CZ25287U1 - Fluidní kotel na uhlí a spalitelné odpady - Google Patents
Fluidní kotel na uhlí a spalitelné odpady Download PDFInfo
- Publication number
- CZ25287U1 CZ25287U1 CZ201227089U CZ201227089U CZ25287U1 CZ 25287 U1 CZ25287 U1 CZ 25287U1 CZ 201227089 U CZ201227089 U CZ 201227089U CZ 201227089 U CZ201227089 U CZ 201227089U CZ 25287 U1 CZ25287 U1 CZ 25287U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fluidized bed
- flue gas
- boiler
- coal
- fluidized
- Prior art date
Links
- 239000010849 combustible waste Substances 0.000 title claims description 9
- 239000003245 coal Substances 0.000 title description 40
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 83
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 76
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 75
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 24
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 24
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 16
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 7
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 2
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001175 calcium sulphate Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- XIKYYQJBTPYKSG-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni].[Ni] XIKYYQJBTPYKSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 1
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000010920 waste tyre Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Description
Fluidní kotel oa uhlí a spalitelné odpady
Oblast techniky
Technické řešení se týká fluidní ch kotlů na uhlí a spalitelné látky s fluidní spalovací vrstvou hrubozmného křemičitého písku.
Dosavadní stav techniky
Přestavba roštových uhelných kotlů na kotle fluidní s fluidní spalovací vrstvou hrubozmného křemičitého písku je známa a je řešena českým patentem č. 283 457. Fluidní spalovací vrstva hrubozmného křemičitého písku jako systém spalování kusových uhlí je popsána v autorském osvědčení CZ 230 120. Základní technické uspořádání ekologizovaného roštového kotle spočívá v:
- vyřazení pasového roštu a v jeho náhradě fluidním topeništěm s recyklem spalin do fluidního topeniště; fluidní oxidační spalovací vrstvu tvoří fluidní vrstva hrubozmné ho křemičitého písku o granulometrii 1 až 2 mm,
- nástřiku vody do spalin před cyklonovou baterii.
V uspořádání fluidního kotle podle příkladu provedení českého patentu č. 283 457 s instalací částečně obezděného mezibubnu ve spalovací komoře fluidního kotle se podařilo pro všechna uhlí těžená v České republice splnit emisní limity čistoty spalin stanovené zákonem o ovzduší č. 309/92 Sb. pro nové fluidní kotle s tepelným výkonem 5 až 50 MW. Při použití tohoto řešení k ekologizaci roštových kotlů s pasovými rošty a s volným objemem spalovací komory mezi pasovým roštem a stropem kotle se potvrdila efektivnost řešení pouze při spalování kusových uhlí ořech o2 a průmyslová směs PSI, jak dokládá český patent č. 300 379. Uhlí PSI má rozsah granulometrie 10 až 40 mm, uhlí o2 má rozsah granulometrie 10 až 25 mm a uhlí hpl má rozsah granulometrie 0 až 10 mm s vysokým podílem úletové frakce uhlí při standardní pracovní rychlosti fluidace ve fluidním topeništi 0,6 až 0,8 Nm/s. Při spalování uhlí hruboprach hpl se podařilo splnit pouze emisní limity čistoty spalin roštových kotlů ekologizovaných prvky fluidní techniky. Plánované zpřísnění emisních limitů čistoty spalin k 2018 vyžaduje, aby na roštových uhelných kotlích ekologizovaných fluidní spalovací technikou byly splněny emisní limity čistoty spalin pro nové fluidní kotle pro veškerá jimi spalovaná uhlí. Základním problémem ekologizace roštových uhelných kotlů se tak stala jejich přestavba na kotle fluidní se zvládnutím spalování uhlí hruboprach hpl tak, aby byly splněny emisní limity nových fluidní ch kotlů pro oxid uhelnatý CO a kysličníky dusíku NOX.
Druhým problémem ekologizace roštových uhelných kotlů fluidní spalovací technikou ve výkonové oblasti 5 až 50 MW tepelného výkonu je požadavek na extrémně vysokou čistotu spalin z hlediska obsahu oxidu siřičitého SO2 ve spalinách, spočívající ve snížení jeho koncentrace na současnou úroveň zachycení SO2 ve velkoelektrámách. Instalace věžového absorbéru SO2 podle českého patentu č. 294 531 ani instalace nástřiku vody před cyklonovou baterii podle českého patentu č. 300 379 nepostačují.
