СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ КОРРОЗИИ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ТЕПЛООБМЕНА КОТЛА И СРЕДСТВО ПОДАЧИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2013 года по МПК C23F11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу предотвращения коррозии на поверхностях теплообмена котла согласно преамбуле п.1 формулы изобретения. Изобретение относится также к средству подачи дополнительного материала в соответствии с преамбулой п.11.

Уровень техники

В паровых котлах образуется много соединений, которые вредны для материалов поверхностей теплообмена котла и/или при введении в среду с дымовыми газами. В частности, при сжигании биотоплива и топлива из отходов была обнаружена коррозия поверхностей теплообмена котла, особенно коррозия труб пароперегревателя. Кроме того, было обнаружено, что зола, образующаяся при сгорании, откладывается на поверхностях теплообмена, что снижает теплообмен.

Вышеупомянутое биотопливо включает природные растительные материалы, такие как куски дерева, кора, агробиомасса, опилки, щелок натронной варки целлюлозы и т.п. Топливо из отходов включает, например, отсортированные бытовые отходы, промышленные отходы и отходы коммерческой деятельности, а также отходы древесины со строительства.

Эти виды топлива содержат значительные количества хлора. Вместе с натрием и калием, выделяющимися из топлива, они образуют газообразные щелочные хлориды в дымовых газах, которые конденсируются и осаждаются на поверхностях теплообмена, особенно на поверхностях пароперегревателя. Осаждение и конденсация проходят, в частности, в местах, где температура на поверхности теплообмена ниже 650°C. Когда температура поверхности теплообмена выше 450°C, щелочные хлориды вызывают хлорную коррозию.

Когда дымовые газы охлаждаются, испарившиеся щелочные хлориды в результате нуклеации образуют значительное количество мелких частиц, диаметр которых ниже 1 мкм. Частицы такого размера почти невозможно отделить обычными электростатическими осадителями, которые типично применяются для очистки дымовых газов. Таким образом, они напрямую выходят в наружный воздух, где создают проблемы. Известно, что мелкие частицы, например, опасны для здоровья.

Кроме того, было отмечено, что мелкие частицы, образованные из щелочных хлоридов, выносятся с золой, образованной при сжигании биотоплива, в катализатор нейтрализации NOx, который часто применяется для удаления оксидов азота из дымовых газов. Было отмечено, что они ускоряют деактивацию и отравление катализатора. Обнаружено, между прочим, что мелкие частицы блокируют пористую структуру катализатора.

Чтобы устранить проблемы, вызываемые хлоридами, применялось введение различных дополнительных материалов в печь. Патент FI 117631 (соответствующий международной публикации WO 2006/134227) раскрывает распыление жидкого сульфатсодержащего соединения в зону пароперегревателя парового котла, которое связывает щелочные хлориды, образованные в печи. В патенте EP 1354167 жидкое сульфатное соединение или серная кислота подается в дымовые газы до пароперегревателей. В целях подачи сульфатного соединения, т.е. дополнительного материала, между боковыми стенками печи была встроена, по меньшей мере, одна труба, в которой были сделаны отверстия для подачи дополнительного материала из трубы в дымовые газы.

Известно также об уменьшении выделения оксидов азота в различных типах котлов благодаря подаче в их печь различных дополнительных материалов, которые уменьшают количество оксидов азота, образующихся при сгорании в дымовых газах. Решение такого типа описано, например, в патенте US 5820838, где в печь котла со стационарным псевдоожиженным слоем распыляют дополнительный материал, такой как аммиак или мочевина, которые снижают содержание оксидов азота. Для распыления дополнительного материала в печь устанавливают охлаждаемые панельно-трубчатые поверхности, которые включают отдельные каналы для дополнительного материала. Распыление дополнительного материала в печь проводится через отверстия, расположенные в стенках каналов для дополнительного материала. Панельно-трубчатые поверхности являются либо так называемыми омега-панелями, либо так называемыми панелями с открылками, которые устанавливаются вертикально в направлении потока дымового газа. Омега-панели образованы из труб, установленных друг на друга, причем сечение является в основном квадратным или прямоугольным. Таким образом, стороны панелей плоские. Омега-панели крепятся между противоположными стенками печи так, чтобы они шли поперек печи. Панели с открылками образованы из параллельных труб для воды или пара, которые соединены друг с другом с помощью оребрения, или труб для дополнительного материала так, чтобы они образовывали плоскую структуру. Панели с открылками крепятся к стенке и/или потолку печи так, что трубы, образующие панель, по существу параллельны стенкам печи.

