CZ17597U1 - Fluidní topeniště teplárenských kotlů - Google Patents
Fluidní topeniště teplárenských kotlů Download PDFInfo
- Publication number
- CZ17597U1 CZ17597U1 CZ200718756U CZ200718756U CZ17597U1 CZ 17597 U1 CZ17597 U1 CZ 17597U1 CZ 200718756 U CZ200718756 U CZ 200718756U CZ 200718756 U CZ200718756 U CZ 200718756U CZ 17597 U1 CZ17597 U1 CZ 17597U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fluid
- fan
- fluidized bed
- fuel
- combustion
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 33
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 92
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 60
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 50
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 33
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 31
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 30
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 16
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 10
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 9
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 79
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 24
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 10
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 9
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 7
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 239000010849 combustible waste Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 1
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Description
Technické řešení se týká fluidních topenišť teplárenských kotlů na uhlí s výhřevností nad 12 MJ/kg a na směs těchto uhlí a biomasy. Výkonově se jedná o parní a horkovodní fluidní kotle s tepelnými výkony mezi 3 až 9 MW.
Dosavadní stav techniky
Dlouhodobá nezbytnost náhrady ropy zemním plynem vede k nutnosti náhrady zemního plynu v teplárenství uhlím, eventuálně uhlím a biomasou. Tato náhrada musí být v době její realizace ekonomicky výhodná pro spotřebitele. To si vyžaduje:
- strojní investiční náklady vynaložené na zajištění produkce 1 MW tepla v úrovni 4 mil Kč;
- tepelnou účinnost fluidního kotle 87 až 89 %;
- regulační rozsah tepelného výkonu fluidního kotle 30 až 100 % maximálního tepelného výkonu fluidního kotle;
- zvládnutí fluidní kotlové jednotky nejen pro teplárenskou páru 1,3 MPa/220 °C, ale i na ener15 getickou páru 2,5 MPa/330 °C pro parní turbínu;
- necitlivost fluidního kotle na změnu výhřevnosti uhlí v rozsahu 12 až 30 MJ/kg a zrušení drcení uhlí na částice do 10 mm;
- zachycení 80 % oxidu siřičitého SO2 ze spalin vápencem CaCO3 s molámím poměrem vápna a síry Ca/S zhruba 2,5;
- systémově shodné řešení fluidního topeniště pro parní i horkovodní provedení fluidní kotlové jednotky.
Splnění těchto požadavků si vyžaduje chemicko - inženýrské odlišné pojetí fluidního kotle od pojetí dlouhodobě převládajících v energetickém strojírenství. Parní i horkovodní fluidní kotel je nutno řešit jako fluidní nízkoteplotní reaktor s vícestupňovým zachycením SO2 Ca-aditivem s návazným systémem tepelných výměníků s tím, že trasa spalin je součástí desulfatace spalin.
Poprvé bylo toto chemicko - inženýrské pojetí fluidního kotle uplatněno v českém patentu č. 283 457 při rekonstrukci uhelných roštových kotlů na kotle fluidní s oxidační fluidní spalovací vrstvou hrubozmného křemičitého písku. Po více než 7-letém provozním ověření řešení fluidních kotlů tohoto uspořádání zůstává nedořešena otázka minimalizace strojních investičních nákladů fluidní kotlové jednotky, minimalizace spotřeby vápence k desulfataci spalin, zajišťující čistotu spalin dle zákona Č. 352/2002 Sb., a zajištění regulačního rozsahu fluidního teplárenského kotle v rozmezí 30 % a 100 % maxima jeho tepelného výkonu.