Zcela odlišná situace je s návrhem nových emisních limitů čistoty spalin k 2018 pro výkonovou oblast 1 až 5 MW. Tuto lze s ohledem na návrh emisních limitů NOX: 500 mg/m3, CO: 300 mg/m3 řešit pouze fluidní spalovací technikou. Není však stanoven emisní limit SO2, je stanovena pouze povolená měrná sirnatost spalovaného uhlí. Taje však v úrovni parametrů v současné době těženého uhlí, což vyřazuje nutnost desulfatace spalin. I kdyby došlo k očekávané novelizaci přijatého návrhu emisních limitů na úrovni SO2: 1 500 mg/m3, intenzifikace desulfatce spalin nebude nezbytná.
-1 CZ 25287 Ul
Podstata technického řešení
Řešení problematiky fluidního spalování simých nízkopopelnatých uhlí a spalitelných odpadů s přívodem vápence spočívá v tom, že fluidní topeniště s fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku o granulometrii v rozmezí 0,4 až 3 mm, opatřené žáruvzdorným otěruvzdomým vyložením je zespodu vymezeno trubkovým propadovým roštem se shora uzavřenými nátrubky s bočními otvory s tím, že trubkový propadový rošt je spojen s ventilátorem směsi primárního spalovacího vzduchu a recyklážních spalin, ve které je hmotový podíl recyklu spalin 35 až 78 %, obsah kyslíku ve spalinách za fluidním kotlem po přívodu sekundárního vzduchu do spalovací komory tlakového celku fluidního kotle společně s palivem je objemově alespoň 4,5 %, tlakový celek fluidního kotle je pevně spojený s fluidním topeništěm. V trase spalin před tkaninovým filtrem je instalován vodní chladič spalin s pneumatickými vodními tryskami s tím, že teplota zchlazených spalin je vyšší než 90 °C a úhly ohybů trasy spalin jsou menší než 180°.
Řešení fluidního kotle vychází z následujících poznatků získaných při výzkumu a vývoji fluidního spalování uhlí rozdílné granulometrie ve fluidní spalovací vrstvě hrubozmného křemičitého písku a dvoustupňové desulfatace spalin vápencem.
1. a/ Ve fluidní spalovací vrstvě hrubozmného křemičitého písku o expandované výšce 1,2 m a granulometrii křemičitého písku v rozsahu 0,4 až 3 mm lze spalovat uhlí bez úpravy jeho granulometrie. Křemičitý písek oddrcuje vyhořelou povrchovou vrstvu z uhelné částice a tato uhelná částice se zmenšuje až na úletovou frakci spalin. Obdobně se křemičitým pískem oddrcuje zkalcinovaná a částečně nasulfatovaná vrstva vápence. Na fluidní spalovací vrstvu hrubozmného křemičitého písku navazuje silně expandovaná fluidní vrstva jemných částic křemičitého písku, uhlí a vápence. Ta dosahuje výšky přibližně 4,5 m. Do této silně expandované fluidní vrstvy je přiváděno uhlí s vápencem a sekundárním vzduchem. Existence jen částečně nasulfatovaných částic oxidu vápenatého CaO ve spalinách umožňuje při této fluidní spalovací technologii nástřikem vody do spalin převést CaO na hydroxid vápenatý Ca(OH)2, který se dále sulfatuje na síran vápenatý CaSO4.
b/ Start fluidního kotle probíhá při uzavřeném recyklu spalin a otevřeném přívodu sekundárního vzduchu. Po ukončení startu teplota fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku dosáhne přibližně 830 °C, obsah oxidů dusíku stanovených jako oxid dusičitý NO2 označovaných NOX však překračuje emisní limity stanovené pro uhelné roštové kotle. Obsah kyslíku O2 ve spalinách do komína na fluidní ch kotlích s vyzděným topeništěm bez tepelné vestavby je 13,3 % objemových, obsah NOX je v úrovni 730 mg/m3 a obsah CO v úrovni 81 mg/m3. Při instalaci tepelné vestavby do fluidního topeniště se hodnota O2 snižuje úměrně s růstem podílu tepla přeneseného tepelnou vestavbou vůči tepelnému výkonu fluidního kotle. Po otevření recyklu spalin se obsah O2 ve spalinách sníží a klesne obsah NOX bez enormního růstu obsahu CO. Při spalování hmboprachu hpl jsou splněny emisní limity čistoty spalin pro roštové kotle. Při spalování kusových uhlí jsou za těchto podmínek splněny emisní limity čistoty spalin pro nové fluidní kotle s tepelným výkonem 5 až 50 MW. Jedná se o jednostupňové spalování ve fluidní spalovací vrstvě hrubozmného křemičitého písku s přibližně 30 % recyklem spalin, jak je uvedeno v českém patentu č. 283 457.
