CZ12657U1 - Kotel s fluidním spalováním - Google Patents

Kotel s fluidním spalováním Download PDF

Info

Publication number
CZ12657U1
CZ12657U1 CZ200213406U CZ200213406U CZ12657U1 CZ 12657 U1 CZ12657 U1 CZ 12657U1 CZ 200213406 U CZ200213406 U CZ 200213406U CZ 200213406 U CZ200213406 U CZ 200213406U CZ 12657 U1 CZ12657 U1 CZ 12657U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
fluidized bed
boiler
combustion
pressure
fan
Prior art date
Application number
CZ200213406U
Other languages
English (en)
Inventor
Milan Ing. Ptáček
Original Assignee
Milan Ing. Ptáček
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Milan Ing. Ptáček filed Critical Milan Ing. Ptáček
Priority to CZ200213406U priority Critical patent/CZ12657U1/cs
Publication of CZ12657U1 publication Critical patent/CZ12657U1/cs
Priority to SK169-2003U priority patent/SK3850U/sk

Links

Landscapes

  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

Kotel s fluidním spalováním
Oblast techniky
Technické řešení se týká kotle s fluidním spalováním, opatřeného fluidním topeništěm se stacionární pískovou oxidační fluidní vrstvou o tloušťce do 0,7 m a o velikosti granulí písku v rozmezí od 0,3 do 2,5 mm, kde fluidní topeniště je z boků ohraničeno vzduchotěsnou chlazenou stěnou aje ve své spodní části opatřeno fluidním roštem s tryskami, k němuž je připojeno přívodní potrubí spalovacího vzduchu přivedeného pod tlakem v rozmezí 3000 až 9500 Pa, měřeno při normální teplotě a tlaku, pro dosažení rychlosti fluidace v rozmezí 0,3 až 1,2 m/s, měřeno při normální teplotě a tlaku, přičemž do spalovací komory je zaústěno přívodní potrubí sekundárního io vzduchu a přívodní potrubí paliva se šnekovým podavačem a k fluidnímu roštu je napojen vysokotlaký ventilátor, k němuž je napojeno mísící ústrojí pro nastavení poměru nasávaného vzduchu a vyčištěných recyklovaných spalin, nasávaných z kouřovodu.
Dosavadní stav techniky
Stávající uhelné roštové kotle jsou známy jak v parním, tak i v horkovodním provedení ajsou běžně používané ve výtopnách a teplárnách. Tyto stávající kotle však nesplňují přísné emisní limity. Velká část provozovatelů však chce i přesto nadále spalovat pevná paliva. Tyto uhelné roštové kotle jsou popsány například ve spisech CZ 283457, CZ 273754 nebo SU 1815494.
Mezi hlavní nedostatky stávajících roštových kotlů lze zařadit: vysoký podíl nespálených hořlavých zbytků ve škváře a propadu, který se pohybuje mezi 20 až 30 %. Tyto kotle dále umožňují spalovat uhlí pouze v úzkém rozmezí výhřevnosti a prakticky neumožňují spalování nízkovýhřevných paliv, mají nízkou účinnost spalovacího procesu, která se pohybuje při běžném provozu pod 70 %, a vysoký obsah znečišťujících látek, jako jsou oxid uhelnatý CO, oxid siřičitý SO2 a oxidy dusíku NOX.
Výše uvedené nedostatky roštových kotlů byly řešeny různými systémy s nejednoznačnými výsledky. Známým řešením je přestavba kotle s úpravou spalovacího procesu roštového kotle pomocí systému přídavných vzduchů s instalovaným odsiřovacím zařízením. Tento způsob řešení má tyto základní nedostatky: řeší pouze odstranění SO2, ale jedná se o velmi drahý systém odsíření, obtížně jsou dosažitelné emisní limity CO a systém neřeší odstranění NOX, přičemž hodnoty CO nejsou zaručeny v celém rozsahu výkonu kotle.
Dalším známým řešením je přestavba kotle s předřazením fluidního topeniště, které využívá redukční atmosféru. Tento způsob řešení má tyto základní nedostatky: je náročný na zastavěný prostor, a proto jej nelze instalovat do většiny stávajících kotelen, zařízení neplní emisní limity CO a kotel vybavený tímto topeništěm je schopen spalovat pouze nízkovýhřevná paliva pod lOMJ/kg.
Dalším známým řešením je přestavba kotle na fluidní kotel s vestavěnými teplosměnnými plochami ponořenými do fluidní vrstvy. Tento způsob řešení má tyto základní nedostatky: má velmi náročný a složitý systém na ovládání, provoz a udržení provozních parametrů. Tento systém nebyl v provozu déle než několik hodin.