Вышеописанные способ подачи и устройство для подачи дополнительного материала не дают решения того, как подать дополнительный материал равномерно по всей поперечной площади котла в канал дымовых газов и точно в желаемую точку в надлежащую температурную зону в котле и/или каналах дымовых газов. Важно установить точку подачи дополнительного материала так, чтобы дополнительный материал и вредные материалы, образующиеся в печи, имели достаточно времени для реакции друг с другом, и чтобы получить продукты реакции, которые не вредны для материалов котла или окружающей среды.

Кроме того, с вышеописанными панелями с открылками имеется проблема в том, что они структурно слабые. Особенно слаба их боковая структура, и они легко теряют форму в условиях печи.

Раскрытие изобретения

Следовательно, целью настоящего изобретения является разработать такой способ и устройство для подачи дополнительного материала в дымовые газы котла, которые устраняют вышеупомянутые проблемы и с помощью которых дополнительный материал можно подать равномерно по всей плоскости подачи дополнительного материала.

Эта цель достигается способом по изобретению, характеризующимся в первую очередь тем, что будет представлено в отличительной части независимого пункта 1 формулы изобретения.

В свою очередь, средство по изобретению для подачи дополнительного материала характеризуется в первую очередь тем, что будет представлено в отличительной части независимого п.11. Другие зависимые пункты будут представлять некоторые предпочтительные варианты реализации изобретения.

Изобретение базируется на идее, что для предотвращения коррозии дополнительный материал подается в дымовые газы котла с помощью, по меньшей мере, одного средства подачи дополнительного материала. Средство подачи дополнительного материала является по своей структуре охлаждаемой балкой, которая получается при скреплении друг с другом обычных труб, использующихся в производстве поверхностей теплообмена, посредством ребер (оребрений) так, что они образуют оболоченную структуру. Хладагент течет в трубах, образующих балку, и эта среда охлаждает и саму балку, и дымовые газы, когда они текут мимо, по меньшей мере, трех сторон балки. Трубы соединены с контуром циркуляции хладагента в котле, в этом случае балка является одной из поверхностей теплообмена котла. Балка может также быть соединена так, чтобы образовывать собственный контур циркуляции хладагента. По меньшей мере, одно средство подачи, например балка, устанавливается в котле или в канале дымового газа в направлении потока дымовых газов до поверхностей теплообмена, защищаемых от коррозии, таких как пароперегреватели, между противоположными стенками печи или канала дымовых газов. Концы балки выходят наружу стенок печи или канала дымового газа, где концы балки закрываются торцевыми пластинами, образуя таким путем закрытую оболочечную структуру. Дополнительный материал подается внутрь этой оболочечной структуры, подача из которой дополнительного материала в дымовые газы происходит через сопла или отверстия, устроенные в балке.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, дополнительный материал, подаваемый в печь, является газообразным. Этот тип дополнительного материала подается внутрь балки по каналу, образованному на одном конце балки. Таким образом балка наполняется газообразным дополнительным материалом, который подается в дымовые газы через сопла или отверстия, устроенные в балке.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, подаваемый в печь дополнительный материал является жидкостью. Загрузочные трубы установлены внутри балки, и эти трубы соединены с соплами, устроенными в балке, через которые подается дополнительный материал. Дополнительный материал может также быть мелкозернистым порошковым материалом, который подается в дымовые газы с помощью загрузочных труб. При подаче и жидкого, и порошкового дополнительного материала применяется транспортирующий воздух, с помощью которого подается дополнительный материал. Можно также установить внутри балки линии питания более чем одним дополнительным материалом.

На одну плоскость котла или канала дымового газа устанавливается параллельно несколько балок, чтобы защитный эффект подаваемого из них дополнительного материала по возможности покрывал всю площадь поперечного сечения печи или канала дымового газа. С помощью балок можно регулировать температуру дымовых газов перед защищаемыми поверхностями теплообмена и поэтому число устанавливаемых балок зависит от желаемой температуры. Однако число балок следует устанавливать так, чтобы дымовые газы могли течь между ними. Расстояние между параллельными балками составляет, по меньшей мере, примерно 0,5 метра.

Когда защищаемые поверхности теплообмена находятся в печи котла, балки могут быть расположены так, чтобы идти от передней стенки печи к задней стенке или от одной боковой стенки к другой. Можно также поместить одну или более изогнутых балок на какой-нибудь стенке, чтобы оба ее конца находились на одной и той же стенке. Расположение балок зависит от дополнительного материала, подаваемого из балок, и от времени, необходимом для реакции этого материала с вредным материалом в дымовых газах. Кроме того, на расположение высоты балки влияет то, какова желаемая температура дымовых газов, когда они достигают защищаемых поверхностей теплообмена, например пароперегревателей.