Při zachování hmoty fluidačního média, tj. součtu hmoty primárního spalovacího vzduchu a recyklu spalin a zvýšení obsahu recyklu na úkor primárního spalování vzduchu
- zůstane zachována teplota spalin na vstupu do konvekčních výměníků kotle,
- sníží se obsah NOX ve spalinách, zvýší se obsah CO ve spalinách a klesne obsah O2 ve spalinách za kotlem.
Systematickým zvyšováním recyklu spalin, tj. snižováním obsahu O2 ve fluidní vrstvě a obsahu O2 ve spalinách za fluidním kotlem, klesne NOX až na úroveň emisního limitu čistoty spalin, ale limit CO bude následně výrazně překročen. Následným opatřením je zvýšení přívodu sekundárního vzduchu do úrovně, kdy obsah O2 za fluidním kotlem dosáhne hodnoty, při níž je splněn emisní limit CO i NOX.
-2CZ 25287 Ul
Výše popsané spalování je dvojstupňovým spalováním s celkově bilančně stanovenou oxidační atmosférou v obou fluidních spalovacích vrstvách fluidního topeniště. Při tomto typu spalování
- Ve fluidní spalovací vrstvě hrubozmného křemičitého písku vzniká NOX s koncentrací pod úrovní emisních limitů 400 mg/m3 (ref. podmínky, 6 % O2, suché spaliny, NTP) a CO nad úrovní emisního limitu 250 mg/m3 - emisní limity platné do 2018.
- V silně expandované fluidní spalovací vrstvě jemného křemičitého písku a vápence při intenzívním přívodu sekundárního vzduchu souběžně s uhlím dochází k dohoření CO na oxid uhličitý CO2 na koncentraci CO pod 250 mg/m3 při zachování koncentrace NOX pod 400 mg/m3.
- Tento spalovací proces je umožněn existencí silně expandované vrstvy jemného křemičitého písku a vápence s její řádově vyšší intenzitou přenosu hmoty a tepla oproti těmto dějům ve volné atmosféře.
2. a/ Z hlediska intenzifikace zachycení SO2 nástřikem vody platí, jak je uvedeno v užitném vzoru č. 19 622, že v prostředí spalin je hydratace CaO na hydroxid vápenatý Ca(OH)2 z hlediska reakční kineticky pomalá reakce. V prostředí spalin je i sulfatace Ca(OH)2 na síran vápenatý CaSO4 z hlediska reakční kinetiky pomalá reakce. Intenzifikace desulfatace spalin proto vyžaduje co nej delší dobu zdržení sulfatované částice vápenného aditiva v trase spalin.
b/ Nástřikem vody do spalin dojde nejen ke snížení teploty spalin, ale i ke zvlhčení popelovin.
Ty se musí v trase spalin usušit na úkor vstupní entalpie spalin; z chemicko inženýrského hlediska je trasa spalin s nástřikem vody proudovou sušárnou zvlhčených popelovin. Její projekční řešení musí odpovídat tomuto poznání a závěrům vyplývajícím z kinetiky intenzifikace desulfatace spalin nástřikem vody do spalin. Jsou vyloučeny 180° změny se směru proudu spalin. Eliminace zalepování potrubí by vyžadovala při instalaci věžového absorbéru SO2 podle českého patentu č. 234 531 výšku tohoto aparátu minimálně 20 m.
c/ Závažným zjištěním je poznání, že při spalování nízkopopelnatých paliv je doba usušení popelovin a doba sulfatace částic vápenného aditiva kratší než doba intervalů profuků tkaninového filtru. Na ploše tkaninového filtru tak dojde k dosušení popelovin a k dokončení intenzifikace desulfatace spalin. Lze tak dosáhnout 40% sulfatace vápence, což znamená výraznou minimalizaci spotřeby vápence CaCO3 k zachycení oxidu siřičitého SO2. Znamená to však vyřazení cyklonové baterie z trasy spalin.