Dále je z již citovaného patentu CZ 283457 znám fluidní kotel s náhradou roštu membránovými stěnami. Základní nedostatky tohoto řešení spočívají v tom, že fluidní kotel postavený podle uvedeného patentu bez podstatných změn neplnil emisní limity CO a NOX.
Podstata technického řešení
Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje kotel s fluidním spalováním, opatřený fluidním topeništěm s fluidním trubkovým roštem s tryskami a s pískovou oxidační fluidní vrstvou, kde fluidní topeniště jez boků ohraničeno vyzděnou vzduchotěsnou chlazenou stěnou a nad úrovní fluidní vrstvy ve vznosu je ke spalovací komoře připojen šnekový
-1 CZ 12657 Ul podavač paliva s plynule nastavitelnými otáčkami šneku, do prostoru sesypu paliva do fluidní vrstvy je zaústěn přívod sekundárního spalovacího vzduchu pro chlazení šnekového podavače paliva a mísícího ústrojí a pro dopravu prachových částeček paliva do fluidní vrstvy a pro dohoření hořlaviny ve spalovací komoře, přičemž písková oxidační fluidní vrstva je tvořena křemi5 čitým pískem o granulometrii v rozmezí od 0,3 do 2,5 mm, přednostně 0,5 až 2 mm, a k fluidnímu roštuje napojen vysokotlaký ventilátor, k němuž je napojeno mísící ústrojí pro nastavení poměru nasávaného vzduchu a vyčištěných recyklovaných spalin, nasávaných z kouřovodu. Podstata technického řešení přitom spočívá v tom, že k vysokotlakému ventilátoru je napojen frekvenční měnič pro regulaci množství směsi spalovacího a fluidačního vzduchu dodávané do lo fluidní vrstvy změnou otáček vysokotlakého ventilátoru, přičemž na výstupu kotle je napojen alespoň jeden odtahový ventilátor s regulací pro vytvoření řízeného podtlaku v kotli.
Ve výhodném provedení tohoto technického řešení je nad fluidním topeništěm v prostoru spalovací komory nainstalována klenba pro oddělení prostoru s dostatečnou teplotou pro dohoření hořlaviny od ostatního prostoru spalovací komory pro prodloužení dráhy hořící hořlaviny ajejí přivedení do míst s dostatkem kyslíku.
Takto zkonstruovaný kotel zajišťuje při použití paliva v širokém rozsahu jak jeho granulometrie, tak i jeho výhřevnosti dokonalejší spalování tohoto paliva při velmi nízkém obsahu oxidu uhelnatého, oxidů dusíku i oxidu siřičitého ve spalinách.
Přehled obrázků na výkresech
Technické řešení bude dále podrobněji popsán podle přiložených výkresů, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno příkladné provedení roštového kotle přestavěného na fluidní spalování, na obr. 2 je schematicky znázorněn detail technického řešení podavače paliva kotle a na obr. 3 je schematicky znázorněno příkladné technologické schéma kotelny.
Příklady provedení technického řešení
V příkladném provedení kotle podle technického řešení znázorněného na obr. 1 je vzduchotěsná chlazená stěna i, pod níž je zespoda uložen trubkový fluidní rošt 2. Nad vzduchotěsnou chlazenou stěnou i je uspořádána ze čtyř stran teplosměnná plocha výpamíku, kterou tvoří vodorovné rozváděči trubky a svislé vamice ve stěnách spalovací komory. Vamice jsou do výše 1 m vzájemně propojeny prohnutými pásky plechu za vzniku pokračující vzduchotěsné chlazené stěny I. Napojení vzduchotěsné chlazené stěny I a stávajícího výpamíku je provedeno jako těsné, přes azbestové šňůry. Mezery vzniklé stávající konstrukcí výpamíku jsou dozděny žárobetonovou vyzdívkou. Ve spalovací komoře je směrem k čelu kotle provedena vestavba klenby 3 ze žáruvzdorných materiálů. Montážní průlez je osazen žárobetonovou fixovací kostkou. Spodek kotle, kromě míst kde jsou umístěny vzduchotěsné chlazené stěny 1, je uzavřen zespodu i ze stran přivařenými plechy. Pro odpuštění popelovin z fluidní vrstvy zespodu z podkotlí jsou vytvořeny výsypky 4. Ze strany jsou umístěny tři objímky pro teploměry. Výsypky 4 jsou odděleny těsným posuvným hradítkem k zabránění úniku písku z fluidní vrstvy.
