CZ2018565A3 - Sestava fluidního kotle a způsob spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli - Google Patents
Sestava fluidního kotle a způsob spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2018565A3 CZ2018565A3 CZ2018-565A CZ2018565A CZ2018565A3 CZ 2018565 A3 CZ2018565 A3 CZ 2018565A3 CZ 2018565 A CZ2018565 A CZ 2018565A CZ 2018565 A3 CZ2018565 A3 CZ 2018565A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fluidized bed
- bed boiler
- heat exchanger
- fuel
- air
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 234
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 92
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 233
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 121
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 74
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 58
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 19
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 11
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 10
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000008236 heating water Substances 0.000 claims description 8
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 7
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 6
- 239000010903 husk Substances 0.000 claims description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 claims description 2
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 claims description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 2
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 claims description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 35
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 35
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 27
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 24
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 15
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010039509 Scab Diseases 0.000 description 2
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 2
- -1 chlorine salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 1
- 101150071661 SLC25A20 gene Proteins 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBWUNQZJGJFJLZ-UHFFFAOYSA-N [Cl].Cl Chemical compound [Cl].Cl CBWUNQZJGJFJLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 101150102633 cact gene Proteins 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001804 chlorine Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/22—Fuel feeders specially adapted for fluidised bed combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/0063—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using solid fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Sestava fluidního kotle (1) obsahuje: fluidní kotel (1) obsahující spalovací komoru, první dopravník (5) pro přivádění palivové směsi k fluidnímu kotli (1) a/nebo pro zavádění palivové směsi do spalovací komory, první dávkovač (12) paliva a druhý dávkovač (13) paliva, přičemž první výstup prvního dávkovače (12) a první výstup druhého dávkovače (13) jsou zaústěny na nebo do prvního dopravníku (5) vedle sebe nebo se vzájemným rozestupem. Způsob současného spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli, při kterém se do fluidního kotle (1) vhání zdola fluidační médium, přičemž první palivo je dávkováno prvním dávkovačem (12) na první dopravník (5) nebo do něj a přepravováno prvním dopravníkem (5) k fluidnímu kotli (1), a druhé palivo je dávkováno druhým dávkovačem (13) na první dopravník (5) nebo do něj vedle nebo s odstupem od oblasti přivádění prvního paliva, a následně jsou první i druhé palivo společně zaváděny do spalovací komory fluidního kotle (1).
Description
Sestava fluidního kotle a způsob spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli
Oblast techniky
Vynález se týká sestavy fluidního kotle, která obsahuje fluidní kotel, obsahující spalovací komoru, první dopravník pro zavádění palivové směsi do spalovací komory, první dávkovač paliva a druhý dávkovač paliva, první zásobník paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do prvního dávkovače paliva, a druhý zásobník paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do druhého dávkovače paliva. Vynález se rovněž týká způsobu spalování vícero druhů paliv s rozdílnými charakteristikami hoření ve fluidním kotli.
Dosavadní stav techniky
Z dosavadního stavu techniky jsou známy fluidní kotle, tedy kotle pro spalování ve fluidní vrstvě. Fluidní kotle lze využít pro spalování paliva různého druhu, nicméně aktuálně se fluidní kotle využívají téměř vždy pro spalování jednoho druhu paliva. A pokud je potřebné spalovat jiné, pak se toto původní palivo nahradí jiným.
Paliva, která mohou být využívána pro spalování ve fluidní vrstvě, se liší např. následujícími charakteristikami: svojí výhřevností, spalným teplem, obsahem vody, obsahem popele, obsahem prchavé hořlaviny, obsahem hořlaviny C, H, S, N a O, obsahem Cl a F a sypnou hmotností, sypným úhlem, specifickou hustotou, granulometrií a dal. Na základě alespoň některých z uvedených charakteristik se pak navrhuje konstrukce kotle a řízení jeho činnosti, zejména za účelem dosažení co největší účinnosti, při současném zachování co nejdelší životnosti kotle, resp. zachování minima nutných odstávek kotle. Každé palivo potřebuje ke svému správnému hoření i jiné množství vzduchu pro jeho optimální spálení, protože každé palivo má jiný obsah hořlaviny.
Při podstechiometrickém spalování se ve fluidní vrstvě udržuje přebytek paliva i nižší obsah kyslíku, než by bylo potřeba pro dokonalé shoření paliva. Pokud by došlo k navýšení obsahu kyslíku ve fluidní vrstvě, došlo by vlivem hoření přebytečného množství paliva prudkému nárůstu teploty a k rychlému zapečení fluidní vrstvy s následnou nutností odstávky fluidního kotle.
Z toho důvodu je nutno vždy pro daný kotel a dané palivo předem propočítat technologické parametry, přičemž výpočet je ovlivněn jednak konstrukcí a velikostí kotle a jednak typem paliva, zejména jeho obsahem kyslíku, uhlíku, síry, dusíku a vodíku, případně i chlóru a fluoru, případně dalších látek a charakteristik paliva a teplotami tavení popele paliva.
Obsah kyslíku ve fluidní vrstvě je na základě výše uvedených výpočtů řízen v konkrétním fluidním kotli, konkrétním palivem, tedy konkrétním složením hořlaviny a charakteristikami paliva, a poměrem vzduchu a recirkulovaných spalin, které jsou přiváděny do fluidní vrstvy jakožto fluidační médium.
Palivo je přiváděno do fluidního kotle násypkou nebo dopravníkem a následně skluzem. V některých případech je pro lepší rozložení paliva do plochy fluidní vrstvy přidáván unášecí plyn pro zvýšení hybnosti paliva. Unášecím plynem je obvykle sekundární vzduch. Rozhoz paliva (jedním skluzem) je omezen na určitou velikost plochy lože. Podle typu fluidního kotle, podle velikosti plochy fluidního lože a podle typu paliva a jeho vlastností se volí počet skluzů, kterými palivo padá do spalovací komory, tedy na fluidní vrstvu.
Pokud byly činěny pokusy o spalování vícero druhů paliv s rozdílnými charakteristikami paliva a jejich hoření, docházelo k technologickým problémům v důsledku nehomogenity paliva v objemu fluidní vrstvy, a to zvláště u kotlů větších rozměrů, respektive s větší plochou fluidní vrstvy. Při
- 1 CZ 2018 - 565 A3 podávání vícero druhů paliv dvěma nebo více podavači do společné násypky dochází totiž k tomu, že se každé z paliv, zejména v případě paliv s rozdílnými charakteristikami, segreguje v násypce kotle. Čím jsou charakteristiky paliva více rozdílné, tím více se jednotlivé druhy paliva segregují a v důsledku toho se sypou do jiné části fluidního lože, a/nebo v důsledku rozdílné sypné hmotnosti paliv dochází k občasnému přerušení proudu jednoho z paliv proudem druhého z paliv a tím k vytvoření oblasti fluidního lože, v níž například první palivo není přítomno, přičemž řízení kotle vypočtené pro palivovou směs pak neodpovídá takovémuto lokálnímu složení palivové směsi / jednoho paliva.
Jak bylo uvedeno výše, paliva se liší svými charakteristikami, zvláště požadavky na množství přiváděného kyslíku a kritickými teplotami tání popele, přičemž jejich odlišnosti lze při řízení kotle, zejména při řízení obsahu kyslíku a teploty přiváděného fluidačního média a případně i sekundárního vzduchu/plynu, zohlednit pouze pro směs jako celek, nikoli pro lokální nehomogenitu palivové směsi ve fluidním loži. Proto dochází zejména k lokálnímu zapékání fluidní vrstvy právě v oblastech, kde bylo do fluidního lože dodáno palivo místo předpokládané směsi paliv, případně byla dodána směs paliv, která svým složením neodpovídá průměrnému složení dodávané palivové směsi, pro kterou byly provedeny výpočty pro řízení provozu kotle.
Tyto problémy jsou ještě výraznější při podávání každého druhu paliva samostatnou násypkou nebo samostatným dopravníkem, kdy se navzdory snahám o „rozfouknutí“ či „rozhození“ každého paliva podávaného každou násypkou nebo každým dopravníkem po celé ploše fluidní vrstvy vytvářely oblasti lišící se výrazně obsahem jednotlivých druhů paliv.
Ačkoli jsou tyto problémy známy, míchání paliv před jejich zavedení do fluidního kotle, jak je navrženo v této přihlášce, nebylo zatím zaznamenáno. Pokud by měl být k tomuto účelu navržen mísič, muselo by se jednat o samostatné zařízení, což by bylo náročné jak finančně (na pořízení i na provoz), tak prostorově, a jednak - pro dostatečně důkladné promíchání palivové směsi - by promíchávání představovalo i značné časové ztráty při přípravě palivové směsi.
Jak již bylo naznačeno výše, při podstechiometrickém spalování se ve fluidní vrstvě udržuje přebytek paliva i nižší obsah kyslíku, než by bylo potřeba pro dokonalé shoření paliva. Palivo hoří nedokonale, tedy jeho největší složka, tedy uhlík, hoří na CO. Pokud by došlo k navýšení obsahu kyslíku ve fluidní vrstvě, došlo by vlivem hoření přebytečného množství paliva k jeho hoření na CO2 tedy k nárůstu výhřevnosti paliva (z cca 30 % tj. z 10,3 MJ/kg na 100 % tedy na 33,8 MJ/kg), tedy ke ztrojnásobení vývinu tepla, tím k prudkému nárůstu teploty a k rychlému zapečení fluidní vrstvy s následnou nutností odstávky fluidního kotle. Fyzikálně při nárůstu vzduchu o 10 % dojde k vývinu tepla o 30 %. Tím dojde k tepelné nerovnováze ve fluidní vrstvě, k rychlému nárůstu teploty ve fluidní vrstvě. Jak je zde popsáno, každé palivo potřebuje ke svému hoření jiné množství kyslíku, takže nerovnoměrnosti v přísunu paliv jsou příčinou, proč nelze jednoduše spalovat více paliv (téměř neomezené množství) najednou či měnit plynule nebo skokově měnit vzájemný poměr paliv, aniž by to ohrozilo změnu teploty fluidní vrstvy a ohrozilo to chod fluidního kotle.
Úkolem vynálezu tedy je umožnit spalování vícero druhů paliv s odlišnými charakteristikami hoření současně a regulovat fluidní kotel tak, aby nedocházelo k jeho poškození, resp. aby nedocházelo k zapékání. Dalším úkolem vynálezu pak je umožnit řízení spalování ve fluidním kotli při přechodu z jedné palivové směsi na druhou.
Navíc, některá paliva, zejména paliva z kalů z čistíren odpadních vod, agrobiomasy a paliva ze separovaného komunálního odpadu mohou obsahovat významné množství chloru, a to obvykle v sušině v rozmezí 0,2 až 0,5 % může dosahovat až 1 % Cl. Tato paliva představují reálné nebezpečí ohrožení kotle korozí, a to především vysokoteplotní chlorovou (HCL) korozí a chloridovou korozí (solemi chloru). Obě tyto koroze napadají teplosměnné plochy kotle, především ty, které jsou nechlazené nebo málo chlazené, tedy zvláště vyzdívku, žárové cyklony, závěsy, pouta, vsunuté hořáky (které nejsou chlazené vzduchem nebo parou) a také přehříváky a
-2CZ 2018 - 565 A3 trysky fluidního roštu.
Chladné plochy jsou ohrožovány nízkoteplotní chlorovou korozí, kdy dochází ke kondenzaci kyselých složek spalin tedy zejména HC1 a SO2. I na základě těchto rizik jsou prováděny výpočty pro provoz kotle, zejména pro řízení teplot ve fluidní vrstvě, nad fluidní vrstvou a také teploty spalin využívaných k ohřevu / přehřívání vody / páry v systému. Při těchto výpočtech by se měl zohlednit předpokládaný obsah Cl v palivové směsi a - pokud je významný - řídit teploty spalin přiváděných na tepelné výměníky tak, aby bylo riziko vzniku koroze sníženo. Pokud ale dojde k lokálním nehomogenitám palivové směsi ve fluidním loži, může docházet k tomu, že vypočtené teploty a obsahy kyslíku nepostačují pro zamezení / dostatečné omezení vzniku výše uvedených korozí, protože obsah chlóru není v některých místech fluidního lože kompenzován navázáním na vápník z dodávaného CaCO, a obecně není v některých oblastech nebo časových úsecích přizpůsoben obsah a teplota fluidačního média, případně sekundárního vzduchu.
