CZ19622U1 - Cirkulační fluidní kotel na uhlí a biomasu - Google Patents

Description

Cirkulační fluidní kotel na uhlí a biomasu

Oblast techniky

Technické řešení se týká řešení teplárenských kotlů na pevná paliva s individuálními tepelnými výkony cirkulačních fluidních kotlů na uhlí a biomasu 5 MW až 20 MW. To je výkonová oblast, která byla při spalování uhlí dříve zajišťována dnes ekologicky neakceptovatelnými roštovými kotli.

Dosavadní stav techniky

Spalovací systém oxidační fluidní spalovací vrstvy křemičitého písku spalující hnědá simá uhlí je popsán v autorském osvědčení CZ AO 230 120 (PV 9 211-82). Předmětem tohoto vynálezu je io složení spalovací směsi ve fluidním topeništi.

Řešením fluidního uhelného topeniště při aplikaci tohoto autorského osvědčení je uhelná spalovací komora, jejíž konstrukce je předmětem autorského osvědčení CZ AO 242 996 (PV 4 60384). Fluidní topeniště je tvořeno:

- dvouplኝovým spalovacím reaktorem, ve vnitřním prostoru, který je z boků vymezen vyzděný15 mi ocelovými stěnami a zespodu trubkovým propadovým roštem, je oxidační fluidní spalovací vrstva křemičitého písku,

- spaliny procházející žárovými cyklony podle autorského osvědčení CZ AO 251 391 (1989), teplota spalin je 780 °C,

- hnědé uhlí a vápenec jsou dávkovány na oxidační fluidní spalovací vrstvu křemičitého písku 20 šnekovým dávkovačem bez osového hřídele s přívodem sekundárního vzduchu podle patentu

CZ 276 412(1992),

- nájezd fluidního topeniště zajišťuje celokovová startovací spalovací komora na kapalná paliva instalovaná mezi ventilátorem spalovacího vzduchu a trubkovým propadovým roštem. Startovací spalovací komora s teleskopickým plamencem a pomocnou rotací zóny hoření je realizo25 vána podle patentu CZ AO 136 746 (1970) a autorského osvědčení CZ AO 190 717 (1982).

Fluidní topeniště s oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku bylo využito k ekologizaci uhelných teplárenských roštových kotlů. Technické řešení podle českého patentu CZ 283 457 spočívá v:

- vyřazení pasového roštu a jeho náhradě samostatným fluidním topeništěm,

-fluidačmm médiem je směs spalovacího vzduchu a recyklážních spalin.

V tomto uspořádání se poprvé při spalování kusového simého uhlí podařilo splnit emisní limity čistoty spalin podle zákona o ovzduší č. 352/2002 Sb., pro nové fluidní kotle s tepelným výkonem nad 5 MW.

Nedořešenými zůstaly následující problémy:

- splnění těchto emisních limitů čistoty spalin při spalování uhlí s vysokým obsahem prachových podílů při ekologizaci roštových kotlů s velkoobjemovými topeništi,

- snížení spotřeby vápence CaCO₃, molámí poměr dávkování vápence Ca : S = 3,3 při 80% zachycení oxidu siřičitého SO₂ za vzniku síranu vápenatého CaSO₄ je neúnosně vysoký.

Základní opatření ke snížení spotřeby vápence k desulfataci spalin představuje technické řešení 40 absorbéru SO₂ podle českého patentu č. 291 531. Vychází ze základního význaku oxidační fluidní spalovací vrstvy křemičitého písku, tj. že veškeré odpady spalovacího a desulfatačního procesu opouštějí fluidní topeniště se spalinami. Jen částečně nasulfatované Ca aditivum opouští fluidní topeniště jako CaO/CaSO₄ částice. Potom nástřikem vody do spalin se hydratuje oxid vápenatý CaO na hydroxid vápenatý Ca(OH)₂. Ca(OH)₂ reaguje v trase spalin s oxidem siřičitým

-1 CZ 19622 Ul

SO₂ za vzniku CaSO₄. Instalace absorbéru SO₂ s pneumatickými vodními tryskami výrazně snížila spotřebu vápence.