Čelo kotlů je opatřeno šnekovými podavači 5. Proud sekundárního vzduchu je přívodním potrubím 9 sekundárního vzduchu zaveden do každého sesypu (8) a slouží k usměrnění a zavedení paliva do fluidní vrstvy. Dále přívod vzduchu slouží jako sekundární vzduch přivedený do míst s nejvyšší spotřebou kyslíku a k zamezení vniknutí spalin do dopravní trasy uhlí. Na čele kotle, na levé a pravé straně, jsou umístěna neznázoměná průhledítka do kotle. Napájecí voda je přívodním potrubím 10 napájecí vody přiváděna do bubnu 11 přes napájecí čerpadlo, napájecí hlavu 12 a dále přes vzduchotěsnou chlazenou stěnu I a ekonomizér 13. Tlaková část kotle, to jest buben 11, výpamík a přehřívák 14 páry jsou vytvořeny tak, jak je to v oboru běžné.
V činnosti kotle podle technického řešení je směs vzduchu a recyklačních spalin přes trubkový fluidní rošt 2 do fluidní vrstvy dopravována vysokotlakým provozním ventilátorem 15. Vysokotlaký provozní ventilátor 15 je osazen frekvenčním měničem, který reguluje jeho otáčky v
-2CZ 12657 Ul závislosti od požadovaného výkonu kotle. V trase vysokotlakého provozního ventilátoru 15 je umístěna sonda 16 pro měření průtoku a regulační klapky RK1 a RK2, které regulují množství recyklačních spalin a čistého spalovacího vzduchu. Odběr recyklačních spalin je proveden z tahu kouřovodu za filtrem 23.
Startovací ventilátor 17 je v chodu pouze při startu kotle ze studeného stavu. Předehřev fluidní vrstvy při studeném startu kotle zabezpečuje hořák 18 na spalování zemního plynu nebo lehkých topných olejů se spalovací komorou 19. Spaliny z kotle jsou do komínu 20 dopravovány kouřovým ventilátorem 21. Kouřový ventilátor 21 ie ventilátor 21 s frekvenčním měničem, který zabezpečuje stále stejný nastavitelný podtlak v kotli. V trase spalin je instalován vírový odlučovač 22 a tkaninový rukávový filtr 23. Tkaninový rukávový filtr 23 je stavebnicového řešení se základním modulem sestávajícím z plechové skříně osazené na ocelové nosné konstrukci. Uvnitř tkaninového rukávového filtru 23 jsou na drátěných konstrukcích filtrační hadice ušité z filtrační textilie odpovídajících kvalitou a úpravou nárokům technologie. Čistění filtračních ploch je prováděno proplachem tlakovým vzduchem ze zásobníku 24 tlakového vzduchu spojeného s kompresorem 25. Filtrační jednotka zajišťuje plnění emisí v úrovni pod 50 mg/m3 při N.T.P. (tj. normálních tlakových podmínkách) a 6% O2.
Odlučovače popílku, tj. tkaninový rukávový filtr 23 a vírový odlučovač 22, jsou opatřeny výpustnými turnikety 26, jimiž se odpouští popílek do pneudopravy popelovin. Rovněž je přes výpustný turniket 26 odváděn popílek z posledního tahu kotle. Pneudoprava popelovin dopravuje popeloviny do stávajícího zásobníku popelovin. U tohoto zásobníku je upravena výpusť ze zásobníku. Zásobník je utěsněn a nahoře opatřen filtrem.
Přívod uhlí je zabezpečen stávající dopravní trasou a odtud je uhlí stávajícím pásovým dopravníkem zaváženo k násypce 7 kotle. Násypka 7 kotle slouží jako provozní zásobník s uzávěry uhlí.
Start ze studeného stavu kotle zabezpečuje startovací zdroj tepla, tvořený hořákem 18 a spalovací komorou 19, v případě, že teplota pískové fluidní vrstvy klesne pod 450 až 500 °C. V tomto případě je otevřena trasa startovacích spalin do fluidní vrstvy fluidního topeniště a uzavřena trasa spalovacího vzduchu.
Startovací spaliny o teplotě 500 °C jsou přes otevřenou automatickou klapku AKT vedeny do fluidní vrstvy fluidního topeniště. Spaliny z fluidní vrstvy procházejí přes kotlové těleso, přes vírový odlučovač 22, tkaninový rukávový filtr 23 a kouřový ventilátor 21 do komínu 20. Při tomto pracovním režimu je mimo provoz provozní ventilátor 15, automatické klapky AK6, AKT a AK4 jsou otevřeny. Automatické klapky AK1 a AK3 jsou uzavřeny.