Балки могут также быть установлены в канал дымового газа. Тогда они находятся между противоположными стенками канала дымового газа. Одна или более изогнутых балок может быть также установлена на какой-нибудь стенке канала дымового газа. Единственным предварительным условием является то, что балки находятся до поверхности теплообмена в направлении течения дымовых газов.

Посредством балки можно подавать различные дополнительные материалы, которые, реагируя с материалами в дымовых газах, снижают количество соединений, вредных для материалов горячих поверхностей котла или для среды. Когда желательно уменьшить коррозию горячих поверхностей печи, подаваемым дополнительным материалом является сульфат железа(III) (Fe₂(SO₄)₃) и/или сульфат алюминия(III) (Al₂(SO₄)₃). Эти соединения разлагаются по действием температуры на оксид железа или алюминия и триоксид серы, который реагирует с щелочью щелочных хлоридов и образует сульфат щелочи, который значительно менее вреден с точки зрения коррозии. Обычно сульфат железа или сульфат алюминия подаются в дымовые газы в жидкой форме в виде мелких капель на такой уровень, где температура дымовых газов составляет 650-1000°C, предпочтительно 750-950°C.

Если хотят предотвратить хлорную коррозию, температуру поверхности балки или балок, расположенных параллельно, регулируют с помощью хладагента, текущего в трубах, таким образом, чтобы температура поверхности труб была ниже приблизительно 450°C. Этим обеспечивается, что балки не будут мишенью для хлорной коррозии. Кроме того, сульфат, подаваемый из балки, по меньшей мере частью реагирует с щелочными хлоридами, выносимыми с дымовыми газами. Другими словами, количество щелочных хлоридов в дымовых газах можно снизить еще до того, как они достигнут поверхности теплообмена, защищаемой от коррозии.

Далее, благодаря подаче сульфата и регулировке температуры балки, для пароперегревателей можно использовать более дешевые материалы. Это дает большую экономию материальных затрат.

Когда сульфат может быть равномерно распределен над дымовыми газами, можно защитить от вредного действия щелочных хлоридов всю площадь пароперегревателей. Реакции сульфата с щелочными хлоридами снижает также число мелких частиц щелочных хлоридов, движущихся с дымовыми газами. Размер щелочных сульфатов, создаваемых в реакции между щелочными хлоридами и сульфатом, несколько больше, чем размер щелочных хлоридов.

Благодаря изобретению можно также уменьшить выделение диоксида углерода из котла.

Преимуществом изобретения является также то, что с его помощью можно гарантировать достаточное перемешивание дополнительного материала и горячих дымовых газов, так как сопла или впускные отверстия можно легко расположить так, чтобы струи из них проникали вглубь печи, покрывая таким образом по существу всю площадь сечения печи.

Другим преимуществом изобретения является то, что когда сопла или выпускные отверстия, используемые для подачи дополнительного материала, встроены в балку, создается простая и долговечная система подачи дополнительного материала. Таким образом, не нужно устанавливать в печи занимающие много места сложные дополнительные конструкции, такие как трубы для подачи дополнительного материала. Кроме того, то, что балка охлаждается, предотвращает разложение дополнительного материала в трубах, по которым он проводится, до того как он будет подан в дымовые газы. То, что балка охлаждается, предлагает также возможность регулирования температуры в зоне пароперегревателей.

Кроме того, вышеописанная оболочечная структура балки является прочной и хорошо сохраняет свою форму в условиях котла.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно с обращением к приложенным чертежам, на которых:

фиг.1 схематически показывает, вид сбоку, котел со стационарным псевдоожиженным слоем, причем в котел было установлено, по меньшей мере, одно средство подачи дополнительного материала,

фиг.2 схематически показывает, вид сверху, сечение по линии C-C печи котла с фиг.1,

фиг.3a схематически показывает, вид сверху, средство подачи дополнительного материала,

фиг.3b схематически показывает сечение по линии A-A средства подачи дополнительного материала, показанного на фиг.3a,

фиг.3c показывает деталь фиг.3b,

фиг.4a схематически показывает другое средство подачи дополнительного материала, вид сбоку,

фиг.4b схематически показывает сечение по линии B-B средства подачи дополнительного материала, показанного на фиг.4a,

фиг.4c показывает деталь фиг.4b,

фиг.4d показывает сопло, подходящее для подачи дополнительного материала, вид со стороны печи,

фиг.5 схематически показывает оборотный котел с псевдоожиженным слоем, вид сбоку, причем в этом оборотном котле с псевдоожиженным слоем было установлено, по меньшей мере, одно средство подачи дополнительного материала, и

фиг.6 схематически показывает котел-утилизатор, вид сбоку, причем в этом котле-утилизаторе было установлено, по меньшей мере, одно средство подачи дополнительного материала.