Analýza odpadů zachycených za absorbérem však prokázala, že hydratace CaO na Ca(OH)₂ není úplná. V odpadech byl zjištěn významný obsah CaO.

Řešení fluidního kotle s oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku je nutno dopracovat do uspořádání, v němž bude:

- minimalizována spotřeba CaCC>3 k desulfataci spalin,

- zajištěna konverze oxidu uhelnatého CO na oxid uhličitý CO₂ a obsah kysličníků dusíku ve spalinách v úrovni emisních limitů pro nové fluidní kotle s tepelným výkonem nad 5 MW i při io spalování simých uhlí s vysokým podílem prachových částic. Emisní limity čistoty spalin jsou stanoveny zákonem č.352/2002 Sb. Za referenčních podmínek (6 % O₂, NTP, suché spaliny) jsou tyto limity pro oxid uhelnatý CO - 250 mg/m³, oxid dusíku NOX jako oxid dusičitý NO2 = 400 mg/m³ a oxid siřičitý SO2 = 800 mg/m³ a tuhé látky =100 mg/m³.

Řešení minimalizace spotřeby vápence k ekologickému spalování uhlí s vysokým podílem pra15 chových částic představuje řešení fluidního cirkulačního kotle podle PV 2003-1 555 s oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku.

Základem řešení fluidního cirkulačního kotle je:

- rozdělení spalovacího prostoru na fluidní topeniště a spalovací komoru k dokončení oxidace CO na CO₂,

- částečný recykl hydratovaných odpadů spalovacího a desulfatačního procesu do fluidního topeniště.

Toto uspořádání splňuje ekologické nároky na nový fluidní kotel spalující uhlí s vysokým obsahem prachových podílů při minimalizaci spotřeby vápence.

Při realizaci cirkulačního fluidního kotle vznikly následující technické problémy:

- výška děleného fluidního topeniště si vynucuje instalaci přehřívače páry, výpamíku a ekonomizéru v jednom tahu spalin nad sebou, což zásadně komplikuje konstrukci výpamíku se samovolným prouděním parovodní směsi přes buben,

- výška absorbéru SO₂ při recyklu odpadů a teplotě spalin 100 °C přesahuje 20 000 mm.

Podstata technického řešeni

Řešením problematiky cirkulačních fluidních kotlů na uhlí a biomasu je uspořádání cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu, jehož topeniště je vymezeno z boků membránovými stěnami, shora přesazeným stropem tvořeným membránovými stěnami propojenými trubkami a zespodu je topeniště vymezeno trubkovým propadovým roštem propojeným s ventilátorem primárního spalovacího vzduchu nebo primárního spalovacího vzduchu a recyklážích spalin, membránová stěna je přes sesyp nebo sesypy propojena s dávkovačem nebo dávkovači uhlí a biomasy, sesyp nebo sesypy jsou propojeny s přívodem sekundárního vzduchu nebo sekundárního vzduchu a recyklážích spalin, v topeništi je obsažena sypaná vrstva křemičitého písku z rozmezí granulometrie 0,4 až 2 mm, trasa spalin je tvořena systémem konvekčních výměníků fluidního cirkulačního kotle na uhlí a biomasu, chladičem spalin s pneumatickými vodními tryskami, cyklonem nebo cyklony, tkaninovým filtrem nebo tkaninovými filtry a kouřovým ventilátorem, a trubkové membránové stěny jsou částečně nebo zcela vyzděny žáruvzdornou vyzdívkou. V sypané vrstvě křemičitého písku je instalována trubková vestavba, která je vyjímatelná z topeniště. Výsyp ze zásobníku cyklonu nebo cyklonů je propojen s trasou sekundárního vzduchu nebo sekundárního vzduchu a recyklážních spalin. Topeniště je po celé délce rozděleno membránovou stěnou na dvě samo45 statná topeniště.

