КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F23J15/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлоагрегатах, работающих на газомазутном топливе.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к данному изобретению является котельная установка, содержащая котел с газомазутными горелками, газоход с V-образным участком, в котором установлен подогреватель дутьевого воздуха, систему орошения с системой питания оросителей.

Недостаток известного решения заключается в том, что оно не обеспечивает эффективную очистку дымовых газов от окислов азота и серы.

Технический результат данного изобретения состоит в повышении качества очистки и надежности работы установки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной котельной установке, содержащей котел с газомазутными горелками, газоход с V-образным участком, в котором установлен подогреватель дутьевого воздуха, систему орошения с системой питания оросителей, система орошения включает ороситель щелочного раствора, установленный в опускной части V-образного участка газохода, два оросителя сульфита натрия, один из которых установлен в подъемной части V-образного участка газохода, ороситель карбамида, установленный на входе в газоход, а система питания оросителя сульфита натрия, установленного в подъемной части V-образного участка газохода, снабжена теплообменником внешнего контура. Теплообменник внешнего контура может иметь регулятор расхода греющей среды, соединенный с датчиком влажности, установленным в выходной части газохода.

На чертеже изображена схема котельной установки.

Котельная установка состоит из котла 1 с газомазутной горелкой, газохода 2 с V-образным участком. В газоходе 2 последовательно по ходу движения дымовых газов расположены ороситель 3 карбамида, установленный на входе в газоход 2, ороситель 4 сульфита (бисульфита) натрия, ороситель 5 щелочного раствора, причем ороситель 5 расположен в опускной части 6 V-образного участка газохода 2, в котором также расположена вторая ступень 7 (по ходу движения воздуха) подогревателя дутьевого воздуха котла. Опускная 6 и подъемная часть 8 V-образного участка газохода имеют автономные поддоны 9 и 10. Над первой ступенью 11 подогревателя дутьевого воздуха установлен ороситель 12 сульфита (бисульфита) натрия.

Система питания оросителей состоит из бака щелочного раствора 13, насоса 14, трубопровода 15, бака карбамида 16, насоса 17, трубопровода 18. Поддон 9 трубопроводом 19 соединен с системой питания оросителей 4 и 12, состоящей из блока регенерации и очистки 20, насоса 21 и трубопроводов 22 и 23, по которым раствор сульфита натрия подается к оросителям 12 и 4.

Для отвода продуктов очистки служит трубопровод 24.

В систему питания оросителя 12 включен теплообменник внешнего контура 25 с регулятором расхода 26 греющей среды. Регулятор 26 соединен с датчиком 27 влажности дымовых газов, установленным в выходной части газохода 2, и датчиком температуры среды 28 в линии 21.

Работа котельной установки осуществляется следующим образом.

При сжигании топлива (газ, мазут или смесь газ-мазут) дымовые газы поступают в газоход 2. В начальной (входной) зоне газохода, где температура дымовых газов 400-800^оС, происходит орошение их из оросителя 3 подачи карбамида раствором высокой концентрации (40-70%). При этом в контактной зоне осуществляется дефиксация окислов азота по реакции
2(NH₂)CO + 6NO 6NO 5N₂ + 4H₂O +
+2CO₂.

На горизонтальном участке газохода перед V-образным участком осуществляется распыление сульфита натрия концентрацией 40-70% из оросителя 4 и осуществляется дальнейшая дефиксация азота по реакциям
2Na₂SO₃ + 2NO ->> 2Na₂SO₄ + N₂;
2NaHSO₃ + 2NO ->> N₂ + 2NaHSO₄. и частичное связывание оксида серы по реакции
Na₂SO₃ + SO₂+ H₂O ->> 2NaHSO₃.

Продукты реакции взаимодействия с оксидом серы поступают в опускную часть 6 V-образного участка газохода 2, куда через ороситель 5 подается щелочной раствор (Na₂CO₃, NaOH) и осуществляется связывание оксида серы по реакции
Na₂CO₃ + SO₂ Na₂SO₃ + CO₂;
NaOH + SO₂ NaHSO₃.

На поверхности второй ступени 7 подогревателя дутьевого воздуха происходит конденсация водяных паров из дымовых газов, а в поддоне 9 накапливается концентрированный раствор продуктов химреакций с преобладанием сульфита (бисульфита) натрия. Из поддона 9 раствор направляется на блок очистки и регенерации 20, где происходит отделение уловленной сажи, а очищенный концентрированный раствор сульфита (бисульфита) натрия насосом 21 подается по трубопроводам 22, 23 к оросителям 12 и 4. Трубопровод 22 проходит через теплообменник внешнего контура 25, где осуществляется подогрев раствора. Подогретый раствор через ороситель 12 подается в подъемную часть V-образного участка газохода, где происходит испарение раствора и его активное взаимодействие с окислами серы и азота, оставшимися в дымовых газах по реакциям
Na₂SO₃ + SO₂ + H₂O 2NaHSO₄;
2NaHSO₃ + 2NO N₂ + 2NaHSO₄;
2Na₂SO₃ + 2NO 2Na₂SO₄ + N₂.

Продукты реакции с преобладанием сульфата натрия скапливаются в поддоне 10, откуда отводятся по трубопроводу 24.

В зависимости от степени влажности дымовых газов регулируется через датчики 27 и 28 и регулятор расхода 26 степень нагрева подаваемого в ороситель 10 раствора, чем обеспечивается минимальная относительная влажность дымовых газов на выходе из газохода и предотвращается конденсация влаги на стенках дымовой трубы (не показана).

Благодаря орошению раствором карбамида в зоне высоких температур обеспечиваются наиболее благоприятные условия реакций взаимодействия орошающего раствора и окислов, содержащихся в дымовых газах, без использования катализаторов, а подогрев раствора сульфита натрия, подаваемого в низкотемпературную зону подъемной части V-образного участка газохода, обеспечивает оптимальные условия взаимодействия реагентов при минимальном расходе орошающей жидкости, что снижает влажность уходящих дымовых газов.

Использование: в теплоэнергетике. Сущность изобретения: установка включает котлоагрегат 1, газоход 2 с V-образным участком. На входе в газоход установлен ороситель 18 подачи карбамида и далее по ходу движения дымовых газов расположены ороситель 4 сульфита (бисульфита) натрия, ороситель 5 щелочного раствора и ороситель 12 раствора сульфита (бисульфита) натрия. Система питания оросителя 12 снабжена теплообменником 25 внешнего контура, подача греющей среды в который регулируется посредством датчиков 27 и 28 влажности и температуры. Котельная установка позволяет обеспечить эффективную очистку дымовых газов без использования катализаторов и при минимальной относительной влажности дымовых газов на выходе из газохода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая котел с газомазутными горелками, газоход с V-образным участком, в котором установлен подогреватель дутьевого воздуха, систему орошения с системой питания оросителей, отличающаяся тем, что система орошения включает ороситель щелочного раствора, два оросителя сульфита натрия, один из которых установлен в подъемной части V-образного участка газохода, ороситель карбамида, установленный на входе в газоход, а система питания оросителя сульфита натрия, установленного в подъемной части V-образного участка газохода, снабжена теплообменником внешнего контура. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник внешнего контура снабжен регулятором расхода греющей среды, соединенным с датчиком влажности, установленным в выходном участке газохода.