BR102016006958B1 - Método para gestão de combustão em instalações de cozedura e uma instalação de cozedura - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA GESTÃO DE COMBUSTÃO EM INSTALAÇÕES DE COZEDURA E UMA INSTALAÇÃO DE COZEDURA. Em um método para gestão de combustão em instalações de cozedura, em que uma quantidade de gás de combustão primária é transmitida através do combustível a uma área de combustão primária, parte do fluxo de gás residual é extraída na área da grelha traseira e devolvida para o processo de combustão em forma de gás de recirculação interna. Nesse caso, nenhum gás de combustão secundária é fornecido entre a grelha e o fornecimento de gás de recirculação interna. Uma instalação de cozedura para a realização deste método possui bocais acima da grelha de cozedura, tal que nenhum fornecimento de ar seja disposto entre a grelha de cozedura e os bocais.

Description

[0001] A invenção diz respeito a um método para gestão de combustão em instalações de cozedura, na qual uma quantidade de gás de combustão primária é transmitida através do combustível para uma área de combustão primária, caracterizado por parte do fluxo de gás residual ser extraída na área de grelha traseira e retornada para o processo de combustão em forma de gás de recirculação interna.

[0002] Além disso, a invenção diz respeito a uma instalação de cozedura, particularmente para a realização de tal método, com uma grelha de cozedura e um dispositivo que é organizado por baixo da grelha de cozedura e serve para fornecimento primário de ar de combustão através da grelha de cozedura, caracterizado por, pelo menos, um tubo de aspiração de gás residual ser fornecido na câmara de combustão acima da grelha de combustão e em que o lado de aspiração de um ventilador é conectado ao tubo de aspiração e o lado de pressão do referido ventilador é conectado aos bocais através de um canal.

[0003] Um método correspondente e uma instalação de cozedura correspondente são conhecidos do documento EP 1 901 003 A1. Neste caso, o gás de recirculação é utilizado para reduzir o volume do fluxo de gás residual e as emissões de poluentes.

[0004] A presente invenção baseia-se no objetivo de otimização de um método desse tipo, de modo que particularmente uma queima eficaz de combustíveis sólidos e uma formação de óxido de nitrogênio mínima sejam alcançados.

[0005] No que diz respeito à tecnologia do processo, este objetivo é atingido com as características do método divulgado na reivindicação 1. No que diz respeito à tecnologia do sistema, o objetivo definido acima é atingido com uma instalação de cozedura com as características divulgadas na reivindicação 13.

[0006] O método inventivo possibilita alcançar uma queima ideal dos gases residuais com a formação baixa de óxido de nitrogênio, caracterizado por uma operação estável poder ser realizada com um volume mínimo de gás residual em coeficientes de baixo excesso de ar de aproximadamente = 1,1 a = 1,5.

[0007] De acordo com um método aprimorado, propõe-se que nenhum gás de combustão secundário seja fornecido em um duto de gás residual primário.

[0008] No que diz respeito à tecnologia do processo, é vantajoso se a estequiometria para condições de reações altamente subestequiométricas com = 1 a = 0,5 for ajustada na área de combustão primária e se o gás de recirculação interna for fornecido em uma área de queima que se encontra a jusante da zona de combustão primária para a direção do fluxo.

[0009] Neste caso, tenta-se atingir um tempo de permanência dos gases residuais de, pelo menos, 2 segundos a uma temperatura superior a 850°C, após o último fornecimento de gás de recirculação interna.

[00010] Uma queima melhorada pode ser alcançada através do fornecimento de um gás de turbulência a jusante da zona de combustão primária que se refere à direção do fluxo, a fim de gerar a turbulência. Este gás de turbulência consiste, preferencialmente, de vapor ou de gás inerte.

[00011] Além disso, propõe-se fornecer um gás de recirculação externa a jusante do fornecimento de gás de turbulência que se refere a direção do fluxo, caracterizado pelo referido gás de recirculação passar por um gerador de vapor e, se aplicável, por um sistema de limpeza do gás residual.

[00012] Neste caso, o gás de recirculação interna pode ser fornecido a montante do fornecimento de gás de turbulência.