d/ Výkonový rozsah 1 až 5 MW byl pokryt roštovými kotli Slatina 2500 U/P výrobce SIGMA Bmo s tepelným výkonem 2,9 MW. Teplota spalin na výstupu z těchto kotlů byla v úrovni až 280 °C. Při ekologizaci výše zmiňovaných kotlů fluidní technikou s nižšími teplotami ve fluidním topeništi sice klesne teplota spalin na výstupu z kotle ke 230 °C, ale i tato teplota je nepřijatelná z hlediska životnosti tkaninových filtrů. Nástřik vody do spalin za kotel je nezbytný, ale postačuje, aby teplota spalin za ekologizovaným kotlem nepřekročila 180 °C. V této situaci je rozhodující splnění projekčních a konstrukčních podmínek ad c/.
e/ Kotlové jednotky tepláren s tepelným výkonem do 50 MW nejsou povinny provádět kontinuální měření čistoty spalin, proto je nutno stanovit pracovní předpis fluidního kotle, který v plném rozsahu tepelného výkonu fluidního kotle pro dané palivo garantuje požadovanou čistotu spalin danou emisními limity. Na základě dlouhodobě ověřených poznatků na fluidních kotlích, jež jsou více než 11 let v úspěšném provozu, lze konstatovat
- Fluidní spalovací vrstva hrubozmného křemičitého pískuje velmi intenzívní spalovací reaktor, pro který je hydrodynamický a kinetický model ideálně míchaného reaktoru přílišným zjednodušením. Toto bylo v českém patentu č. 300 379 prezentováno pro teplotní profily této fluidní vrstvy, kdy při plném výkonu fluidního kotle byl vertikální profil teplot konstantní, ale při snížení tepelného výkonu kotle na 2/3 maxima tepelného výkonu byla zjištěna více než 200 °C teplotní diference ve vertikálním profilu fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku.
- Analogická situace byla zjištěna v koncentračním profilu O2> a to jak vertikálním, tak i horizontálním. V oblasti dopadu uhlí nad fluidní spalovací vrstvu hrubozmného křemičitého písku
-3CZ 25287 Ul existuje vizuálně zřetelný plamen dohořívající prchavé hořlaviny uhlí. U hnědých uhlí ze severních Čech tato prchavá hořlavina představuje 50 až 55 % výhřevnosti uhlí. To znamená, že přes celkovou bilanční hodnotu O2, indikující oxidační atmosféru v celé fluidní spalovací vrstvě hrubozmného křemičitého písku, v oblasti přívodu uhlí do fluidního topeniště existuje ve fluidním topeništi oblast s výraznou redukční atmosférou, kde přebytek O2 je menší než 1. To potvrzují i korozní poznatky z instalace tepelné vestavby do fluidního topeniště. V redukční atmosféře legující prvky ocelí, tj. nikl a chrom přecházejí na jejich nitridy, což vede ke krystalické destrukci oceli. Tepelná vestavba z chromniklové oceli měla životnost půl roku. Nátrubky trubkového propadového roštu ze stejné oceli jsou po 11 letech provozu nepoškozené. Tyto nátrubky jsou v oxidační oblasti fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku. Bilanční obsah O2 v této fluidní vrstvě je v úrovni 9 %. Tato hodnota vyplývá z materiálové a tepelné bilance O2 ve fluidním topeništi s přibližně 15% odvodem tepla tepelnou vestavbou topeniště.
- Měřením O2 v jednom místě fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku proto nezískáme reprodukovatelné parametry pro řízení fluidního kotle. Řízení fluidního kotle je z hlediska dodržení emisních limitů podmíněno naměřenými údaji o celkovém průtoku fluidačního média, obsahu O2 ve spalinách za fluidním kotlem, průtoku recyklážních spalin a teplotou fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku ve výšce přibližně 300 mm nad trubkovým propadovým roštem, která je udržována v úrovni 830 °C.
