CZ2007410A3 - Fluidní topenište teplárenských kotlu - Google Patents

Abstract

Fluidní topenište teplárenského kotle na uhlí ci uhlí a biomasu s prívodem vápence je shora a z boku tvoreno membránovými stenami (1), které jsou zcela nebo cástecne opatreny oteruvzdornou vrstvou keramického žáruvzdorného materiálu a zespoda je vymezeno trubkovým propadovým roštem, fluidní topenište obsahuje oxidacní fluidní spalovací vrstvu hrubozrnného kremicitého písku o granulometrii z rozmezí 0,4 až 3 mm, ve které je pod sesypem (4.1) nebosesypy (4.1) a (4.2) ve výšce alespon 80 mm nad trubkovým propadovým roštem instalován rídící teplomer (T) propojený pres rídící pocítac (R) s regulátorem otácek (N) dávkovace (5.1) paliva nebo dávkovacu (5.1) a (5.2) paliva a s regulacní klapkou (33) potrubí fluidacního média ventilátoru (7), dávkovac (5.1) paliva nebo dávkovace (5.1) a (5.2) paliva jsou spojeny se sesypem (4.1) nebo se sesypy (4.1) a (4.2) v celní membránové stene (1) fluidního topenište, sesyp (4.1) nebo sesypy (4.1) a (4.2)jsou napojeny na potrubní trasu prívodu sekundárního spalovacího média, trubkový propadový rošt je spojen s ventilátorem (7) fluidacního média, kterýje napojen na sací potrubí spalovacího vzduchu a na potrubí recyklážích spalin napojené na trasu spalin za kourovým ventilátorem (25).

Description

Oblast techniky

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 energetickou páru 2,5 MPa/330 °C pro parní turbínu

- necitlivost fluidního kotle na změnu výhřevnosti uhlí v rozsahu 12 áž 30 MJ/kg a zrušení drcení uhlí na částice do 10 mm

- zachycení 80 % oxidu siřičitého SO₂ ze spalin vápencem CaCO3 smolárním 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.·, τ » 4 * *444 4 * · • ·· ·

Poprvé byio toto chemicko - inženýrské pojetí fluidního kotle uplatněno v českém patentu č. 283 457 při rekonstrukci uhelných roštových kotlů ná kotle fluidní s oxidační fluidní spalovací vrstvou hrubozmného křemičitého písku. Po více než 71etém 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 80 mm nad propadovým roštem instalován řídící teploměr propojený přes řídící 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 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, kterýje napojen na sací potrubí spalovacího vzduchu a na potrubí recyklážích 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 • » « · • ·♦«· · * • ·♦· · · • · · · · « · • · · · « I *· ·« « 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 chromníklové 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 měrná 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 hrubozrnného křemičitého písku o výšce přibližně 1 000 mm