[00013] A fim de esfriar o gás de recirculação interna e também baixar o conteúdo de oxigênio, propõe-se a administração do gás de recirculação externa, que passou por um gerador de vapor e, se aplicável, um sistema de limpeza do gás residual, para o gás de recirculação interna. Isto também afeta positivamente o controle do gás de queima.

[00014] A fim de influenciar a proporção de ar na combustão primária ou na gaseificação, propõe-se misturar o ar com o gás de recirculação interna. Isso também possibilita esfriar o gás de recirculação interna.

[00015] A combustão primária pode ser gerenciada subestequiometricamente sobre uma escala larga, tal que as proporções de ar muito inferiores a 1, ou seja, tão baixas quanto = 0,5, possam ser alcançadas. Como resultado, os valores de aquecimento do gás de síntese até 4000 kJ / Nm3 podem ser medidos na área de gaseificação da câmara de combustão, tal que um processo de gaseificação é realizado. Em aplicações práticas, um valor de aquecimento do gás de síntese superior a 2000 kJ / Nm3, preferencialmente superior a 3000 kj / Nm3, é ajustado na área de combustão primária a montante do fornecimento de gás de recirculação interna no que se refere a direção do fluxo.

[00016] De acordo com uma gestão de processo especial, propõe-se que o combustível se gasifique sobre uma grelha de gaseificação, em que as cinzas de queima são asseguradas na grelha de queima a jusante, e em que o gás de queima é alcançado em uma câmara de queima, fornecendo o gás de recirculação interna ao fluxo de gás residual neste local para queimar os gases e obter coeficientes de excesso de ar de = 1,1 para = 1,5. A gestão de combustão, portanto, pode ser controlada de forma a que a conversão de combustível primário na grelha ocorra sob condições subestequiométricas, ou seja, o combustível gasifique e a combustão não ocorra até que o gás de recirculação interna seja adicionado mais uma vez.

[00017] Devido à adição definida de ar primário e a extração de gás de recirculação interna, é possível gaseificar o combustível na grelha de gaseificação, para controle das cinzas de queima na grelha de queima a jusante, e para controle do gás de queima em uma câmara de queima em um processo híbrido compacto. Neste caso, a grelha de gaseificação e a grelha de queima podem consistir em grelhas a jusante ou também ser dispostas sob a forma de uma grelha. As zonas de ar a jusante e, se for o caso, em uma grelha única e mais longa, podem ser atribuídas à grelha de gaseificação e à grelha de queima. Estas zonas de ar podem ser dispostas sob a forma de áreas ou câmaras. A câmara de ar de pós-combustão ou zona de ar de pós-combustão correspondem ao segmento do processo, em que o gás de recirculação interna é fornecido para o fluxo de gás residual para queimar os gases e obter coeficientes de excesso de ar de = 1,1 a = 1,5.

[00018] A fim de realizar o método inventivo, propõe- se organizar os bocais a jusante da grelha de cozedura referente à direção do fluxo em forma de primeiros bocais de abastecimento de gás.

[00019] Será vantajoso se o projeto do duto de gás e a disposição dos bocais for disponibilizada de forma que os gases residuais atinjam um tempo de permanência de, pelo menos, 2 segundos a uma temperatura superior a 850 °C após o último fornecimento de gás de recirculação interna.

[00020] Além disso, propõe-se a disponibilidade de bocais de turbulência com uma conexão de gás inerte ou uma conexão de vapor entre a grelha de cozedura e os bocais.

[00021] Os bocais para os gases residuais da circulação de gás residual externo podem ser dispostos entre a grelha de cozedura e os bocais.

[00022] Outras opções de controle são realizadas se o tubo de aspiração possuir uma entrada para a mistura de ar ambiente.

[00023] De acordo com um projeto simples e construtivo, propõe-se que a grelha de gaseificação e a grelha de queima representem zonas de ar serialmente dispostas em uma única grelha.