Konkrétně, pokud se v kotlích spalovaly odpady typu RDF (palivo vyrobené ze separovaného komunálního odpadu) nebo kaly z čistíren odpadních vod, pak se spalovaly v kotlích, které měly poměrně nízké parametry páry, a to teplotu páry vždy do 400 °C výjimečně do 420 °C, a to při tlaku obvykle do 40 barů a teplotě napájecí vody 105 °C. A to proto, že při vyšších parametrech páry byly přehříváky napadeny vysokoteplotní chlorovou a chloridovou korozí, koncové tepelné výměníky (luva) pak nízkoteplotní chlorovou korozí. Těmito korozemi také byly napadeny vyzdívky kotle. Pro snížení koroze se začal používat materiál na přehříváky a koncové tepelné výměníky z inconelu. Ke snížení koroze těchto materiálu a zvětšení životnosti koroze došlo, ale za neúměrně vysokou cenu kotle. Použití inconelových materiálů však nezabránilo usazování nízko tajících chloridů (KC1, NaCl, CaCb) za vzniku sklovitých nálepů na nechlazených nebo málo chlazených plochách kotle. Právě pod sklovitými nálepy účinkují soli a ty degradují materiály. Při styku alkalických kovů s chlórem vznikají chloridy, kde teplota tavení popele NaCl je 801 °C, KC1 je 768 °C, CaCh je 782 °C, podobné teploty tavení mají i některé chloridové soli těžkých kovů, což se týká zejména Cd, Cu, Pb a Zn, které se při delší době setrvaní v teplotách obvykle nad 800 °C slučují s chlorem za vzniku chloridových solí těžkých kovů. Účinky chloridů těchto těžkých kovů jsou stejné jako účinky KC1, NaCl a CaCh), při jejich vytékání ze spalin se usazovaly zejména na přehřívácích kotle, kde způsobily chloridové koroze, které postupně degradují i velmi drahé inconelové materiály. Sklovité nálepy se zvětšují a vytvářejí krusty, které postupně zalepují celé výměníky až tak, že kotel musí být odstaven a složitě vyčištěn. Snížení vysokoteplotní koroze by se dalo zabránit přidáním vápence do paliva fluidního kotle, kde vápence navázal organický chlór za vzniku CaCT. Tedy soli, která způsobuje stejně jako KC1 a NaCl chloridovou korozi, která je nebezpečnější, než vysokoteplotní chlorová koroze, protože vytváří kromě koroze také neodstranitelné nebo špatně odstranitelné nálepy.
K odstraňování nálepů tvořených solemi chloru se občas užívá metoda „chlor aut“, tj. metoda, kde pomocí roztoku síranu amonného podle níže uvedených rovnic přejdou chloridy na HC1, které jsou méně nebezpečné, než jejich soli.
(NH4)2SO4 2NH3 + SO3 + H2O
2KC1 + SO3 +H2O -+ K2SO4 + 2HCL
Používaná metoda sice snižuje množství nálepů na cca 50 %, ale z praktického hlediska nepomáhá. Pokud se vytvoří i malá vrstva nálepů, stejně dojde ke korozi. Tato metoda tedy zbytečně zvyšuje provozní náklady. Injekce síranu amonného se požívá obdobně jako selektivní nekatalytická redukce NOx.
Dalším úkolem vynálezu tedy je umožnit přizpůsobení řízení spalování ve fluidním kotli požadavku na eliminaci vzniku chlorové a chloridové koroze na tepelných výměnících, které jsou ohřívány spalinami, a na tryskách fluidního roštu, které jsou ohřívány fluidní vrstvou a fluidačním vzduchem, který se ohřívá v ohřívácích vzduchu (tzv. luvu).
-3 CZ 2018 - 565 A3
Podstata vynálezu
Výše uvedené, a ještě i některé další úkoly jsou vyřešeny sestavou fluidního kotle a způsobem spalování, jak jsou definovány v patentových nárocích.
Zejména jsou výše uvedené nedostatky dosavadní stavu techniky do značné míry eliminovány sestavou fluidního kotle, která obsahuje
- fluidní kotel, obsahující spalovací komoru,
- první dopravník pro přivádění palivové směsi k fluidnímu kotli a/nebo pro zavádění palivové směsi do spalovací komory,
- první dávkovač paliva a druhý dávkovač paliva, přičemž první výstup prvního dávkovače a první výstup druhého dávkovače jsou zaústěny na nebo do prvního dopravníku vedle sebe nebo se vzájemným rozestupem.
S výhodou jsou první výstup prvního dávkovače a první výstup druhého dávkovače jsou zaústěny na nebo do prvního dopravníku vedle sebe nebo se vzájemným rozestupem pro vrstvení paliva z druhého dávkovače na palivo z prvního dávkovače a/nebo sestava dále obsahuje první zásobník paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do prvního dávkovače paliva, a druhý zásobník paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do druhého dávkovače paliva.
Sestava s výhodou zahrnuje první zásobník paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do prvního dávkovače paliva, a druhý zásobník paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do druhého dávkovače paliva.
Sestava s výhodou dále obsahuje zásobník CaCO3 a/nebo zásobník inertního materiálu fluidní vrstvy, které jsou zaústěné na nebo do prvního dopravníku s odstupem od zaústění výstupu z prvního dávkovače a/nebo druhého dávkovače.
V dalším výhodném provedení sestava dále obsahuje druhý dopravník pro zavádění palivové směsi do spalovací komory v oblasti uspořádané s odstupem od oblasti, do které je zaváděna směs z prvního dopravníku, přičemž druhý výstup prvního dávkovače a druhý výstup druhého dávkovače jsou zaústěny na nebo do druhého dopravníku vedle sebe nebo se vzájemným rozestupem.
Rovněž je výhodné, když sestava obsahuje třetí zásobník paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do třetího dávkovače paliva, jehož první výstup je zaústěný na nebo do prvního dopravníku, a čtvrtý zásobník paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do čtvrtého dávkovače paliva, jehož první výstup je zaústěný na nebo do prvního dopravníku, přičemž první výstupy z dávkovačů jsou zaústěny na nebo do prvního dopravníku vedle sebe nebo se vzájemným rozestupem.
S výhodou sestava obsahuje první skluz zaústěný do spalovací komory fluidního kotle, přičemž vstup prvního skluzuje propojený s výstupem z prvního dopravníku. Rovněž s výhodou obsahuje druhý skluz zaústěný do spalovací komory fluidního kotle, přičemž vstup druhého skluzu je propojený s výstupem z druhého dopravníku a přičemž výstup prvního skluzu a výstup druhého skluzu jsou uspořádány se vzájemným rozestupem v půdorysném pohledu.
Rovněž je výhodné, když sestava obsahuje první turniket pro podávání palivové směsi přiváděné prvním dopravníkem do prvního skluzu a druhý turniket pro podávání palivové směsi přiváděné
-4CZ 2018 - 565 A3 druhým dopravníkem do druhého skluzu.
Ve zvlášť výhodném provedení je první dopravník a/nebo druhý dopravník šnekový dopravník a/nebo redler a/nebo pásový dopravník a/nebo článkový dopravník.
Sestava může dále obsahovat přívod fluidačního média zaústěný do fluidačních vstupů ve spalovací komoře fluidního kotle a alespoň jeden přívod sekundárního vzduchu nebo sekundárního plynu.
Sestava fluidního kotle s výhodou dále obsahuje první sestavu tepelných výměníků, jejíž spalinový vstup je propojený s výstupem spalin z fluidního kotle a která obsahuje alespoň jeden tepelný výměník pro ohřev vody a/nebo ohřev parovodní směsi a/nebo pro ohřev páry spalinami z fluidního kotle vedením těchto spalin kolem povrchu uvedeného alespoň jednoho tepelného výměníku.
Takováto sestava fluidního kotle s výhodou dále obsahuje druhou sestavu tepelných výměníků, jejíž spalinový vstup je propojený s výstupem spalin z první sestavy tepelných výměníků a která obsahuje
- tepelný výměník pro předehřev vody, jehož výstup je případně propojený s ohřívákem, a/nebo
- tepelný výměník pro ohřev recirkulovaných spalin, jehož vstup je propojitelný se spalinovým výstupem z druhé sestavy tepelných výměníků a výstup s alespoň jedním přívodem sekundárního plynu nebo sekundárního vzduchu do fluidního kotle, a/nebo
- tepelný výměník pro ohřev recirkulovaných spalin, jehož vstup je propojitelný se spalinovým výstupem z druhé sestavy tepelných výměníků a výstup s fluidačními vstupy, a/nebo
- tepelný výměník pro ohřev sekundárního vzduchu, jehož výstup je propojitelný s alespoň jedním přívodem sekundárního plynu do fluidního kotle, a/nebo
- tepelný výměník pro ohřev primárního vzduchu, jehož výstup je propojitelný s fluidačními vstupy.
S výhodou sestava fluidního kotle podle vynálezu obsahuje druhou sestavu tepelných výměníků, jejíž spalinový vstup je propojený s výstupem spalin z první sestavy tepelných výměníků a která obsahuje
- tepelný výměník pro ohřev sekundárního vzduchu, jehož výstup je propojitelný s alespoň jedním přívodem sekundárního plynu do fluidního kotle, a
- tepelný výměník pro ohřev primárního vzduchu, jehož výstup je propojitelný s fluidačními vstupy, přičemž tepelný výměník pro ohřev sekundárního vzduchu jez hlediska směru proudění spalin druhou sestavou uspořádán před tepelným výměníkem pro ohřev primárního vzduchu.
Ve zvlášť výhodném provedení sestava fluidního kotle obsahuje řídicí jednotku, která je na základě poměru velikostí tepelných výkonů tepelných výměníků ve druhé sestavě uzpůsobena pro řízení poměru vzduchu a recirkulovaných spalin ve fluidačním médiu přiváděném do fluidačních vstupů tak, že teplota fluidačního média přiváděného přes fluidační vstupy je nižší než 250 °C, lépe nižší než 220 °C, ještě lépe nižší než 200 °C, ještě lépe nižší než 180 °C, ještě lépe nižší než 160 °C, ještě lépe nižší než 140 °C, ještě lépe nižší než 120 °C, ještě lépe nižší než 100 °C, a/nebo tak, že teplota spalin nad fluidní vrstvou je menší než 890 °C, lépe menší než 850 °C, lépe menší než 800 °C, lépe menší než 780 °C, lépe menší než 750 °C,
-5 CZ 2018 - 565 A3 a/nebo je uzpůsobena pro řízení přivádění sekundárního plynu, který se přivádí do fluidního kotle a který obsahuje sekundární vzduch, nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle, tak, že teplota spalin za prvním a/nebo každým případným dalším přívodem sekundárního plynuje menší než 980 °C, lépe menší než 950 °C, lépe menší než 920 °C, lépe menší než 890 °C, nejlépe menší než 860 °C, lépe menší než 800 °C, a/nebo tak, že teplota spalin v první sestavě tepelných výměníků v oblasti, v níž jsou spaliny přiváděny na nejblíže spalinovému vstupu uspořádané plochy tepelného výměníku a/nebo na nejblíže spalinovému vstupu kolmo ke směru proudění spalin uspořádané plochy tepelného výměníku je nižší než 850 °C, lépe nižší než 830 °C, lépe nižší než 780 °C, lépe nižší než 750 °C, lépe nižší než 700 °C, lépe nižší než 680 °C, lépe nižší než 650 °C, lépe nižší než 620 °C.