- v oxidační fluidní spalovací vrstvě hrubozrnného 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 až 1,6 mm a dosahuje celkové výšky přibližně 4 000 mm < Ψ 1 φ » * * · » · « « ··* φ · ···«··· «φ · φ φ · φ • « ΦΦΦΦ φ φ » • φφ · φφ ·· φφ φ recykl spalin, který společně se spalovacím vzduchem tvoří fluidační médium, umožňuje dosažení obsahu 6 až 7 % kyslíku O? ve spalinách; pozitivním důsledkem je dosažení obsahu oxidu uhelnatého CO 250 mg/m³ a oxidů dusíku jako oxidu dusičitého NO? 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; minimalizace 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 recyklážích spalin, dosažitelný obsah kyslíku O2 ve spalinách při splnění emisních limitů čistoty spalin je 9 až 10 % 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 adítiva naCaSO4 instalace teplosměnných ploch do oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku umožňuje navýšit odvod tepla v trase konvekčních tepelných výměníků fluidního kotle až téměř o 50 % při 100% účinnosti přenosu tepla; tepelný tok mezi oxidační fluidní spalovací vrstvou hrubozmného křemičitého písku a teplosměnnými plochami instalovanými do této VTStvy je v úrovni 0,2 MW/m ; 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 intenzívní cirkulace vodní a parovodní směsi trubkami tepelné vestavby; teplosměnné plochy jsou maximálně efektivní při jejích instalaci v homogenní části oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku, v tryskající části oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemi5 • 44 4 4 4 4 4 · ί « 444444 44 444 φ 9 • 4 <444 4 4« ··· 4 44 44 44 4 čitého 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 při 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 fluidačního média přes odlučovače odpadů spalovacího procesu by vedlo k opakovanému podkročení 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 jejím startu a odstavení má - li být dohoření prachových částic uhlí efektivní, je nutno tyto částice přivádět do expandované 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 šnekového 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 teplota oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku alespoň 350 °C, lze další nárůst teploty oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku zajistit řízeným přívodem uhlí až na úroveň teploty 830 °C; celokovové provedení startovací • · » · > * · · 4 ) • ··»·» · · · fe 4 4 • ♦ ♦ * · · · 4 _t ··· 4 ·· «4 ·· · 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 žhavých pilin spalinovou trasou 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 písků 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 byla sledována pomocí dvou teploměrů instalovaných nad trubkovým propadovým roštem; při intenzívní fluidace s rychlostí fluidace 0,75 Nm/s teploměr fluidního topeniště instalovaný 500 mm nad trubkovým propadovým roštem ukazoval teplotu 841 °C, teploměr instalovaný 100 mm nad trubkovým propadovým roštem ukazoval teplotu 839 °C; při snížení rychlosti fluidace na 0,45 Nm³/s horní 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 řídícího teploměru pro regulaci teploty a následně tepelného výkonu fluidního kotle pouze do oblasti stabilní teploty v homogenní části 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 byl instalován jeden dávkovač uhlí s přívodem sekundárního vzduchu, při větším tepelném výkonu vzniká neúnosná koncentrace • *·· • · · * • ta * • tata • · · · • ··«* t ta • ta ta • ta ta • ·/ ♦ * ta • · ta • ta ta

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 teplota oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku se stabilizuje po 5 až 7 minutách, tuto časovou prodlevu je nutno zohlednit při zpracování pracovního programu řídícího 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.

Příklad provedení technického řešeni 1

Fluidní kotlová jednotka produkující energetickou páru pro parní turbínu snásledným teplárenským využitím expandované páry je tvořena fluidním topeništěm, dopravní trasou paliva a vápence, startovací jednotkou, trasou fluidačního média, systémem konvekčních výměníků, trasou spalin s nástřikem vody do spalin, recyklem odpadů zachycených v cyklonu, tkaninovým flitrem, kouřovým ventilátorem a dopravní pneutrasou odpadů do neznázoměného provozního zásobníku.

Strop a boky íluídního topeniště tvoří žárobetonem vyzděné membránové stěny 1, 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. Parovodní směs je ze dvouřad paralelních smyček topných hadů 3.1 a 3.2 odváděna potrubími 3.5 a 3.6 zpět do bubnu 8.

Samovolnou cirkulaci vody ve fluidním kotli zajišťuje buben 8, zavodňovací trubky 15 , podélné trámce 16 a příčné trámce 35.

* ««« 4 4* «t 444 4 4 • · 4 4 · 4 φ »4 4* 4 • 4 ·Μ·

Uhlí s vápencem a dřevní štěpkou je z provozního zásobníku 6 dopravováno dvojicí dávkovačích šneků 5.1 a 5.2 bez osového hřídele přes sesypy 4.1 a 4,2 s výkyvnými klapkami do fluídního topeniště.

Fluidační médium tvořené spalovacím vzduchem předehřátým v ohřívači 17 a recyklážními spalinami je ventilátorem 7 přiváděno přes trubkový propadový rošt do fluídního topeniště. Při startu fluídního topeniště je využito startovací, spalovací komory 30 s hořákem 31_ na topnou naftu. Při cyklickém odstavování fluídního topeniště z provozu je fluidační médium při otevřené regulační klapce 27 přiváděno potrubím 26 do sání kouřového ventilátoru 25.

