CZ284960B6

CZ284960B6 - Způsob a zařízení pro chlazení cirkulujícího materiálu v kotli s fluidním ohništěm

Info

Publication number: CZ284960B6
Application number: CZ94533A
Authority: CZ
Inventors: Markku Raiko
Original assignee: Imatran Voima Oy
Priority date: 1991-09-12
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1999-04-14
Also published as: WO1993005340A1; HUT65973A; HU9400688D0; EP0603262A1; RU2091667C1; AU662014B2; US5660148A; AU2547892A; FI914299A0; DK0603262T3; CA2115434A1; ATE160854T1; EP0603262B1; FI91800B; DE69223415T2; HU217001B; DE69223415D1; FI91800C; CZ53394A3; FI914299A

Abstract

Inertní cirkulující práškový materiál, obsahující částečně nespálené práškové palivo (A) cirkuluje z horní části spalovací komory (10) do její dolní části. Část ochlazených spalin recirkuluje do cirkulujícího přáškového materiálu a těmito ochlazenými spalinami se reguluje výkonnost chlazení fluidního ohniště ovlivňováním teploty cirkulujícího práškového materiálu. Recirkulované plyny se přivádějí do místa oběhu cirkulujícího práškového materiálu, v němž se nesmíchávají se spalovacím vzduchem a tak se neúčastní procesu spalování. Spalovací komora (10) je opatřena vstupem paliva (A), prvním práškovým odlučovačem (13) a vstupním potrubím (11) spalovacího vzduchu s prvním dmychadlem (P1). Spalovací komora (10) je prvním potrubím (15) napojena na kotel (16) s výměníkem (16a) tepla. Kotel (16) je spojen druhým potrubím (17a) s filtrem (18), který je třetím potrubím (17b) napojen na druhé dmychadlo (P2), jenž je čtvrtým potrubím (17c) spojeno s komínem (19). Na čtvrté potŕ

Description

(57) Anotace:

Způsob a zařízení jsou určeny pro chlazení cirkulujícího materiálu v kotli s fluidním ohništěm. Palivo (A) se zavádí do dolní části spalovací komory (10), v níž cirkuluje inertní práškový materiál, který obsahuje část nespáleného práškového paliva (A) a cirkuluje z horní části spalovací komory (10) do její dolní části. Z práškového odlučovače (13), upraveného v horní části spalovací komory (10), Jsou spaliny odváděny prvním potrubím (15) do kotle (16) zahřívaného spalinami, jehož výměníkem (16a) tepla se tepelná energie spalin předává pro další použití. Část ochlazených spalin se jako recirkulované spaliny vede zpět reclrkulačním potrubím (20) do cirkulujícího přáškového materiálu a pomocí těchto ochlazených recirkulovaných spalin se reguluje výkonnost chlazení fluidního ohniště ovlivňováním teploty cirkulujícího práškového materiálu.

Způsob chlazení cirkulujícího materiálu v parním kotli s fluidním ohništěm a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu chlazení cirkulujícího materiálu v parním kotli s fluidním ohništěm a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

U parních kotlů s fluidním ohništěm, založených na technice cirkulování práškového materiálu, je hmotnostní poměr cirkulujícího práškového materiálu ke spalinám obvykle 20 až 50:1. Nadbytečné množství práškového materiálu účinně vyrovnává teplotní profil fluidního ohniště tohoto kotle i tehdy, když spalování nastává zejména v dolní části ohniště a chlazení se provádí v jeho horních částech. Rozdíl mezi maximální a minimální teplotou v cirkulačním okruhu je maximálně 100 K.

Výkonnost chlazení fluidního ohniště kotle s cirkulujícím práškovým materiálem je obvykle 30 až 50 % celkové výkonnosti kotle. Zpravidla se chlazení fluidního ohniště provádí pomocí činných ploch membránového výměníku tepla, umístěných na stěnách fluidního ohniště a chráněných tenkým ochranným zdivém. Tento ochranný štít je nutný kvůli erozi, způsobované práškovým materiálem, a kvůli korozi, způsobované redukčními podmínkami. V horní části fluidního ohniště jsou umístěny svazky trubek, které nemusí být chráněny, protože v horní části jsou podmínky oxidační a nebezpečí koroze již není tak vysoké, jako ve spalovací zóně.