Přitom je výhodné, když zařízení dále obsahuje tepelný výměník pro ohřev recirkulovaných spalin pro přidávání do primárního vzduchu, jehož vstup je propojitelný se spalinovým výstupem z druhé sestavy tepelných výměníků a výstup s fluidačními vstupy a který je z hlediska směru proudění spalin druhou sestavou uspořádán před tepelným výměníkem pro ohřev sekundárního vzduchu.
Rovněž je výhodné, když zařízení dále obsahuje tepelný výměník pro ohřev recirkulovaných spalin, jehož vstup je propojitelný se spalinovým výstupem z druhé sestavy tepelných výměníků a výstup s alespoň jedním přívodem sekundárního plynu nebo sekundárního vzduchu do fluidního kotle a který je z hlediska směru proudění spalin druhou sestavou uspořádán před tepelný výměník pro ohřev recirkulovaných spalin (pokud je přítomen), nebo před tepelným výměníkem pro ohřev sekundárního vzduchu.
A rovněž je výhodné, když zařízení dále obsahuje tepelný výměník pro předehřev vody, který je z hlediska směru proudění spalin uspořádán před výše uvedenými tepelnými výměníky ve druhé sestavě tepelných výměníků.
Úvodem popsané nevýhody dosavadního stavu techniky rovněž do značné míry eliminuje způsob současného spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli, při kterém se do fluidního kotle vhání zdola fluidační médium, přičemž první palivo je dávkováno prvním dávkovačem na první dopravník nebo do něj a přepravováno prvním dopravníkem k fluidnímu kotli a následně je první palivo zaváděno do spalovací komory fluidního kotle, přičemž druhé palivo je dávkováno druhým dávkovačem na první dopravník nebo do něj vedle nebo s odstupem od oblasti přivádění prvního paliva, přičemž je vrstveno na první palivo, a prvním dopravníkem je přepravováno k fluidnímu kotli a následně jsou první i druhé palivo společně zaváděny do spalovací komory fluidního kotle.
Obecně se při tomto postupu vrství druhé palivo na první a v případě, že dopravníkem je například redler, pásový dopravník nebo článkový dopravník, je takováto palivová směs obsahující na sobě uložené vrstvy jednotlivých paliv ve stanoveném vzájemném poměru zaváděna do spalovací komory (přímo nebo skluzem). V případě šnekového dopravníku se paliva při postupu šnekovým dopravníkem promíchají, ale nadále jsou zachovány jejich stanovené vzájemné poměry, se kterými je palivová směs zaváděna do spalovací komory. Nárokovaná konstrukce sestavy fluidního kotle je rovněž uzpůsobena k tomu, aby vrstvila druhé palivo na první na nebo do prvního zásobníku.
Uvedená paliva jsou s výhodou vybrána ze skupiny, kterou tvoří palivo vyrobené ze separovaného komunálního odpadu, přednostně v granulované formě, hnědé uhlí, černé uhlí, petrolkoks, dřevní štěpka, pelety z dřevní štěpky, kokosové skořápky, pelety nebo brikety z agrobiomasy, paliva vytvořená z kalů z čistíren odpadních vod, paliva vytvořená v procesu zpracování potravin, krmiv, biomasy, paliva z odpadů v zemědělské výrobě, paliva z odpadů při výrobě olejů nebo biolihu, zejména výpalky z výroby biolihu, nebo lignin, otruby, plevy, paliva z
-6CZ 2018 - 565 A3 trusů z živočišné výroby.
Jedním z paliv může být palivo vyrobené ze separovaného komunálního odpadu, které je v granulované formě, přičemž je dávkováno v množství alespoň 50 hm. %, lépe alespoň 70 hmotn. %, lépe alespoň 80 hmotn. %, lépe alespoň 90 hmotn. % celkového množství paliv přiváděných do spalovací komory fluidního kotle.
Rovněž je výhodné, když se do fluidního kotle přes vstupy vhání fluidační médium a nad úrovní vstupů pro fluidační médium se do fluidního kotle vhání sekundární plyn v alespoň jedné výškové úrovni, lépe v alespoň dvou výškových úrovních, lépe v alespoň třech úrovních.
Sekundární plyn je s výhodou vháněn do fluidního kotle v alespoň dvou výškových úrovních nad fluidním ložem, přičemž se sekundární plyn přiváděný do jedné úrovně svým složením a/nebo svou teplotou liší od sekundárního plynu přiváděného do druhé úrovně.
Spaliny z fluidního kotle jsou s výhodou vedeny do první sestavy tepelných výměníků, která obsahuje alespoň jeden tepelný výměník pro ohřev vody a/nebo ohřev parovodní směsi a/nebo pro ohřev páry spalinami z fluidního kotle, načež jsou tyto spaliny vedeny do druhé sestavy tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev sekundárního vzduchu a následně podél alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev primárního vzduchu, přičemž vzduch ohřátý v tepelném výměníku pro ohřev primárního vzduchu je veden do fluidačních vstupů fluidního kotle a vzduch ohřátý v tepelném výměníku pro ohřev sekundárního vzduchu j e veden v alespoň jedné úrovni přívodu sekundárního plynu do fluidního kotle.
S výhodou se spaliny ve druhé sestavě tepelných výměníků před vedením podél povrchu tepelného výměníku pro ohřev sekundárního vzduchu vedou podél povrchu tepelného výměníku pro předehřev recirkulovaných spalin pro fluidační médium, přičemž recirkulované spaliny předehřáté v tomto výměníku jsou přiváděny do fluidačních vstupů fluidního kotle.
Přitom je rovněž výhodné, když jsou spaliny před přivedením k povrchu tepelného výměníku pro předehřev recirkulovaných spalin pro fluidační médium (pokud je přítomen), nebo před přivedením k povrchu tepelného výměníku pro ohřev sekundárního vzduchu vedeny podél povrchu tepelného výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin pro sekundární plyn, přičemž spaliny po průchodu druhou sestavou tepelných výměníků jsou vedeny přes filtr, načež je část spalin vedena do tepelného výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin pro sekundární plyn a z něj jsou přiváděny do alespoň jednoho přívodu sekundárního plynu do fluidního kotle.
Obzvláště je výhodné, když poměrem recirkulovaných spalin a vzduchu ve fluidačním médiu přiváděným do fluidačních vstupů, a poměrem tepelných výkonů výměníku v druhé sestavě se řídí teplota fluidačního média tak, se teplota fluidačního média přiváděného přes fluidační vstupy řídí tak, že je nižší než 250 °C, lépe nižší než 220 °C, ještě lépe nižší než 200 °C, ještě lépe nižší než 180 °C, ještě lépe nižší než 160 °C, ještě lépe nižší než 140 °C, ještě lépe nižší než 120 °C, ještě lépe nižší než 100 °C, a/nebo tím, že teplota spalin nad fluidní vrstvou je menší než 890 °C, lépe menší než 850 °C, lépe menší než 800 °C, lépe menší než 780 °C, lépe menší než 750 °C, a/nebo se přivádění sekundárního plynu, který se přivádí do fluidního kotle a který obsahuje sekundární vzduch, nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle, řídí tak, že teplota spalin za prvním a/nebo každým případným dalším přívodem sekundárního plynu je menší než 980 °C, lépe menší než 950 °C, lépe menší než 920 °C, lépe menší než 890 °C, nejlépe menší než 860 °C, lépe menší než 800 °C,
-7CZ 2018 - 565 A3 a/nebo se přivádění sekundárního plynu řídí tak, že teplota spalin v první sestavě tepelných výměníků v oblasti, v níž jsou spaliny přiváděny na nejblíže spalinovému vstupu uspořádané plochy tepelného výměníku a/nebo na nejblíže spalinovému vstupu kolmo ke směru proudění spalin uspořádané plochy tepelného výměníku je nižší než 850 °C, lépe nižší než 830 °C, lépe nižší než 780 °C, lépe nižší než 750 °C, lépe nižší než 700 °C, lépe nižší než 680 °C, lépe nižší než 650 °C, lépe nižší než 620 °C.
S výhodou se spaliny po vyvedení ze spalovací komory fluidního kotle vedou do první sestavy tepelných výměníků, přičemž jako fluidační médium se použije směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle, přičemž řízení poměru vzduchu a recirkulovaných spalin ve fluidačním médiu přiváděném do fluidního kotle se provádí tak, že teplota spalin nad fluidní vrstvou je menší než 890 °C, lépe menší než 850 °C, lépe menší než 800 °C, lépe menší než 780 °C, lépe menší než 750 °C, a/nebo se spaliny po vyvedení z fluidního kotle vedou do první sestavy tepelných výměníků, v níž jsou spaliny přiváděny na nejblíže spalinovému vstupu uspořádané plochy tepelného výměníku a/nebo na nejblíže spalinovému vstupu kolmo ke směru proudění spalin uspořádané plochy tepelného výměníku tak, že jejich teplota je nižší než 830 °C, lépe nižší než 780 °C, lépe nižší než 750 °C, lépe nižší než 700 °C, lépe nižší než 680 °C, lépe nižší než 650 °C, lépe nižší než 620 °C.
Ve zvlášť výhodném provedení se spaliny po vyvedení ze spalovací komory fluidního kotle vedou do první sestavy tepelných výměníků, přičemž jako sekundární plyn se použije pouze sekundární vzduch a/nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle, přičemž přívod sekundárního vzduchu a/nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle tvořící sekundární plyn přiváděný do fluidního kotle se řídí tak, že teplota spalin za prvním a/nebo každým případným dalším přívodem sekundárního plynuje menší než 980 °C, lépe menší než 950 °C, lépe menší než 920 °C, lépe menší než 890 °C, nejlépe menší než 850 °C, lépe menší než 800 °C, a/nebo se spaliny po vyvedení z fluidního kotle vedou do první sestavy tepelných výměníků, přičemž množství sekundárních vzduchů přiváděných do spalovací komory fluidního kotle a/nebo poměr vzduchu a recirkulovaných spalin v sekundárním plynu přiváděném do fluidního kotle se řídí tak, že teplota spalin v první sestavě tepelných výměníků v oblasti, v níž jsou spaliny přiváděny na nejblíže spalinovému vstupu uspořádané plochy tepelného výměníku a/nebo na nejblíže spalinovému vstupu kolmo ke směru proudění spalin uspořádané plochy tepelného výměníku je nižší než 850 °C, lépe nižší než 830 °C, lépe nižší než 780 °C, lépe nižší než 750 °C, lépe nižší než 700 °C, lépe nižší než 680 °C, lépe nižší než 650 °C, lépe nižší než 620 °C.
Rovněž je výhodné, když se jako fluidační médium použije pouze primární vzduch nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle, přičemž vzduch této směsi se před zavedením do fluidního kotle předehřeje v tepelném výměníku pro předehřev vzduchu spalinami z fluidního kotle a/nebo recirkulované spaliny této směsi se před zavedením do fluidního kotle ohřejí v tepelném výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin spalinami z fluidního kotle.
Přídavně nebo alternativně se s výhodou jako sekundární plyn použije jen sekundární vzduch a/nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle, přičemž vzduch této směsi se před zavedením do fluidního kotle předehřeje v tepelném výměníku pro předehřev vzduchu spalinami z fluidního kotle a/nebo recirkulované spaliny této směsi se před zavedením do fluidního kotle ohřejí v tepelném výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin spalinami z fluidního kotle.
V případě, kdy je vyráběna pára, je výhodné, když spaliny z fluidního kotle jsou vedeny do první sestavy tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho přehříváku ve formě tepelného výměníku pro výrobu přehřáté páry, a poté podél povrchu alespoň jednoho ohříváku ve formě tepelného výměníku pro ohřev vody a/nebo páro vodní směsi přiváděné do bubnu a z něho je pára přiváděna do přehříváku, načež jsou tyto spaliny vedeny do druhé sestavy tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň
- 8 CZ 2018 - 565 A3 jednoho tepelného výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin a podél alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev vzduchu, načež jsou spaliny vedeny přes filtr a následně je část spalin vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle a/nebo do alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin, ze kterého je vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle, do kterého je zaústěn vzduch, který byl veden tepelným výměníkem pro ohřev vzduchu.
