CZ16353U1

CZ16353U1 - Trasa fluidačního média lluidního kotle

Info

Publication number: CZ16353U1
Application number: CZ200517210U
Authority: CZ
Inventors: Mikoda@Jirí
Original assignee: Mikoda@Jirí
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2006-03-13

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká uspořádání startovací trasy fluidních kotlových jednotek s celkovým tepelným výkonem do 30 MW s oxidační fluidní spalovací vrstvou hrubozmného křemičitého písku s tepelnou vestavbou této vrstvy. Tyto kotlové jednotky jsou řešeny jako modulové a technické řešení se týká řešení modulu těchto fluidních kotlových jednotek.

Dosavadní stav techniky ..·.

Konstrukční řešení fluidního topeniště fluidních kotlů s oxidační fluidní spalovací vrstvou hrubozrnného křemičitého písku je v případě fluidních kotlů, bez tepelné vestavby topeniště fluidníio ho kotle nebo při minimalizaci plochy tepelné vestavby fluidního topeniště vyřešeno dle užitných vzorů CZ 14 456 a CZ 14 733. Při instalaci tepelné vestavby.fluidních topenišť fluidního kotle, která odvede ve fluidním topeništi až 40 % předaného tepla ve fluidním kotli, je situace podstatně složitější. Zabudování tepelné vestavby dp fluidního topeniště znamená zásadní zvýšení tepelného výkonu fluidního kotle se současným snížením jeho energetické náročnosti. Optimálním řešením tepelné vestavby fluidního topeniště je její žabudování do volné cirkulace vody nebo parovodní směsi fluidního kotle.

Vznikají zde ale dva zásadní problémy. Prvým jsou komplikace při řešení konstrukce fluidního topeniště. Druhým problémem je zvýšený nárok na tepelnou kapacitu startovacích spalin z externího zdroje spalin na zemní plyn či topný olej.

Start fluidního kotle s oxidační fluidní spalovací vrstvou hrubozmného křemičitého písku je podmíněn ohřevem této vrstvy na samovolnou teplotu zapálení dávkovaného uhlí, která je zhruba 350 °Č. Prahová rychlost fluidáce každé částice, tedy nejen cástice křemičitého písku, je při teplotě 830 °C více než dvakrát menší než při teplotě 20 °C. Ťo znamená, že při startu musí rychlost fluidáce odpovídat zhruba průtoku fluidačního média (NTP) při maximálním výkonu fluidního kotle. Fluidní spalovací vrstva musí být při startu ve stavu fluidáce, tj. musí fluidovat i za studená. Závažnou skutečností je teoreticky lineární nárůst tlakové zťráty fluidního trubkového propadového roštu s absolutní teplotou fluidačního média. To při provozu fluidního kotle má teplotu do 100 °C, ale při startu je teplota startovacích spalin obvykle 600 °C. Výtlak ventilátoru startovací komory fluidního kotle musí být proto podstatně vyšší než výtlak'ventilátoru zajišťuj í30 čího pracovní režim fluidního kotle při shodném průtoku spalin při startu a provozu fluidního kotle. Při realizaci modulu fluidní kotlové jednotky s tepelným výkonem 6,5 MW je k dispozici nejvýkonnější ventilátor s průměrem rotoru 800 mm a 2900 -ot/min, jehož maximální statický výtlak je 13 500 Pa. Při použití hrubozmného křemičitého písku o změní 0,6 až 1,6 mm a sypané výšce tohbto písku 0,3 m jako oxidační fluidní spalovací vrstvy lze spalinami o teplotě 600 °C ze spalovací komory na topný olej nebo zemní plyn dodávanými tímto ventilátorem předehřát spolehlivě na teplotu 350 °C fluidní vrstvu tohoto křemičitého hrubozmného písku v případě, že ve fluidním topeništi není instalována tepelná vestavba. Ta odebírá ze startovacích spalin množství tepla úměrné jejímu podílu na celkovém tepelném výkonu kotle. Při 40% odvodu tepla tepelnou vestavbou fluidního topeniště nelze ale výše uvedenou standardní > startovací trasou fluidního kotle dosáhnout teploty 350 °C ve fluidní vrstvě hrubozmného křemičitého písku.

Technickým řešením startu fluidního kotle s tepelnou vestavbou fluidního topeniště je přívod zemního plynu do prostoru oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku. U fluidních kotlů s tepelným výkonem do 2 MW je toto řešení bezproblémové. U kotlů s vyšším tepelným výkonem je relativně snadné rozvést zemní plyn po celé ploše fluidního topeniště. Zá45 kladním problémem je však nízká rychlost fronty hoření zemního plynu ve volném prostoru. Bezpečnostní startovací hořák zemního plynu, nutně instalovaný nad oxidační fluidní spalovací vrstvu hrubozmného křemičitého písku, zaručí zapálení zemního plynu v oblasti dosahu jeho plamene, nezaručuje ale okamžité zapálení přiváděného zemního plynu po celé ploše fluidního

-1CZ 16353 Ul topeniště, která je několikanásobně větší než oblast přímého kontaktu plamene s prostorem fluidního topeniště. Mohou tak vzniknout prostory s explozní koncentrací zemního plynu ve fluidačním vzduchu ajejich následné zahoření má explozní charakter a může vést až k havárii kotle.