Snižování výkonnosti chlazení fluidního ohniště kotle s cirkulujícím práškovým materiálem je při spalování ve fluidním loži problematické. Snižování teploty ve fluidním ohništi může být pro regulaci použito stěží, protože potom podmínky spalování budou nepříznivé.

Známá řešení regulace výkonnosti chlazení fluidního ohniště zahrnují následující způsoby chlazení:

Regulace výkonnosti chlazení fluidního ohniště se provádí tak, že množství cirkulujícího práškového materiálu je ovlivňováno rozváděním vzduchu pro fluidní ohniště. Množství cirkulujícího práškového materiálu ovlivňuje koeficient přestupu tepla. Jestliže není fluidní ohniště chlazeno, stoupne teplota až na 1500 °C a popel se bude tavit. V takovém případě je fluidizace cirkulujícího materiálu v reaktoru narušována. Jestliže je fluidizace narušována, je narušováno rovněž spalování v reaktoru.

Pro regulaci výkonnosti chlazení fluidního ohniště se rovněž používá způsob, ve kterém je horký cirkulující materiál, který byl oddělen v práškovém odlučovači za fluidním ohništěm, recirkulován přímo do spalovací komory. Cirkulující materiál je chlazen oddělenými činnými plochami výměníku tepla před tím, než se vrátí do spalovací komory. Činné plochy výměníku tepla jsou umístěny v odděleném fluidním loži, do něhož procházejí všechny části horkého cirkulujícího materiálu, a z něhož se ochlazený cirkulující materiál vrací do spalovací komory. Fluidizační vzduch odděleného fluidního lože prochází kotlem s cirkulujícím práškovým materiálem jako sekundární vzduch.

U známých řešení se dimenzování chlazení fluidního ohniště a činnost kotle s palivem různé kvality ukázalo jako velmi problematické i pro většinu zkušených výrobců takových kotlů.

- 1 CZ 284960 B6

Vedle úrovně výkonů se podmínky spalování v kotlích s cirkulujícím práškovým materiálem měnily tak rozsáhle, že optimální podmínky pro odstraňování síry a dusíku nemohly být udržovány v celém výkonnostním rozsahu.

Chlazení cirkulujícího materiálu činnými plochami výměníků teplaje problematické vzhledem k erozi, způsobované částicemi materiálu, korozi a zvýšeným nákladům.

Navíc se zvyšování výkonnostních rozsahů kotlů s fluidním ohništěm ukázalo jako obtížné, protože vzhledem k vnitřní cirkulaci materiálu uvnitř fluidního ohniště nebylo možno přesně stanovit hustotu cirkulujícího materiálu na stěnách fluidního ohniště. Je to proto, že dimenzování činných ploch výměníků tepla nebylo dostatečné.

Použití spalovacího vzduchu pro regulaci množství cirkulujícího materiálu a pro regulaci přestupu tepla zhoršilo podmínky spalování v dolní části reaktoru a snížilo účinnost odstraňování síry a spalování.

V předložené přihlášce vynálezu je proveden pokus o nalezení řešení výše zmíněných problémů.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob chlazení cirkulujícího materiálu v parním kotli s fluidním ohništěm, při němž se vzduch a palivo zavádějí do dolní části spalovací komory s cirkulujícím práškovým materiálem, a při němž inertní cirkulující práškový materiál, obsahující částečně nespálené práškové palivo, cirkuluje z homí části spalovací komory do její dolní části, přičemž spaliny se odvádějí z práškového odlučovacího stupně pro předávání tepelné energie spalin, čímž dochází k jejich ochlazení, a dále se vedou do ovzduší, a při němž část ochlazených spalin se jako recirkulované spaliny vede zpět do cirkulujícího práškového materiálu, přičemž teplota cirkulujícího práškového materiálu se reguluje prostřednictvím ochlazených recirkulovaných spalin, podle vynálezu, jehož podstatou je, že recirkulované spaliny se vedou do práškového odlučovacího stupně nebo do jeho vstupní strany do místa oběhu inertního cirkulujícího práškového materiálu nad spalovací zónou, takže pouze ochlazují inertní cirkulující práškový materiál.