f/ Lokální až explozivní vznik hořící prchavé hořlaviny z uhlí vyžaduje, aby do prostom plamene hořlaviny byl přiváděn sekundární vzduch. Technicky je tento požadavek realizován společným kanálem pro uhlí a sekundární vzduch, zaústěným do čelní stěny fluidního kotle v oblasti blízké hladině spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku. Tato hladina je v úrovni 1000 mm, ale silně pulzuje. Korozní a abrazivní napadení membránových stěn fluidního topeniště se od hladiny 1000 mm výrazně zmenšuje až k úrovni 1500 mm, kdy nebylo již narušení povrchu membránových stěn zjištěno.
g/ Recykl spalin obsahuje sice koncentraci CO v úrovni emisních limitů spalin odcházejících z komína fluidního kotle do ovzduší, ale hodnota CO je o řád vyšší, než je imisní limit CO pro ovzduší. Proto je nezbytné eliminovat únik recyklu do prostředí kotelny. Přetlak fluidačního média na vstupu do trubkového propadového roštu fluidního topeniště dosahuje 10 000 Pa. Utěsnit přírubový spoj fluidního topeniště a tlakového celku původně roštového kotle, po ekologizaci kotle fluidního, je mezně obtížné. Proto je nezbytné pevné spojení obou konstrukčních celků a minimalizace přírubových spojů v trase fluidačního média. K tomu je zapotřebí minimalizovat teplotní diferenci mezi teplotou vody v membránových stěnách fluidního topeniště a teplotou vody v membránových stěnách tlakového celku fluidního kotle. Při shodné teplotě vody je délková dilatace obou dílů fluidního kotle shodná a nedochází k destrukci spojovacích plechů těchto částí fluidního kotle. U parních kotlů lze tuto podmínku splnit tím, že oboje membránové stěny jsou součástí varného systému kotle. U horkovodních kotlů je nutno zajistit, aby napětí ve spojovacím plechu fluidního topeniště a tlakového celku kotle nepřekročilo mez pružnosti materiálu.
Prezentované řešení umožňuje ekologizaci uhelných roštových kotlů s využitím jejich stávající palivové základny, tj. spalovat uhlí hruboprach hp 1 při splnění současně platných emisních limitů čistoty spalin SO2: 800 mg/m3, NOX: 400 mg/m3, CO: 250 mg/m3. Toto řešení zajišťuje splnění čistoty spalin vyžadované v návrhu emisních limitů čistoty spalin pro období po 2018 s limity SO2: 400 mg/m3, NOX: 500 mg/m3, CO: 300 mg/m3. Emisní limity pro roštové kotle v současném znění jsou SO2: 2 500 mg/m3, NOX: 650 mg/m3, CO: 400 mg/m3.
Přehled obrázků na výkresech
Technické řešení je podrobně popsáno na obrázku 1 a obrázku 2. Obrázek 1 je strojně technologickým schématem kotlové jednotky s fluidním kotlem vytvořeným přestavbou z původně horkovodního roštového kotle. Obrázek 2 je příčným řezem fluidního topeniště tohoto fluidního kotle.
-4CZ 25287 Ul
Příklad provedení technického řešení
Základem uhelné kotelny s ekologizo vánými roštovými kotli je fluidní kotel vzniklý spojením tlakového celku I roštového kotle s fluidním topeništěm 2. Tlakový celek I tvoří membránové stěny 1.1 zespodu spojené s podélnými a příčnými trámci, které jsou zavodňovacími trubkami spojeny s bubnem 1.2. Výměníky tlakového celku 1 tvoří ohřívače vody 1.3 a 1.4. Do ohřívačů vody 1.3 a 1.4 a do tepelné vestavby 2,5 fluidního topeniště 2 je voda přiváděna čerpadlem 9. Fluidní topeniště 2 je z boků vymezeno membránovými stěnami 2.1 krytými žárobetonem 1.5. Žárobetonem 1.5 je kryta i spodní část membránových stěn 1.1 tlakového celku 1. Zespoda je fluidní topeniště 2 vymezeno trubkovým propadovým roštem s centrálními rozvodnými trubkami 2.2 a příčnými rozvodnými trubkami 2.3 s nátrubky 2.4, které jsou shora uzavřeny, a fluidační médium proudí přes boční otvory v nátrubcích 24· Na každou příčnou rozvodnou trubku 2.3 navazují tři paralelní řady nátrubků 24· Do membránových stěn 2.1 je přiváděna voda z ohřívače vody 14, která po průchodu membránovými stěnami 2.1 vstupuje do bubnu 1.2. Fluidačním médiem je směs okolního vzduchu a spalin. Membránové stěny 1.1 tlakového celku I a membránových stěn 2.1 fluidního topeniště 2 jsou pevně spojeny s tlakovým celkem 1 s fluidním topeništěm 2 přivařenými spojovacími pásy 2.6. Fluidní topeniště 2 je zespodu uzavřeno dnem 2/7.