Подробное описание изобретения

В настоящем описании и формуле термин "дополнительный материал" относится к материалу, который образует в котле продукты реакции, предотвращающие коррозию, и этот материал может состоять из одного вещества или смеси нескольких веществ или реагентов. Дополнительный материал может быть газообразным, жидким или порошковым материалом. Термин "защищенная поверхность теплообмена" относится к поверхности теплообмена в печи или канале дымового газа котла, такой как пароперегреватель, к поверхности испарителя или поверхности экономайзера, которые желательно защитить от коррозии.

Фиг.1 показывает котел 1, который в данном примере является котлом со стационарным псевдоожиженным слоем и содержит печь 2. Стенки печи образованы из охлаждаемых водой труб, скрепленных друг с другом оребрением. Нижняя часть печи содержит сопла 3 для подачи ожижающего воздуха, т.е. первичного воздуха из воздушного ящика 4 в печь. Под действием ожижающего воздуха псевдоожиженный слой 5 печи "закипает", т.е. приводится в непрерывное движение в печи 2. Топливо подается в печь из средства 6 подачи топлива, вторичный воздух из насадки 7 для вторичного воздуха и третичный воздух из насадки 8 для третичного воздуха. Применяемое топливо является биотопливом и/или топливом из отходов.

Верхняя часть печи содержит пароперегреватели 9, задачей которых является давать перегретый пар для турбины (не показана). Как видно на фигуре, трубы, образующие стенку печи, изогнуты внутрь от задней стенки 2b так, что образуется выступающий носок 10 к передней стенке печи. Целью носка 10 является направлять дымовые газы желаемым образом к пароперегревателям 9.

Дымовые газы, образующиеся в печи, движутся дальше через канал 11 дымового газа, соединенный с печью. В канале дымового газа находятся поверхности теплообмена, например экономайзеры, для ясности на фигуре не показанные.

По меньшей мере, одно средство подачи дополнительного материала установлено в верхней части печи 2 в поток дымового газа. Предпочтительно в печи имеется несколько параллельных средств подачи дополнительного материала на одной и той же высоте. Фиг.1 показывает два альтернативных места для средства подачи дополнительного материала. Средства подачи 12a и 12b дополнительного материала находятся на некотором расстоянии от поверхностей теплообмена, защищаемых от коррозии, т.е. пароперегревателей 9, в направлении течения до пароперегревателей. В варианте осуществления, показанном на фигуре, средства подачи 12a и 12b дополнительного материала установлены так, чтобы идти от передней стенки 2a печи к задней стенке 2b печи, но при желании они могут также быть установлены так, чтобы идти от одной боковой стенки к другой. При размещении средств подачи дополнительного материала существенно, чтобы они находились на правильной высоте до пароперегревателей. При желании, они могут также помещаться между соплами 8 для третичного воздуха и пароперегревателями. Кроме того, важно, чтобы эти средства подачи дополнительного материала были размещены так, чтобы дополнительный материал имел достаточно времени для реакции с материалами, образующимися в процессе горения.

Средство 12b подачи дополнительного материала находится в направлении течения дымовых газов ближе к пароперегревателям 9, чем средство подачи 12a дополнительного материала. Средство 12b подачи дополнительного материала установлено так, чтобы идти от носка 10 к противоположной стенке печи 2, в этом случае длина пролета балки средства подачи дополнительного материала может быть сделана малой, а структура прочной.

Фиг.2 показывает сечение по линии C-C печи, вид сверху, причем показано место расположения средства подачи дополнительного материала, т.е. балок 12a в печи 2. Балки 12a установлены на равном расстоянии по диаметру печи 2, чтобы подаваемый из них дополнительный материал равномерно распределялся по всему поперечному сечению печи. При желании, балки можно разместить также так, чтобы подаваемый из них дополнительный материал покрывал только часть площади поперечного сечения печи. В балках 12a размещены сопла для подачи дополнительного материала в дымовые газы.

