Badania instalacji odazotowania spalin w kotle rusztowym w celu dostosowania emisji NOx do ustawowych wymagań

• Autorzy: Ostrowski Piotr , Wejkowski Robert , Garbacz Przemysław , Pawelec Natalia

Warianty tytułu

EN

Investigation of denitrification system in stoker boiler in order to adjust NOx emission to new requierments

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozporządzenie Ministra Środowiska DU. 2018 poz. 680 z dnia 1 marca 2018 r. wprowadziło obostrzenia emisyjne dla średnich obiektów spalania energetycznego. W wyniku wdrożonego dokumentu istniejące średnie obiekty ciepłownicze (MCP) zostaną objęte od 01.01.2025 r. nowymi limitami. Osiągnięcie podanych w ustawie limitów jest uwarunkowane zastosowaniem metod wtórnych redukcji NOx. Powszechnie stosowane są metody selektywnej redukcji niekatalitycznej (SNCR) oraz katalitycznej (SCR). Artykuł przedstawia wyniki badań eksploatacyjnych instalacji wykorzystującej metodę SNCR oraz jej rozszerzenie o wkład katalityczny zlokalizowany w II ciągu kotła, tworząc układ hybrydowy – połączenie metod SNCR i SCR. Realizacja metody SNCR była prowadzona przez zastosowanie rozwiązania FJBS (Furnace Jet Boiler System). Technologia FJBS wykorzystuje zespół wentylatorów strumienicowych składający się z 8 dysz wtryskowych ulokowanych na 4-ech poziomach komory paleniskowej kotła, przez które wtryskiwany jest wodny roztwór mocznika, jako reagent oraz sprężone powietrze jako medium napędowe dysz wtryskowych. W pracy zawarte zostały również wyniki symulacji numerycznej, które użyto do określenia miejsca wtrysku reagenta przy nominalnej pracy kotła. Natomiast badania eksploatacyjne pozwoliły na dostosowanie działania instalacji dla pełnego zakresu pracy kotła oraz jej optymalizację. Otrzymane wyniki wskazują, że zastosowanie metody SNCR przy wykorzystaniu systemu FJBS pozwala na dostosowanie emisji kotła do wymaganego ustawicznie poziomu dla istniejących obiektów. Dodatkowo przeprowadzona analiza ekonomiczna przemawia za stosowaniem sprężonego powietrza jako medium napędowego dysz zamiast wody stosowanej w klasycznej metodzie SNCR. W przypadku dalszego zaostrzania norm emisyjnych rozwiązanie stanowić będzie połączenie istniejących systemów SNCR z reaktorami SCR. Zaprezentowane wyniki wskazują na możliwość uzyskania skutecznej redukcji NOx przy ulokowaniu wkładów katalitycznych w przestrzeni II ciągu kotła bez ingerencji w część ciśnieniową.

EN

On 1 March 2018, Polish law introduced emission restrictions for medium-sized combustion plants. As a result of the implemented document, the existing medium-size heating facilities (MCP) will be covered by new limits from 01.01.2025. Achievement of the limits set out in the Act in the vast majority of cases depends on the application of secondary NOx reduction methods - the method of selective non-catalytic SNCR reduction and selective catalytic SCR reduction. The paper presents the results of exploitation tests of the installation using the SNCR method and its extension by the catalytic converter located in the boiler’s second duct, creating a hybrid system - a combination of SNCR and SCR methods. The implementation of the SNCR method was carried out by applying the FJBS (Furnace Jet Boiler System) solution. FJBS technology uses a set of jet blowers located on 4 levels of the boiler combustion chamber, through which water solution of urea is injected as a reagent and compressed air as a driving medium of injection nozzles. The paper also includes results of numerical simulation, which was used to determine the place of reagent injection at nominal boiler operation and optimization of the algorithm. The obtained results indicate that the application of the SNCR method using the FJBS system allows to adjust the boiler emission to the level required by law for the existing facilities. In addition, the conducted economic analysis supports the use of compressed air as a driving medium for nozzles instead of water used in the classic SNCR method. In case of further tightening of emission standards, the solution will consist in connecting existing SNCR systems with SCR reactors. The presented results indicate that it is possible to achieve an effective NOx reduction by locating the catalytic converters in the space of the second boiler series without interfering with the pressure part of the boiler.

Słowa kluczowe

PL

kocioł rusztowy; emisja NOx; spaliny; SNCR; SCR

EN

stoker-fired boiler; NOx emission; flue gases; SNCR; SCR

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 6
• Strony: 37--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ostrowski Piotr

• Politechnia Śląska, Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych

autor

Wejkowski Robert

• Politechnia Śląska, Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych

autor

Garbacz Przemysław

• doktorant Politechnia Śląska, Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych

autor

Pawelec Natalia

• doktorantka Politechnia Śląska, Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Ministra Środowiska DU. 2018 poz. 680 z dnia 1 marca 2018 r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów.
• [2] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady UE 2015/2193 z dnia 25 listopada 2015 r. w sprawie ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń do powietrza ze średnich obiektów energetycznego spalania
• [3] Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Large Combustion Plants Industrial Emissions Directive 2010/75/EU (Integrated Pollution Prevention and Control) Joint Research Centre, Institute for Prospective Technological Studies, Sustainable Production and Consumption Unit, European IPPC Bureau. Final Draft. June 2016
• [4] Wejkowski R., Ostrowski.P, Kalisz S., Pronobis M., Szczypek W.: Zastosowanie Systemu DeNOx z wykorzystaniem napędów strumienicowych FJBS w kotle WR-25. XIV Konferencja Naukowo – Techniczna – Modernizacja kotłów rusztowych, Szczyrk 2017
• [5] Patent: P.392087 „Sposób i komora z mieszaczem do ujednorodniania temperatury i składu spalin lub gazów inertnych, zwłaszcza w kotłach energetycznych i piecach przemysłowych”.
• [6] Zgłoszenie patentowe (w toku) Instalacja SCR katalitycznej redukcji NOx ze spalin kotłów wodnorurowych.
• [7] Garbacz P., Wejkowski R.: Numeryczne badania systemu FJBS w kotle rusztowym. International Conference on Boiler Technology, Szczyrk 2018.
• [8] Kalisz S., Polok M., Ostrowski P., Wejkowski R., Pronobis M., Kustra M.: Performance characteristics of in-Furnace Jet Boiler System (FJBS) in WR-40 stoker boiler. ICBT Stoker Technology Confer-ence 2015, Szczyrk, October 26 – 28, 2015

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).