CS238986B1 - Způsob regulace odvodu tepla z fluidnílio ohniště a zařízeni k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob regulace odvodu tepla z fluidaího ohniště, při němž se objemový průtok spalovacího vzduchu dělí do dvou proudů, které se zavádějí odděleně do dvou skupin dílčích fluidních vrstev, obsažených v ohništi a množství tepla odváděného z ohniště se řídí rychlostí cirkulace částic mezi sousedními dílčími fluidními vrstvami, která je ovládána změnami poměru objemových průtoků dílčích proudů spalovacího vzduchu do obou skupin sekcí. Popsáno je dále zařízení k provádění výšp uvedeného způsobu, který lze využívat i pro jiné chemické nebo fyzikální procesy, například pro odvod reakčního tepla při oxidaci nebo hydrogenací uhlovodíků, pro přívod tepla při štěpení uhlovodíků, při sušení sypkých nebo pastovitých hmot apod.

Description

(54)

Způsob regulace odvodu tepla z fluidnílio ohniště a zařízeni k provádění tohoto způsobu

Způsob regulace odvodu tepla z fluidaího ohniště, při němž se objemový průtok spalovacího vzduchu dělí do dvou proudů, které se zavádějí odděleně do dvou skupin dílčích fluidních vrstev, obsažených v ohništi a množství tepla odváděného z ohniště se řídí rychlostí cirkulace částic mezi sousedními dílčími fluidními vrstvami, která je ovládána změnami poměru objemových průtoků dílčích proudů spalovacího vzduchu do obou skupin sekcí.

Popsáno je dále zařízení k provádění výšp uvedeného způsobu, který lze využívat i pro jiné chemické nebo fyzikální procesy, například pro odvod reakčního tepla při oxidaci nebo hydrogenací uhlovodíků, pro přívod tepla při štěpení uhlovodíků, při sušení sypkých nebo pastovitých hmot apod.

238 986 (51) Int Cl?

F 28 D 15/00

.10

- 1 238 986

Vynález se týká způsobu regulace odvodu tepla z fluidního ohniště a zařízení k provádění tohoto způsobu v případech, kdy je požadován široký regulační rozsah nebo v případech, kdy je nutné teplotu fluidní vrstvy udržovat na konstantní hodnotě nezávisle na množství tepla, které se odvádí z fluidního ohniště.

Odvod tepla z fluidního ohniště při spalování paliv a průmyslových odpadů se zpravidla provádí vodou, proudící v trubkách nebo hadech. Protože výměník tepla, ponořený do fluidní vrstvy má konstantní povrch, určuje množství tepla odváděného z fluidního ohniš tě především rozdíl teplot mezi fluidní vrstvou a vodou, protékající hady. Uskutečnitelný rozsah teplot fluidní vrstvy od nejnižší teploty, při níž lze ještě danou látku spalovat^ do nejvyšší teploty fluidní vrstvy, která je zpravidla omezena hodnotou, při níž dochází ke slepování částiq však je menší než požadovaný rozsah výkonu parního generátoru nebo teplovodního kotle. Proto se fluidní ohniště dělí na větší počet sekcí a provozuje se počet sekcí úměrný výkonu.

Nevýhodou tohoto způsobu regulace množství tepla odváděného z fluidního ohniště je komplikované řízení, protože je třeba měřit a ovládat přívody paliva a fluidační tekutiny i ohřívané nebo odpařované vody do každé sekce zcela samostatně a měnit počet provozovaných sekci v závislosti na požadovaném výkonu parního generátoru nebo teplovodního kotle. Kromě toho dochází ke značným změnám teploty fluidní vrstvy v každé sekci, což je nevýhodné tehdy, je-li v ohništi záměrem odsiřování spalin aditivy, protože ekonomické odsiřování spalin lze uskutečnit pouze při optimální teplotě odsiřovacího procesu.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem regulace odvodu tepla z fluidního ohniště podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že rozdělením proudu spalovacího vzduchu na dva nebo více dílčích proudů, které se zavádí odděleně do díl238 988

- 2 čích fluidních vrstev, přičemž rychlost cirkulace částic mezi dílčími vrstvami se ovládá změnou poměru objemových průtoků dílčích proudů spalovacího vzduchu.