Podstata technického řešení
Problematika minimalizace investičních nákladů fluidního teplárenského kotle, minimalizace spotřeby vápence k desulfataci spalin při spalování simých uhlí, a řešení regulace výkonového rozsahu produkce tepla v úrovni 30 a 100 % maxima tepelného výkonu fluidního teplárenského kotle spočívá v tom, že fluidní topeniště teplárenského kotle na uhlí s vápencem a biomasou je tvořeno membránovými stěnami, které jsou zcela nebo částečně opatřeny otěruvzdomou vrstvou z keramického žáruvzdorného materiálu, a zespodu je vymezeno trubkovým propadovým roštem, fluidní topeniště obsahuje oxidační fluidní spalovací vrstvu hrubozmného křemičitého písku o granulometrii z rozmezí 0,4 až 3 mm, ve které je pod sesypem nebo sesypy ve výšce alespoň 180 mm nad propadovým roštem instalován řídicí teploměr propojený přes řídicí počítač s regulátorem otáček dávkovače paliva nebo dávkovačů paliva a s regulační klapkou potrubí fluidačního média ventilátoru, dávkovač paliva nebo dávkovače paliva jsou spojeny se sesypem nebo
-1Vti í F r \S i sesypy v čelní membránové stěně fluidního topeniště, sesyp nebo sesypy jsou napojeny na trasu sekundárního spalovacího média, trubkový propadový rošt je spojen s ventilátorem fluidačního média, který je napojen na sací potrubí spalovacího vzduchu a na potrubí recyklážních spalin, napojeného na trasu spalin za kouřovým ventilátorem. Ve fluidním topeništi je nebo jsou přes jednu nebo dvě boční membránové stěny fluidního topeniště instalovány jedna paralelní řada smyček topných hadů nebo dvě řady paralelních smyček topných hadů z chromniklové oceli napojené na výstup cirkulačního vodního čerpadla. Výtlačné potrubí ventilátoru sekundárního vzduchu jako sekundárního spalovacího média je propojeno s výsypem odpadů spalovacího procesu zásobníku pod cyklonovým odlučovačem. Za ventilátorem fluidačního média je instalováno potrubí opatřené uzavírací klapkou a napojené na sání kouřového ventilátoru. Mezi ventilátorem fluidačního média a trubkovým propadovým roštem je instalována celokovová startovací spalovací komora na topnou naftu nebo zemní plyn. Jako dávkovač paliva je použit šnekový dávkovač bez osového hřídele a návazný sesyp paliva je opatřen výkyvnou klapkou. Trubkový propadový rošt je tvořen centrální trubkou s příčnými trubkami opatřenými shora uzavřenými nátrubky, v nátrubcích z chromniklové oceli jsou realizovány boční otvory proudu fluidačního média. V trase spalin je instalována jedna či více pneumatických vodních trysek. Paralelní řada smyček topných hadů nebo paralelní řady smyček topných hadů je nebo jsou umístěny minimálně 300 mm nad nátrubky trubkového propadového roštu. Sesyp nebo sesypy jsou napojeny na ventilátor sekundárního vzduchu jako sekundárního spalovacího média.
Řešení problematiky fluidního topeniště teplárenského kotle je založeno na poznatcích získaných během výzkumu a vývoje této spalovací technologie spalování uhlí a biomasy:
- frakce křemičitého písku 1 až 1,6 mm jako oxidační fluidní spalovací vrstvy má měrnou hmotu při prahu fluidace větší, než je měrná hmota uhlí, expandovaná fluidní vrstva této granulometrie křemičitého písku má měrnou hmotu menší, než je měnná hmota uhlí; uhlí potom plave a hoří v celém objemu oxidační fluidní spalovací vrstvy křemičitého písku této granulometrie nezávisle na granulometrii uhlí; hybnost hrubozmných částic křemičitého pískuje natolik vysoká, že oddrcuje z povrchu uhelné částice vyhořený popílek, jde tedy o maximálně intenzívní kinetické hoření s tím, že veškeré popeloviny opouštějí fluidní topeniště jako úletová frakce spalin; tato frakce křemičitého písku tvoří homogenní oxidační fluidní spalovací vrstvu hrubozmného křemičitého písku o výšce přibližně 1000 mm;
- v oxidační fluidní spalovací vrstvě hrubozmného křemičitého písku o změní 0,6 až 0,9 mm dochází k intenzifikaci dohoření explozivně uvolňované prchavé hořlaviny paliva, ať již uhlí nebo biomasy; v tomto systému je intenzifikováno hoření prachových podílů uhlí, které jsou úletovou frakcí spalin; takto lze při přívodu sekundárního vzduchu ze samostatného ventilátoru nebo fluidačního média tvořeného směsí spalovacího vzduchu a recyklu spalin přiváděných do sesypů paliva efektivně spalovat uhelné hruboprachy a biomasu, obvykle dřevní štěpku; tato frakce křemičitého písku tvoří tryskající oxidační fluidní spalovací vrstvu nad homogenní oxidační fluidní vrstvou křemičitého písku o granulometrii 1 až 1,6 mm a dosahuje celkové výšky přibližně 4 000 mm;
