975U (en) | Pyrolysis device for utilizing urea for ammonia preparation | |
| RS58920B1 (en) | Lance system, boiler- containing lance system and method for reducing nox | |
| US20040185399A1 (en) | Urea-based mixing process for increasing combustion efficiency and reduction of nitrogen oxides (NOx) | |
| AU2005304349B2 (en) | SNCR distribution grid | |
| US8449288B2 (en) | Urea-based mixing process for increasing combustion efficiency and reduction of nitrogen oxides (NOx) | |
| FI126455B (en) | Soda boiler, fuel feed means and process for feeding black liquor and air to reduce nitric oxide emissions | |
| CN104649297B (en) | Urea pyrolysis device and the method for carbamide denitrification apparatus and carbamide denitration | |
| US12337280B2 (en) | NOx abatement system for a stationary burning system | |
| CN209934497U (en) | Flue mixer | |
| PL236482B1 (en) | Injection lance for insertion of reactant into power boilers | |
| WO2005088193A1 (en) | UREA-BASED MIXING PROCESS FOR INCREASING COMBUSTION EFFICIENCY AND REDUCTION OF NITROGEN OXIDES (NOx) |