-2CZ 19622 Ul

K snadnějšímu porozumění problematice oxidačních fluidních spalovacích vrstev křemičitého písku jsou zde prezentovány technologické poznatky získané na poloprovozní jednotce s tepelným výkonem 40 kW a spalovací komorou na uhlí s tepelným výkonem 3 MW podle autorského osvědčení č. 242 996.

A/ Částice paliva, která leží na fluidním roštu, není schopná fluidovat, pokud pracovní rychlost fluidačního média proudícího fluidním reaktorem je menší než prahová rychlost fluidace této částice paliva. Ta se dostane do vznosu v celém objemu fluidní vrstvy, a to nezávisle na teplotě systému, jestliže je do fluidního reaktoru nasypán inertní sypký materiál, pro nějž platí, že

- měmá hmota částice paliva je menší než měmá hmota inertní fluidní vrstvy při prahu fluidace, io - měmá hmota částice pálívaje větší než měmá hmota expandované inertní fluidní vrstvy.

Při poloprovozním výzkumu spalovacího procesu bylo zjištěno, že

- při spalování kusového uhlí je optimální změní křemičitého písku jako inertního materiálu fluidní vrstvy 1 až 1,6 mm,

- při spalování dřevní štěpky je optimální změní křemičitého písku jako inertního materiálu fluidní vrstvy 0,6 až 0,9 mm,

- při spalování směsi uhlí a biomasy a pří spalování uhlí s vysokým podílem prachových částic je optimální změní křemičitého písku jako inertního materiálu fluidní vrstvy 0,4 až 2 mm.

Zásadní výhodou tohoto uspořádání fluidního topeniště je, že velikost dávkovaného kusového uhlí nebo biomasy je limitována volbou dávkovačů paliva do fluidního topeniště na uhlí a bio20 masu.

B/ Hybnost hrubozmných částic křemičitého písku je tak vysoká, že

- křemičitý písek oddrcuje z povrchu hořícího paliva vyhořelou popelovou vrstvu,

- veškeré popeloviny opouštějí fluidní topeniště jako úletová frakce ve spalinách,

- při spalování uhlí se jedná o kinetické hoření uhlíku C na oxid uhličitý CO₂; je to systém, v němž je dosaženo maximálně dostupné rychlosti spalování tím, že jsou eliminovány difusní odpory průchodu kyslíku vyhořelou popelovou vrstvou; rychlost hoření uhlíku na oxid uhličitý CO₂ je určena kinetikou oxidace uhlíku C na oxid uhelnatý CO a závisí pouze na teplotě spalovacího procesu a velikosti částic uhlí,

- pokud dochází k desulfataci uhelných spalin uhlí vápencem, částice zkalcinovaného a částečně nasulfatovaného vápence opouštějí topeniště jako oddrcené prachové částice CaO/CaSO₄ společně se spalinami.

V tomto systému fluidního spalování odpadá trasa žhavých popelovin z fluidního topeniště a entalpie odpadů spalovacího procesuje využívána konvekčními výměníky v trase spalin.

C/ Při spalování kusového uhlí o velikosti částice 10 až 20 mm a výhřevnosti 16 MJ/kg a vsy35 páni křemičitého písku o změní 1 až 1,6 mm na výšku 150 mm a křemičitého písku o změní 0,6 až 0,9 mm na výšku 100 mm, tj. na celkovou výšku 250 mm nad trubkovým propadovým roštem, vznikají po výšce topeniště tři výrazně odlišné hydrodynamické systémy

- homogenní systém o výšce přibližně 1 000 mm a charakteru sopečné lávy,

- silně expandovaný tryskající systém dosahující výšky přibližně 2 300 mm nad trubkovým propadovým roštem,

- mrak uhelných prachových částic a prachových částic Ca aditiva dosahující výšky přibližně 3 500 mm nad trubkovým propadovým roštem.