V případě, kdy je vyráběna parovodní směs nebo horká voda, je výhodné, když spaliny z fluidního kotle jsou vedeny do první sestavy tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku pro výrobu páry, a poté podél povrchu alespoň jednoho ohříváku ve formě tepelného výměníku pro ohřev vody a/nebo parovodní směsi přiváděné do bubnu, načež jsou tyto spaliny vedeny do druhé sestavy tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin a podél alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev vzduchu, načež jsou spaliny vedeny přes filtr a následně je část spalin vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle a/nebo do alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin, ze kterého je vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle, do kterého je zaústěn vzduch, který byl veden tepelným výměníkem pro ohřev vzduchu.
V případě, kdy je vyráběna teplá voda, je výhodné, když spaliny z fluidního kotle jsou vedeny do první sestavy tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku pro výrobu teplé vody, načež jsou tyto spaliny vedeny do druhé sestavy tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin a podél alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev vzduchu, načež jsou spaliny vedeny přes filtr a následně je část spalin vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle a/nebo do alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin, ze kterého je vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle, do kterého je zaústěn vzduch, který byl veden tepelným výměníkem pro ohřev vzduchu.
S výhodou je sekundární vzduch zaveden do potrubí pro přívod sekundárního plynu do spalovací komory, do kterého je zaústěn vzduch, který byl veden tepelným výměníkem pro ohřev vzduchu, a/nebo spalin, které byly vedeny přes filtr, je vedena do alespoň jednoho tepelného výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin.
S výhodou jsou spaliny před přivedením k tepelnému výměníku pro předehřev vzduchu spalinami z fluidního kotle a/nebo k tepelnému výměníku pro ohřev recirkulovaných spalin spalinami z fluidního kotle vedeny podél povrchu tepelného výměníku pro předehřev vody přiváděné následně do ohříváku.
S výhodou se do fluidního kotle přes vstupy vhání fluidační médium, které má teplotu nižší než 250 °C, lépe pod 220 °C, ještě lépe pod 200 °C, ještě lépe pod 180 °C, ještě lépe pod 160 °C, ještě lépe pod 140 °C, ještě lépe pod 120 °C, ještě lépe pod 100 °C.
S výhodou je teplota napájecí vody přiváděné do tepelného výměníku pro předehřev vody alespoň 105 °C, lépe alespoň 125 °C, lépe alespoň 145 °C, lépe alespoň 180 °C, lépe alespoň 195 °C, lépe alespoň 210 °C, lépe alespoň 230 °C.
Sestavu fluidního kotle 1 lze tedy nárokovaným způsobem řídit tak, aby se zbytečně nezvyšovaly teploty spalin ve spalovací komoře nad hodnotu nezbytně nutnou a aby se následně spaliny co nej rychleji zchlazovaly, tedy aby se snížila teplota spalin před přehříváky a před výměníky, které jsou uloženy příčně - kolmo na proudění spalin pod výše uvedenou teplotu.
S výhodou jsou přehříváky uloženy jako souproudé, takže části přehříváku s nejvyšší teplotou
-9CZ 2018 - 565 A3 jsou v co nejnižší teplotě spalin.
Dále je výhodné nepoužívat v sestavě vyzdívky.
Díky takovéto konstrukci a díky způsobu provozování uvedené sestavy fluidního kotle podle vynálezu, lze zvednout teploty na přehnvácích páry nad 420 °C, lépe nad 440 °C, lépe nad 460 °C.
Důležité pro snížení účinků chloridové koroze a nálepů na tryskách fluidního roštu je snížení teploty fluidačního média jdoucího přes trysky fluidního roštu. K tomu slouží uspořádání tepelných výměníků pro předehřev vzduchů a spalin a sestava ventilátorů, jak je uvedeno v příkladném provedení. Tímto uspořádáním lze dosáhnout optimálně nízkých teplot fluidačního média a snížit koroze a nálepy na minimum.
Při konstrukci a uspořádání teplosměnných ploch (ohříváku vzduchu a recirkulovaných spalin) lze také zvednout i teploty napájecí vody kotle, a přitom mít pod kontrolou i chloridovou korozi trysek fluidního kotle. Tím lze také podstatným způsobem zvednout termickou účinnost parního cyklu.
Tyto výše uvedené poznatky byly zkoumány po dobu 5 let na fluidním kotli, ve kterém se trvale spalovalo palivo s obsahem až 0,5 hmota. % chloru v palivu. Chloridová koroze přehříváku a nechlazených materiálů vložených do prostředí spalin z daného paliva do oblasti s teplotou pod 700 °C se při dodržení předepsaných postupů / při řízení teplot neprojevila, nevznikaly ani na nich žádné krusty či nálepy.
Objasnění výkresů
Příkladné provedení sestavy fluidního kotle podle vynálezu je znázorněno na obr. 1 ve formě schématického náčrtu, na obr. 2 je foto tepelného výměníku používaného v provozu se sestavou fluidního kotle dle vynálezu bez nálepů (bez chloridové koroze), na obr. 3A je foto tepelného výměníku s nálepy, na obr. 3B je foto tepelného výměníku, ze kterého byly odstraněny nálepy a je viditelná koroze, na obr. 4 foto trysky s nálepy.
Příklady uskutečnění vynálezu
Ve znázorněném příkladném provedení obsahuje sestava fluidní kotel 1 obsahující spalovací komoru, do které je zdola přes soustavu fluidačních vstupů 2 zaústěno fluidační médium.
Do fluidního kotle 1 je rovněž z boku zaústěna dvojice skluzů 3, 4, jejichž výstupy jsou v půdorysném pohledu uspořádány se vzájemným rozestupem tak, aby přiváděly palivo, resp. směs paliv každý do jedné oblasti fluidní vrstvy, resp. nad ni. Na horní části skluzů 3, 4 jsou zaústěny přívody 25, 26 sekundárního vzduchu, jakožto unášecího plynu pro zvýšení hybnosti palivové směsi přiváděné do fluidního kotle 1. Skluzy 3, 4 jsou s výhodou ve formě trubic. Přívody sekundárních vzduchů mohou být zavedeny také přes turnikety 51. 52. V takovém případě napomáhají vyprazdňovat i turnikety 51, 52.
Sestava dále obsahuje dvojici dopravníků 5, 6. Do prvního skluzu 3 je zaústěn první dopravník 5 a do druhého skluzu 4 je zaústěn druhý dopravník 6. Dopravníky 5, 6 jsou v tomto příkladném provedení ve formě šnekových dopravníků, lze ale použít také pásový dopravník, hrabicový dopravník, vibrační dopravník, článkový, nebo jenom dopravník ve formě dostatečně rozměrného skluzu, do kterého jsou zaústěny podavače paliva 12,13.14.15,16. apod.
Sestava dále obsahuje palivové zásobníky 7, 8, 9,10, 11 a palivové dávkovače 12,13, 14,15, 16,
- 10 CZ 2018 - 565 A3 které jsou uspořádány takto: První palivový zásobník 7 je zaústěný do prvního palivového dávkovače 12. který je zaústěný jedním výstupem na první dopravník 5 a druhým výstupem na druhý dopravník 6. Obdobně druhý palivový zásobník 8 je zaústěný do druhého palivového dávkovače 13, který je zaústěný jedním výstupem na první dopravník 5 a druhým výstupem na druhý dopravník 6. Obdobně jsou navzájem a s prvním a druhým dopravníkem 5, 6 propojeny třetí palivový zásobník 9, třetí palivový dávkovač 14, čtvrtý palivový zásobník 10. čtvrtý palivový dávkovač 15 a pátý palivový zásobník 11 a pátý palivový dávkovač 16.
Sestava fluidního kotle dále zahrnuje zásobník 17 CaCO,. který je jedním výstupem zaústěný do prvního dopravníku 5 a druhým výstupem do druhého dopravníku 6, a dále zásobník 18 inertu (tedy nespalitelné složky fluidní vrstvy, např. písku), který je rovněž jedním výstupem zaústěný do prvního dopravníku 5 a druhým výstupem do druhého dopravníku 6. Zásobník 17 CaCO, a/nebo zásobník 18 inertu může být alternativně zaústěn přímo do spalovací komory fluidního kotle 1.
Do fluidního kotle 1 je na několika místech, resp. v několika úrovních, zaústěný přívod 19 sekundárního plynu (sekundární směsi vzduchu a recirkulovaných spalin nebo jen sekundárního vzduchu). Dále jev tomto příkladném provedení zaústěn do horní oblasti fluidního kotle 1 přívod 20 pomocného spalovacího plynu, v tomto případě zemního plynu, a rovněž přívod 21 denitrifikačního média na bázi močoviny pro selektivní nekatalytickou redukci (tzv. DENOx).
Ve střední až nižší oblasti fluidního kotle 1 jsou uspořádány zapalovací hořáky 22 a ve zcela dolní oblasti je uspořádán regulovatelný odvod 23 popelovin, který je zaústěn na zařízení 24 pro přepravu popelovin.
Každý z dopravníků 5, 6 je při svém výstupu opatřený rotačním podavačem palivové směsi, například ve formě turniketu 51, 52, pomocí kterých se odděluje prostor spalovací komory od dopravních cest paliv.
Na sestavu fluidního kotle 1 podle vynálezu ve znázorněném příkladném provedení navazuje přes odtah 29 spalin první sestava 27 tepelných výměníků, která obsahuje plášť, ve kterém jsou uloženy ve směru průchodu spalin tepelné výměníky, kterými jsou první přehřívák 28. pod ním druhý přehřívák 29 a pod ním ohřívák a/nebo výpamík 30. Tyto tepelné výměníky jsou přitom propojeny tak, že voda je přiváděna ze zdroje do (níže popsaného) tepelného výměníku 33 pro předehřev vody (tzv. ekonomizér) do dolní části bubnu 31. který je uložený (v tomto parním provedení) vně první sestavy 27 tepelných výměníků, z dolní části bubnu 31 je voda potrubím vedena do ohříváku 30, následně (v tomto provedení již v podstatě ve formě parovodní směsi) do horní části bubnu 31, z ní do prvního přehříváku 28 z něj do druhého přehříváku 29, odkud je vedena již přehřátá pára pro další využití.
Do bubnu 31 je rovněž zaústěn vývod 48 ze (zde neznázoměného) výměníku tvořícího alespoň část teplosměnných ploch spalovací komory fluidního kotle 1 a vývod 49 ze (zde neznázoměného) výměníku tvořícího alespoň část pláště / teplosměnných ploch první sestavy 27 tepelných výměníků. Uvedené neznázoměné výměníky mohou být parní, horkovodní nebo teplovodní a s výhodou jsou složeny z membránových / trubkových stěn.
S výhodou mohou být přehříváky 28, 29 konstruovány jako svislé svazkové výměníky s podélným prouděním, tedy nejlépe jako souproudé s proudem spalin, pod kterými nejsou instalované příčné trubkové svazky, na kterých by se mohly usazovat odfouknuté nálepy. V tomto příkladném provedení jsou přehříváky 28, 29 ve formě svazkových výměníků uložených příčně, tj. kolmo na směr proudění spalin.
Proces spalování a následného vedení spalin je s výhodou řízen tak, aby teplota ve spalovací komoře byla nižší než 950 °C, lépe nižší než 930 °C, lépe nižší než 900 °C, lépe nižší než 870 °C, lépe nižší než 850°C, lépe nižší než 800°C, lépe nižší než 770°C; a současně tak, aby spaliny
- 11 CZ 2018 - 565 A3 přiváděné na přehříváky měly teplotu nižší než 850°C, lépe nižší než 800°C, lépe nižší než 780°C, lépe nižší než 750°C, lépe nižší než 720°C, lépe nižší než 700°C. lépe nižší než 680 °C, lépe nižší než 650 °C, lépe nižší než 620 °C.
V případě spalování odpadů jako separovaný komunální odpad nebo kaly z COV je potřebné udržet ve spalovací koře teplotu nad 850°C a to po dobu zdržení spalin 2 sekundy. Systém, jak je možno tyto nebo jiné teploty udržet, je popsán níže v textu.