[00024] A invenção é descrita mais detalhadamente abaixo, tendo como referência os desenhos. Nestes desenhos, a Figura 1 mostra uma seção longitudinal esquemática através de uma instalação de cozedura, a Figura 2 mostra esquematicamente uma condução de ar, de acordo com o documento EP 1 901 003 A1, a Figura 3 mostra esquematicamente uma condução de ar inventiva, sem ar secundário, a Figura 4 mostra esquematicamente a condução de ar, ilustrada na Figura 3, com bocais adicionais para a introdução de vapor ou gás inerte, a Figura 5 mostra esquematicamente uma condução de ar, de acordo com a Figura 4, com um fornecimento adicional de gás residual externo, a Figura 6 mostra esquematicamente uma condução de ar, com um fornecimento adicional de gás de recirculação interna por baixo da injeção de vapor, a Figura 7 mostra esquematicamente uma gestão de combustão com uma recirculação de gás externa sob a forma de uma mistura gasosa de recirculação dos gases internos e externos, a Figura 8 mostra esquematicamente uma gestão do processo, de acordo com a Figura 7, em que o ar ambiente é misturado à recirculação de gás interno, a Figura 9 mostra uma indicação exemplar das proporções de ar em diferentes áreas da instalação esquematicamente ilustrada, a Figura 10 mostra esquematicamente a gaseificação e a sequência de queima, a Figura 11 mostra esquematicamente a gaseificação e a combustão do combustível sólido e a queima dos gases residuais, a Figura 12 mostra esquematicamente uma sequência do processo com recirculação interna, gaseificação, combustão e queima, e a Figura 13 mostra uma seção longitudinal através de uma instalação de cozedura com uma condução de ar de combustão, de acordo com a Figura 6.

[00025] A instalação de cozedura, ilustrada na Figura 1, apresenta um funil de alimentação (1) com uma rampa de alimentação a jusante (2) para entregar o combustível em uma mesa de alimentação (3), na qual pistões de carga (4) são fornecidos de forma alternada para entregar o combustível chegando da rampa de alimentação (2) sobre uma grelha de cozedura (5), em que ocorre a combustão do combustível, caracterizado por ser irrelevante se a grelha consiste em uma grelha inclinada ou horizontal, independentemente do seu princípio de funcionamento.

[00026] Um dispositivo para fornecimento de ar de combustão primário, que é completamente identificado pelo símbolo de referência (6), é organizado por baixo da grelha de cozedura (5) e pode incluir várias câmaras de (7 a 11), às quais o ar de combustão primário pode ser fornecido por meio de um ventilador (12) através de um canal (13). Devido ao arranjo das câmaras de (7 a 11), a grelha de cozedura é dividida em várias zonas de queima secundárias, tal que o ar de combustão primário possa ser ajustado de forma diferente na grelha de cozedura, em conformidade com os respectivos requisitos.

[00027] Uma câmara de cozedura (14) situa-se acima da grelha de cozedura (5), caracterizado pelo segmento frontal da referida câmara de cozedura se transformar em um duto de gás residual, ao qual unidades não mostradas estão conectadas a jusante, tais como, por exemplo, uma caldeira de recuperação de calor residual e um sistema de limpeza de gás residual.

[00028] Em sua área traseira, a câmara de cozedura (14) é definida por um teto (16), uma parede traseira (17) e paredes laterais (18). A gaseificação do combustível identificado pelo símbolo de referência (19) ocorre no segmento frontal da grelha de cozedura (5), acima da qual se situa o duto de gás residual (15). A maior parte do ar de combustão primária é fornecida através de câmaras (7, 8 e 9) nesta área.

[00029] Somente o combustível que tenha sido largamente queimado, ou seja, suas cinzas, situa-se no segmento posterior da grelha de cozedura (5) e o ar de combustão primário só é, essencialmente nesta área, fornecido através das câmaras (10 e 11) para esfriar e para realizar a queima residual destas cinzas.

[00030] As frações queimadas do combustível caem posteriormente em uma descarga de cinzas (20) no final da grelha de cozedura (5). Os bocais (21 e 22) são fornecidos na área inferior do duto de gás residual (15) e fornecem a recirculação interna de gás da área traseira da câmara de cozedura (14) para o gás residual ascendente de forma a homogeneizar completamente o fluxo do gás residual e causar uma pós-combustão das frações combustíveis no gás residual.