Струя дополнительного материала, создаваемая соплами, схематически показана линиями 13. Естественно, струи дополнительного материала немедленно разбиваются на части, приходя в контакт с дымовыми газами, и в реальной практической ситуации струя дополнительного материала не направлена полностью вперед, как показано на фигуре. Для понятности рисунка фигуры показывают только один ряд сопел на каждой стороне балки 12a горизонтально. Сопла могут также быть размещены либо в один ряд по длине балки, либо они могут находиться в нескольких рядах. Сопла могут также быть расположены по отношению друг к другу в направлении длины балки так, чтобы расстояние между ними было одинаковым или могло различаться. Может также быть несколько рядов сопел в продольном направлении балки, и они могут располагаться так, чтобы сопла подавали дополнительный материал также выше и ниже балки. Таким образом, дополнительный материал подается в печь равномерно вокруг балки. Можно также расположить сопла так, чтобы они подавали дополнительный материал только выше и/или ниже балки, в направлении течения дымовых газов или против него. Существенным в расположении сопел является то, что защитное действие подаваемого из них дополнительного материала распространяется по возможности на весь поток дымового газа. В этой связи следует отметить, что целью фиг.2 является только проиллюстрировать расположение балок 12a в печи 2, поэтому размеры на фигуре не соответствуют реальной ситуации.

Далее более подробно поясняются средства подачи 12a и 12b дополнительного материала. Хотя описание проводится только в отношении средства 12a подачи дополнительного материала, описание относится также к средству 12b подачи дополнительного материала, так как они идентичны в их основных деталях.

Фиг.3a, 3b и 3c показывают средство подачи дополнительного материала, т.е. балку 12a более подробно. Балка 12a состоит из труб 15, скрепленных вместе оребрениями 14, причем в трубах течет хладагент, например вода, пар или их смесь. Трубы скреплены друг с другом с помощью ребер, так что образуется структура балки, полая внутри. Числом труб, используемых в балке, можно воздействовать на температуру дымовых газов, жесткость структуры и равномерность подачи дополнительного материала. Балки расположены в дымовых газах так, что их более длинные стороны установлены в направлении потока дымового газа. Трубы 15, образующие балку 12a, соединены на концах с коллекторами 16, которые в свою очередь соединены с водоперепускными трубами 17, которые соединены с контуром циркуляции хладагента в котле. В результате образуется охлаждаемое средство подачи дополнительного материала. Балка 12a может также иметь собственный контур циркуляции хладагента, отдельно от котла.

Фиг.3a показывает балку 12a, вид сбоку. Балка 12a выходит наружу стенок 2a и 2b печи. Оба конца балки закрыты торцевыми пластинами 18 так, что образуется замкнутая оболочечная структура. Дополнительный материал подается внутрь оболочечной структуры из подводящей трубы 19 для дополнительного материала, которая устроена так, чтобы входить в одну торцевую пластину 18 балки. Дополнительный материал подается к подводящей трубе 19 из бака 20 с дополнительным материалом. Из балки 12a дополнительный материал подается в печь через сопло 21. На фигуре показано семь сопел, но их число может варьироваться. Сопла 21 находятся в плитах 14 оребрения труб, как можно видеть на фиг.3b, показывающей сечение балки, и на фиг.3c, показывающей деталь балки.

Фиг.3a-3c показывают вариант осуществления изобретения, где дополнительный материал, подаваемый в дымовые газы, является газообразным. Таким образом вся балка наполнена дополнительным материалом, и он вытекает через сопла 21, устроенные в балке. Сопла 21 могут также быть отверстиями, такими, как показано в варианте осуществления с фиг.3a-3c. Кроме того, могут использоваться специальные сопла, какие применяются в вариантах осуществления с фиг.4a-4c.

Фиг.4a-4d оказывают вариант осуществления изобретения, где дополнительный материал, подаваемый в дымовые газы, является жидким. Из-за этого средство подачи дополнительного материала отличается по своим деталям внутри балки от средства 12a подачи дополнительного материала, описанного в связи с фиг.3a-3c. Кроме того, сопло 21 другое. Остальные детали средства подачи дополнительного материала соответствуют деталям средства, показанного на фиг.3a-3c.