Rovněž je výhodné s ohledem na možné výkyvy teplot ve spalovací komoře, a tedy i výkyvy teplot spalin přiváděných na přehříváky 28, 29, zaústit do první sestavy 27 tepelných výměníků (neznázoměné) parní ofukovače, využitelné pro občasné čištění teplosměnných ploch tepelných výměníků, zejména přehříváku 28, 29 od popele a lehkých nálepů.
V neznázoměných provedeních (zejména podle požadavků na výslednou teplotu vody / páry) mohou být některé části první sestavy 27 odlišné nebo vynechané, například lze vynechat buben 31. lze vynechat první a/nebo druhý přehřívák 28, 29, apod.
Výstup spalin z první sestavy 27 tepelných výměníků je zaústěný do druhé sestavy 32 tepelných výměníků, která obsahuje plášť, ve kterém jsou uspořádány v proudu spalin (nejlépe ve směru proudění spalin v následujícím pořadí za sebou) tepelný výměník 33 pro předehřev vody přiváděné do bubnu 31, tepelný výměník 34 pro ohřev recirkulovaných spalin určených pro přidávání do sekundárního vzduchu za účelem přípravy sekundárního plynu, tepelný výměník 35 pro předehřev recirkulovaných spalin pro přidávání do primárního vzduchu, se kterým společně tvoří fluidační médium, tepelný výměník 36 pro ohřev sekundárního vzduchu před jeho přívodem do fluidního kotle, a tepelný výměník 37 pro předehřev primárního vzduchu. I ve druhé sestavě 32 tepelných výměníků není nutné použít všechny znázorněné součásti, například není nutná instalace tepelného výměníku 33 pro předehřev vody a/nebo tepelného výměníku 34 pro ohřev recirkulovaných spalin určených pro přidávání do sekundárního vzduchu za účelem přípravy sekundárního plynu apod. Pořadí tepelných výměníků 34 až 37 muže být i jiné, popsané umístění je však nej výhodnější.
Výstupní otvor pro spaliny z druhé sestavy 32 tepelných výměníků je pak přes filtr 40 a kouřový ventilátor 41 propojený s komínem 42.
Přívod vzduchu do tepelného výměníku 37 pro předehřev primárního vzduchu je zajištěn primárním ventilátorem 43. Přívod vzduchu do tepelného výměníku 36 pro ohřev sekundárního vzduchu je zajištěn sekundárním ventilátorem 44. Přívod recirkulovaných spalin do tepelného výměníku 35 pro předehřev recirkulovaných spalin přidávaných do primárního vzduchu zaváděných do fluidního kotle 1 jako součást fluidačního média je zajištěn prvním recirkulačním ventilátorem 45, který je propojený s potrubím vedeným z filtru 40 a/nebo potrubím z kouřového ventilátoru 41. Přívod recirkulovaných spalin do tepelného výměníku 34 pro ohřev recirkulovaných spalin přidávaných do sekundárního plynu před zavedením do fluidního kotle 1 je zajištěn druhým recirkulačním ventilátorem 46, který je propojený s potrubím vedeným z filtru 40 a/nebo potrubím z kouřového ventilátoru 41.
Je zřejmé, že není zapotřebí použít všechny výše uvedené tepelné výměníky, tedy že je možno některý z tepelných výměníků pro ochlazování spalin pomocí ohřevů / předehřevů / vzduchu, nebo recirkulovaných spalina vynechat, nebo je realizovat jinak, než pomocí vzduchu či recirkulovaných spalin využitelných v kotli. Mohou se ohřívat vzduchy sloužící pro předehřev vzduchu z vnějšího prostředí, nebo např. voda, tedy se použije výměník pro ohřev vody spalinami, kde ohřev vody slouží pro jiné využití zpětného tepla, než je uvedeno výše. Nejvýhodnější je ale navržený systém.
Zařízení znázorněné na obr. 1 dále zahrnuje teplotní čidla T, tlaková čidla P a průtokoměry £)
- 12 CZ 2018 - 565 A3
Sestava dále obsahuje neznázoměnou řídicí jednotku, která je propojená s dopravníky 5, 6 pro řízení jejich rychlosti, s dávkovači 12 až 16 pro řízení dávkování paliva, se zásobníkem 17 CaCCh a zásobníkem 18 inertu, dále s alespoň některými teplotními čidly T, tlakovými čidly P a průtokoměry Q. případně i turnikety 51, 52, a rovněž s ventily a/nebo ventilátory pro řízení přívodu fluidačního média do fluidních vstupů 2, resp. pro řízení přívodu primárního vzduchu a přívodu recirkulovaných spalin do společného potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle 1, a dále pro řízení přívodů 19 sekundárního plynu (případně i pro řízení množství přimíchávaných recirkulovaných spalin do sekundárního vzduchu), pro řízení přívodu 20 pomocného spalovacího plynu a pro řízení přívodu 21 denitrifikačního média do fluidního kotle 1 atd.
Za provozu sestavy znázorněné na výkrese jsou CaCCh, palivo a inert průběžně dávkovány na dopravníky 5, 6. (Alternativně mohou být CaCO, a inert dávkovány přímo do spalovací komory fluidního kole.) Sestavení palivové směsi, tedy odměřování jednotlivých paliv pro jejich výdej stanovenou rychlostí, tedy se stanovenou hmotností nebo stanoveným objemem za časovou jednotku, se provádí pomocí podavačů 12, 13, 14. 15. 16. čímž se určuje vzájemným poměr jednotlivých paliv ve výsledné palivové směsi přiváděné do fluidního kotle 1. Do fluidního kotle 1 je tak ve znázorněném příkladném provedení podáván přes skluzy 3, 4 souvislý proud obsahující vrstvy CaCCh, inertu a všech paliv stále ve stejném vzájemném poměru. Nedochází tak ke vzniku oblastí fluidní vrstvy, které by měly navzájem výrazně odlišné složení, takže nedochází ani ke vzniku technologických problémů způsobených nehomogenitou paliva ve fluidní vrstvě.
Množství a vrstvy paliv a případně i aditiv lze pomocí dávkovačů 12, 13, 14, 15, 16 řídit a navrstvit na dopravnících 5, 6 i s ohledem na to, jakým způsobem je přiváděn ke skluzu 3, 4 unášecí plyn a s ohledem na různou sypnou hmotnost paliva tak, aby proud unášecího plynu neodfukoval vrstvu s nízkou hmotností do jiných oblastí než ostatní složky, případně aby nedocházelo k úletu složek s nízkou hmotností do vyšších oblastí spalovací komory fluidního kotle 1, tedy nad fluidní vrstvu.
Pokud je jako ve znázorněném provedení použit jako dopravník 5, 6 šnekový dopravník, dochází navíc k promíchávání nadávkovaného paliva a aditiv. Přitom lze šnekový dopravník uspořádat tak, že jednotlivé dávkovače 12 až 16 paliv a přívody aditiv jsou zaústěny do samostatných nebo společných vstupů šnekového dopravníku, nebo jsou zaústěny na dopravníkový pás, který je přiveden do vstupu šnekového dopravníku, který pak na finální trase ke spalovací komoře fluidního kotle všechny složky promíchá a přivede do skluzu 3, 4.
Pokud je jako dopravník 5, 6 použit například pásový dopravník, jsou paliva vrstvena na dopravníku 5, 6 vždy v souvislých, přesně objemově (nebo hmotnostně, nebo poměrově) dávkovaných vrstvách paliv, takže je do spalovací komory přiváděna směs, která sice není promíchaná, ale má v každém okamžiku (v daném okamžiku či krátkém časového úseku) přesně dané stejné složení, resp. dané vzájemné poměry množství jednotlivých druhů paliv a případně i aditiv.
Jako palivo dodávané do jednotlivých zásobníků lze použít RDF (palivo vyrobené ze separovaného komunálního odpadu), hnědé uhlí, černé uhlí, dřevní štěpka, pelety z dřevní štěpky, nebo pelety (či brikety) z agrobiomasy, nebo paliva vytvořená z kalů z čistíren odpadních vod, nebo paliva vytvořená v procesu zpracování potravin, biomasy (otruby, plevy, lignin, ..) a podobně.
Dávkování paliva pro proces spalování je s výhodou například následující:
až 90 %, lépe 0 až 40 % RDF (palivo ze separovaného komunálního odpadu), až 90 %, lépe 0 až 40 % hnědého uhlí,
- 13 CZ 2018 - 565 A3 až 90 %, lépe 0 až 40 % černého uhlí, až 90 %, lépe 0 až 40 % dřevní štěpky, až 90 %, lépe 0 až 40 % pelet z agrobiomasy, až 90 %, lépe 0 až 40 % dřevěných pelet,
Dále jsou uvedeny ilustrativní příklady směsi paliv, které mohou být spalovány v sestavě fluidního kotle dle vynálezu, resp. způsobem dle vynálezu:
Směs 1
| RDF | 30 % (RDF je palivo ze separovaného komunálního odpadu) |
| Hnědé uhlí | 20 %, |
| Černé uhlí | 25 % |
| Dřevní štěpka | 20% |
Piety Ekover 5 % (pelety Ekover jsou pelety z rostlinného materiálu, jako jsou například zlomky semen, povrchové vrstvy semen, nestandartní semena, plevy, pluchy, osiny, kousky ostatních částí rostlin, semena plevelů a nekultumích rostlin, biologický odrol a pod).
Směs 2
| RDF | 50% |
| Hnědé uhlí | 10 %, |
| Dřevní štěpka | 20% |
| Piety z agrobiomasy | 20% |
Směs 3
| RDF | 70% |
| Hnědé uhlí | c 0/ ? /0, |
| Dřevní štěpka | 25 % |
| Piety z agrobiomasy | 0% |
Směs 4
| RDF | 10% |
| Hnědé uhlí | 10 %, |
| Černé uhlí | 5 % |
| Dřevní štěpka | 50% |
- 14 CZ 2018 - 565 A3
Pelety z agrobiomasy 25 %
Směs 5
RDF 35 %
Černé uhlí 5 %
Dřevní štěpka 50 %
Pelety dřevěné 10 %
Ve znázorněném příkladném provedení jsou použity dva dopravníky 5, 6. Je ale samozřejmě možné použít jen jeden dopravník 5, nebo naopak tři nebo více dopravníků, podle toho, jak velká je půdorysná plocha spalovací komory, resp. fluidní vrstvy, ve fluidním kotli 1.
Obecně je výhodné, když na půdorysnou plochu 20 m2, lépe na plochu 18 m2, ještě lépe 16 m2, ještě lépe 12 m2, ještě lépe 10 m2, ještě lépe 8 m2, nejlépe na plochu 6 m2 připadá alespoň jeden vstup pro přívod palivové směsi do spalovací komory fluidního kotle 1, resp. alespoň jeden dopravník 5, 6 a/nebo skluz 3, 4. Rovněž je výhodné, když na půdorysnou plochu 3 m2 připadá maximálně jeden vstup pro přívod paliva do spalovací komory, resp. maximálně jeden dopravník 5, a/nebo skluz 3.
Ve znázorněném provedení je použito pět zásobníků 7 až 11 paliva a pět příslušných dávkovačů 12 až 16 paliva. Je samozřejmě možné vybavit sestavu jiným počtem zásobníků 7 až 11 paliva a dávkovačů 12 až 16 paliva. Rovněž je možné, aby například jeden zásobník 7 sloužil pro plnění dvou nebo více dávkovačů 12 až 16 paliva, zvláště pokud mají dávkovače 12 až 16 paliva dostatečně velký vstupní prostor, aby mohl jeden zásobník 2 střídavě obsluhovat / doplňovat například alespoň dva dávkovače 12 až 16 paliva.
Ve znázorněném provedení má každý dávkovač 12 až 16 paliva dva výstupy, jeden pro dávkování na první dopravník 5 a druhý pro dávkování na druhý dopravník 6. Lze ale také realizovat podávání z každého zásobníku 7 vždy přes dva dávkovače, přičemž každý z nich je určen pro dávkování najeden dopravník 5, 6. Alternativně lze pro každý dopravník 5, 6 připravit příslušný počet zásobníků paliva a dávkovačů paliva, které jsou zaústěny výhradně na daný dopravník 5, 6.