Podle výhodného provedení vynálezu se recirkulované spaliny vedou přímo do spalovací komory nad spalovací zónou.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se spaliny vedou do práškového odlučovacího stupně, vytvořeného jako odstředivý odlučovací stupeň v homí části spalovací komory, tangenciálně ze strany, přičemž plyn obsahující prášek se uvádí do otáčivého pohybu spalinami vháněnými tangenciálně do homí části spalovací komory, a v práškovém odlučovacím stupni se prášek odlučuje na stěnách spalovací komory a hustá prášková suspenze, vytvořená na stěnách, proudí podél stěn spalovací komory v nefluidizovaném stavu do dolní části spalovací komory a zde se smíchává s materiálem fluidního ohniště, a přičemž z homí části spalovací komory se odvádějí vyčištěné spaliny.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu vystupují spaliny z homí části spalovací komory do odlučovacího stupně, z něhož se odloučený prášek vede zpět do dolní části spalovací komory a spaliny s nižším obsahem prášku se odvádějí k předání tepla a po předání tepla se ochlazené spaliny vedou zpět jako recirkulované spaliny do proudu spalin vystupujícího ze spalovací zóny.

Podle ještě dalšího výhodného provedení vynálezu se provádí regulace množství recirkulovaných spalin, čímž se reguluje výkon chlazení cirkulujícího materiálu.

-2CZ 284960 B6

Základní myšlenkou vynálezu je oddělení spalování ve fluidním ohništi kotle s cirkulujícím práškovým materiálem od přestupu tepla tak, že chlazení fluidního ohniště se provádí výlučně nebo částečně pomocí studených recirkulovaných spalin, odebíraných z koncové části parního kotle. V řešení podle vynálezu se recirkulované spaliny nepřimíchávaj í do spalovacího vzduchu, avšak tyto recirkulované spaliny jsou použity pro chlazení inertního práškového cirkulujícího materiálu ve spalovacím procesu, při němž je tento cirkulující práškový materiál použit.

Vzhledem k přimíchávání recirkulovaných spalin se teplota spalin sníží jen málo, protože v místě smíchávání je nadbytek cirkulujícího práškového materiálu, jehož tepelná kapacita je mnohonásobně vyšší oproti tepelné kapacitě spalin.

Recirkulované spaliny mohou být přiváděny do prostoru mezi fluidním ložem ve fluidním ohništi a práškovým odlučovačem v několika místech. Změnou místa zavádění recirkulovaných spalin do kotle je umožněna v případě potřeby regulace množství cirkulujícího materiálu.

Odebírání spalin pro recirkulaci se provádí v parním kotli s výhodou v místě mezi ekonomizérem a výměníkem tepla, avšak může se provádět i za výměníkem tepla nebo za filtrováním spalin. Podstatné je, že recirkulované spaliny jsou ochlazovány činnými plochami konvekčního výměníku tepla, takže teplota spalin je dostatečně nízká, když se jejich část odvádí do recirkulace.

Výše uvedené nedostatky dále odstraňuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, které je provedeno s parním kotlem se spalovací komorou s cirkulujícím práškovým materiálem, do níž jsou přiváděny vzduch a palivo potřebné pro spalování, s prostředky pro cirkulaci inertního cirkulujícího práškového materiálu, s práškovým odlučovačem spojeným provozně s cirkulací cirkulujícího práškového materiálu, s prvním potrubím, vedoucím z práškového odlučovače do kotle zahřívaného spalinami, který obsahuje výměník tepla pro předávání tepelné energie obsažené ve spalinách mimo spojení s parním kotlem a pro snížení teploty spalin, s druhým potrubím, vystupujícím z kotle zahřívaného spalinami, pro vedení chladných spalin do komína, a s recirkulačním potrubím pro recirkulaci chladných spalin zpět do cirkulujícího práškového materiálu, přičemž podstatou vynálezu je, že recirkulační potrubí ústí do práškového odlučovače nebo do jeho vstupní části v místě nad spalovací zónou ve spalovací komoře.