Klidová výška tohoto spalovacího systému je přibližně 300 mm, tj. převyšuje výšku vsypané vrstvy křemičitého písku 250 mm. Tento nárůst výšky vyplývá ze skutečností, že hmota oxidační fluidní spalovací vrstvy křemičitého písku je tvořena hmotou nasypaného křemičitého písku do

-3CZ 19622 Ul topeniště a hmotou uhlí a Ca aditiva v topeništi. Hmota vápence v topeništi je součinem intenzity dávkování vápence a doby sulfatace CaO na CaSO₄, hmota uhlí v topeništi je dána součinem intenzity dávkování uhlí a doby hoření uhelných částic.

Poznatky získané při vývoji fluidních kotlů s oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku během jejich dlouhodobého provozu umožnily prezentované řešení cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu. Jde o poznatky, které nevyplývaly z dostupných technických a teoretických poznatků o tomto spalovacím a desulfatačním procesu a z řešení podle českého patentu č. 283 457 a patentové přihlášky PV 2003-1555.

A/ Při bočním přívodu uhlí do spalovací fluidní oxidační vrstvy křemičitého písku vzniká i přes io celkovou oxidační atmosféru systému silně proměnlivý profil koncentrace kyslíku O₂ v topeništi, minimální obsah O2 je pod dávkovači uhlí v oblasti bouřlivého vývoje prchavé hořlaviny. Přímým důsledkem je relativně vysoká produkce oxidu uhelnatého CO v této oblasti topeniště.

Představa spalovací fluidní oxidační vrstvy křemičitého písku jako ideálně míchaného reaktoru je v případě fluidního spalování z hlediska rovnoměrnosti obsahu O2 po délce topeniště příliš15 ným zjednodušením problematiky.

B/ Spalování uhlí jez hlediska kinetiky reakcí I. řádu vůči kyslíku O₂ s tím, že řídící chemickou reakcí je oxidace uhlíku C na CO; rychlost oxidace CO na CO₂ je pokládána za natolik rychlou, že doba oxidace CO na CO2 tvoří zanedbatelnou část doby hoření paliva; provozní výsledky prokázaly, že tato představa řídících dějů spalovací reakce platí až od teploty 700 °C, pod touto teplotou je rychlost oxidace CO na CO2 tak pomalá, že promísení spalin při obsahu O2 ve spalinách 10 % nevede k dokončení oxidace CO na CO₂. Řešením problému je vytvoření směšovacího prostoru v topeništi nad spalovací fluidní oxidační vrstvou křemičitého písku s teplotou udržovanou regulací přívodu sekundárního vzduchu nad 700 °C, žádoucí obsah O2 ve spalinách je 6 až 8 %.

Neočekávaným poznatkem je zjištění, že za těchto podmínek při intenzitě promísení spalin podle PV 2003-1555 je možné minimalizovat objem spalovací komory k dokončení oxidace CO na CO₂ nad oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku na objem vzniklý konstrukcí přesazeného stropu fluidního topeniště podle prezentovaného vynálezu.

C/ 1. Poloprovozní a provozní výzkum desulfatace spalin v oxidační fluidní spalovací vrstvě křemičitého písku v teplotní oblasti 800 až 850 °C s vápenci z odlišných lokalit prokázal, že výsledky v desulfataci spalin při použití vápence jsou prakticky shodné a dosažitelná koncentrace CaSO₄ v CaO částici je pouze 24 %, třebaže dosažitelná koncentrace CaSO₄ v CaO částici při sulfataci vápence ve stacionární vrstvě je 27 až 56,5 % v závislosti na lokalitě těžby vápenců.

2. Provozní výsledky z provozu fluidního kotle s oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku a z provozu fluidního kotle s popelovou vrstvou cirkulačních fluidních kotlů s redukční popelovou vrstvou vedly ke zcela shodným závěrům o stupni sulfatace CaO částice na CaSO₄, obsah CaSO₄ v CaO částici byl u všech systémů prakticky shodný, tj. 24 % CaSO₄ v CaO částici. Stupeň desulfatace spalin ve fluidním topeništi tedy nezávisí ani na druhu vápence, ani na systému fluidního topeniště. Z tohoto poznatku vyplývá zásadní výhoda oxidační fluidní spalovací vrstvy křemičitého písku, tj. že veškeré Ca aditivum je obsaženo ve spalinách jako částice CaO/CaSO₄. Tento nezreagovaný CaO lze využít v dalším technologickém stupni k doplňkové desulfataci spalin.