Přívody 25, 26 sekundárního vzduchu, jakožto unášecího plynu pro zvýšení hybnosti palivové směsi přiváděné do fluidního kotle 1, jsou propojené se sekundárním ventilátorem 44 pro zavádění studeného, resp. neohřátého sekundárního vzduchu do spalovací komory. Díky tomu lze regulovat teplotu na vstupu paliva do spalovací komory fluidního kotle 1 regulací množství přiváděného obvykle studeného vzduchu (případně i teplého) sekundárního vzduchu přes vstupy pro palivo a ohřátého sekundárního vzduchu a teploty ve spalovací komoře přes přívody 19 sekundárního plynu. V dalším výhodném provedení lze do přívodů 25 nebo 26 zavést recirkulované spaliny pro snížení obsahu kyslíku v místech přívodů paliva a/nebo přes přívody 19 zavést teplé nebo studené recirkulované spaliny pro řízení teploty spalin ve spalovací komoře fluidního kotle 1.
Přívody 25, 36 sekundárního vzduchu lze podle typu fluidního kotle 1, podle typu paliv a podle typu skluzu 3, 4 případně i vynechat nebo vynechat jen jeden z nich, případně naopak zvýšit jejich počet.
Přívody 19 sekundárního vzduchu a/nebo recirkulovaných spalin lze podle typu fluidního kotle 1, podle typu paliv případně rovněž vynechat, použít jen jeden z nich, případně naopak zvýšit jejich
- 15 CZ 2018 - 565 A3 počet.
Při spalování podle vynálezu lze teploty ve fluidním loži řídit řízením poměru množství vzduchu a recirkulovaných spalin ve fluidačním médiu, tedy řízením množství kyslíku přiváděného k hoření. Zároveň je teplota ve fluidní vrstvě ovlivňována množstvím tepla odváděného přes teplosměnné plochy.
Teplotu nad fluidním ložem ve spalovací komoře lze řídit množstvím sekundárního vzduchu přiváděného v jednotlivých úrovních, tedy přes jednotlivé přívody. Při spalování vystupuje z fluidní vrstvy hořlavý plyn, zejména CO, případně směs hořlavých plynů jako je CO, H2, metan a vyšší uhlovodíky. Tyto hořlavé plyny pak hoří, respektive shoří v závislosti na tom, kolik je přítomno / dodáváno kyslíku. Uvedeným hořením plynů nebo směsí plynů nad fluidním ložem je ovlivňována teplota v dané oblasti, takže pro dosažení požadované teploty v určité úrovni spalovací komory se řídí přívod kyslíku, tedy sekundárního vzduchu.
U některých směsí paliv se může stávat, že část paliva, místo aby shořela ve fluidním loži na CO, náhodně ulétává a následně hoří nad fluidním ložem. Pro toto hoření je potřeba dodávat kyslík přívody sekundárního vzduchu, přičemž ale toto hoření současně zvyšuje teplotu nad fluidním ložem. Snížení této teploty je tak realizováno přidáváním recirkulovaných spalin do sekundárního plynu. Sekundární plyn může být přiváděn do jednotlivých úrovní spalovací komory nad fluidním ložem (nebo do alespoň jedné úrovně) jakožto směs sekundárního vzduchu a recirkulovaných spalin, nebo mohou být sekundární vzduch a recirkulované spaliny dodávány nad fluidní lože samostatně. V obou případech je přiváděné množství řízeno s ohledem na požadované teploty a na předpokládanou spotřebu kyslíku nad fluidním ložem.
Výše popsané řízení teplot v jednotlivých úrovních spalovací komory je obzvláště výhodné z toho důvodu, že umožňuje spalování různých palivových směsí ve fluidním kotli 1 a plynulý přechod z jednoho typu směsi na druhý bez nutnosti odstávky. Navíc zvláště v případě splování paliv s významným obsahem chlóru, jako jsou například paliva ze separovaného komunálního odpadu a agrobiomasy, je potřeba řídit teploty ve spalovací komoře i v následné dráze spalin tak, aby se eliminovala, případně výrazně omezila chlórová a chloridová koroze. A dále i tak, aby bylo možno dosáhnout zdržení spalin o teplotě 850 °C po dobu 2 sekund, což je nutná podmínka pro splování odpadů, tj. RDF a kalů z COV.
Pro výše uvedené řízení teplot je s výhodou využita řídicí jednotka, do které jsou přiváděny údaje o teplotách z teplotních a dalších čidel a která pak na základě dodaných údajů a případně i zadaných údajů o aktuálně přiváděném typu směsi paliv (např. předpokládaný obsah chlóru v palivu), řídí nebo umožňuje řízení ventilů a/nebo ventilátorů 43, 44, 45, 46 pro přivádění vzduchu a recirkulovaných spalin do vstupů fluidačního média a/nebo do přívodů sekundárního vzduchu / plynu a/nebo do skluzů 3, 4.
Z hlediska variability složení paliva je proto vhodné odpovídajícím způsobem nadimenzovat přívody fluidačního média a sekundárního plynu a jejich ventilátory 43, 44. 45. 46. kterými se atmosféra ve spalovací komoře fluidního kotle 1 přizpůsobuje složení aktuálně dodávané směsi paliv.
Z hlediska variability složení paliva je proto vhodné odpovídajícím způsobem nadimenzovat tepelné výměníky 35, 37 na co možná nejnižší teploty fluidačního média, pro eliminaci účinků chlorových a chloridových korozí na trysky fluidního roštu, zejména u paliv obsahujících chlor v organické nebo anorganické podobě, zejména pak s ohledem na požadavky na zvýšení termické účinnosti parního cyklu tedy v souvislosti s požadavky na nárůst teploty napájecí vody u kotle s fluidním spalováním s obvyklou teplotou napájecí vody 105 °C a/nebo zejména teplotou napájecí vody vyšší jak 125 °C a/nebo vyšší jak 145 °C nebo vyšší jak 180 °C a/nebo vyšší jak 195 °C a/nebo vyšší jak 210 °C, a/nebo vyšší jak 230 °C Také je vhodné k tepelným výměníkům 34. 35. 36, 37 nadimenzovat i příslušné ventilátory, kterými se rovněž řídí teplota fluidačního média a
- 16 CZ 2018 - 565 A3 také se atmosféra ve spalovací komoře fluidního kotle 1 přizpůsobuje složení aktuálně dodávané směsi paliv.
Teplota fluidizačního média významně ovlivňuje korozní napadení trysek fluidního roštu. Na tryskách fluidního roštu se objeví nálepy a v podstatě tekoucí nánosy různých solí, sloučenin Cl s K, Na, Ca. Tyto nálepy postupně narůstají, až vytvoří kompletní nánosy na tryskách. Tyto nálepy tečou (zvětšují se) a zakryjí i vlastní otvory trysek a trysky postupně znefunkční. Když přestanou fungovat trysky (vstupy 2), přestane fungovat i rošt kotle a jeho následkem i samotný fluidní kotel 1.
Při provedených zkušebních provozech měla nej podstatnější vliv na vznik a rozvoj nálepů na tryskách fluidního kotle 1 teplota fluidačního média: čím byla nižší, tím byly nižší nálepy, tím byla delší doba do čištění trysek.
Je tedy žádoucí, aby teplota fluidačního média byla co nejnižší, tedy pod 250 °C, lépe pod 220 °C, ještě lépe pod 200 °C , ještě lépe pod 180 °C, ještě lépe pod 160 °C, ještě lépe pod 140 °C, ještě lépe pod 120 °C, ještě lépe pod 100 °C. Teplotu fluidačního média lze s výhodou snížit na přijatelné hodnoty právě využitím vícero tepelných výměníků 34. 35. 36. 37. Přitom je výhodné, vytvořit tepelný výměník 36 pro ohřev sekundárního vzduchu (z hlediska velikosti teplosměnných ploch a tedy i výkonů ) co největší, tedy zejména tak, aby odebíral ze spalin více tepla než tepelný výměník 37 pro ohřev primárního vzduchu (pro fluidační médium) a tepelný výměník 35 pro ohřev primárních recirkulovaných spalin (pro fluidační médium).
Účinky vysokoteplotní a nízkoteplotní chlorové koroze se podstatným způsobem sníží (eliminují) přidáním vápence k palivu, kde Cl reaguje ve fluidní vrstvě s vápencem za vzniku CaCh. Chlorová koroze se převede na chloridovou korozi a té se dá úspěšně bránit dodržením teplot a postupů, jak je zde uvedeno.
Příklad tepelného výměníku bez nálepů, tedy bez chloridové koroze, který prošel zkušebním provozem s řízením teplot dle vynálezu, je znázorněn na fotografii na obr. 2. Na obr. 3A je pak obdobný tepelný výměník, u kterého nebyly řízeny teploty přiváděných spalin, resp. teploty spalin odváděných ze spalovací komory a na kterém tak vznikly nežádoucí nálepy / chloridová koroze. V důsledku nálepů došlo jednak k výraznému snížení účinnosti přenosu tepla a jednak pod nálepy probíhala degradace materiálu trubek tepelného výměníku., tedy vznikala tam koroze, která je zřejmá z obr. 3B, kde je tepelný výměník s odstraněnými nálepy. Na obr. 4 je pak fotografie trysek /vstupů 2, do kterých bylo přiváděno fluidační médium o teplotě vyšší než 250 °C, resp. teplota fluidačního média nebyla nijak regulována.
V důsledku toho se trysky postupně ucpaly nálepy.
Proces spalování a následného vedení spalin při použití paliv obsahujících organický nebo anorganický chlor je s výhodou řízen tak, aby teplota ve spalovací komoře byla nižší než 950 °C, lépe nižší než 930 °C, lépe nižší než 900 °C, lépe nižší než 870 °C, lépe nižší než 850 °C, lépe nižší než 800 °C, lépe nižší než 770 °C; a současně, aby spaliny přiváděné na přehříváky, resp. na první tepelné výměníky vystavené proudu spalin měly teplotu nižší než 850 °C, lépe nižší než 800 °C, lépe nižší než 780 °C, lépe nižší než 750 °C, lépe nižší než 720 °C, lépe nižší než 700 °C, lépe nižší než 680 °C, lépe nižší než 650 °C, lépe nižší než 620 °C.
Na výměnících, obvykle trubkových výměnících jdoucí kolmo (příčně) na proud spalin nálepy nevznikají nebojsou dobře ofukovači odstranitelné, pokud jsou teploty přiváděných spalin nižší jak 800 °C, lépe nižší jak 720 °C, nejlépe nižší jak 620 °C.
Vynález je zvlášť výhodně využitelný pro fluidní kotle se stacionárním ložem o půdorysné ploše lože větší než 5 m2, lépe větší než 10 m2, lépe větší než 15 m2, lépe větší než 20 m2, lépe větší než 30 m2, a pro fluidní kotle s cirkulujícím ložem o půdorysné ploše lože větší než 10 m2, lépe větší
- 17 CZ 2018 - 565 A3 než 15 m2, lépe větší než 20 m2, lépe větší než 30 m2, lépe větší než 40 m2.
Znázorněné schéma představuje sestavu fluidního kotle 1, jejímž výstupem je pára odváděná z druhého přehříváku 29. V neznázoměném provedení lze jeden z přehříváků 28, 29 vynechat. V další neznázoměném provedení, kdy je na výstupu požadována horká voda, lze vynechat oba přehříváky 28, 29, přičemž voda z ohříváku 30 je vedena do bubnu 31, z něj do výměníku tvořícího teplosměnné plochy spalovací komory, z něj do bubnu 31 a z bubnu 31 je odváděna horká voda. A v ještě jiném neznázoměném provedení, kdy je požadována na výstupu horká voda, lze vynechat přehříváky 28. 29 a buben 31 a vést vodu z ohříváku 30 do výměníku tvořícího teplosměnné stěny ve spalovací komoře a z něj pak na výstup ze sestavy fluidního kotle
1.