- recykl spalin, který společně se spalovacím vzduchem tvoří fluidační médium, umožňuje dosažení obsahu 6 až 7 % kyslíku O2 ve spalinách; pozitivním důsledkem je dosažení obsahu oxidu uhelnatého CO 250 mg/m3 a oxidů dusíku jako oxidu dusičitého NO2 400 mg/m3 při referenčních podmínkách 6% O2, suché spaliny, NTP podmínky (0°C, 102,32 kPa), což jsou požadavky na čistotu spalin nových fluidních uhelných kotlů s tepelným výkonem 5 až 50 MW; mi45 nimalizace hmoty proudu spalin vstupujících do komína umožňuje dosažení tepelné účinnosti kotlové jednotky 87 až 89 % při teplotě spalin za výměníky fluidního kotle do 190 °C; tyto výsledky jsou dosažitelné při použití sekundárního vzduchu jako sekundárního spalovacího média přiváděného do sesypů paliva; je-li do sesypů paliva přiváděna směs spalovacího vzduchu a recyklážních spalin, dosažitelný obsah kyslíku O2 ve spalinách při splnění emisních limitů čistoty spalinje9až 10%;
-2CZ 17597 Ul
- nástřik vody do spalin za fluidním kotlem zajistí převod nezreagovaného oxidu vápenatého CaO vzniklého kalcinací vápence CaCO3 ve fluidním topeništi na hydroxid vápenatý Ca(OH)2, ten při recyklu do fluidního topeniště pneutrasou sekundárního vzduchu se dodatečně po jeho dehydrataci na CaO sulfatuje na síran vápenatý CaSO4; obdobně se část Ca(OH)2, která není recyklována, dodatečně přímo sulfatuje na CaSO4 v trase odlučovačů popelovin, tj. v cyklonu a na tkaninovém filtru, dochází tak k nezbytné dodatečné intenzifikaci sulfatace Ca-aditiva na CaSO4;
- instalace teplosměnných ploch do oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku umožňuje navýšit odvod tepla v trase konvekčních tepelných výměníků fluidního kotle až ío téměř o 50% při 100% účinnosti přenosu tepla; tepelný tok mezí oxidační fluidní spalovací vrstvou hrubozmného křemičitého písku a teplosměnnými plochami instalovanými do této vrstvy je v úrovni 0,2 MW/m2; toto společně s vysokou hybností částic křemičitého písku si vynucuje provedení teplosměnné plochy jako série paralelních smyček topných hadů z chromniklové oceli, napojených na vodní cirkulační čerpadlo, takto je zajištěna nezbytná nucená in15 tenzívní cirkulace vodní a parovodní směsi trubkami tepelné vestavby; teplosměnné plochy jsou maximálně efektivní při jejich instalaci v homogenní části oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku, v tryskající části oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku přenos tepla do tepelné vestavby s výškou lineárně klesá, nad 1,4 m její výšky je přenos tepla již zanedbatelný;
- specifikou tohoto fluidního systému je úzký regulační rozsah tepelného výkonu, který při přijatelné změně pracovní rychlosti fluidace dosahuje 70 až 100 % maximálního výkonu fluidního topeniště; optimálním řešením regulace tepelného výkonu kotle v rozmezí 50 až 70 % maxima je obchvat fluidního kotle a odlučovačů odpadů spalovacího procesu potrubní trasou fluidačního média; ten je vynucen skutečností, že řešení regulace kotlové jednotky způsobem chod/stop spalovacího a kouřového ventilátoru vede k poklesu teploty fluidní vrstvy pri zastavení dávkování paliva při doběhu a následném startu těchto ventilátorů o zhruba 120 °C; tento pokles teploty ve fluidním topeništi v časovém úseku stabilizace teploty vede ke zvýšení obsahu CO, NO2 a SO2 ve spalinách; intenzívní cyklování průtoku žhavých spalin a studeného ťluidačního média přes odlučovače odpadů spalovacího procesu by vedlo k opakovanému podkro30 cení rosného bodu spalin a k jejich následné poruše; regulace tepelného výkonu fluidního kotle systémem chod/stop je možná pouze tehdy, když doby odstavení a doby chodu fluidního kotle jsou zásadně delší než úsek tepelné nestability oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku při jej ím startu a odstavení;
- má-li být dohoření prachových částic uhlí efektivní, je nutno tyto částice přivádět do expando35 vane části oxidační fluidní spalovací vrstvy jemných částic hrubozmného křemičitého písku blízké hladině homogenní části oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku, tj. do oblasti fluidního topeniště s vysokým přetlakem žhavých spalin; použití šnekového dávkovače paliva bez osového hřídele spolu s přívodem chladného sekundárního vzduchu do sesypu paliva před výkyvnou klapku zajišťuje, že přes vysoký přetlak v místě instalace šneko40 vého dávkovače paliva teplota uhlí ve šnekovém dávkovači paliva nepřesáhne 100 °C, což vylučuje samovznícení paliva v provozním zásobníku paliva;