Pokud mají dílčí fluidní vrstvy různé teploty, pak intenzita cirkulace částic mezi dílčími vrstvami určuje intenzitu výměny tepla mezi nimi.

Výhodou způsobu regulace výměny tepla mezi dílčími fluidními vrstvami podle vynálezu je to, že jediným regulačním obvodem, ovládajícím poměr dílčích proudů lze plynule měnit množství tepla, které se vyměňuje mezi dílčími vrstvami cirkulací částic·

Podstata zařízení pro odvod tepla z fluidního ohniště podle vynálezu spočívá v tom, že fluidní ohniště se svislými přepážkami rozdělí na dvě skupiny sekcí, obsahující dílčí fluidní vrstvy, přičemž v jedné skupině sekcí jsou zabudovány výměníky tepla. Sekce jsou uspořádány tak, že každá sekce neobsahující výměník tepla sousedí alespoň s jednou sekcí, ve které je zabudován výměník tepla. Výměny tepla mezi oběma skupinami sekcí se dosáhne cirkulací částic mezi dílčími fluidními vrstvami sousední cn sekcí, přičemž intenzita cirkulace částic se řídí poměrem dílcích proudů spalovacího vzduchu, který se přivádí odděleně do rozdělovacícn komor fluidních roštů pod oběma skupinami sekcí, z nich se přivádí do fluidní vrstvy tak, že výstupní otvory spalovacího vzduchu v různých sekcích jsou v různých výškách.

Výhodou zařízení pro regulaci odvodu tepla z fluidního ohniště je jeho jednoduchost, vyplývající z jednoduchosti způsobu výměny tepla mezi dílčími fluidními vrstvami.

Zařízení pro regulaci odvodu tepla z fluidního ohniště podle vynálezu jsou znázorněna na obr. 1 a 2. Obr. tnav.Drríuje zařízení s malým tepelným výkonem, kdy prostor fluidního ohniště postačí rozdělit na jednu chlazenou a jednu nechlazenou sekci. Na obr. 2 je znázorněno zařízení s větším počtem sekcí.

Fluidní ohniště teplovodního kotle, znázorněné na obr. 1 má kruhový průřez a je svislou přepážkou rozděleno na nechlazenou sekci uvnitř přepážky a na chlazenou sekci, která má tvar mezikruží a je chlazena jednak membránovou stěnou 2 a spirálovým hadem 4, které jsou protékány vodou. Objemový průtok spalovacího vzduchu se před vstupem do fluidního ohniště, které se zavádí do komor % a 10 pod dno 1 fluidního ohniště. Z komory

- 3 238 986 se spalovací vzduch zavádí přívody 8 do chlazené sekce fluidního ohniště výstupními otvory £, které jsou pod dolní hranou svislé přepážky 3. Z komory 10 se spalovací vzduch zavádí přívody 6, jejichž výstupní otvory 3 jsou nad dolní hranou svislé přepážky 3

Funkci zařízení, z.níž vyplývá poloha přepážky vzhledem k výstupním otvorům 3 a 2, lze názorně popsat v mezním případě, kterým je ohřev fluidního ohniště ze studeného stavu na pracovní teplotu, kdy přívod spalovacího vzduchu do komory 3 όθ uzavřen. Fluidní vrstva vznikne pouze uvnitř nechlazené přepážky a pomocným hořákem se snadno vyhřeje na zápalnou teplotu spalovaného paliva nebo odpadu s malými tepelnými ztrátami, protože fluidní vrstva uvnitř přepážky 3 je od chladicího hadu 4 izolována nehybnou vrstvou částic chlazené sekce. Poloha výstupních otvorů 3 vzhledem k dolnímu okraji přepážky 3 je taková, že nedochází k cirkulaci cástic mezi oběma sekcemi. Protože pro odvod tepla cirkulací částic je nutné částice v chlazené sekci fluidovat, zavede se spalovací vzduch do komory 2 ^a částice začnou fluidovat. Aby však mohlo dojít k cirkulaci částic, je nezbytně nutné, aby dolní hrana přepážky byla nad nehybnou vrstvou částic, která se vytvoří v prostoru mezi přívody 6 a 8.