Díky popsané a nárokované konstmkci je možné spalovat ve fluidním kotli 1 současně několik dmhů paliv, které se navzájem liší svými charakteristikami hoření, případně chemickým složením paliva a jeho popela, přičemž podíl jednotlivých dmhů paliv v dodávaném celkovém množství paliva se může průběžně měnit, když se na základě těchto změn průběžně mění procesní charakteristiky, zejména teplota a obsah přiváděného fluidačního média a případně i sekundárního plynu či sekundárního vzduchu.
Ačkoli byla popsána zvlášť výhodná příkladná provedení, je zřejmé, že odborník z dané oblasti snadno nalezne další možné alternativy k těmto provedením. Proto rozsah ochrany není omezen na tato příkladná provedení, ale spíše je dán definicí přiložených patentových nároků.
Claims (25)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Sestava fluidního kotle (1), která obsahuje- fluidní kotel (1), obsahující spalovací komom,- první dopravník (5) pro přivádění palivové směsi k fluidnímu kotli (1) a/nebo pro zavádění palivové směsi do spalovací komory,- první dávkovač (12) paliva a dmhý dávkovač (13) paliva, vyznačující se tím, že- první výstup prvního dávkovače (12) a první výstup dmhého dávkovače (13) jsou zaústěny na nebo do prvního dopravníku (5) vedle sebe nebo se vzájemným rozestupem.
- 2. Sestava fluidního kotle (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že první výstup prvního dávkovače (12) a první výstup dmhého dávkovače (13) jsou zaústěny na nebo do prvního dopravníku (5) vedle sebe nebo se vzájemným rozestupem pro vrstvení paliva z dmhého dávkovače na palivo z prvního dávkovače a/nebo sestava dále obsahuje první zásobník (7) paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do prvního dávkovače (12) paliva, a dmhý zásobník (8) paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do dmhého dávkovače (13) paliva.
- 3. Sestava fluidního kotle (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále obsahuje zásobník (17) CaCO3 a/nebo zásobník (18) inertního materiálu fluidní vrstvy, které jsou zaústěné na nebo do prvního dopravníku (5) s odstupem od zaústění výstupu z prvního dávkovače (12) a/nebo dmhého dávkovače (13).
- 4. Sestava fluidního kotle (1) podle nároku 1 nebo 2 nebo 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje dmhý dopravník (6) pro zavádění palivové směsi do spalovací komory v oblasti- 18 CZ 2018 - 565 A3 uspořádané s odstupem od oblasti, do které je zaváděna směs z prvního dopravníku (5), přičemž druhý výstup prvního dávkovače (12) a druhý výstup druhého dávkovače (13) jsou zaústěny na nebo do druhého dopravníku (6) vedle sebe nebo se vzájemným rozestupem.
- 5. Sestava fluidního kotle (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje třetí zásobník (9) paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do třetího dávkovače (14) paliva, jehož první výstup je zaústěný na nebo do prvního dopravníku (5), a čtvrtý zásobník (10) paliva, jehož výstup je propojený se vstupem do čtvrtého dávkovače (15) paliva, jehož první výstup je zaústěný na nebo do prvního dopravníku (5), přičemž první výstupy z dávkovačů (12,13, 14, 15) jsou zaústěny na nebo do prvního dopravníku (5) vedle sebe nebo se vzájemným rozestupem.
- 6. Sestava fluidního kotle (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje první skluz (3) zaústěný do spalovací komory fluidního kotle (1), přičemž vstup prvního skluzu (3) je propojený s výstupem z prvního dopravníku (5).
- 7. Sestava fluidního kotle (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků v kombinaci s nárokem 4, vyznačující se tím, že obsahuje druhý skluz (4) zaústěný do spalovací komory fluidního kotle (1), přičemž vstup druhého skluzu (4) je propojený s výstupem z druhého dopravníku (6) a přičemž výstup prvního skluzu (3) a výstup druhého skluzu (4) jsou uspořádány se vzájemným rozestupem v půdorysném pohledu.
- 8. Sestava fluidního kotle (1) podle nároku 7, vyznačující se tím, že obsahuje první turniket (51) pro podávání palivové směsi přiváděné prvním dopravníkem (5) do prvního skluzu (3) a druhý turniket (4) pro podávání palivové směsi přiváděné druhým dopravníkem (6) do druhého skluzu (4).
- 9. Sestava fluidního kotle (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků v kombinaci s nárokem 4, vyznačující se tím, že první dopravník (5) a/nebo druhý dopravník (6) je šnekový dopravník a/nebo redler a/nebo pásový dopravník a/nebo článkový dopravník.
- 10. Sestava fluidního kotle (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje přívod fluidačního média zaústěný do fluidačních vstupů (2) ve spalovací komoře fluidního kotle (1) a alespoň jeden přívod (19) sekundárního vzduchu nebo sekundárního plynu.
- 11. Sestava fluidního kotle (1) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje první sestavu (27) tepelných výměníků, jejíž spalinový vstup je propojený s výstupem spalin z fluidního kotle (1) a která obsahuje alespoň jeden tepelný výměník pro ohřev vody a/nebo ohřev parovodní směsi a/nebo pro ohřev páry spalinami z fluidního kotle (1) vedením těchto spalin kolem povrchu uvedeného alespoň jednoho tepelného výměníku.
- 12. Sestava fluidního kotle (1) podle nároku 10 a 11, vyznačující se tím, že dále obsahuje druhou sestavu (32) tepelných výměníků, jejíž spalinový vstup je propojený s výstupem spalin z první sestavy (27) tepelných výměníků a která obsahuje- tepelný výměník (36) pro ohřev sekundárního vzduchu, jehož výstup je propojitelný s alespoň jedním přívodem (19) sekundárního plynu do fluidního kotle (1), a- tepelný výměník (37) pro ohřev primárního vzduchu, jehož výstup je propojitelný s fluidačními vstupy (2), přičemž tepelný výměník (36) pro ohřev sekundárního vzduchu je z hlediska směru proudění spalin druhou sestavou (32) uspořádán před tepelným výměníkem (37) pro ohřev primárního vzduchu.- 19 CZ 2018 - 565 A3
- 13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že obsahuje řídicí jednotku, která je na základě poměru velikostí tepelných výkonů tepelných výměníků (36, 37) ve druhé sestavě (32) uzpůsobena pro řízení poměru vzduchu a recirkulovaných spalin ve fluidačním médiu přiváděném do fluidačních vstupů (2) tak, že teplota fluidačního média přiváděného přes fluidační vstupy (2) je nižší než 250 °C, lépe nižší než 220 °C, ještě lépe nižší než 200 °C, ještě lépe nižší než 180 °C, ještě lépe nižší než 160 °C, ještě lépe nižší než 140 °C, ještě lépe nižší než 120 °C, ještě lépe nižší než 100 °C, a/nebo tak, že teplota spalin nad fluidní vrstvou je menší než 890 °C, lépe menší než 850 °C, lépe menší než 800 °C, lépe menší než 780 °C, lépe menší než 750 °C, a/nebo je uzpůsobena pro řízení přivádění sekundárního plynu, který se přivádí do fluidního kotle (1) a který obsahuje sekundární vzduch, nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle (1), tak, že teplota spalin za prvním a/nebo každým případným dalším přívodem sekundárního plynu je menší než 980 °C, lépe menší než 950 °C, lépe menší než 920 °C, lépe menší než 890 °C, nejlépe menší než 860 °C, lépe menší než 800 °C), a/nebo tak, že teplota spalin v první sestavě (27) tepelných výměníků v oblasti, v níž jsou spaliny přiváděny na nejblíže spalinovému vstupu uspořádané plochy tepelného výměníku a/nebo na nejblíže spalinovému vstupu kolmo ke směru proudění spalin uspořádané plochy tepelného výměníku je nižší než 850 °C, lépe nižší než 830 °C, lépe nižší než 780 °C, lépe nižší než 750 °C, lépe nižší než 700 °C, lépe nižší než 680 °C, lépe nižší než 650 °C, lépe nižší než 620 °C.
- 14. Způsob současného spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli, při kterém se do fluidního kotle (1) vhání zdola fluidační médium, přičemž první palivo je dávkováno prvním dávkovačem (12) na první dopravník (5) nebo do něj a přepravováno prvním dopravníkem (5) k fluidnímu kotli (1) a následně je první palivo zaváděno do spalovací komory fluidního kotle (1), vyznačující se tím, že druhé palivo je dávkováno druhým dávkovačem (13) na první dopravník (5) nebo do něj vedle nebo s odstupem od oblasti přivádění prvního paliva, a prvním dopravníkem (5) je přepravováno k fluidnímu kotli (1) a následně jsou první i druhé palivo společně zaváděny do spalovací komory fluidního kotle (1).
- 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že uvedená paliva jsou vybrána ze skupiny, kterou tvoří palivo vyrobené ze separovaného komunálního odpadu, přednostně v granulované formě, hnědé uhlí, černé uhlí, petrolkoks, dřevní štěpka, pelety z dřevní štěpky, kokosové skořápky, pelety nebo brikety z agrobiomasy, paliva vytvořená z kalů z čistíren odpadních vod, paliva vytvořená v procesu zpracování potravin, krmiv, biomasy, paliva z odpadů v zemědělské výrobě, paliva z odpadů při výrobě olejů nebo biolihu, zejména výpalky z výroby biolihu, nebo lignin, otruby, plevy, paliva z trusů z živočišné výroby.
- 16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se tím, že jedním z paliv je palivo vyrobené ze separovaného komunálního odpadu, které je v granulované formě, přičemž je dávkováno v množství alespoň 50 hmota. %, lépe alespoň 70 hmota. %, lépe alespoň 80 hmota. %, lépe alespoň 90 hmota. % celkového množství paliv přiváděných do spalovací komory fluidního kotle (1).
- 17. Způsob podle nároku 14 nebo 15 nebo 16, vyznačující se tím, že se do fluidního kotle přes vstupy (2) vhání fluidační médium a nad úrovní vstupů (2) pro fluidační médium se do fluidního kotle (1) vhání sekundární plyn v alespoň jedné výškové úrovni, lépe v alespoň dvou výškových úrovních, lépe v alespoň třech úrovních.-20 CZ 2018 - 565 A3
- 18. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že sekundární plyn je vháněn do fluidního kotle (1) v alespoň dvou výškových úrovních nad fluidním ložem, přičemž se sekundární plyn přiváděný do jedné úrovně svým složením a/nebo svou teplotou liší od sekundárního plynu přiváděného do druhé úrovně.
- 19. Způsob podle nároku 17 nebo 18, vyznačující se tím, že spaliny z fluidního kotle (1) jsou vedeny do první sestavy (27) tepelných výměníků, která obsahuje alespoň jeden tepelný výměník pro ohřev vody a/nebo ohřev parovodní směsi a/nebo pro ohřev páry spalinami z fluidního kotle (1), načež jsou tyto spaliny vedeny do druhé sestavy (32) tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku (36) pro ohřev sekundárního vzduchu a následně podél alespoň jednoho tepelného výměníku (37) pro ohřev primárního vzduchu, přičemž vzduch ohřátý v tepelném výměníku (37) pro ohřev primárního vzduchu je veden do fluidačních vstupů (2) fluidního kotle (1) a vzduch ohřátý v tepelném výměníku (36) pro ohřev sekundárního vzduchu je veden v alespoň jedné úrovni přívodu (19) sekundárního plynu do fluidního kotle (1).