Жидкий или порошковый дополнительный материал подается в печь через сопла 21, устроенные в плитах оребрения, соединенных с трубами, образующими балку. Сопла 21 соединены с подводящей трубой 19 дополнительного материала, которая проходит сквозь одну торцевую пластину 18 и идет внутрь балки к соплам 21. В сопла подается также транспортирующий воздух и диспергирующий воздух. Подводящая труба 19 дополнительного материала соединена с баком дополнительного материала, который для ясности на фигуре не показан. Диспергирующий воздух вводится в подводящую трубу 22 для диспергирующего воздуха через торцевую пластину внутрь балки и далее проводится прямо к соплам 21. Таким образом, подводящая труба 19 для дополнительного материала и подводящая труба 22 для диспергирующего воздуха проходят внутрь балки 12a. Транспортирующий воздух вводится в балку через подводящую трубу 23, которая устроена так, чтобы заканчиваться в другой торцевой пластине 18 балки. Вся балка наполняется транспортирующим воздухом и он течет в печь через сопла 21.

Фиг.4b и 4c показывают сечение балки 12a и одно сопло 21. Фиг.4d показывает сопло 21 в виде со стороны печи. Сопло 21 является кольцевым соплом, идущим через ребро 14. Как видно со стороны печи, в середине сопла имеется подводящий канал 19a для дополнительного материала, откуда дополнительный материал подается в печь. Подводящий канал 19a для дополнительного материала окружен подводящим каналом 22a для диспергирующего воздуха. Самым крайним является канал 23 для транспортирующего воздуха, который окружает подводящий канал 22a для диспергирующего воздуха.

Подводящий канал 19a для дополнительного материала находится внутри балки и соединен с подводящей трубой 19 для дополнительного материала, а подводящий канал 22a для диспергирующего воздуха соединен с подводящей трубой 22 для диспергирующего воздуха, так что подводящий канал 22a для диспергирующего воздуха окружает подводящий канал 19a для дополнительного материала внутри балки. Таким образом дополнительный материал подается в печь внутри завесы, образованной диспергирующим воздухом. Задачей диспергирующего воздуха является раздробить жидкую струю на капли желаемого размера. Задачей транспортирующего воздуха является вынести дополнительный материал как можно дальше от балки 12a. Вокруг подводящей трубы 22a для диспергирующего воздуха транспортирующий воздух также подается в печь по каналу 23 транспортирующего воздуха. Транспортирующий воздух течет к каналу транспортирующего воздуха изнутри балки.

Для простоты на фиг.4a-4c показаны только одна подводящая труба 19 для дополнительного материала и подводящая труба 22 для диспергирующего воздуха, которые в этом варианте осуществления обеспечивают дополнительным материалом и диспергирующим воздухом только один ряд сопел в продольном направлении балки. В реальной практической ситуации имеется несколько альтернатив для подачи дополнительного материала и диспергирующего воздуха. Например, можно расположить внутри балки несколько подводящих труб 19 для дополнительного материала и подводящих труб 22 для диспергирующего воздуха, которые подают дополнительный материал и диспергирующий воздух в один или более рядов сопел в продольном направлении балки или группы сопел в поперечном направлении. Можно также расположить внутри балки только одну подводящую трубу для дополнительного материала и одну подводящую трубу для диспергирующего воздуха, которые подают дополнительный материал и транспортирующий воздух к соплам 21.

Размер капель дополнительного материала, подаваемого в жидкой форме, важен с точки зрения реакции, когда целью является уменьшить хлорную коррозию в котле. Так, используемая добавка является жидким сульфатом железа или алюминия. Размер капель жидкого сульфата должен быть малым. Маленькие частицы имеют более высокую поверхность для реакции, что помогает в реакции с щелочными хлоридами, размер частиц которых также мал.

Средство подачи дополнительного материала может применяться также в оборотном котле с псевдоожиженным слоем и котле-утилизаторе. Фиг.5 показывает котел 1, являющийся оборотным котлом с псевдоожиженным слоем. Котел содержит печь 2, канал 11 дымовых газов и циклон 25. Отделение частиц псевдоожиженного слоя, увлеченных дымовыми газами, происходит в циклоне. Частицы псевдоожиженного слоя, отделенные от дымовых газов, возвращаются обратно в печь 2. С нижней стороны печи в нее подается ожижающий воздух. Скорость и количество ожижающего воздуха устанавливается так, чтобы под действием него частицы псевдоожиженного слоя заполняли по существу всю печь. В печь подается топливо, которое может быть биотопливом, топливом из отходов или углем, из средства 6 подачи топлива, и воздух для горения из воздушных сопел 7. Воздух для горения может подаваться из нескольких уровней. Кроме того, в котле имеется несколько пароперегревателей 9, 9a и 9b.