3. Řešením intenzifikace desulfatace spalin cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu je podle českého patentu č. 291 531 převod nezreagovaného CaO v částicích CaO/CaSO₄ ve spali45 nách nástřikem vody na Ca(OH)₂/CaSO₄ částice a jeho využití k další desulfataci spalin. Vzhledem k reaktivitě CaO z Ca(OH)₂ s SO₂ při teplotách nad 400 °C a přímé reaktivitě Ca(OH)₂ s SO₂ při teplotách v úrovni 100 °C lze intenzifikaci desulfatace provést

- zchlazením spalin do oblasti blízké rosnému bodu spalin, stupeň konverze Ca(OH)₂ na CaSO₄ zásadním způsobem závisí na parciálním tlaku vody ve spalinách a stupni sycení spalin vodní parou,

-4CZ 19622 Ul

- recyklem částic CaO/CaSO₄ po převedení na Částice Ca(OH)₂/CaSO₄ zpět do topeniště.

Zásadním problémem je skutečnost, že navlhlý popílek a částice Ca(OH)₂/CaSO₄ se po nástřiku vody do spalin musí v trase spalin usušit tak, aby nedošlo k zalepení spalinové trasy a k porušení tkaninového filtru. Hnací silou sušení odpadů spalovacího procesu je rozdíl parciálního tlaku vodní páry na povrchu sušené částice a parciálního tlaku vodní páry ve spalinách.

Z chemicko - inženýrského hlediska je absorbér SO₂ proudovou sušárnou, kde sušení odpadů navlhlých nástřikem vody je provázeno souběžným snižováním teploty spalin. Nízké teplotní spády v absorbéru SO₂ vedou k málo intenzivnímu odparu vody z částic odpadů.

Při zvýšení intenzity nástřiku vody, tak aby teplota spalin byla za tkaninovým filtrem v úrovni

100 °C, nutné z hlediska sulfatace Ca(OH₂) a při recyklu odpadů do topeniště, který výrazně zvětšuje jejich obsah ve spalinách, by při dlouhodobém provozu došlo k zalepení absorbéru SO₂ nedostatečně vysušenými odpady, pokud by jeho výška výrazně nepřevyšovala 20 000 mm.

Podle údaje v PV 2003-1 555 byl tento problém při desulfataci spalin granulačního kotle vyřešen nástřikem vody bezprostředně pod cyklonovou baterií. Při zchlazení spalin nástřikem vody z

240 °C na 100 °C byla vlhkost odpadů na výstupu z cyklonové baterie menší než 0,1 % a provoz spalinové trasy byl dlouhodobě spolehlivý.

Jedná se o neočekávaně úspěšné konstrukční řešení absorbéru SO₂, které technologicky vychází z řešení podle Českého patentu č. 291 531, které je po ověření na granulačním kotli aplikováno na cirkulačním fluidním kotli na uhlí a biomasu.

4. Při ověřování intenzifikace desulfatace uhelných spalin na fluidním kotli 5 MW s fluidní oxidační spalovací vrstvou křemičitého písku v jeho uspořádání jako cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu byla zjištěna konverze CaO částice na CaSO₄ 41,6 %. Teplota spalin za tkaninovým filtrem byla 102 °C. K 80% zachycení SO₂ stačí dávkovat vápenec o granulometrii 0,5 až 1 mm s molámím poměrem Ca/S rovným 1,92. Bez intenzifikace desulfatace spalin by spotřeba vápence při 80% zachycení SO₂ musela odpovídat Ca/S = 3,3. Intenzifikace desulfatace spalin umožňuje snížit spotřebu vápence na cirkulačním fluidním kotli na uhlí a biomasu na 58 % spotřeby nutné ke stejnému stupni desulfatace spalin na fluidním kotli bez intenzifikace desulfatace spalin.