Poté co teplota fluidní vrstvy dosáhne rozmezí 350 až 400 °C, začne se šnekovými podavači 5 dávkovat uhlí. Při dosažení teploty 600 °C je vypnut plynový hořák 18 spalovací komory 19 a teplota fluidní vrstvy nadále stoupá pouze vlivem přívodu paliva. Rychlost dávkování je řízena automatickým systémem, který vylučuje předávkování uhlí do fluidní vrstvy.
Standardní pracovní režim kotle je pak následující: po dosažení teploty fluidní vrstvy 800 °C je odstavena startovací trasa, tzn. je uzavřena klapka AKT a vypnut startovací ventilátor 17. Provozní ventilátor 15 se spouští ihned po uzavření automatické klapky AKT, po jeho rozběhu se otvírají klapky AK1 a AK3. Trasa spalin přes vírový odlučovač 22 a tkaninový rukávový filtr 23 je klapkou AK4 stále otevřena.
Teplota fluidní vrstvy je nadále udržována automaticky řízeným dávkováním uhlí šnekovým podavačem 5 na střední teplotu 830 °C, což je standardní pracovní režim kotle. Plynulý regulační rozsah výkonu kotle je v rozmezí 50 až 100 % jmenovitého výkonu kotle.
Výkon kotle je dán v závislosti na množství spalovacího vzduchu přiváděného do fluidní vrstvy fluidního topeniště, množství spalovacího vzduchu a tím i výkon kotle je automaticky a dálkově řízen, dávkování paliva je automatické aje řízeno mikroprocesorem.
Odstavení fluidní spalovací vrstvy probíhá takto: odstavení kotle je zajištěno odstavením fluidace fluidní spalovací vrstvy s prakticky okamžitým zastavením hoření paliva a zastavením pro-3CZ 12657 Ul dukce tepla v kotli. K obnovení pracovního režimu kotle dochází při poklesu tlaku páry na výstupu 27 páry z přehříváku 14 páry jejím odběrem na hodnotu nastavenou obsluhou jako minimální technologický tlak páry. Start z teplého stavu kotle pak probíhá takto: při teplotě fluidní vrstvy nad 500 °C je možný start z tzv. teplého stavu kotle. Při nájezdu kotle z teplého stavu je otevřena klapka AK1, AK3 a AK4, a uzavřena klapka AKT. Zapne se automaticky řízené dávkování uhlí šnekovým podavačem 5. Pó dosažení pracovní teploty 800 °C ve fluidní vrstvě, což trvá zhruba 20 až 25 minut, se kotel dostává do standardního pracovního režimu. Teplý start je možný do 24 hodin po odstavení kotle.
Kotel byl prakticky odzkoušen na několika provedeních. Byly odzkoušeny čtyři středotlaké parní ío fluidní roštové kotle. Kotle o jmenovitém výkonu 8 t/hod byly zkonstruovány podle tohoto technického řešení a byly provozovány na hnědé uhlí.
Parametry kotlů: jmenovité množství páry 8 t/hod.
pracovní přetlak 1,32 MPa jmenovitá teplota páry 220 °C teplota napájecí vody 105 °C.
Na těchto kotlích s fluidním spalováním: byla provedena autorizovaná měření emisí. Doba měření na jednom kotli činila 6 hodin dle Vyhlášky MŽP č. 117/97 Sb. Provoz kotle byl v rámci měření ustálený při výkonové hladině v rozmezí 80 až 90 % jmenovitého výkonu tzn. v rozmezí 6,5 až 7,2 t/hod. U všech čtyř měřených kotlů splnily emise požadované normy.
Zkoušky provedené na jednom z těchto kotlů přinesly-následující výsledky:
Použité palivo mostecké hnědé uhlí hp 2 AD mostecké hnědé uhlí hp 2 AD bílinské hnědé uhlí hp 1 AD
Výkon kotle [t/h] 7,6 7,2 7,3
25' Účinnost kotle [%] Vlastnosti paliva 85,0 85,2 86,4
Obsah vody [% hm] 24,48 23,44 31,24
Obsah popela [% hm] 32,79 29,80 7,58
Obsah síry [% hm] 1,18 1,09 0,88
30 Výhřevnost [MJ/kg] 10,37 11,28 16,79
Poměr Ca/S [mol/mol] 1,82 3,77 0,67
Emise [hodnoty] Naměřené Povolené
Hm. koncentrace CO [mg/m3] 301 249 264 400
Hm. Koncentrace NOX [mg/m3] 392 476 538 650
35 Hm. koncentrace tuhých látek [mg/m3] 33 37 29 150
Hm. koncentrace SO2 [mg/m3] 2447 1524 1420 2500
Odsíření [%] 57,2 69,8 50
-4CZ 12657 Ul
Souhrnné výsledky zkoušek, u všech čtyřech rekonstruovaných kotlů, jsou následující:
Kotel Kl Kotel K2 Kotel K3 Kotel K4
Tuhé znečisťující látky (hmotnostní koncentrace) 21,5 23,1 29,6 28, 0
Oxid uhelnatý - CO (hmotnostní koncentrace) 158,2 293,2 254,3 240,2
Oxidy dusíku - NOX (hmotnostní koncentrace) 493,0 466,3 531,3 550,0
Oxid siřičitý SO2 (hmotnostní koncentrace) 2007,8 2156,7 2178,5 2258,3
NÁROKY NA

