CZ16156U1

CZ16156U1 - Fluidní kotel na hrubozrnné uhlí

Info

Publication number: CZ16156U1
Application number: CZ200517150U
Authority: CZ
Inventors: Mikoda@Jirí
Original assignee: Mikoda@Jirí
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2006-01-16

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká fluidních kotlů na uhlí, pro něž dle Nařízení vlády č. 352/2002 Sb. platí emisní limity platné pro nové uhelné kotle s fluidními topeništi. Jedná se o fluidní kotle s tepel5 ným výkonem do 30 MW.

Dosavadní stav techniky

Dosavadní stav techniky je v technologické části v podstatě vymezen patentem CZ 283457.

Má - li být spalováno dnes obtížně prodejné uhlí se změním hruboprach hpl nebo ořech o2, je nutno aplikovat řešení dle užitných vzorů CZ 13 483 a CZ 13 672.

ío Očekávaný prudký nárůst cen zemního plynu povede k návratu uhlí do teplárenství. V 1989 byla spotřeba uhlí v československém teplárenství 15 mil t/rok, v současnosti je v ČR spotřeba uhlí v teplárenství 2 mil t/rok. Důsledkem tohoto poklesu spotřeby uhlí je uzavření většiny úpraven uhlí. Výrazný nárůst spotřeby uhlí nebude možné řešit pouze zvýšením produkce uhlí hruboprach hpl a ořech o2, ale bude nutno využít i průmyslové směsi PS 1, případně i neupravené topné směsi TS 1 s granulometrií uhelných částic do 100 mm.

Při respektování Nařízení vlády č. 352/2002 Sb. je nutné technické řešení nového fluidního kotle s tepelným výkonem nad 5 MW přizpůsobit výše uvedeným skutečnostem.

Podstata technického řešení

Řešením problematiky fluidních kotlů, které splňují v oblasti čistoty spalin dle Nařízeni vlády č.

3 52/2002 Sb. emisní limity nových fluidních uhelných kotlů s tepelným výkonem nad 5 MW, je řešení dle předkládaného technického řešení. Jeho podstata spočívá v tom, že fluidní kotel s oxidační spalovací fluidní vrstvou křemičitého písku produkující spaliny s obsahem oxidu uhelnatého CO do 250 mg/m³, oxidu dusičitého NO2 do 400 mg/m³ a oxidu siřičitého SO2 do 800 mg/m³vztaženo na normální stavové podmínky (NTP), obsah kyslíku O₂ 6 % a suchý plyn, s teplotou oxidační spalovací fluidní vrstvy křemičitého písku v rozmezí 800 až 890 °C, má výšku sypané vrstvy křemičitého písku při spalování uhlí o změní do 100 mm minimálně 150 mm a změní křemičitého písku v rozsahu 1 až 2 mm, fluidní topeniště s oxidační spalovací fluidní vrstvou křemičitého písku je z boků tvořeno vyzděnými membránovými stěnami a zespodu je vymezeno trubkovým propadovým roštem, na který je připojena trasa spalovacího vzduchu nebo trasa spa30 lovacího vzduchu a spalin, trasa spalovacího vzduchu i trasa spalin jsou opatřeny regulačními klapkami zajišťujícími obsah kyslíku ve spalinách v rozmezí 6 až 13,3 % objemových, sesyp či sesypy uhlí nebo uhlí s Ca aditivem jsou umístěny minimálně 300 mm nad trubkovým propadovým roštem a spojeny s trasou sekundárního vzduchu nebo sekundárního vzduchu a spalin. V oxidační spalovací fluidní vrstvě křemičitého pískuje instalována teplosměnná vestavba. Výška sypané vrstvy křemičitého písku o zrnění v rozsahu 1 až 2 mm je navýšena minimálně o 100 mm sypanou vrstvou křemičitého písku o zrnění v rozsahu 0,4 až 1 mm.