D/ Při instalaci tepelné vestavby do spalovací fluidní oxidační vrstvy křemičitého písku je součinitel přenosu tepla zhruba 280 W/m² °C a teoreticky je nezávislý na pracovní rychlosti fluidace. S ohledem na teplotní spád v topeništi je intenzita přenosu tepla na tepelné vestavbě instalované v homogenní části spalovací fluidní oxidační vrstvy křemičitého písku řádově větší, než je intenzita přenosu tepla na konvekčních výměnících cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu. Navíc se jedná o transport tepla se 100% tepelnou účinností, kterým lze odvést až 48 % tepla, které je předáváno vznikající vodní páře nebo ohřívané teplé vodě.

Zcela zásadním problémem je volba materiálu tepelné vestavby s ohledem na okysličující a simé prostředí v topeništi. Navíc je tepelná vestavba vystavena silné abrazi hrubozmnými částicemi křemičitého písku. Provozně bylo ověřeno použití austenitické chromniklové a feritické chromové žáruvzdorné oceli a uhlíkové kotlářské ocelí. Zásadním poznatkem je výrazně odlišná život40 nost výše uvedených ocelí, žádná však nesplňuje nároky na životnost konvekčních výměníků parního Či horkovodního kotle. Je proto nutno tepelnou vestavbu realizovat jako vyměnitelnou část cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu.

Při použití tepelné vestavby při stejném průřezu fluidního a pasového roštu došlo k nárůstu tepelného výkonu kotle o 25 %, třebaže vstupní teplota spalin ve fluidním kotli obecně je výraz45 ně nižší než teplota spalin za pasovým roštem.

E/ Od teplárenského kotle je obvykle požadován regulační rozsah tepelných výkonů 40 % až 100 % maxima tepelného výkonu kotle. Fluidní kotel podle čs. patentu č. 283 457 tyto nároky splňuje, protože pracovní rychlost fluidace fluidaČního média tvořeného primárním spalovacím vzduchem a recyklážními spalinami při použití změní křemičitého písku 1 až 1,6 mm může být v

-5CZ 19622 Ul rozsahu 0,45 až 0,95 Nm/s. Situace se zásadně mění při použití křemičitého písku o změní 0,4 až 2 mm a instalaci tepelné vestavby v topeništi. Rozsah regulace tepelného výkonu kotle se snižuje na 70 až 100 % maxima tepelného výkonu kotle. Rozšíření regulačního rozsahu tepelného výkonu kotle je možné pouze sekcováním fluidního topeniště na samostatné reaktorové celky s tím, že podstatná část konvekčních výměníků a trasa spalin kotle je společná pro celý fluidní kotel.

F/ V parních a horkovodních kotlích je standardním konvekčním výměníkem výpamík řešený jako svislý svazek velkoprůměrových trubek v trase volné cirkulace vody přes buben. Intenzita přenosu tepla mezi spalinami a tímto svazkem trubek výpamíků je minimální. Zásadní výhodou tohoto uspořádání je, že intenzita cirkulace vody je úměrná tepelnému výkonu parního a horkoío vodního kotle. S ohledem na regulaci cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu je žádoucí tento výměníkový systém zachovat. Je však nutno intenzifikovat přenos tepla mezi spalinami a vodou vhodným tvarováním svazku trubek výpamíků při minimalizaci tlakové ztráty na straně volné cirkulace vody.

Cirkulační fluidní kotel na uhlí a biomasu podle prezentovaného technického řešení představuje řešení zdroje tepla s minimalizovanými investičními a provozními náklady. Je schopen spalovat kusové uhlí i uhlí s vysokým podílem prachových částic při dodržení emisních limitů čistoty spalin pro nové fluidní kotle s tepelným výkonem 5 až 50 MW. Zásadní výhodou je, že při konstrukci cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu bylo možno aplikovat dlouhodobé poznatky z konstrukce tlakových systémů roštových kotlů.