Podle výhodného provedení vynálezu je práškový odlučovač cyklónovým odlučovačem, upraveným v horní části spalovací komory, a že recirkulační potrubí ústí do prostoru spalovací komory tangenciálně, přičemž z horní části spalovací komory vystupuje axiální středové potrubí pro odvádění vyčištěných spalin.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu vede z horní části spalovací komory výstupní potrubí pro inertní cirkulující práškový materiál do práškového odlučovače, z práškového odlučovače vede zpět do dolní části spalovací komory vratné potrubí, a první potrubí pro čistší frakci plynů vede z práškového odlučovače do kotle zahřívaného spalinami, který je opatřen výměníkem tepla s kapalinovým okruhem.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je vstupní konec recirkulačního potrubí pro recirkulaci spalin do cirkulujícího práškového materiálu připojen ke čtvrtému potrubí mezi kotlem zahřívaným spalinami a komínem.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je v recirkulačním potrubí upraveno dmychadlo pro regulaci množství recirkulovaných spalin.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je recirkulační potrubí připojeno k výstupnímu potrubí mezi spalovací komorou a práškovým odlučovačem.

-3 CZ 284960 B6

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je recirkulační potrubí spalin opatřeno dmychadlem a regulační klapkou nebo jejím ekvivalentem, pro regulaci množství recirkulačních spalin.

Ve směru cirkulace recirkulovaných spalin před je dmychadlem s výhodou v recirkulačním potrubí upraven další práškový odlučovač.

Reaktor s fluidním ložem může být jakýmkoli známým reaktorem s cirkulujícím práškovým materiálem s jediným tahem nebo s několika tahy, přičemž podstatným znakem je, že cirkulující práškový materiál musí mít dostatečně vysokou konzistenci.

Řešení podle vynálezu může být použito jak u nových kotlů s fluidním ohništěm, tak u existujících kotlů s fluidním ohništěm jako nový způsob regulace. Když je kotel dimenzován na rašelinové palivo a je zapotřebí v zařízení spalovat uhlí s plnou výkonností, je to možné provést pomocí částečného použití recirkulovaných spalin podle vynálezu.

Fluidizační část, to jest reaktor, je zkombinována s cyklónem, použitým pro oddělování práškového materiálu, do jednoho zařízení. Horní část reaktoru je zkonstruována jako cyklón s kruhovým průřezem, do něhož zespoda vstupují plyny obsahující práškový materiál. Plyny obsahující práškový materiál se uvádějí do otáčivého pohybu pomocí sekundárního plynu, vháněného tangenciálně do horní části reaktoru. Tímto způsobem se podle jednoho provedení v horní části vytvoří cyklónový odlučovač, v němž se práškový materiál odděluje na stěnách reaktoru. Tenká prášková suspenze, vytvořená na plochách stěn, stéká podél stěn reaktoru v nefluidizovaném stavu do dolní části reaktoru. Cirkulující práškový materiál, který se vrátil do dolní části reaktoru, se smíchává se zbytkem materiálu fluidního lože ve fluidním ohništi. Vyčištěné spaliny se odvádějí z horní části reaktoru axiálním středovým potrubím. U tohoto provedení vynálezu jsou sekundárním plynem s výhodou vyčištěné spaliny, které byly odvedeny z reaktoru, a které byly ochlazeny činnými plochami konvekčního výměníku tepla kotle zahřívaného spalinami, a které jsou recirkulovány zpět do reaktoru. Regulací množství sekundárního plynuje možno regulovat výkonnost chlazení celého fluidního ohniště plynule.

Přivádění recirkulovaných spalin do cirkulujícího práškového materiálu skýtá množství výhod:

- celá spalovací zóna je oxidační a má požadovanou teplotu, což poskytuje optimální podmínky pro intenzivní spalování, odstraňování síry a odstraňování dusíku,

- chlazení reaktoru je prováděno účinně, přesně a výhodně,

- použití recirkulovaných spalin je výhodné vzhledem k nízkým tlakovým ztrátám v práškovém odlučovači a na konvekčních činných plochách ve srovnání s celkovými tlakovými ztrátami v reaktoru,

- způsob regulace je snadný a přesný. Optimální podmínky spalování mohou být udržovány i za extrémních podmínek, protože regulace výkonnosti chlazení reaktoru je založena na množství recirkulovaných spalin a spalovací vzduch může být použit volně podle požadavků spalování,

- rozsah regulace je široký,

- dimenzování kotle je snadné, protože reaktor produkuje plyn o konstantní teplotě a výkonnost, získaná z činných ploch konvekčního výměníku tepla, závisí na množství spalin,

- množství cirkulujícího práškového materiálu může být zvýšeno bez omezení, přičemž v tomto případě je možno buď provést menší reaktor, než u známých řešení, nebo maximální výkon, získaný z reaktorů známé velikosti, se zvýší,