Claims (3)

1. Kotel s fluidním spalováním, opatřený fluidním topeništěm se stacionární pískovou oxidační fluidní vrstvou o tloušťce do 0,7 m a o velikosti granulí písku v rozmezí od 0,3 do 2,5 mm, kde fluidní topeniště je z boků ohraničeno vzduchotěsnou chlazenou stěnou (1) aje ve
15 své spodní části opatřeno fluidním roštem (2) s tryskami, k němuž je připojeno přívodní potrubí (9) spalovacího vzduchu přivedeného pod tlakem v rozmezí 3000 až 9500 Pa, měřeno při normální teplotě a tlaku, pro dosažení lychlosti fluidace v rozmezí 0,3 až 1,2 m/s, měřeno při normální teplotě a tlaku, přičemž do spalovací komory je zaústěno přívodní potrubí (9) sekundárního vzduchu a přívodní potrubí paliva se šnekovým podavačem (5) a k fluidnímu roštu
20 (2) je napojen vysokotlaký ventilátor (15), k němuž je napojeno mísicí ústrojí pro nastavení poměru nasávaného vzduchu a vyčištěných recyklovaných spalin, nasávaných z kouřovodu, vyznačující se tím, že k vysokotlakému ventilátoru (15) je napojen frekvenční měnič pro regulaci množství směsi spalovacího afluidačního vzduchu dodávané do fluidní vrstvy změnou otáček vysokotlakého ventilátoru (15), přičemž na výstupu kotle je napojen alespoň
25 j eden odtahový ventilátor (21) s regulací pro vytvoření řízeného podtlaku v kotli.
2. Kotel s fluidním spalováním podle nároku 1, vyznačující se tím, že odtahový ventilátor (21) je opatřen frekvenčním měničem pro vytvoření řízeného podtlaku v kotli regulací otáček odtahového ventilátoru (21).
3. Kotel s fluidním spalováním podle nároku 1, vyznačující se tím, že nad fluid30 ním topeništěm je v prostoru spalovací komory nainstalována klenba (3) pro oddělení prostoru s dostatečnou teplotou pro dohoření hořlaviny od ostatního prostoru spalovací komory pro prodloužení dráhy hořící hořlaviny a její přivedení do míst s dostatkem kyslíku.
CZ200213406U 2002-08-21 2002-08-21 Kotel s fluidním spalováním CZ12657U1 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ200213406U CZ12657U1 (cs) 2002-08-21 2002-08-21 Kotel s fluidním spalováním
SK169-2003U SK3850U (sk) 2002-08-21 2003-07-11 Kotol s fluidným spaľovaním