- instalace startovací spalovací komory na zemní plyn nebo topnou naftu zajišťuje bezpečný start fluidního topeniště, dosáhne-li teplot oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku alespoň 350 °C, lze další nárůst teploty oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozm45 ného křemičitého písku zajistit řízeným přívodem uhlí až na úroveň teploty 830 °C; celokovové provedení startovací spalovací komory s doplňkovou rotací zóny hoření v teleskopickém plamenci minimalizuje rozměry plamene, a tedy i spalovací komory;
- při spalování uhlí a biomasy, zejména dřevních odpadů, je nástřik vody do spalin základním bezpečnostním opatřením proti shoření plachetky tkaninového filtru v důsledku proniknutí žha50 vých pilin spalinovou trasou;
-3ΙΙΌ7/ UI
- při regulaci tepelného výkonu fluidního kotle vyřazováním fluidního topeniště z provozu je nutno zajistit, aby nedošlo ke zchlazování klidové oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku její tepelnou vestavbou; bez tohoto dodatečného zchlazování oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku trvá její samovolné zchlazení z 830 °C na 350 °C přibližně 8 hodin, to je maximální doba opakovaného nájezdu fluidního kotle zajištěného pouhým rozfluidováním oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku bez nutnosti využít startovací spalovací komoru na topnou naftu nebo plyn;
- základním hydrodynamickým předpokladem efektivního fluidního spalování je ideální vertikální míchání oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku; intenzita míchání ío byla sledována pomocí dvou teploměrů instalovaných nad trubkovým propadovým roštem; při intenzívní fluidaci s rychlostí fluidace 0,75 Nm/s teploměr fluidního topeniště instalovaný 500 mm nad trubkovým propadovým roštem ukazoval teplotu 841CC, teploměr instalovaný 100 mm nad trubkovým propadovým roštem ukazoval teplotu 839 °C; při snížení rychlosti fluidace na 0,45 Nm3/s homí teploměr ukazoval 839 °C, spodní teploměr ukazoval pouze 623 °C;
experimentálně ověřenou skutečností je i poznatek, že při instalaci tepelné vestavby dochází po výšce tepelné vestavby k teplotní diferenci 100 až 150 °C; zásadním důsledkem tohoto poznání je nutnost instalace řídicího teploměru pro regulaci teploty a následně tepelného výkonu fluidního kotle pouze do oblasti stabilní teploty v homogenní částí oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku s pracovní teplotou 800 °C až 850 °C do výšky zajišťující, aby i při zastavení fluidace zasahoval do této vrstvy;
- při spalování uhlí granulometrie hruboprach je nezbytné, aby na tepelný výkon fluidního kotle 3 až 4 MW by! instalován jeden dávkovač uhlí s přívodem sekundárního vzduchu, při větším tepelném výkonu vzniká neúnosná koncentrace CO ve spalinách; pro tepelný výkon fluidního kotle v úrovni 7 MW jsou nutné dva dávkovače uhlí s přívodem sekundárního vzduchu;
- při změně dávkování paliva se teplota oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku stabilizuje po 5 až 7 minutách, tuto Časovou prodlevu je nutno zohlednit při zpracování pracovního programu řídicího počítače pro stabilizaci teploty oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku.
Přehled obrázků na výkresech
Technické řešení je podrobně popsáno na obrázcích 1 a 2. Obrázek 1 je strojně technologickým schématem parní fluidní kotlové jednotky. Obrázek 2 je částečně příčným řezem fluidního topeniště této fluidní kotlové jednotky a částečně čelním pohledem na fluidní topeniště této fluidní kotlové jednotky.
Příklady provedení technického řešení
Příklad 1
Fluidní kotlová jednotka produkující energetickou páru pro parní turbínu s následným teplárenským využitím expandované páry je tvořena fluidním topeništěm, dopravní trasou paliva a vápence, startovací jednotkou, trasou fluidačního média, systémem konvekěních výměníků, trasou spalin s nástřikem vody do spalin, recyklem odpadů zachycených v cyklonu, tkaninovým filtrem, kouřovým ventilátorem a dopravní pneutrasou odpadů do neznázorněného provozního zásobníku.