Spaliny z fluídního topeniště procházejí přes přehřívač páry 14, výparník 13 instalovaný v trase volné cirkulace vody, přes ekonomizér 12 a přes ohřívač vzduchu 17 do trasy čistění spalin. Napájecí čerpadlo jT přivádí napájecí vodu přes ekonomizér 12 do bubnu 8 a z něj vytlačuje vodní páru přes přehřívač páry 14 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 18 nastřikována voda. Zchlazené spaliny procházejí cyklonem 19 a tkaninovým filtrem 2T Odpady odloučené ve fluidním kotli jsou turniketem 24 dopravovány do trasy sekundárního vzduchu s ventilátorem

10. Do této trasy sekundárního vzduchu je 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 2k Odpady ze zásobníku 22 jsou turniketem 34 dopravovány do pneutrasy 29 a touto jsou dopravovány do zde neznázorněného 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 kjeho profuku a k čeření zde neznázorněného zásobníku vápence a zásobníku odpadů spalovacího procesu je zajištěn šroubovým kompresorem 32. Při startu fluídního kotle spalovací vzduch je ventilátorem 7 nasáván potrubní trasou vně ohřívače 17·

Je prezentováno technické řešení fluidmho parního kotle s následujícími výkonovými, technologickými a rozměrovými parametry:

Jmenovitý parní výkon fluídního kotle

Maximální produkce páry

Pára

Minimální produkce páry lOt/h 10,9 t/h

330°C/2,5Mpa 3,0 t/h ···

Τ '» · * · ··· ♦ · · · • · 4 · ·· 4«

Teplota napájecí vody 105 °C

Tlak páry za parní turbínou 1,3 MPa

Palivo:

Uhlí průmyslová směs PS 1 Výhřevnost Celkový obsah síry Vápenec granulometrie Křemičitý písek Průřez fluidního topeniště Průtok spalovacího vzduchu Průtok fluidačního média Průtok sekundárního vzduchu Průtok cirkulační vody Výška fluidního topeniště Průměr bubnu 8 Tepelná účinnost

Průtok recyklu odpadů spalovacího procesu Obsah O₂ ve spalinách

Teplo odvedené dvěma řadami paralelních smyček topných hadů 3.1 a 3.2

Teplota oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku

Teplota spalin na výstupu z fluidního topeniště

Výška osy šnekových dávkovačů 5.1 a 5.2 paliva nad úrovní nátrubků 23

Průměr centrální trubky 21

Počet pneumatických vodních trysek 18

Rozteč nátrubků 23

Teplota spalin odcházejících do komína

Teplota startovacích spalin

Tepelný výkon startovací spalovací komory 30

Průměr šnekovnice dávkovačích šneků 5.1 a 5.2

Plocha tkaninového filtru 21

15,6 MJ/kg 0,85 %

0,5 až 1 mm 0,6 až 1,6 mm 2,65 x 3,04m 2,9m³/sNTP)

5,8 m³/sec (NTP) 0,9m³/s(NTP) 50 m³/h 8 000 mm 1200 mm 88%

500 kg/h 6,5 %

2,3 MW

830 °C 730 °C

540 mm 630 mm 6

100 x 110 mm ί 30 °C 700 °C 3MW ^240 mm 580 m² • * Β • Β Β • Β Β ·»« · · • · * » ··

Čistota spalin za referenčních podmínek 6 % 02, suché spaliny, NTP(O°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 páry je tepelný výkon regulován obchvatem fiuidního 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 fiuidního kotle pň tepelném výkonu fiuidního kotle 10 t/h páry

Jako řídící 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 řídícím počítačem R. Řídící počítač R je dále propojen s regulátorem otáček N dávkovačích Šneků 5.1 a 5.2 , regulační klapkou 33 ventilátoru 7 a regulační klapkou 27 Regulační klapka 33 je realizována věncem lopatek vsání ventilátoru 7. Vstupním signálem pro otevření obchvatu fiuidního topeniště je pokles tlaku páry P. Vstupním signálem pro odstavení fiuidního kotle v systému chod/stop je dosažení maxima teploty ohřívané vody v teplárenské soustavě Tv. K zahájení chodu fiuidního kotle dochází při dosažení minimální teploty teplárenské cirkulační vody. Do řídícího 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 pň automaticky řízeném startu fiuidního topeniště.