Uhlí, vápenec a spalitelné odpady jsou do fluidního kotle dávkovány dvěma šnekovými dávkovači 3 bez osového hřídele. Spolu s uhlím, vápencem a spalitelnými odpady je přiváděn ventilátorem 6 sekundární spalovací vzduch. Trasa sekundárního spalovacího vzduchu je pneutrasou částí odpadů odloučených při změně směru proudu ve spalinových kanálech fluidního kotle. Odpady jsou do trasy sekundárního vzduchu dávkovány turniketem 7. Fluidační médium je ventilátorem 4 dopravováno do trubkového propadového roštu. V trase fluidačního média je instalována startovací spalovací komora 5. Vápenec je ve zde neznázoměné palivové trase dávkován turniketem ze zásobníku vápence na šikmý uhelný dopravní pas. Sekundárním vzduchem je okolní vzduch.
V trase spalin jsou instalovány vodní chladič 10 s pneumatickými vodními tryskami, tkaninový filtr 13 s řízeným profůkem plachetky a kouřový ventilátor 8. Technická voda je dodávána čerpadlem 11- Tlakový vzduch je dodáván šroubovým kompresorem 12. Turniketem 14 jsou odpady z tkaninového filtru 13 dávkovány do pneutrasy odpadů se zde neznázorněným centrálním zásobníkem odpadů.
Technologické proudy médií:
I - přívod uhlí, vápence a spalitelných odpadů
Π - ohřátá teplárenská voda
UI - odpady tvořené popílkem a odpady desulfatace spalin, tj. CaSO4 a Ca(OH)2
IV - přívodní teplárenská voda
V - vzduch primární
VI - vzduch sekundární.
VII - technická voda
VÍK - spaliny do komína
IX - topná nafta
V - vzduch trasy spalin.
Technické parametry kotlové parní jednotky:
tepelný výkon fluidního kotle: 6,7 MW teplota teplárenské vody výstupní: 130 °C teplota teplárenské vody vstupní: 80 °C palivo: 80 % uhlí + 20 % spalitelných odpadů (hmotový poměr) TAP uhlí: hruboprach hp 1 SD a.s.
výhřevnost: 16,9 MJ/kg obsah síry: 0,77 %
- 5 CZ 25287 Ul vápenec: Čížkovice 0,5 až 2 mm obsah CaO: 45 % spalitelné odpady TAP výhřevnost: 29 MJ/kg granulometrie: 10 až 50 mm měmá hmota: 150 kg/ m3 křemičitý písek: 0,4 až 2 mm teplota oxidační fluidní spalovací vrstvy hrubozmného křemičitého písku: 830 °C teplota spalin před ohřívačem vody 1.3: 740 °C teplota spalin za ohřívačem vody 1.4: 195 °C teplota spalin na vstupu do komína: 107 °C čistota spalin při referenčních podmínkách: 6 % objemových kyslíku O2, NTP, suché spaliny
204 mg/m3 356 mg/m3 396 mg/m3 tuhé látky : 18 mg/ m3 dávkování vápence s molámím poměrem Ca/S = 2,07 hmotový podíl recyklu spalin ve fluidačním médiu: 65,9 % obsah kyslíku ve spalinách do komína: 7,0 % volný průřez fluidního topeniště 2: 3 380 χ 2 040 mm výška tlakového celku i od zavodňovacích trámců k ose bubnu 1.2: 5 000 mm tepelný výkon tepelné vestavby 2.5: 1,2 MW obsah legujících prvků tepelné vestavby chrómu Cr a niklu Ni je u obou prvků pod 0,3 % tlakový celek i je tlakovým celkem roštového kotle ČKD R 5,8 H.