Strop a boky fluidního topeniště tvoří žárobetonem vyzděné membránové stěny i, dno tvoří trubkový propadový rošt složený z centrální trubky 2.1, podélných trubek 2.2 a nátrubků 2.3 z chromniklové oceli. Teplosměnnou plochu fluidního topeniště tvoří dvě řady paralelních smyček topných hadů 3.1 a 3.2. Cirkulační voda je do dvou řad paralelních smyček topných hadů 3.1 a 3.2 přiváděna potrubími 3.3 a 3.4 napojenými na cirkulační vodní čerpadlo 9. To nasává vroucí vodu ze dna bubnu 8. Páro vodní směs je ze dvou řad paralelních smyček topných hadů 3.1 a 3.2 odváděna potrubími 3.5 a 3.6 zpět ďo bubnu 8.
-4CZ 17597 Ul
Samovolnou cirkulaci vody ve fluidním kotli zajišťuje buben 8, zavodňovací trubky 15, podélné trámce 16 a příčné trámce 35.
Uhlí s vápencem a dřevní štěpkou je z provozního zásobníku 6 dopravováno dvojicí dávkovačích šneků 11 a 5.2 bez osového hřídele přes sesypy 4,1 a 4.2 s výkyvnými klapkami do fluidního topeniště.
Fluidační médium tvořené spalovacím vzduchem předehřátým v ohřívači 17 a recyklázními spalinami je ventilátorem 7 přiváděno přes trubkový propadový rošt do fluidního topeniště. Při startu fluidního topeniště je využito startovací spalovací komory 30 s hořákem 31 na topnou naftu. Při cyklickém odstavování fluidního topeniště z provozuje fluidační médium při otevřené io regulační klapce 27 přiváděno potrubím 26 do sání kouřového ventilátoru 25.
Spaliny z fluidního topeniště procházejí přes přehřívač páry 14, výpamík J_3 instalovaný v trase volné cirkulace vody, přes ekonomizér 12 a přes ohřívač vzduchu J_7 do trasy čistění spalin. Napájecí čerpadlo li přivádí napájecí vodu přes ekonomizér 12 do bubnu 8 a z něj vytlačuje vodní páru přes přehřívač páry ]_4 do sání parní turbíny s produkcí elektrické energie. Teplota přehřáté páry je na konstantní hodnotě udržována zde neznázoměnou trasou nástřiku parního kondenzátu do přehřáté páry.
Za ohřívačem 17 je do trasy spalin pneumatickými vodními tryskami J_8 nastrikována voda. Zchlazené spaliny procházejí cyklonem 19 a tkaninovým flitrem 2L Odpady odloučené ve fluidním kotli jsou turniketem 24 dopravovány do trasy sekundárního vzduchu s ventilátorem W. Do této trasy sekundárního vzduchuje turniketem 23 přiváděna i část odpadů ze zásobníku 20 pod cyklonem 19. Druhá část těchto odpadů je dopravním šnekem 28 dopravována do zásobníku 22 pod tkaninovým filtrem 2_L Odpady ze zásobníku 22 jsou turniketem 34 dopravovány do pneutrasy 29 a touto jsou dopravovány do zde neznázoměného centrálního zásobníku popelovin. Odpady jsou odváženy autocistemou k využití ve stavební výrobě. Přívod tlakového vzduchu do pneudopravy popelovin, pneumatických vodních trysek 18, tkaninového filtru 21 k jeho profuku a k čeření zde neznázoměného zásobníku vápence a zásobníku odpadů spalovacího procesu je zajištěn šroubovým kompresorem 32. Při startu fluidního kotle je spalovací vzduch ventilátorem 7 nasáván potrubní trasou vně ohřívače J7.