Podstata technického řešení

Řešením výše uvedené problematiky startovací trasy fluidních kotlů s tepelnou vestavbou fluidního topeniště je řešení podle předkládaného technického řešení. Jeho podstata spočívá v tom, že trubkový propadový rošt fluidního topeniště je opatřen alespoň dvěma páteřovými trubkami s návaznými rozvodnými trubkami, které jsou opatřeny uzavřenými nátrubky s otvory v bočních stěnách uzavřených nátrubků, páteřové trubky jsou spojeny s centrální trubkou přívodu fluidačního média s tím, že v této centrální trubce ^!meži dvěma páteřovými trubkami je instalována startovací uzavírací klapka. Trubková vestavba fluidního topeniště je instalována nanejvýš v 80 % délky fluidního topeniště od dělicí vyzděné membránové stěny fluidního topeniště a prostoru výměníku.

Prezentované řešení má dvě zásadní výhody. Dochází k zjednodušení konstrukce fluidního topeniště. Jeho vyzděnými membránovými stěnami procházejí pouze páteřové trubky s přívodem fluidačního média. Další rozdělení fluidačního média na nátrubky přes rozvodné trubky jíž neovlivňuje konstrukci fluidního topeniště.

Toto řešení umožňuje realizovat konstrukční řešení tepelné vestavby fluidního topeniště tak, že její podstatná částjeáž ve druhé sekci fluidního topeniště..

Prvá, startovací sekce, je instalována jen s minimální tepelnou vestavbou, takže její start pouze přívodem startovacích spalin je snadný. Při startu startovací sekce fluidního topeniště je startovací uzavírací klapká uzavřena. Pro dokončení startů fluidn ího topeniště v druhé .sekci fluidního topeniště je startovací uzavírací klapka otevřena. Průtok startovacích spalin při startu startovací sekce je zhruba poloviční oproti průtoku startovacích spalin při startu druhé sekce fluidního topeniště. Proto je nezbytná regulace tepelného výkonu hořáku startovací spalovací komory, která zajistí konstantní teplotu startovacích spalin.

Při provozu fluidního kotle musí být startovací uzavírací klapka trvale otevřena. To je dáno nutností dodržení teploty oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku v tep30 lotním rozsahu 810 až 830 °C, což je vynuceno podmínkami optimální sulfatace zkalcinovaného vápence. Zajištění takto homogenního teplotního pole v celém objemu oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku je možné pouze tehdy, když oxidační fluidní spalovací vrstva hrubozmného křemičitého písku je z hlediska hydrodynamiky ideálně míchaným reaktorem. Nezbytnou podmínkou dosažení tohoto hydrodynamického režimu jé konstantní rychlost fluidace po ploše celého fluidního topeniště, podmíněná dodržením rovnoměrného přívodu fluidačního média po celé ploše fluidního topeniště. . , Λ

Přehled obrázků na výkrese

Technické řešení je podrobněji popsáno na obrázcích 1, 2 a 3. Obrázek 1 je příčným řezem fluidního kotle, a trasy .fluidačního média, obrázek 2 je podélným řezem fluidačního topeniště a pohledem na trasu fluidačního média, obrázek 3 je příčným řezem páteřovou hubkou hubkového propadového roštu fluidního topeniště. '

Příklady provedení technického řešení

Dvojdílný hubkový propadový rošt fluidního topeniště tvoří páteřové trubky 1.1 s rozvodnými hubkami 1.2 s uzavřenými nátrubky 1.3 s otvory ve stěnách. Páteřové hubky 1.1 jsou napojeny na centrální hubku 1,4. Ta je rozdělena na tři úseky. Střední teleskopický úsek cenhální hubky

-2CZ 16353 U1

1.4 je opatřen startovací uzavírací klapkou 1.5. Na tento úsek navazují spojovací části centrální trubky 1.4 a páteřových trubek 1.1.

K centrální trubce 1.4 je z jedné strany připojen přívod startovacích spalin ze startovací spalovací komory se startovacím ventilátorem a z druhé strany přívod 1.7 fluidačního média z výtlaku provozního ventilátoru fluidačního média, zajišťující pracovní režim nastartovaného fluidního kotle. Přívod startovacích spalin tvoří talířový uzavírací ventil 1.6 a teleskopický spaliňovod. Teleskopický spaliňovod tvoří vnitřní trubka 1.8 spojená s přírubou 1.12, trubka 1.9 násuvná vůči vnitřní trubce 1.8 a spojená s přírubou 1.11. Obvodová trubka 1.10 je spojená.s,oběma přírubami 1.11 a 1.12. Prostor mezi obvodovou trubkou 1.10 a trubkami 1.9 a l .8 je vyplněn.tepelně ío izolačním materiálem. Fluidní topeniště je uzavřeno dnem 1.13.

