Rekonstrukce kotle K9 za účelem dodržení nových emisních limitů

Dominik Matouš

Diplomová práce

Reconstruction of the K9 Boiler to Accomplish New Emission Limits

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá způsoby snižování NOx na konkrétním kotli K9 o parním výkonu 200 t/hod v areálu ArcelorMittal Ostrava. V teoretické části jsou popsány problémy oxidy dusíku a jejich způsob tvorby během spalovacího procesu. Následně tato diplomová práce popisuje stávající a budoucí emisní limity, které přijdou v platnost v roce 2021. V další části diplomové práce jsou popsány jednotlivé způsoby snižování NOx na požadované hodnoty. Ty se skládají z primárního a sekundárního opatření. V praktické části je podrobněji popsán stručný popis kotle K9, jeho hlavní částí a další technická zařízení. Dále jsou vypočítány jednotlivé tepelné ztráty a jeho celková účinnost, která je 90,8%. Bylo detailněji popsáno primární opatření, tedy hlavně instalace nových nízkoemisních hořáků s integrovanými COG hořáky a jejich vertikálním umístění. Touto metodou byly sníženy NOx na 320-340 mg/m3. Aby bylo dosaženo snížením NOx pod 200mg/m3, je kotel vybaven také SNCR metodou, kde je vstřikováno 25% roztok čpavkové vody, dále s kombinací demi vody a stlačeného vzduchu. Byl navržen nový hrot trysky s plošným profilem rozstřiku a také vyhnutí výparných trubek z důvodu možného zasunutí vstřikovacích kopí do spalovací komory. Byla vypočítána také teoretická spotřeba reagentu, která je 124 l/hod a celkový dopad SNCR na snížení účinnosti kotle K9, která je 0,78%. V poslední částí jsou popsány výhody a nevýhody technologie SNCR.

Abstract:

This diploma thesis is focused on reducing NOx on the particural Boiler K9 with its steam capacity 200 t/hour in the area of ArcelorMittal Ostrava. In the theoretical part are described main problems of NOx, which are created during the combustion process. Subsequently, this diploma thesis describes the current and future emission limits in 2021. The next part of the thesis are described individual way of reducing NOx, that consist of primary and secondary measures and their subsequent possibility of the installation methods. In pracitacal part is described particural boiler K9, its main part the other technical equipment. There are also calculated individual losses and its final officiency, which is 90,8%. There is a description in more details of a primary measure, especially the installation of new LOW-NOx burners and their location. The NOx abatement is up to 320-340mg/m3. In order to accomplish the NOx reduction, the boiler K9 is also equipped with the SNCR technology, where 25% ammonia water is injected in ratio with demi water and compressed air. A new nozzle tip has been designed in order to cover the whole volume of combustion chamber. It has been also designed the deflection of the evaporation tubes due to possibility of insertion the nozzle into the combustion chamber. The theoretical comsumption of the reagent was also calculated, which is 124l/hour and the total SNCR impact on the boiler K9 efficiency abatement was 0,78%. The last part describes the pros and cons of SNCR technology.

Klíčová slova

Kotel, emise, NOx, aditivum, denitrifikace

Keywords

Boiler, emissions, NOx, additive, denitrification

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 5. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 11. 6. 2019
• Vedoucí: Jan Matoušek
• Oponent: Václav Kostřáb

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta strojní

Magisterský studijní program / obor:
Strojní inženýrství / Energetické stroje a zařízení