Je prezentováno technické řešení fluidního parního kotle s následujícími výkonovými, technolo30 gickými a rozměrovými parametry:
| Jmenovitý parní výkon fluidního kotle | lOt/h |
| Maximální produkce páry | 10,9 t/h |
| Pára | 330 °C/2,5 MPa |
| Minimální produkce páry | 3,0 t/h |
| Teplota napájecí vody | 105 °C |
| Tlak páry za parní turbínou | 1,3 MPa |
| Palivo: | |
| Uhlí průmyslová směs PS 1: | |
| Výhřevnost | 15,6 MJ/kg |
| Celkový obsah síry | 0,85 % |
| Vápenec granulometrie | 0,5 až 1 mm |
| Křemičitý písek | 0,6 až 1,6 mm |
| Průřez fluidního topeniště | 2,65 χ 3,04 m |
| Průtok spalovacího vzduchu | 2,9 m3/s (NTP) |
| Průtok fluidačního média | 5,8 m3/s (NTP) |
| Průtok sekundárního vzduchu | 0,9 m3/s (NTP) |
| Průtok cirkulační vody | 50m3/h |
| Výška fluidního topeniště | 8 000 mm | |
| Průměr bubnu 8 | 1 200 mm | |
| Tepelná účinnost | 88% | |
| Průtok recyklu odpadů spalovacího procesu | 500 kg/h | |
| 5 | Obsah O2 ve spalinách | 6,5 % |
| Teplo odvedené dvěma řadami paralelních smyček topných hadů 3.1 a 3.2 | 2,3 MW | |
| Teplota oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku | 830 °C | |
| 10 | Teplota spalin na výstupu z fluidního topeniště | 730 °C |
| Výška osy šnekových dávkovačů 5.1 a 5.2 paliva nad úrovní nátrubků 23 | 2 540 mm | |
| Průměr centrální trubky 2.1 | 630 m | |
| Počet pneumatických vodních trysek J_8 | 6 | |
| 15 | Rozteč nátrubků 23 | 100 χ 110 mm |
| Teplota spalin odcházejících do komína | 130 °C | |
| Teplota startovacích spalin | 700 °C | |
| Tepelný výkon startovací spalovací komory 30 | 3MW | |
| Průměr šnekovnice dávkovačích šneků 5.1 a 5.2 | 240 mm | |
| 20 | Plocha tkaninového filtru 21 | 580 m2. |
Čistota spalin za referenčních podmínek 6 % O2, suché spaliny, NTP (0 °C, 102,32 kPa) zajišťují splnění emisních limitů čistoty spalin dle zákona o ovzduší č. 352/2002 Sb. pro nové fluidní kotle s tepelným výkonem 5 až 50 MW.
Regulace tepelného výkonu:
- v rozsahu 8 až 10,9 t/h produkce páry je tepelný výkon regulován změnou hydrodynamiky oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku;
- v rozsahu 5 až 8 t/h produkce páiy je tepelný výkon regulován obchvatem fluidního topeniště se současným snížením otáček ventilátorů 7 fluidačního média a kouřového ventilátoru 25 jejich frekvenčními měniči otáček a zastavením přívodu paliva, přívodu sekundárního vzduchu a zastavením nástřiku vody do spalin;
- v rozsahu 3 až 5 t/h produkce páry je tepelný výkon regulován způsobem chod/stop fluidního kotle při tepelném výkonu fluidního kotle 10 t/h páry.
Jako řídicí teploměr T v homogenní části oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku je použit zdvojený termočlánek Pt- Pt.Rh instalovaný v objímce z chromniklové oceli 500 mm nad nátrubky 2.3 trubkového propadového roštu. Termočlánek je propojen s řídicím počítačem R. Řídicí počítač R je dále propojen s regulátorem otáček N dávkovačích šneků 5.1 a 5.2, regulační klapkou 33 ventilátoru 2 a regulační klapkou 27. Regulační klapka 33 je realizována věncem lopatek v sání ventilátoru 7. Vstupním signálem pro otevření obchvatu fluidního topeniště je pokles tlaku páry P. Vstupním signálem pro odstavení fluidního kotle v systému chod/stop je dosažení maxima teploty ohřívané vody v teplárenské soustavě Tv. K zahájení chodu fluidního kotle dochází při dosažení minimální teploty teplárenské cirkulační vody. Do řídicího počítače R je naprogramována závislost teploty oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku měřená termočlánkem T na otáčkách N dávkovačích šneků 5.1 a 5.2 při automaticky řízeném startu fluidního topeniště.
Vedle základního okruhu regulace tepelného výkonu fluidního topeniště jsou zde instalovány na obr. 1 neznázoměné regulační okruhy:
6CZ 17597 Ul
- regulace teploty spalin na úrovni 130 °C změnou nátoku vody do vodních trysek J_8;
- zajištění regulovatelného a konstantního přívodu recyklu odpadů spalovacího procesu regulací otáček elmotoru turniketu 23 a regulačním okruhem zajišťujícím provoz chod/stop šnekového dopravníku 28 bez osového hřídele, ten je v provozu, dosahuje-li výška odpadů spalovacího procesu v zásobníku 20 alespoň minimální nastavení úrovně hladiny, pod touto úrovní je šnekový dopravník 28 zastaven;
- zajištění podtlaku 100 Pa pod stropem fluidního topeniště regulací průtoku spalin změnou nastavení lopatkového věnce v sání kouřového ventilátoru 25;
- přívod hasicí vody do provozního zásobníku 6 paliva, pokud teplota ve dně tohoto zásobníku ío překročí 100 °C, následuje odstavení kotlové jednotky;
- profuk plachetky tkaninového filtru 21 tlakovým vzduchem ze šroubového kompresoru 32 při dosažení tlakové ztráty tkaninového filtru 2J_ 900 Pa.