Konstrukce teleskopického úseku centrální trubky 1,4 je shodná s konstrukcí teleskopického spalinovodu. Fluidačním médiem zajišťujícím pracovní režim fluidního kotle je směs spalovacího vzduchu a recyklážních spalin přiváděných do sání ventilátoru fluidačního média.

Fluidní topeniště je vymezeno z boků a ž čela vyzděnými membránovými stěnami 2,1. Zadní stěnu fluidního topeniště tvoří dělicí vyzděná membránová stěna 2.7, která odděluje prostor fluidního topeniště od prostoru výměníku 2.8 vymezeného dále vyzděnými membránovými stěnami 2.2. Ve fluidním topeništi je instalována tepelná vestavba 2.6. Tepelná vestavba 2.6 a výměník 2.8 jsou napojeny na vodní trámce 2.3. t)o vodních trámců 2.3 je přiváděna chladná voda volnou cirkulací z bubnu fluidního kotle trubkami 2.4. Uhlí s vápencem je do fluidního kotle přiváděno dvěma šnekovými dávkovači 2,5. Spaliny opouštějí fluidní kotel trasou 2.10, kterou tvoří ekonomizér, cyklonová baterie s předřazeným nástřikem vody do spalin, tkaninový,flitr a kouřový ventilátor. Trasou 2.9 je do sesypů šnekových dávkovačů 2.5 přiváděn sekundární vzduch s recyklem části odpadů spalovacího a desulfatačního procesu.

Fluidní kotel je nesen stojinami 3.1.

Byl realizován horkovodní fluidní kotel se zadávacími parametry:

Tepelný výkon:	6,5 MW
Vstupní teplota vody:	70 °C
Výstupní teplota vody:	130 °C
30 Palivo:
hnědé uhlí
druh:	ořech o2
výhřevnost:	18MJ/kg
Aditivum:
35 vápenec o změní	0,5 až 1 mm

Průměr fluidního topeniště:

počet sekcí trubkového propadového roštu: průřez startovací sekce: rozteče uzavřených nátrubků 1.3: průtok startovacích spalin celým trubkovým propadovým roštem: teplota startovacích spalin: provozní průtok spalin celým trubkovým propadovým roštem:

provozní výtlak ventilátoru fluidačního média: startovací výtlak ventilátoru startovací spalovací komory:

2,2 x 3,3 m 2

2,2 x 1,6 m 100 χ 110 mm m³/s (NTP) 600 °C

6,5 m³/s (NTP) 8 000 Pa

500 Pa

-3CZ 16353 Ul

Průmyslová využitelnost

Zvládnutí jednostranného přívodu startovacích spalin a fluidačního média při garanci rovnoměrnosti rychlosti fluidace po celém průřezu modulu fluidniho topeniště fluidního kotle s tepelným výkonem 6,5 MW umožnilo vytvořit modulovou jednotku fluidního kotle. Konstrukčním spoje5 ním dvou oddělených fluidních topenišť s oboustranným přívodem fluidačního média a startovacích spalin do těchto dvou spojených modulů fluidního topeniště a společnou zdvojenou trasou konvekčních výměníků s jedním bubnem je vytvořen fluidní uhelný kotel s tepelným výkonem 13 MW v horké vodě s alternativní produkcí 20 t/h teplárenské páry. Po zesílení tloušťky stěn tlakové části fluidního kotle je takto vytvořen fluidní kotel s produkcí 20 t/h vysokotlaké přehřáté io vodní páry pro návaznou výrobu elektrické energie a teplárenské páry V kotlové jednotce.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Trasa fluidačního média kotlové jednotky s fluidní oxidační spalovací vrstvou hrubozmného křemičitého písku, vyznačující se tím, že trubkový propadový rošt fluidního topeniště je opatřen alespoň dvěma páteřovými trubkami (í .1) s návaznými rozvodnými hubkami

15 (1.2), které jsou opatřeny uzavřenými nátrubky (1.3) s otvory v bočních stěnách uzavřených nátrubků (1.3), páteřové trubky (1.1) jsou spojeny s centrální trubkou (1.4) přívodu fluidačního média s tím, že v této centrální trubce (1.4) mezi dvěma páteřovými trubkami (1.1) je instalována startovací uzavírací klapka (1.5).
2. Trasa fluidačního média kotlové jednotky s fluidní oxidační spalovací vrstvou hrubozm20 něho křemičitého písku podle nároku 1, vyznačující se tím, že trubková vestavba (2.6) fluidního topeniště je instalována nanejvýš v 80 % délky fluidního topeniště od dělicí vyzděné membránové stěny (2.7) fluidního topeniště a prostoru výměníku (2.8).