Vedle základního okruhu regulace tepelného výkonu fiuidního topeniště jsou zde instalovány na obr. 1 neznázorněné regulační okruhy

- regulace teploty spalin na úrovni 130 °C změnou nátoku vody do vodních trysek 18

--- - » 9 ▼ T • · * ♦ ·<* · • ·««· « · « · · » * 4 4 · · 4 · « · · • •4 4 4 · 4· · a «

- 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 úrovni 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 překročí 100 °C, následuje odstavení kotlové jednotky

- profuk plachetky tkaninového filtru 21 tlakovým vzduchem ze šroubového kompresoru 32 při dosažení tlakové ztráty tkaninového filtru 21 900 Pa

Symbolem označujícím regulační klapku 33 jsou ve strojně- technologickém schématu obrázek 1 označeny regulační klapky v potrubních trasách fluidního topeniště, V případě kouřového ventilátoru 25 a ventilátoru 10 sekundárního vzduchu a ventilátoru 7 se jedná o lopatkové věnce v sání těchto ventilátorů.

• · φ « φ · « φ φ « φ» φ.

12.

• u· « « · · • * · φ* ·

Příklad provedení technického řešení 2

Je prezentováno technické řešení horkovodní teplárenské fluidní kotlové jednotky. Strojně technologické schéma i strojní řešení parního kotle odpovídají řešení z příkladu provedení 1. Diference vyplývající z horkovodního uspořádání kotlové jednotky oproti jednotce parní jsou následující:

- jsou vyřazeny napájecí Čerpadlo £1, 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 J_2 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 č. 1. Základní údaje horkovodního fluidního kotle jsou

Tepelný výkon jmenovitý	8,0 MW
Tepelný výkon maximální	8,5 MW
Tepelný výkon minimální	2,6 MW
Teplota vody vstupní	70 °C
Teplota vody výstupní	130 °C
Tepelná účinnost kotel	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.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. 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 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 (4,1) nebo sesypy (4.1) a (4.2) ve výšce alespoň 80 mm nad trubkovým propadovým roštem instalován řídící teploměr (T) propojený přes řídící počítač (R) s regulátorem otáček (N) dávkovače (5.1) paliva nebo dávkovačů (5.1) a (5.2) paliva a s regulační klapkou (33) potrubí 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, který je napojen na sací potrubí spalovacího vzduchu a na potrubí recyklážích spalin napojené na trasu spalin za kouřovým ventilátorem (25).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m, že ve fluidním topeništi je nebo j sou 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 chromniklové oceli napojené na výstup cirkulačního vodního čerpadla (9),
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výtlačné potrubí sekundárního vzduchu jako sekundárního spalovacího média je propojeno s výsypem odpadů spalovacího procesu zásobníku (20) pod cyklonovým odlučovačem (19) a je napojeno na sesyp (4.1) nebo sesypy (4.1) a (4.2).
4. 4. Zařízení podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m, že za ventilátorem (7) fluidačního média je instalováno potrubí (26) opatřené uzavírací klapkou (27) a napojené na sání kouřového ventilátoru (25).
5. 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.
6. 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.

   » · » * • · · » ··· » ι ···· « · «· t » * · · * · · « « ··* • · »» »· ,
7. 7. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m, že trubkový propadový rošt je tvořen centrální trubkou (2.1) s příčnými trubkami (2.2) opatřenými shora uzavřenými nátrubky (2.3), v nátrubcích (2.3) z chromníklové oceli jsou realizovány boční otvory proudu fluidačního média.
8. 8. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v trase spalin je instalována jedna nebo více pneumatických vodních trysek (18).
9. 9. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se t í m, že 1 řada paralelních smyček topných 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. 10. Zařízení podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m, že sesyp (4.1) nebo sesypy (4.1) a (4.2) jsou napojeny na ventilátor (10) sekundárního vzduchu jako sekundárního spalovacího média.