Symbolem označujícím regulační klapku 33 jsou ve strojně-technologickém schématu obrázek 1 označeny regulační klapky v potrubních trasách fluidního topeniště. V případě kouřového venti15 látoru 25 a ventilátoru 10 sekundárního vzduchu a ventilátoru 7 se jedná o lopatkové věnce v sání těchto ventilátorů.
Příklad 2
Je prezentováno technické řešení horkovodní teplárenské fluidní kotlové jednotky. Strojně technologické schéma i strojní řešení parního kotle odpovídají řešení z příkladu provedení 1. Dife20 rence vyplývající z horkovodního uspořádání kotlové jednotky oproti jednotce parní jsou následující:
- jsou vyřazeny napájecí čerpadlo 11, přehřívač páry 4 a ohřívač vzduchu Γ7;
- cirkulační vodní čerpadlo 9 dodává vodu do dvou paralelních větví, jednou je přiváděna voda do dvou řad paralelních smyček topných hadů 3.1 a 3.2 a následně do bubnu 8, druhou větví je přiváděna voda do ekonomizéru JJ a z něj do bubnu 8.
Technické řešení fluidního topeniště znázorněné na obrázku 2 je pro horkovodní i parní verzi fluidního kotle shodné.
Rozměry fluidního topeniště, použité palivo i čistota spalin jsou shodné jako v příkladu provedení 1. Základní údaje horkovodního fluidního kotle jsou:
| 30 | Tepelný výkon jmenovitý Tepelný výkon maximální Tepelný výkon minimální | 8,0 MW 8.5 MW 2.6 MW |
| Teplota vody vstupní | 70 °C | |
| Teplota vody výstupní | 130 °C | |
| 35 | Tepelná účinnost kotle | 89%. |
Průmyslová využitelnost
Prezentovaný teplárenský uhelný fluidní parní kotel může vedle biomasy jako doplňkové palivo použít i ostatní spalitelné odpady, které dle zákona o odpadech nejsou zařazeny do kategorie nebezpečných odpadů.
-7CZ. 1/37/ Ul
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (10)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Fluidní topeniště teplárenského kotle na uhlí s vápencem a biomasu, vyznačující se tím, že je shora a z boků tvořeno membránovými stěnami (1), které jsou zcela nebo částečně opatřeny otěruvzdomou vrstvou keramického žáruvzdorného materiálu, a zespoda je vy5 mezeno trubkovým propadovým roštem, fluidní topeniště obsahuje oxidační fluidní spalovací vrstvu hrubozmného křemičitého písku o granulometrii z rozmezí 0,4 až 3 mm, ve které je pod sesypem (4.1) nebo sesypy (4.1) a (4.2) ve výšce alespoň 180 mm nad trubkovým propadovým roštem instalován řídicí teploměr (T) propojený přes řídicí počítač (R) s regulátorem otáček (N) dávkovače (5.1) paliva nebo dávkovačů (5.1) a (5.2) paliva a s regulační klapkou (33) potrubí ío fluidačního média ventilátoru (7), dávkovač (5.1) paliva nebo dávkovače (5.1) a (5.2) paliva jsou spojeny se sesypem (4.1) nebo se sesypy (4.1) a (4.2) v čelní membránové stěně (1) fluidního topeniště, sesyp (4.1) nebo sesypy (4.1) a (4.2) jsou napojeny na potrubní trasu přívodu sekundárního spalovacího média, trubkový propadový rošt je spojen s ventilátorem (7) fluidačního média, kteiý je napojen na sací potrubí spalovacího vzduchu a na potrubí recyklážních spalin15 napojené na trasu spalin za kouřovým ventilátorem (25).
- 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve fluidním topeništi je nebo jsou přes jednu nebo dvě boční membránové stěny (1) fluidního topeniště instalována jedna řada paralelních smyček topných hadů (
- 3.1) nebo dvě řady paralelních smyček topných hadů (3.1) a (3.2) z ehromniklové oceli napojené na výstup cirkulačního vodního čerpadla (9).20 3. Zařízení podle nároku l, vyznačující se tím, že výtlačné potrubí ventilátoru (10) sekundárního vzduchu jako sekundárního spalovacího média je propojeno s výsypem odpadů spalovacího procesu zásobníku (20) pod cyklonovým odlučovačem (19) a napojeno na sesyp (4.1) nebo sesypy (4.1) a (4.2).