[00031] Para esta finalidade, o gás residual conhecido como gás de recirculação interna é extraído do segmento posterior da câmara de combustão, que é definido pelo teto (16), pela parede traseira (17) e pelas paredes laterais (18). Na aplicação exemplar mostrada, uma abertura de aspiração (23) é fornecida na parede traseira (17). Esta abertura de aspiração (23) está ligada ao lado de aspiração de um ventilador (25) tal que o gás residual pode ser extraído. O lado de pressão do ventilador é conectado a um canal (26) que fornece a quantidade de gás residual extraído a bocais (27) na área superior do duto de gás residual (15), ou seja, a área de cozedura (28). Parte do gás recirculação é transmitida para frente a partir desta localização até os bocais (21 e 22).

[00032] A combustão do gás residual (15) fica significativamente restrita na área de cozedura (28) ou acima desta área de queima a fim de intensificar a turbulência e o efeito de mistura do fluxo de gás residual, caracterizado pelos bocais (27) estarem localizados nesta área constringida. No entanto, também seria possível fornecer os defletores ou elementos (29) que interfiram com o fluxo de gás e, assim, gerar turbulência.

[00033] Os bocais (30 e 31) são fornecidos em um ou mais níveis no duto de gás residual (15) a fim de fornecer vapor e/ou gás inerte para o gás residual em um ou mais níveis. Além disso, os bocais (32 e 33) são fornecidos para fornecer gás de recirculação externa ao gás residual em um ou mais níveis do duto de gás residual (15). Este gás residual de recirculação externa, que já passou através de um gerador de vapor e, se aplicável, um sistema de limpeza de gás residual (não mostrado), não só pode ser fornecido aos bocais (32 e 33), mas também ao gás residual de recirculação interna gás, de preferência contra a corrente do ventilador (25), através do canal (34). Além disso, o ar ambiente pode ser misturado ao gás de recirculação interna através do canal (35).

[00034] Com base no método conhecido para fornecimento de gás de combustão, de acordo com o documento EP 1 901 003 A1 que é ilustrado na Figura 2, as Figuras 3-8 mostram variações diferentes do método inventivo, em que o símbolo de referência (51) respectivamente identifica o ar primário, o símbolo de referência (52) identifica a recirculação dos gases internos, o símbolo de referência (53) identifica o gás residual, o símbolo de referência (54) identifica o ar secundário, o símbolo de referência (55) identifica o vapor ou gás inerte, o símbolo de referência (56) identifica o gás residual externo e o símbolo de referência (57) identifica o ar ambiente.

[00035] A Figura 3 mostra que é possível renunciar completamente o ar secundário ilustrado na Figura 2. Na Figura 4, o vapor ou gás inerte (55) é adicionado sob o gás de recirculação (52). A Figura 5 mostra a circulação do gás residual externo (56) e a Figura 6 mostra um fornecimento adicional de gás de recirculação interna (52) por baixo da injeção de vapor (55). No projeto de acordo com a Figura 7, uma mistura de gás de recirculação dos gases internos (52) e uma recirculação de gás externo (56) são fornecidas para o gás residual como gás de recirculação interna (52).

[00036] A Figura 8 mostra a mistura de ar ambiente (57) na recirculação de gás interno (52).

[00037] A Figura 9 mostra que uma constrição (61) pode ser fornecida no duto de gás residual (60) sob a adição do gás de recirculação (52), caracterizado pelo vapor ou gás inerte (55) poder ser injetado na área desta constrição. Neste caso, por exemplo, os valores de lambda de 1,15 podem ser ajustados acima da grelha de fuzilamento, os valores de lambda de 0,5 podem ser ajustados na área da constrição e os valores de lambda de 1,3 podem ser ajustados acima do fornecimento do gás de recirculação interna (52), em que os gases com um valor de lambda de 0,65 podem ser extraídos na área traseira da grelha e adicionados com um valor de lambda de 0,15 durante a adição de ar. A área abaixo da adição do gás de recirculação interna (52) é, portanto, subestequiométrica, e forma a área de gaseificação (62), considerando que a área sobre a adição do gás de recirculação interna é hiperestequiométrica e serve como área de cozedura (63).