-4CZ 284960 B6

- zdivo reaktoru může být provedeno z mnohem trvanlivějších materiálů, protože přestup tepla nemusí být brán v úvahu,

- všechny činné plochy výměníku tepla mohou být umístěny v sekundárním tahu jako konvekční činné plochy. Jestliže se odlučování práškového materiálu provádí ve dvou stupních, je možno použít vyšších rychlostí plynů a s výhodou žebrovaných trubek, jako teplosměnných ploch, to znamená, že činné plochy výměníku tepla by byly stejného typu jako u kotlů na výrobu spalin pro plynové turbíny,

- kotel je možno vyrobit z prefabrikovaných modulů,

- velké kotle mohou obsahovat jednu společnou konvekční část a jeden parní okruh a několik reaktorů,

- změna rozměrů z jedné velikostní kategorie na jinou je snazší, protože spalovací jednotka může být dimenzována bez požadavků na přestup tepla,

- vzhledem k účinnému principu regulace je možná činnost malých topných kotlů bez lidské obsluhy,

- když se použije takové provedení podle vynálezu, ve kterém je práškový odlučovač vytvořen jako cyklón ve spojení s reaktorem, lze získat například následující výhody:

- sada zařízení pro techniku spalování ve fluidním ohništi s cirkulujícím práškovým materiálem se zjednoduší a náklady na výrobu jsou podstatně nižší,

- je snadné regulovat množství cirkulujícího práškového materiálu v reaktoru pomocí určitého množství sekundárního plynu nebo pomocí vysokých rychlostí proudění, přičemž v tomto případě je možno přesně regulovat velikost zuhelnatělých zbytků ve fluidním ohništi,

- když se přivádí do cyklónu sekundární plyn, je možno účinně chladit fluidní ohniště. Změnou množství spalin je možno regulovat výkonnost chlazení fluidního ohniště plynule.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje schematicky první výhodné provedení způsobu a zařízení podle vynálezu, obr. 2 schematicky druhé výhodné provedení způsobu a zařízení podle vynálezu, obr. 3 schematicky třetí výhodné provedení způsobu a zařízení podle vynálezu, obr. 4 čtvrté provedení zařízení podle vynálezu, kde práškový odlučovač sestává z několika práškových odlučovacích jednotek, uspořádaných nad sebou a umístěných v horní části spalovací komory s cirkulujícím práškovým materiálem, obr. 5 ve zvětšeném měřítku odlučování v jedné práškové odlučovací jednotce práškového odlučovače, znázorněného na obr. 4, a obr. 6 část konstrukce mezi trubkami práškové odlučovací jednotky.

- 5 CZ 284960 B6

Příklady provedení vynálezu

V prvním provedení zařízení podle vynálezu, znázorněném na obr. 1, je do spodní části spalovací komory 10 s cirkulujícím práškovým materiálem M přiváděno palivo A, určené pro spalování ve fluidním ohništi spalovací komory 10 parního kotle. Vzduch potřebný pro spalování je rovněž přiváděn do spodní části spalovací komory 10, a to vstupním vzduchovým potrubím 11, v němž je upraveno první dmychadlo Pj.

Fluidizační část spalovací komory 10 s cirkulujícím práškovým materiálem M, to jest reaktor, je vytvořena jako jedno zařízení s práškovým odlučovačem 13. Horní část reaktoru je konstruovaná jako cyklón, neboli vírový odprašovač, kruhového průřezu, do něhož zespoda proudí plyny obsahující práškový materiál M. Plyny obsahující práškový materiál M se uvádějí do otáčivého pohybu účinkem sekundárního plynu, vháněného tangenciálně do horní části reaktoru. Tímto způsobem je tedy v horní části reaktoru vytvořen cyklónový práškový odlučovač 13, ve kterém se práškový materiál M odděluje od plynů na stěnách reaktoru. Tenká prášková suspenze vytvořená na stěnách reaktoru proudí podél jeho stěn v nefluidizovaném stavu do jeho dolní části. Cirkulující práškový materiál M, který se tímto způsobem vrátil do dolní části reaktoru, se smíchává se zbytkem materiálu fluidního lože ve spalovací komoře 10. Z horní části reaktoru se axiálním středovým potrubím odvádí pouze plyn.