Přehled obrázku na výkrese

Technické řešení cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu je podrobněji znázorněno na obr. 1, který je strojně - technologickým schématem cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu.

Příklad provedení technického řešení

Cirkulační fluidní kotel na uhlí a biomasu produkuje energetickou páru pro souběžnou výrobu elektrické energie a teplárenské páry.

Trasu paliva tvoří zastřešená skládka uhlí, zastřešený sklad dřevní Štěpky, silo vápence, dávkovače jednotlivých paliv a zavážecí dopravník, který palivovou směs zaváží do dávkovače paliva 14, Tento dávkovač paliva 14 je tvořen provozním zásobníkem paliva a šnekovými dávkovači bez osového hřídele, které palivo přivádějí přes sesypy do topeniště I.

Fluidační médium tvořené primárním spalovacím vzduchem a recyklážními spalinami je do topeniště I přiváděno přes trubkový propadový rošt 2 ventilátorem li- Ve výtlačné trase ventilátoru li je i hořák 12 a startovací spalovací komora 13. V topeništi i je instalována trubková vestavba 3, která je demontovatelná a vyjímatelná z topeniště i. V topeništi 1 jsou instalovány řídící termočlánky 28 a 29. Termočlánek 28 je součástí okruhu řízení tepelného výkonu cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu. Termočlánek 29 je součástí okruhu řízení přívodu sekundárního vzduchu do topeniště 1.

Spaliny, které opouštějí spalovací fluidní oxidační vrstvu křemičitého písku, procházejí spalinovým kanálem přesazeného membránového stropu topeniště 1 do přehřívače páry 6, výpamíků 5, ekonomizéru 7, vodního chladiče 8 spalin, cyklonů 16 a tkaninového filtru 21 a kouřovým ventilátorem 26 jsou odváděny do komína 27. V trase spalin je instalován automatický analyzátor 30 obsahu O2 ve spalinách, který ovládá regulační klapku 3i v trase recyklu spalin.

Nucenou cirkulaci vroucí vody přes trubkovou vestavbu 3 zajišťuje vodní cirkulační čerpadlo 10. Parovodní směs z trubkové vestavby 3 je zaváděna do bubnu 4. Na buben 4 je napojen i systém samovolné cirkulace vody přes výpamík 5 a membránové stěny topeniště i. Přívod napájecí vody do ekonomizéru 7 zajišťuje napájecí čerpadlo 9.

-6CZ 19622 Ul

Trasa odpadů spalovacího procesu je v zásobníku Γ7 cyklonů 16 rozdělena na dva proudy. Recyklážní proud odpadů je dopravován trasou sekundárního vzduchu na výtlaku ventilátoru 15 pres sesyp do topeniště 1. Odpady spalovacího procesu jsou do výtlačné trasy ventilátoru 15 zaváděny přes turnikety 19 a 20. Nerecyklované odpady jsou dopravníkem 18 dopravovány do zásobníku 23 pod tkaninovým filtrem 21. Do zásobníku 23 jsou dopravníkem 22 přiváděny dále odpady spalovacího procesu, zachycené v tkaninovém filtru 21. Odpady spalovacího procesu ze zásobníku 23 jsou přes turniket 24 dopravovány tlakovou pneudopravou 25 do centrálního zásobníku odpadů. Odtud jsou odváženy autocistemou k jejich stavebnímu využití.

Z boků je topeniště 1 vymezeno částečně vyzděnými membránovými stěnami.

io Přehřívač páry 6 je realizován ze zdvojených trubkových svazků propojených trubkovou komorou, do které je z napájecího čerpadla 9 přiváděna přes tlakové vodní trysky voda k regulaci teploty přehřáté vodní páry.

Ekonomizér 7 je s výpamíkem 5 propojen dny, která jsou na straně odpadů spalovacího procesu napojena na turnikety 20.

Chladič 8 spalin tvoří plášť a série pneumatických vodních rysek.