Průmyslová využitelnost
Fluidní kotel podle technického řešení umožňuje ekologizaci roštových uhelných kotlů při zachování jejích původního paliva hpl a zachování tlakového celku kotle. Konstrukční spojení tlakového celku kotle a fluidního topeniště je technickým řešením nově realizovaných fluidních kotlů. Při změně technických parametrů fluidního kotle z horkovodního na parní s produkcí energetické páry (330 °C, 2,5 MPa) lze fluidní kotelnu doplnit výrobou elektrické energie minimálně v úrovni její spotřeby.
Claims (2)
1. Fluidní kotel na uhlí a ostatní spalitelné odpady s přívodem vápence, vyznačující se tím, že fluidní topeniště (2) s fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku o granulometrii v rozmezí 0,4 až 3 mm opatřené žáruvzdorným otěruvzdomým vyložením je zespodu vymezeno trubkovým propadovým roštem se shora uzavřenými nátrubky (2.4) s bočními otvory s tím, že trubkový propadový rošt je spojen s ventilátorem (4) směsi primárního spalovacího vzduchu a recyklážních spalin, ve které je hmotový podíl recyklu spalin 35 až 78 %, objemový obsah kyslíku ve spalinách za fluidním kotlem po přívodu sekundárního vzduchu do spalovací komory tlakového celku (1) fluidního kotle společně s palivem je alespoň 4,5 %, tlakový celek (1) fluidního kotle je pevně spojený s fluidním topeništěm (2).
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v trase spalin před tkaninovým filtrem (13) je instalován vodní chladič (10) spalin s pneumatickými vodními tryskami s tím, že teplota zchlazených spalin je vyšší než 90 °C a úhly ohybů trasy spalin jsou menší než 180°.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201227089U CZ25287U1 (cs) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | Fluidní kotel na uhlí a spalitelné odpady |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201227089U CZ25287U1 (cs) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | Fluidní kotel na uhlí a spalitelné odpady |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ25287U1 true CZ25287U1 (cs) | 2013-04-29 |
Family
ID=48191087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201227089U CZ25287U1 (cs) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | Fluidní kotel na uhlí a spalitelné odpady |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ25287U1 (cs) |
-
2012
- 2012-11-29 CZ CZ201227089U patent/CZ25287U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204388046U (zh) | 生物质循环流化床锅炉 | |
| CN101586805B (zh) | 一种生物质颗粒燃料燃烧装置 | |
| CN219199203U (zh) | 一种立式复合筒型rto焚烧炉 | |
| CN111121059B (zh) | 一种工业三废混燃焚烧节能环保处理系统 | |
| CN216131907U (zh) | 一种燃烧生物质燃料的角管式蒸汽锅炉 | |
| CN210107373U (zh) | 一种带有外置床高温分离形式的生物质流化床锅炉 | |
| CN201421186Y (zh) | 高效节能减排循环流化床有机热载体锅炉 | |
| CN203880691U (zh) | 无烟囱多功能燃油燃气锅炉 | |
| CN103438687A (zh) | 防爆安全节能减排流化控氧烘干系统 | |
| CZ25287U1 (cs) | Fluidní kotel na uhlí a spalitelné odpady | |
| CN2656820Y (zh) | 燃煤气化锅炉 | |
| CZ2012855A3 (cs) | Fluidní kotel na uhlí a spalitelné odpady | |
| CN203148032U (zh) | 高效燃煤粉熔盐炉 | |
| CZ25278U1 (cs) | Uhelný fluidní kote | |
| CN201475988U (zh) | 飞灰再循环装置 | |
| CZ2012711A3 (cs) | Uhelný fluidní kotel | |
| CZ2007909A3 (cs) | Cirkulacní fluidní kotel na uhlí a biomasu | |
| CN201582800U (zh) | 一种循环流化床锅炉 | |
| CN209196833U (zh) | 燃烬型生物质颗粒燃烧炉 | |
| CN201436468U (zh) | 燃生物质蒸汽锅炉 | |
| CZ13483U1 (cs) | Fluidní cirkulační kotel | |
| CZ19622U1 (cs) | Cirkulační fluidní kotel na uhlí a biomasu | |
| CZ18512U1 (cs) | Cirkulační fluidní kotel na uhlí a biomasu | |
| CZ16042U1 (cs) | Teplárenský fluidní kotel | |
| CZ18249U1 (cs) | Cirkulační fluidní kotel na uhlí a biomasu |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20130429 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20161129 |