U tohoto prvního provedení podle vynálezu se z reaktoru odvádějí spaliny, které se potom po vyčištění použijí jako sekundární plyn, jehož tlak se pomocí druhého dmychadla P? zvýší na úroveň, potřebnou pro trysky. U tohoto prvního provedení vynálezu je sekundární plyn tvořen spalinami, ochlazenými na činných plochách konvekčního výměníku 16a tepla kotle 16 zahřívaného spalinami, přičemž tento sekundární plyn chladí reaktor.

Řešením podle vynálezu je umožněno zjednodušení zařízení použitého při technice s fluidním ložem a cirkulujícím práškovým materiálem M oproti známým zařízením. Náklady na výrobu tohoto zařízení jsou nižší ve srovnání se známými zařízeními. Množství cirkulujícího práškového materiálu M v reaktoru může být snadno regulováno množstvím sekundárního plynu nebo jeho výstupní rychlostí z trysek. Jedná se o důležitou vlastnost, a to například tehdy, když je zapotřebí regulovat velikost zuhelnatělých zbytků ve fluidním ohništi.

Pomocí chladného sekundárního plynu je možno účinně chladit fluidní ohniště. Když se jako sekundární plyn použijí spaliny, které byly ochlazeny na činných plochách konvekčního výměníku 16a tepla, výkonnost chlazení fluidního ohniště může být regulována plynule změnou množství tohoto sekundárního plynu.

Z horní části spalovací komory 10 s cirkulujícím práškovým materiálem M, přesněji řečeno z práškového odlučovače 13, se spaliny odvádějí prvním potrubím 15 do kotle 16, zahřívaného těmito spalinami, v jehož výměníku 16a tepla cirkuluje teplosměnná kapalina, například voda. Pomocí tohoto výměníku 16a tepla se tedy tepelná energie spalin neboli výfukových plynů přenáší do kapalinového okruhu výměníku 16a tepla a vede se dále cirkulací kapaliny z kotle 16 zahřívaného spalinami ven pro další použití.

Z výstupní strany kotle 16 zahřívaného spalinami vystupuje druhé potrubí 17a a vstupuje do filtru 18. Z filtru 18 vystupuje třetí potrubí 17b do druhého dmychadla P2. Z výstupní strany druhého dmychadla P-, vystupuje čtvrté potrubí 17c do komína 19.

Ze čtvrtého potrubí 17c, podle vynálezu, vystupuje recirkulační potrubí 20 a vede zpět do práškového odlučovače 13, umístěného v horní části spalovací komory 10 s cirkulujícím práškovým materiálem M.

-6CZ 284960 B6

Tímto způsobem je řešením podle vynálezu regulována výkonnost chlazení fluidního ohniště spalovací komory 10. a to chlazením cirkulujícího práškového materiálu M ve spalovací komoře 10 pomocí chladných recirkulovaných spalin, odebíraných z koncové části kotle 16 zahřívaného spalinami a ochlazovaných činnými plochami výměníku 16a tepla tohoto kotle 16 zahřívaného spalinami. V řešení podle vynálezu, na rozdíl od známých provedení, se recirkulované spaliny nesmíchávají se spalovacím vzduchem, avšak používají se pouze výlučně pro chlazení inertního cirkulujícího práškového materiálu M ve spalovací komoře 10. Cirkulujícím práškovým materiálem M může zejména být nějaký inertní materiál, jako je písek, palivový popel, vápenec a sloučeniny vzniklé při odstraňování síry. Cirkulující práškový materiál M je dále tvořen zčásti nespáleným palivem, takzvaným zbytkovým koksem, a to v množství 1 až 4 % hmotnostních.

V řešení podle vynálezu se výlučně provádí ochlazování inertního cirkulujícího práškového materiálu M, který cirkuluje mezi fluidním ohništěm a práškovým odlučovačem 13. Výkonnost chlazení se reguluje regulací množství recirkulovaných spalin jako sekundárního plynu. Toto množství recirkulovaných spalin je regulováno regulací činnosti třetího dmychadla P3. Proudění spalin může být regulováno, kromě regulování třetím dmychadlem P3, nastavováním regulační klapky 21, upravené v recirkulačním potrubí 20.