Zásadním poznatkem umožňujícím dosažení emisních limitů čistoty spalin pro nové fluidní kotle s tepelným výkonem nad 5 MW je skutečnost, že při spalování kusového uhlí je uvolňování prchavé hořlaviny, na rozdíl od prachových podílů uhlí, pomalé. Druhá skutečnost je poznání, že při spalování kusového uhlí za výše uvedených technologických podmínek oxidační spalovací fluidní vrstva křemičitého písku o změní v rozsahu 1 až 2 mm má charakter ideálně míchaného reaktoru i při poměru délky vůči šířce fluidního roštu 1 ku 2, což vede k uvolňování prchavé hořlaviny podél celého fluidního topeniště. Na rozdíl od spalování prachových podílů uhlí podstatná část prchavé hořlaviny shoří na oxid uhličitý CO₂ a vodní páru H₂O v oxidační spalovací fluidní vrstvě křemičitého písku o zrnění v rozsahu 1 až 2 mm navýšené o minimálně 30% výšky hrubozrnnými popelovými částicemi. Použití doplňkové frakce křemičitého písku o změní v roz- 1 CZ 16156 Ul sáhu 0,4 až 1 mm výrazně zefektivňuje spalování prachových podílů uhlí a zvyšuje stupeň zachycení SO₂ vápencem. Tato doplňková frakce křemičitého písku o zrnění v rozsahu 0,4 až 1 mm spolu s jemnými podíly popelových částic vytvoří nad oxidační fluidní spalovací vrstvou hrubozrnného písku o zrnění v rozsahu 1 až 2 mm mrak jemných fluidujících částic.

Přehled obrázků na výkrese

Technické řešení je dále podrobněji prezentováno podle přiložených obrázků na výkrese, kde na obr. 1 je schematicky znázorněn podélný řez fluidním kotlem s produkcí 6 MW tepla v horké vodě s oxidační spalovací fluidní vrstvou křemičitého písku. Na obr. 2 je schematicky znázorněn příčný řez tímto fluidním kotlem.

Příklady provedení technického řešení

Fluidní topeniště i horkovodního kotle je z boků vymezeno vyzděnými membránovými stěnami 3 a zespodu trubkovým propadovým roštem 4. Výška vyzdění je v úrovni horní hladiny erupcí mraku jemných fluidujících částic z oxidační spalovací fluidní vrstvy křemičitého písku2.

Cirkulační voda horkovodního systému je čerpadlem 5 dopravena do ekonomizéru 6, teplosměnné vestavby 7 a následně do bubnu 8. Volnou cirkulaci vody přes ohřívač 9 zajišťují zavodňovací trubky 10, které přivádějí vodu z bubnu 8 do spodních trámců membránových stěn 3. Voda opouští fluidní kotel z bubnu 8 trasou li.

Spalovací vzduch je trasou 12 s regulační klapkou směšován v sání ventilátorem 14 s trasou 13 spalin, obdobně opatřenou regulační klapkou. Ventilátor 14 je opatřen regulační klapkou, které je využíváno při změně tepelného výkonu fluidního kotle ke snížení či zvýšení průtoku fluidačního média trubkovým propadovým roštem 4. Následně změna teploty oxidační spalovací fluidní vrstvy křemičitého písku 2 vede ke změně otáček šnekového dávkovače 18 uhlí s vápencem CaCO₃ přes dva sesypy 19 na oxidační spalovací fluidní vrstvu křemičitého písku 2. Ventilátor 16 přivádí do dvou sesypů 19 pneutrasou 17 popeloviny z turniketu 21 s tím, že tato pneutrasa 17 je současně i trasou sekundárního vzduchu. Do této pneutrasy 17 za ventilátor 16 je přiváděna z výsypu tkaninového filtru i část zachycených popelovin, které vedle popela obsahují CaSO₄ a Ca(OH)₂.

Trasu 20 spalin tvoří chladič spalin s nástřikem vody do spalin pneumatickými tryskami, tkaninový filtr, kouřový ventilátor a komín. Nerecyklované popeloviny zachycené na tkaninovém filtru se pneumaticky dopravují do zásobníku a na skládce se nástřikem vody transformují na stabilizát.

V trase 15. spalin je instalována startovací spalovací komora na zemní plyn.