В этом варианте осуществления изобретения одно или более средств подачи дополнительного материала, например балок 12a, установлены в канале 11 дымового газа в потоке дымового газа. Балка в направлении течения дымовых газов находится после циклона 25, до защищаемых поверхностей теплообмена, т.е. пароперегревателей 9. Балки предпочтительно расположены в канале дымового газа параллельно по несколько штук, через равные расстояния, так что их длинные стороны установлены в направлении течения дымовых газов. В длину балки простираются через канал 11 дымового газа. Место расположения балок в канале дымового газа выбирается так, чтобы расстояние между балками и поверхностями теплообмена, защищаемыми от коррозии, такими как пароперегреватели, подходило для того, чтобы температура дымовых газов, когда они достигнут пароперегревателей, была надлежащей, и чтобы дополнительный материал имел достаточное время для реакции с материалами, образующимися в процессе горения.

Фиг.6 показывает котел 1, являющийся котлом-утилизатором. В котле-утилизаторе используемое топливо является варочными химикатами, образующимися при производстве целлюлозы, а также жидкостями, содержащими растворенные части дерева, например щелок натронной варки. Котел содержит печь 2, в которую подается щелок натронной варки из средства 6 подачи топлива и воздух для сжигания из воздушных сопел 26, 7 и 8, находящихся на разной высоте котла. На дне печи образуется плавка 27 от сжигаемого щелока, которая выводится из печи на дальнейшую переработку. Верхняя часть печи содержит пароперегреватели 9, и дымовые газы направляются из печи по каналу дымовых газов.

В верхней части печи, в потоке дымовых газов и до пароперегревателей 9 находятся средства подачи дополнительного материала, т.е. одна или более балок 12a или 12b. Они размещены в печи по существу так же, как в котле со стационарным псевдоожиженным слоем, показанным на фиг.1, поэтому подробнее здесь не описываются. При размещении средств подачи дополнительного материала существенно, чтобы они находились на надлежащей высоте до поверхностей теплообмена, защищаемых от коррозии, т.е. пароперегревателей. Кроме того, важно, чтобы средство подачи дополнительного материала было расположено так, чтобы дополнительный материал имел достаточно времени для реакции с материалами, образующимися в процессе горения.

Средство подачи дополнительного материала может также быть оболочечной структурой, образованной из изогнутых труб, причем коллекторы на обоих концах труб находятся на одной и той же стенке печи или канала дымового газа. Таким образом средство подачи дополнительного материала образует выступ, идущий от стенки в поток дымовых газов. На одной и той же стенке может иметься одно или более этих средств подачи дополнительного материала.

Оболочечная балка по изобретению может также использоваться для подачи других дополнительных материалов. Если желательно снизить выделение оксидов азота из котла, подаваемый дополнительный материал является соединением аммония, таким как аммиак или мочевина. Дополнительный материал реагирует с оксидами азота в дымовых газах, и в этом случае продуктом реакции является газообразный азот. Аммиак или мочевина подаются в печь на такой уровень, где температура выше приблизительно 700°C, предпочтительно приблизительно 800-950°C.

Кроме того, из балки можно также подавать в печь воздух вместо дополнительного материала или в добавление к нему.

Разумеется, изобретение не ограничено вариантами осуществления, представленными выше как примеры, но подразумевается, что изобретение будет широко применяться в пределах объема идеи изобретения, какой определен в приложенной формуле.

Изобретение относится к области защиты от коррозии паровых котлов. Способ, в котором дополнительный материал подают в дымовые газы, по меньшей мере, одним средством (12а, 12b) подачи, расположенным в дымовых газах, причем средство содержит, по меньшей мере, одно сопло (21) для подачи, при этом дополнительный материал подают в дымовые газы по существу по всей площади сечения печи (2) или канала (11) дымового газа средством (12а, 12b) подачи, которое является охлаждаемой оболочечной балкой, полой внутри. Средство подачи содержит, по меньшей мере, одно сопло (21) для подачи дополнительного материала, при этом средство (12а, 12b) подачи образовано из труб (15), в которых циркулирует теплообменная среда, причем трубы (15) скреплены друг с другом так, чтобы образовалась полая внутри оболочечная балка, в которой расположено по меньшей мере одно указанное сопло (21), и длина средства подачи (12а, 12b) выбрана так, что средство подачи проходит между противоположными стенками печи (2) или между противоположными стенками канала (11) дымового газа. Технический результат: повышение равномерности подачи дополнительного материала, усиление конструкции средства подачи дополнительного материала. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ предотвращения коррозии на поверхностях теплообмена котла (1), содержащего печь (2) и канал (11) дымового газа, в котором дополнительный материал подают в дымовые газы, по меньшей мере, одним средством (12а, 12b) подачи дополнительного материала, расположенным в дымовых газах, причем средство содержит, по меньшей мере, одно сопло (21) для подачи дополнительного материала в дымовые газы, отличающийся тем, что дополнительный материал подают в дымовые газы, по существу, по всей площади сечения печи (2) или канала (11) дымового газа, и дополнительный материал подается в дымовые газы средством (12а, 12b) подачи, которое является охлаждаемой оболочечной балкой, полой внутри.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный материал подают в дымовые газы средством (12а, 12b) подачи, которое образовано из труб (15), скрепленных друг с другом с помощью ребер (14).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный материал подают в дымовые газы в направлении их течения до поверхностей теплообмена, которые нужно защитить от коррозии.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительный материал подают в дымовые газы в зону температур 650-1000°С, предпочтительно 750-950°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный материал является сульфатом железа(III) (Fe₂(SO₄)₃) и/или сульфатом алюминия(III) (Al₂(SO₄)₃).