- 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že za ventilátorem (7) fluidačního25 média je instalováno potrubí (26) opatřené uzavírací klapkou (27) a napojené na sání kouřového ventilátoru (25).
- 5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi ventilátorem (7) fluidačního média a trubkovým propadovým roštem je instalována celokovová startovací spalovací komora (30) na topnou naftu nebo zemní plyn.30
- 6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako dávkovač paliva (5.1) je použit šnekový dávkovač bez osového hřídele a návazný sesyp (4.1) paliva je opatřen výkyvnou klapkou.
- 7. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že trubkový propadový rošt je tvořen centrální trubkou (2.1) s příčnými trubkami (2.2) opatřenými shora uzavřenými nátrubky35 (2.3), v nátrubcích (2.3) z ehromniklové oceli jsou realizovány boční otvory proudu fluidačního média.
- 8. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v trase spalin je instalována jedna nebo více pneumatických vodních trysek (18).
- 9. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, žel řada paralelních smyček top40 ných hadů (3.1) nebo 2 řady paralelních smyček topných hadů (3.1) a (3.2) je umístěn nebo jsou umístěny minimálně 300 mm nad nátrubky (2.3) trubkového propadového roštu.
- 10. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že sesyp (4.1) nebo sesypy (4.1) a (4.2) jsou napojeny na ventilátor (10) sekundárního vzduchu jako sekundárního spalovacího média.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200718756U CZ17597U1 (cs) | 2007-04-24 | 2007-04-24 | Fluidní topeniště teplárenských kotlů |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200718756U CZ17597U1 (cs) | 2007-04-24 | 2007-04-24 | Fluidní topeniště teplárenských kotlů |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ17597U1 true CZ17597U1 (cs) | 2007-06-11 |
Family
ID=38141402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ200718756U CZ17597U1 (cs) | 2007-04-24 | 2007-04-24 | Fluidní topeniště teplárenských kotlů |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ17597U1 (cs) |
-
2007
- 2007-04-24 CZ CZ200718756U patent/CZ17597U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20080113703A (ko) | 배기가스를 밀봉재로 이용한 석탄 건조 시스템 | |
| JP6104666B2 (ja) | 有機廃棄物を用いた熱源システム及び発電システム | |
| RU2692854C1 (ru) | Система автоматического регулирования процесса горения котла малой мощности с низкотемпературным кипящим слоем и способ ее работы | |
| KR102166297B1 (ko) | 폐기물 예비 건조장치가 구비된 스토커식 소각로 및 그를 이용한 폐기물의 소각 처리방법 | |
| WO2017014299A1 (ja) | 竹材を主燃料にしたバイオマス発電システムおよび該バイオマス発電システムにおける竹材の燃焼方法 | |
| CN203880691U (zh) | 无烟囱多功能燃油燃气锅炉 | |
| JP6887917B2 (ja) | 焼却プラント | |
| CZ17597U1 (cs) | Fluidní topeniště teplárenských kotlů | |
| CZ17807U1 (cs) | Fluidní topeniště teplárenských kotlů | |
| CZ2007410A3 (cs) | Fluidní topenište teplárenských kotlu | |
| CZ300379B6 (cs) | Fluidní topenište teplárenských kotlu | |
| CZ18513U1 (cs) | Fluidní topeniště teplárenských kotlů | |
| JP2015209992A (ja) | 廃棄物焼却処理装置及び廃棄物焼却処理方法 | |
| CZ189696A3 (cs) | Způsob modernizace uhelného roštového kotle | |
| KR20150045923A (ko) | 가압유동로 시스템의 운전 방법 | |
| RU205295U1 (ru) | Топочное устройство твердотопливного котла | |
| CZ20021337A3 (cs) | Fluidní kotel na spalování uhlí, biomasy a plynných paliv | |
| Shastri | Study of efficiency improvement and optimization in CFB | |
| Bolhàr-Nordenkampf et al. | Combustion of clean biomass at high steam parameters of 540° C-results from a new 120 MWTH unit | |
| CZ17021U1 (cs) | Průtočný parní fluidní kotel | |
| Marx et al. | Conventional firing systems | |
| CZ2007909A3 (cs) | Cirkulacní fluidní kotel na uhlí a biomasu | |
| CZ2006448A3 (cs) | Průtočný parní fluidní kotel | |
| CZ20033334A3 (cs) | Fluidní kotel | |
| CZ2006447A3 (cs) | Průtočný horkovodní fluidní kotel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20070611 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20110424 |