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ200213406U CZ12657U1 (cs) 2002-08-21 2002-08-21 Kotel s fluidním spalováním

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ12657U1 true CZ12657U1 (cs) 2002-09-30

Family

ID=5476556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ200213406U CZ12657U1 (cs) 2002-08-21 2002-08-21 Kotel s fluidním spalováním

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ12657U1 (cs)
SK (1) SK3850U (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
SK3850U (sk) 2004-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2525725B2 (ja) 嵩張りごみおよび炭化水素含有液体の燃焼用の燃焼室
NO312260B1 (no) Fremgangsmåte og innretning for konvertering av energi ved forbrenning av fast brennstoff
CZ283961B6 (cs) Plamencový kotel
CA1314766C (en) Acid gas control process and apparatus for waste fired incinerators
FI71613C (fi) Anordning vid braennkammare foer foerbraenning av fast braensle.
CN101122385A (zh) 煤制气一体化洁净燃烧锅炉
US4270466A (en) Method and apparatus for rendering an ignitable fuel-oxygen mixture inert
CN108548182A (zh) 一种焚烧炉以及焚烧系统
CZ12657U1 (cs) Kotel s fluidním spalováním
CZ10558U1 (cs) Kotel s fluidním spalováním
SK285645B6 (sk) Kotol s fluidným spaľovaním
CZ287654B6 (cs) Způsob přestavby roštového kotle na kotel s fluidním spalováním
SK13512000A3 (sk) Spôsob prestavby roštového kotla na kotol s fluidným spaľovaním
US5092254A (en) Acid gas control process and apparatus for waste fired incinerators
JP2023129960A (ja) 焼却炉の原料供給装置
CZ12289U1 (cs) Kotel s fluidním spalováním
RU2452905C2 (ru) Котел водогрейный и способ его работы
RU55933U1 (ru) Установка для сжигания отходов
JP2002030290A (ja) ガス化炉
CZ189696A3 (cs) Způsob modernizace uhelného roštového kotle
JPH05346203A (ja) 定置の流動層を備えた流動層式燃焼装置及びそれを用いて高温水または蒸気を発生する方法。
RU72225U1 (ru) Газогенератор
PL215174B1 (pl) Sposób spalania i urządzenie do spalania wsadu z odpadów organicznych i nieorganicznych
RU2004112885A (ru) Способ подготовки и сжигания твердого топлива и система для его осуществления
JPS6033201B2 (ja) 石炭用燃焼装置

Legal Events

Date Code Title Description
ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20060619

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20090813

MK1K Utility model expired

Effective date: 20120821