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительный материал является жидким, порошковым или газообразным дополнительным материалом.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный материал подают в дымовые газы через сопла (21), которые расположены, по меньшей мере, в одном ряду по длине средства (12а, 12b) подачи.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что котел (1) является одним из следующего: котел со стационарным псевдоожиженным слоем, оборотный котел с псевдоожиженным слоем или котел-утилизатор.

9. Средство подачи дополнительного материала в дымовые газы для предотвращения коррозии на поверхностях теплообмена котла (1), содержащего печь (2) и канал (11) дымового газа, причем средство (12а, 12b) подачи содержит, по меньшей мере, одно сопло (21) для подачи дополнительного материала, отличающееся тем, что средство (12а, 12b) подачи образовано из труб (15), в которых циркулирует теплообменная среда, причем трубы (15) скреплены друг с другом так, чтобы образовалась полая внутри оболочечная балка, в которой расположено, по меньшей мере, одно указанное сопло (21), и длина средства подачи (12а, 12b) выбрана так, что средство подачи проходит между противоположными стенками печи (2) или между противоположными стенками канала (11) дымового газа.

10. Средство подачи по п.9, отличающееся тем, что трубы (15) скреплены друг с другом посредством ребер (14).

11. Средство подачи по п.9, отличающееся тем, что средство (12а, 12b) подачи дополнительного материала закрыто с обоих концов.

12. Средство подачи по п.9, отличающееся тем, что сопла (21) расположены, по меньшей мере, в один ряд по длине средства (12а, 12b) подачи.

13. Средство подачи по п.9, отличающееся тем, что сопла (21) являются отверстиями, образованными в средстве (12а, 12b) подачи.

14. Средство подачи по п.9, отличающееся тем, что сопла (21) содержат подводящий канал (19а) для дополнительного материала, который окружен подводящим каналом (22а) для диспергирующего воздуха и каналом (23) для транспортирующего воздуха, который окружает подводящий канал (22а) для диспергирующего воздуха.

15. Средство подачи по п.14, отличающееся тем, что подводящий канал (19а) для дополнительного материала соединен с подводящей трубой (19) для дополнительного материала, а подводящий канал (22а) для диспергирующего воздуха соединен с подводящей трубой (22) для диспергирующего воздуха, причем подводящая труба (19) дополнительного материала и подводящая труба (22) диспергирующего воздуха выполнены так, чтобы проходить внутри средства (12а, 12b) подачи.

16. Средство подачи по п.9, отличающееся тем, что средство (12а, 12b) подачи установлено в дымовых газах в направлении течения дымовых газов до поверхностей теплообмена, защищаемых от коррозии.

17. Средство подачи по п.16, отличающееся тем, что средство (12а, 12b) подачи установлено в дымовых газах в зоне температур 650-1000°С, предпочтительно 750-950°С.

18. Средство подачи по п.9, отличающееся тем, что средство (12а, 12b) подачи выполнено с возможностью подачи в дымовые газы дополнительного материала, являющегося сульфатом железа (III) (Fe₂(SO₄)₃) и/или сульфатом алюминия (III) (Al₂(SO₄)₃).

19. Средство подачи по п.18, отличающееся тем, что средство (12а, 12b) подачи выполнено для подачи в дымовые газы дополнительного материала, являющегося жидким, порошковым или газообразным.

20. Средство подачи по п.9, отличающееся тем, что котел (1) является одним из следующего: котел со стационарным псевдоожиженным слоем, оборотный котел с псевдоожиженным слоем или котел-утилизатор.