- 20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že se teplota fluidačního média přiváděného přes fluidační vstupy (2) řídí tak, že je nižší než 250 °C, lépe nižší než 220 °C, ještě lépe nižší než 200 °C, ještě lépe nižší než 180 °C, ještě lépe nižší než 160 °C, ještě lépe nižší než 140 °C, ještě lépe nižší než 120 °C, ještě lépe nižší než 100 °C, a/nebo tím, že teplota spalin nad fluidní vrstvou je menší než 890 °C, lépe menší než 850 °C, lépe menší než 800 °C, lépe menší než 780 °C, lépe menší než 750 °C, a/nebo se přivádění sekundárního plynu, který se přivádí do fluidního kotle (1) a který obsahuje sekundární vzduch, nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle (1), řídí tak, že teplota spalin za prvním a/nebo každým případným dalším přívodem sekundárního plynu je menší než 980 °C, lépe menší než 950 °C, lépe menší než 920 °C, lépe menší než 890 °C, nejlépe menší než 860 °C, lépe menší než 800 °C, a/nebo se přivádění sekundárního plynu řídí tak, že teplota spalin v první sestavě (27) tepelných výměníků v oblasti, v níž jsou spaliny přiváděny na nejblíže spalinovému vstupu uspořádané plochy tepelného výměníku a/nebo na nejblíže spalinovému vstupu kolmo ke směru proudění spalin uspořádané plochy tepelného výměníku je nižší než 850 °C, lépe nižší než 830 °C, lépe nižší než 780 °C, lépe nižší než 750 °C, lépe nižší než 700 °C, lépe nižší než 680 °C, lépe nižší než 650 °C, lépe nižší než 620 °C.
- 21. Způsob podle kteréhokoli z nároků 15 až 20, vyznačující se tím, že jako fluidační médium se použije primární vzduch nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle (1), přičemž vzduch této směsi se před zavedením do fluidního kotle (1) předehřeje v tepelném výměníku (37) pro předehřev vzduchu spalinami z fluidního kotle (1) a/nebo recirkulované spaliny této směsi se před zavedením do fluidního kotle (1) ohřejí v tepelném výměníku (35) pro ohřev recirkulovaných spalin spalinami z fluidního kotle (1), a/nebo jako sekundární plyn se použije jen sekundární vzduch a/nebo směs vzduchu a recirkulovaných spalin z fluidního kotle (1), přičemž vzduch této směsi se před zavedením do fluidního kotle (1) předehřeje v tepelném výměníku (36) pro předehřev vzduchu spalinami z fluidního kotle (1) a/nebo recirkulované spaliny této směsi se před zavedením do fluidního kotle (1) ohřejí v tepelném výměníku (34) pro ohřev recirkulovaných spalin spalinami z fluidního kotle (1).
- 22. Způsob podle některého z nároků 15 až 20, vyznačující se tím, že spaliny z fluidního kotle (1) jsou vedeny do první sestavy (27) tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho přehříváku (28, 29) ve formě tepelného výměníku pro výrobu přehřáté páry, a poté podél povrchu alespoň jednoho ohříváku (30) ve formě tepelného výměníku pro ohřev vody a/nebo parovodní směsi přiváděné do bubnu (31) a z něho je pára přiváděna do-21 CZ 2018 - 565 A3 přehříváku (28,29), načež jsou tyto spaliny vedeny do druhé sestavy (32) tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku (34, 35) pro ohřev recirkulovaných spalin a podél alespoň jednoho tepelného výměníku (36, 37) pro ohřev vzduchu, načež jsou spaliny vedeny přes filtr (40) a následně je část spalin vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle (1) a/nebo do alespoň jednoho tepelného výměníku (35) pro ohřev recirkulovaných spalin, ze kterého je vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle (1), do kterého je zaústěn vzduch, který byl veden tepelným výměníkem (37) pro ohřev vzduchu, nebo jsou uvedené spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku pro výrobu páry, a poté podél povrchu alespoň jednoho ohříváku (30) ve formě tepelného výměníku pro ohřev vody a/nebo parovodní směsi přiváděné do bubnu (31) načež jsou tyto spaliny vedeny do druhé sestavy (32) tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku (34, 35) pro ohřev recirkulovaných spalin a podél alespoň jednoho tepelného výměníku (36, 37) pro ohřev vzduchu, načež jsou spaliny vedeny přes filtr (40) a následně je část spalin vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle (1) a/nebo do alespoň jednoho tepelného výměníku (35) pro ohřev recirkulovaných spalin, ze kterého je vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle (1), do kterého je zaústěn vzduch, který byl veden tepelným výměníkem (37) pro ohřev vzduchu, nebo jsou uvedené spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku pro výrobu teplé vody, načež jsou tyto spaliny vedeny do druhé sestavy (32) tepelných výměníků, kterou jsou tyto spaliny vedeny podél povrchu alespoň jednoho tepelného výměníku (34, 35) pro ohřev recirkulovaných spalin a podél alespoň jednoho tepelného výměníku (36, 37) pro ohřev vzduchu, načež jsou spaliny vedeny přes filtr (40) a následně je část spalin vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle (1) a/nebo do alespoň jednoho tepelného výměníku (35) pro ohřev recirkulovaných spalin, ze kterého je vedena do potrubí pro přívod fluidačního média do fluidního kotle (1), do kterého je zaústěn vzduch, který byl veden tepelným výměníkem (37) pro ohřev vzduchu.
- 23. Způsob podle nároku 22, vyznačující se tím, že sekundární vzduch je zaveden do potrubí pro přívod sekundárního plynu do spalovací komory, do kterého je zaústěn vzduch, který byl veden tepelným výměníkem (36) pro ohřev vzduchu, a/nebo spalin, které byly vedeny přes filtr (40), je vedena do alespoň jednoho tepelného výměníku (34, 35) pro ohřev recirkulovaných spalin.
- 24. Způsob podle nároku 22 nebo 23, vyznačující se tím, že spaliny jsou před přivedením k tepelnému výměníku (36, 37) pro předehřev vzduchu spalinami z fluidního kotle (1) a/nebo k tepelnému výměníku (34, 35) pro ohřev recirkulovaných spalin spalinami z fluidního kotle (1) vedeny podél povrchu tepelného výměníku (33) pro předehřev vody přiváděné následně do ohříváku (30).
- 25. Způsob podle nároku 24, vyznačující se tím, že do tepelného výměníku (33) pro předehřev vody je přiváděna napájecí voda, přičemž teplota napájecí vody je alespoň 105 °C, lépe alespoň 125 °C, lépe alespoň 145 °C, lépe alespoň 180 °C, lépe alespoň 195 °C, lépe alespoň 210 °C, lépe alespoň 230 °C.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018565A CZ308666B6 (cs) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Sestava fluidního kotle a způsob spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli |
| EA201992225A EA038810B1 (ru) | 2018-10-22 | 2019-10-18 | Система теплового котла с псевдоожиженным слоем и способ сжигания топлива по меньшей мере двух типов в тепловом котле с псевдоожиженным слоем |
| SK50051-2019A SK289061B6 (sk) | 2018-10-22 | 2019-10-21 | Zostava fluidného kotla a spôsob spaľovania aspoň dvoch druhov palív vo fluidnom kotle |
| PL431564A PL431564A1 (pl) | 2018-10-22 | 2019-10-22 | Zestaw kotła fluidalnego i sposób spalania co najmniej dwóch rodzajów paliwa w kotle fluidalnym |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018565A CZ308666B6 (cs) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Sestava fluidního kotle a způsob spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2018565A3 true CZ2018565A3 (cs) | 2020-04-29 |
| CZ308666B6 CZ308666B6 (cs) | 2021-02-03 |
Family
ID=70329890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018565A CZ308666B6 (cs) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | Sestava fluidního kotle a způsob spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308666B6 (cs) |
| EA (1) | EA038810B1 (cs) |
| PL (1) | PL431564A1 (cs) |
| SK (1) | SK289061B6 (cs) |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8200836A (nl) * | 1981-03-03 | 1982-10-01 | Pyropower Corp | Verbrandingsketel met gefluidiseerd bed. |
| US4823712A (en) * | 1985-12-18 | 1989-04-25 | Wormser Engineering, Inc. | Multifuel bubbling bed fluidized bed combustor system |
| US5133297A (en) * | 1991-04-22 | 1992-07-28 | Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. | Pulsed atmospheric fluidized bed combustor apparatus and process |
| US5450821A (en) * | 1993-09-27 | 1995-09-19 | Exergy, Inc. | Multi-stage combustion system for externally fired power plants |
| US6430914B1 (en) * | 2000-06-29 | 2002-08-13 | Foster Wheeler Energy Corporation | Combined cycle power generation plant and method of operating such a plant |
| CZ20032118A3 (cs) * | 2003-08-05 | 2005-03-16 | Jiří Ing. Csc. Mikoda | Fluidní kotel |
| MD3893G2 (ro) * | 2008-08-18 | 2009-11-30 | Иван ДАНИЛЕЙКО | Instalaţie de ardere a combustibilului solid |
| FI123120B (fi) * | 2010-04-09 | 2012-11-15 | Taisto Maekivirta | Kattilarakenne kiinteän polttoaineen polttamiseksi |
| CN203571723U (zh) * | 2013-11-28 | 2014-04-30 | 袁炜航 | 一种循环流化床锅炉 |
| CN206861514U (zh) * | 2017-01-19 | 2018-01-09 | 北京热华能源科技有限公司 | 一种分级给燃料的多流程循环流化床锅炉 |
-
2018
- 2018-10-22 CZ CZ2018565A patent/CZ308666B6/cs unknown
-
2019
- 2019-10-18 EA EA201992225A patent/EA038810B1/ru unknown
- 2019-10-21 SK SK50051-2019A patent/SK289061B6/sk unknown
- 2019-10-22 PL PL431564A patent/PL431564A1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK289061B6 (sk) | 2023-03-29 |
| EA201992225A1 (ru) | 2020-04-30 |
| EA038810B1 (ru) | 2021-10-22 |
| PL431564A1 (pl) | 2020-05-04 |
| SK500512019A3 (sk) | 2020-05-04 |
| CZ308666B6 (cs) | 2021-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7806090B2 (en) | Boiler apparatus for combusting processed agriculture residues (PAR) and method | |
| US20050098072A1 (en) | Method and apparatus for the gasification and combustion of animal waste, human waste, and/or biomass using a moving grate over a stationary perforated plate in a configured chamber | |
| CN107208887A (zh) | 可根据煤型调整的固体和液体/气体燃料的全自动化无烟燃烧热水/蒸汽锅炉 | |
| EP0628767B1 (en) | Fluidized bed reactor and method of operating the same | |
| JPS60178202A (ja) | 定置の流動床式火室を備えた蒸気発生装置 | |
| US4279205A (en) | Storage | |
| DE102020128231B4 (de) | Festbrennstoff mit Kaolinit | |
| HUP0004401A2 (hu) | Hamuhűtő berendezés fluidizált ágy hamujának hűtésére | |
| CN1164628A (zh) | 燃用多成分低热值燃料的流化床锅炉及其运行方法 | |
| JP2010230230A (ja) | ボイラシステム | |
| CZ2018565A3 (cs) | Sestava fluidního kotle a způsob spalování alespoň dvou druhů paliv ve fluidním kotli | |
| KR20160109117A (ko) | 고형연료 체인스토커화격자를 사용하는 복합식 증기보일러 | |
| DE3015232A1 (de) | Verfahren zur verbrennung und entschwefelung von kohle und brenner zur durchfuehrung des verfahrens | |
| JP7131900B2 (ja) | 焼却炉及び焼却炉の排ガス処理方法 | |
| EP0966635B1 (en) | Plant and method for incineration of industrial and household waste and sludge | |
| JP3317791B2 (ja) | 小塊状燃料の供給装置 | |
| SU996795A1 (ru) | Печь дл сжигани отходов | |
| CN100381754C (zh) | 燃烧秸秆粉料的热油炉和其燃烧方法 | |
| KR101603986B1 (ko) | 석유 코크스 연료의 로내 탈황 장치 및 이를 구비한 그 보일러 장치 | |
| Virr | On-farm energy generation from broiler litter. | |
| Döring | Using Wood Pellets as an Energy Source | |
| CZ20033334A3 (cs) | Fluidní kotel | |
| CZ18512U1 (cs) | Cirkulační fluidní kotel na uhlí a biomasu | |
| CZ14438U1 (cs) | Fluidní kotel | |
| HK1024736B (en) | Plant and method for incineration of industrial and household waste and sludge |