Příklad provedení

Byl realizován horkovodní fluidní kotel se zadávacími parametry:

Tepelný výkon 6 MW

Vstupní teplota vody 70 °C

Výstupní teplota vody 130 °C

Palivo:

hnědé uhlí druh:

zrnitost:

výhřevnost:

celkový obsah síry:

průmyslová směs PS 1 0 až 30 mm 15,6MJ/kg 0,85 %

Ca aditivum:

-2CZ 16156 Ul vápenec o zrnění v rozmezí 0,5 až 1 mm poměr vápence vůči uhlí hmotově 10 %

Technické řešení kotle:

	průřez trubkového propadového roštu 4	2 200 x 3 000 mm
5	výška fluidního kotle tepelný výkon startovací	7 000 mm
	spalovací komory sypaná výška křemičitého písku	2,6 MW
	o zrnění v rozsahu 1 až 1,6 mm	200 mm
10	sypaná výška křemičitého písku
	o zrnění v rozsahu 0,6 až 0,9 mm	150 mm
	průtok spalin	5,5 m³/s (NTP)
	teplota spalin za ekonomizérem 6	180 °C
	teplota spalin před komínem	120 °C
15	tepelná účinnost fluidního kotle výška oxidační spalovací fluidní vrstvy křemičitého písku 2 nad	89%
	trubkovým propadovým roštem 4 výška sesypů 19 nad trubkovým	800 mm
20	propadovým roštem 4	850 mm
	teplota fluidní vrstvy	820 až 840 °C
	vyhoření popelovin	96%

Čistota spalin:

obsah O₂ ve spalinách 7,4 % obsah CO 110mg/m³

NO₂ 360 mg/m³

SO₂ 770 mg/m³ tuhé látky 20 mg/m³

Čistota spalin je vztažena na referenční podmínky 6 % O₂, NTP, suché spaliny dle Nařízení 30 vlády č. 352/2002 Sb.

Průmyslová využitelnost

Prezentované řešení kromě plnění své základní funkce fluidního uhelného kotle je vhodné i pro spalování směsí uhlí s kaly z čistíren odpadních vod a směsi uhlí s biomasou, kterou je obvykle dřevní štěpka.

Claims

35 NÁROKY NA OCHRANU

1. Fluidní kotel s oxidační spalovací fluidní vrstvou křemičitého písku produkující spaliny s obsahem oxidu uhelnatého CO do 250 mg/m³, oxidu dusičitého NO2 do 400 mg/m³ a oxidu siřičitého SO2 do 800 mg/m³ vztaženo na normální stavové podmínky (NTP), obsah kyslíku 6 % O₂a suchý plyn, s teplotou oxidační fluidní spalovací vrstvy křemičitého písku v rozmezí 800 až

40 8 90 °C, vyznačující se tím, že minimální výška sypané vrstvy křemičitého písku při spalování uhlí o změní do 100 mm je 150 mm a zrnění křemičitého písku je v rozsahu 1 až 2 mm, fluidní topeniště (1) s oxidační spalovací fluidní vrstvou křemičitého písku (2) je z boků tvořeno vyzděnými membránovými stěnami (3) a zespodu je vymezeno trubkovým propadovým roštem (4), na který je připojena trasa (12) spalovacího vzduchu nebo trasa (12) spalovacího

-3CZ 16156 Ul vzduchu a trasa (13) spalin, trasa (12) spalovacího vzduchu i trasa (13) spalin jsou opatřeny regulačními klapkami, zajišťujícími obsah kyslíku O₂ ve spalinách v rozmezí 6 až 13,3 % objemových, sesyp či sesypy (19) uhlí nebo uhlí s Ca aditivem jsou umístěny minimálně 300 mm nad trubkovým propadovým roštem (4) a spojeny s trasou (17) sekundárního vzduchu nebo sekun5 dámího vzduchu a spalin.

2. Fluidní kotel podle nároku 1, vyznačující se tím, že do oxidační spalovací fluidní vrstvy křemičitého písku (2) je instalována teplosměnná vestavba (7).

3. Fluidní kotel podle nároku 1, vyznačující se tím, že výška sypané vrstvy křemičitého písku o změní v rozsahu 1 až 2 mm je navýšena minimálně o 100 mm sypanou vrstvou ío křemičitého písku o zrnění v rozsahu 0,4 až 1 mm.