Technická specifikace cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu: Produkce páry: 27 t/h

Pára: 330 °C / 2,5 MPa

Teplota napájecí vody: 105 °C

Minimální produkce páry: 9,0 t/h

Palivo: směs uhlí PS 1 a dřevní štěpky hmotově s 30 % dřevní štěpky Uhlí: průmyslová směs PS 1 výhřevnost: 14,5 MJ/kg

Síra: 1,6%

Změní: 10 až 40 mm

Dřevní štěpka: Částečně předsušená

Výhřevnost: Střední změní: Piliny:

Granulometrie: Vápenec: Granulometrie

MJ/kg 50 x 50 χ 50 mm do 10 % až 10 mm 0,5 až 1 mm

Čistota spalin při referenčních podmínkách NTP, 6 % O₂, suché spaliny

250 mg/m³ 400 mg/m³ 800 mg/m³ 100 mg/m³

CO:

NO_X jako NO₂:

SO₂:

Tuhé látky:

Přenos tepla přes tepelnou vestavbu 3:

Průtok spalin:

Teplota spalovací fluidní oxidační vrstvy křemičitého písku: Teplota spalin na vstupu do přehřívače páry 6:

30%

12,2 Nm³/s 830 °C 740 °C

-7CZ 19622 Ul

Obsah O₂ ve spalinách:

Teplota spalin vstupujících do komína 27:

Teplota spalin za ekonomizérem 7:

Průřez cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu: Výška cirkulačního fluidního kotle na uhlí a biomasu: Cyklony 16:

Průměr:

Počet:

Nástřik vody do spalin:

Recykl odpadů spalovacího procesu:

Startovací spalovací komora 13:

Tepelný výkon:

Palivo:

Teplota spalin:

Tkaninový filtr 21:

Plocha:

Proťuk tlakovým vzduchem.

6,1 %

100 °c 180 °C

500 x 6 000 mm 12 800 mm

2 200 mm 2 pneumatických trysek 1 : 1

4MW zemní plyn 600 °C

040 m²

Průmyslová využitelnost

Prezentované řešení kromě plnění své základní deklarované funkce je vhodné k spalování kalů z 20 čistíren odpadních vod a granulovaných odpadů.

Claims (4)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Cirkulační fluidní kotel na uhlí a biomasu, vyznačující se tím, že jeho topeniště (1) je vymezeno z boků membránovými stěnami, shora přesazeným stropem tvořeným membránovými stěnami propojenými trubkami a zespodu je topeniště (1) vymezeno trubkovým propado25 vým roštem (2) propojeným s ventilátorem (11) primárního spalovacího vzduchu nebo primárního spalovacího vzduchu a recyklážních spalin, membránová stěna je přes sesyp nebo sesypy propojena s dávkovačem nebo dávkovači (14) uhlí a biomasy, sesyp nebo sesypy jsou propojeny s přívodem sekundárního vzduchu nebo sekundárního vzduchu a recyklážních spalin, v topeništi (1) je obsažena sypaná vrstva křemičitého písku z rozmezí granulometrie 0,4 až 2 mm, trasa spa30 lín je tvořena systémem konvekčních výměníků fluidního cirkulačního kotle na uhlí a biomasu, chladičem (8) spalin s pneumatickými vodními tryskami, cyklonem nebo cyklony (16), tkaninovým filtrem nebo tkaninovými filtry (21) a kouřovým ventilátorem (26), a membránové stěny jsou částečně nebo zcela vyzděny žáruvzdornou vyzdívkou.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v sypané vrstvě křemičitého

35 písku je instalována trubková vestavba (3), která je vyjímatelná z topeniště (1).

-8CZ 19622 Ul

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výsyp ze zásobníku (17) cyklonu nebo cyklonů (16) je propojen s trasou sekundárního vzduchu nebo sekundárního vzduchu a recyklážních spalin.

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že topeniště (1) je po celé délce 5 rozděleno membránovou stěnou na dvě paralelní samostatná topeniště.