[00038] Fluxogramas do processo de gaseificação são ilustrados nas Figuras de 10 a 12. O lixo (70) é fornecido respectivamente em uma área de gaseificação (71), em que o lixo se gasifica em cinzas (73) juntamente com o ar primário (72) em um valor de lambda muito inferior a 1.

[00039] O gás de síntese (74) com um valor de aquecimento de até 4 MJ / m3 é criado durante a gaseificação e queimado em gás residual (77) em uma área de cozedura (76) com um valor de lambda de 1,1 a 1,5 após a adição de gás de recirculação externa (75). Neste caso, a adição de ar (78) deve ser completamente eliminada, se possível.

[00040] No caso das cinzas (73) não estarem completamente queimadas durante a gaseificação (71), uma área de combustão (79) para as cinzas é disposta diretamente a jusante, caracterizado pelas cinzas (73) serem incendiadas até se tornarem cinzas bem queimadas (81) na referida área de combustão, juntamente com o ar primário (80) em valores lambda acima de 1. Esta área de combustão produz um gás residual (82) com um valor de lambda > 1, que é fornecido para a área de cozedura (76) sob a forma de gás de recirculação interna.

[00041] A Figura 13 mostra uma instalação de cozedura com uma condução de ar de combustão, de acordo com o projeto ilustrado na Figura 6. Esta instalação de cozedura é projetada semelhante à instalação de cozedura ilustrada na Figura 1 e é apropriada para as gestões do processo ilustrado esquematicamente nas Figuras de 2 a 12, assim como a instalação de cozedura ilustrada na Figura 1. Esta figura mostra um fornecimento adicional de gás de recirculação interna (52) debaixo da injeção esquematicamente indicada (55) de vapor ou de gás inerte. Uma injeção de gás de recirculação externa (56) é fornecida acima a injeção de vapor ou de gás inerte (55).

Claims (5)

1. Um método para gestão de combustão em instalações de cozedura, na qual uma quantidade de gás de combustão primária (72) é transmitida através do combustível (70) em uma área de combustão primária (71),e na região da grelha traseira uma parte do fluxo de gases de escape é sugada e esta parte do fluxo de gases de escape é devolvida para o processo de combustão em forma de gás de recirculação interna (52, 82), onde a estequiometria em condições de reação altamente subestequiométricas com À = 1 a À = 0,5 é ajustada na área de combustão primária (71) e em que o gás de recirculação interna (82) é fornecido em uma área de cozedura (76) que se encontra a jusante da zona de combustão primária (71) referente à direção do fluxo, o combustível (70) é gaseificado em uma grelha de gaseificação, em que a queima das cinzas é assegurada na grelha de queima a jusante e em que a queima do gás é atingida em uma área de cozedura (76), fornecendo o gás de recirculação interna (52, 82) para o fluxo de gás residual neste local, a fim de queimar os gases e obter coeficientes de excesso de ar de lambda = 1,1 a lambda = 1,5, caracterizado por o duto de gás residual primário (15), além desta parte do fluxo de gases de escape ser extraído na região da grelha traseira, sem ar de combustão secundária (54, 78), portanto, também não é fornecido mais gás de recirculação.

2. O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos gases residuais terem um tempo de permanência de, pelo menos, 2 segundos a uma temperatura superior a 850°C após o último fornecimento (27) do gás de recirculação interna (52, 82).

3. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por um gás de turbulência (55) ser fornecido a jusante da zona de combustão primária (71) referente à direção do fluxo, a fim de gerar uma turbulência.

4. O método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo gás de turbulência (55) consistir em gás inerte ou vapor.

5. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por um valor de aquecimento do gás de síntese superior a 2000 kJ/Nm3, preferencialmente superior a 3000 kJ/Nm3, ser ajustado na área de combustão primária (71) a montante da adição do gás de recirculação interna (52, 82) referente à direção do fluxo.

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