Rychlost cirkulace částic mezi chlazenou a nechlazenou sekcí fluidního ohniště se řídí poměrem objemových průtoků spalovacího vzduchu do komor 3 a 10. kterými se mění expanze fluidní vrstvy v obou sekcích nezávisle na sobě, a tím i měrné hmotnosti fluidní vrstvy v obou sekcích. Rychlost cirkulace částic mezi oběma sekcemi je závislá na rozdílu měrných hmotností fluidních vrstev v sousedních sekcích a lze ji plynule měnit.

V popsaném fluidním ohništi teplovodního kotle bylo možné měnit výkon v rozmezí 0,3 až 1 MW při spalování kapalných odpadů z výroby etylbenzenu.

Fluidní ohniště parního kotle o výkonu 20 MW, znázorněné na obr. 2, má obdélníkový průřez, který je podélnými přepážkami rozdělen na chlazené a nechlazené sekce tak, že vodorovný průřez chlazených sekcí je roven jedné třetině průřezu nechlazených sekcí. Poloha přepážek vzhledem k výstupním otvorům £ a £ je stejná jako v předchozím případě.

V ohništi bylo spalováno urnaté hnědé uhlí a do ohniště byl dávkován drcený vápenec. Teplota fluidní vrstvy v nechlazených

238 986 sekcích byla udržována v rozmezí ^tí40 + 1C°C změnami poměru objemového průtoku spalovacího vzduchu do komor a 10 v rozsahu výkonů 7 až 22 MW. Bylo dosaženo účinnosti odsíření spalin při dvojnásobku stechiometrického množství vápence, pro který byla nalezena optimální teplota odsiřovacího procesu 840°C.

Vynalezený způsob regulace odvodu tepla z fluídního ohniště lze využít i pro jiné chemické nebo fyzikální procesy, např. pro odvod reakčního tepla při oxidaci nebo hydrogenací uhlovodíků, pro přívod tepla při štěpení uhlovodíků, při sušení sypkých nebo pastovitých hmot apod.

Claims (4)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU 238 986

1. Způsob regulace odvodu tepla z fluidního ohniště, vyznačený tím, že objemový průtok spalovacího vzduchu se rozdělí do dvou dílčích proudů, které se zavádí odděleně do dvou skupin dílčích fluidních vrstev, obsažených v ohništi, přičemž intenzita výměny tepla mezi sousedními dílčími vrstvami se řídí rychlostí cirkulace částic, která se ovládá změnami poměru objemového průtoku dílčích proudů spalovacího vzduchu do obou skupin dílčích fluidních vrstev.

2. Zařízení pro regulaci odvodu tepla z fluidního ohniště, sestávající ze dna, komor pro rozvod spalovacího vzduchu, stěn a výměníků tepla^ vyznačené tím, že prostor fluidního ohniště vymezený dnem (1) a stěnami (2) je přepážkami (5) rozdělen na dva druhy sekcí, přičemž v jednom drunu sekcí jsou zabudovány výměníky tepla (4) a sekce s výměníky tepla (4) jsou propojeny přívody (8) s komorou (9) pro rozvod prvního dílčího proudu spalovacího vzduchu a komora (10) pro rozvod druhého dílčího proudu je propojena přívody (5) s prostorem fluidního ohniště mezi sekcemi s výměníky tepla (4).

5. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že svislá vzdálenost mezi otvory (7,5) přívodů (6,8) sousedících sekcí je větší než nejmenši vodorovná vzdálenost přívodu (6,8) od přepážky (

3), násobená tangentou sypného úhlu částic, z nichž je vytvořena fluidní vrstva.

4. Zařízení podle bodů 2 a 5, vyznačené tím, že dolní okraje přepážek (3) jsou umístěny nad spojnicí otvorů (5,7), nejvýše však ve svislé vzdálenosti rovné nejmenši vodorovné vzdálenosti výše položeného otvoru (5) od přepážky (5) násobené tangentou sypného úhlu částic, z nichž je tvořena fluidní vrstva.