V řešení podle vynálezu se tedy recirkulační plyny nesmíchávají se spalovacím vzduchem, avšak používají se pro chlazení inertního cirkulujícího práškového materiálu M, cirkulujícího ve spalovacím procesu. V řešení podle vynálezu jsou tedy recirkulované spaliny přiváděny zpět do procesu do prostoru nad spalovacím prostorem B spalovací komory 10 (při pohledu ve směru proudění Si spalin), kde se recirkulované spaliny nesmíchávají se spalovacím vzduchem a proto neovlivňují proces spalování. Recirkulované spaliny se s výhodou zavádějí do horní části spalovací komory 10, nebo přímo do práškového odlučovače 13, umístěného nad horní částí spalovací komory 10, nebo do míst mezi nimi. Podstatné přitom je, že recirkulované spaliny pouze ochlazují cirkulující práškový materiál M, a že po ochlazení proudí z kontaktu s tímto práškovým materiálem M do kotle 16 a jeho výměníku 16a tepla.

U druhého provedení podle vynálezu, znázorněného na obr. 2, se palivo A přivádí do dolní části spalovací komory 10 s cirkulujícím práškovým materiálem M. Spalovací vzduch se rovněž přivádí do dolní části spalovací komory 10, a to vstupním vzduchovým potrubím 11, v němž je umístěno první dmychadlo Pp

Z horní části spalovací komory 10 vystupuje výstupní potrubí 12 do odděleného práškového odlučovače 13, s výhodou provedeného jako cyklón. V tomto práškovém odlučovači 13 se odlučuje frakce s vyšším obsahem práškových částic do vratného potrubí 14, kterým se vrací zpět do spalování v dolní části spalovací komory 10. Spaliny a frakce s nižším obsahem práškových Částic jsou vedeny z práškového odlučovače 13 do prvního potrubí 15 a dále do kotle 16 zahřívaného spalinami, v jehož výměníku 16a tepla cirkuluje teplosměnná kapalina, s výhodou voda. Pomocí výměníku 16a tepla se tepelná energie spalin předává do kapalinového okruhu výměníku 16a tepla a cirkulací této kapaliny se odvádí z kotle 16 zahřívaného spalinami ven pro další použití.

Z výstupní strany kotle 16 zahřívaného spalinami vystupuje druhé potrubí 17a do filtru 18. Z filtru 18 vystupuje třetí potrubí 17b do druhého dmychadla P2. Z výstupní strany druhého dmychadla P? vystupuje čtvrté potrubí 17c do komína 19.

Ze čtvrtého potrubí 17c. podle vynálezu, vystupuje recirkulační potrubí 20 jako vratné potrubí do cirkulujícího práškového materiálu M, přičemž u tohoto druhého provedení podle vynálezu toto recirkulační potrubí 20 ústí do výstupního potrubí 12 mezi spalovací komorou 10 a práškovým odlučovačem 13.

-7CZ 284960 B6

U tohoto druhého provedení podle vynálezu se tedy výkonnost chlazení fluidního ohniště spalovací komory 10 reguluje ochlazováním inertního cirkulujícího práškového materiálu M, cirkulujícího ve spalovací komoře 10, recirkulovanými spalinami, odebíranými z koncové části kotle 16 zahřívaného spalinami a ochlazovanými činnými plochami výměníku 16a tepla tohoto 5 kotle 16 zahřívaného spalinami. V tomto druhém řešení podle vynálezu, na rozdíl od známých provedení, nejsou recirkulované spaliny smíchávány se spalovacím vzduchem, avšak použijí se výlučně pro ochlazování cirkulujícího práškového materiálu M mezi horní částí fluidního ohniště a práškového odlučovače 1_3. Intenzita chlazení se reguluje regulováním množství recirkulovaných spalin. Množství recirkulovaných spalin se reguluje regulací činnosti třetího dmychadla P3.

Na obr. 3 je znázorněno třetí provedení podle vynálezu, u něhož je v recirkulačním potrubí 20 spalin umístěno čtvrté dmychadlo P₄, pracující s konstantní frekvencí otáčení, a dále regulační klapka 21 nebo její ekvivalent, která reguluje množství recirkulovaných spalin. Recirkulační potrubí 20 je dále opatřeno dalším práškovým odlučovačem 22, který je umístěn před čtvrtým 15 dmychadlem P₄, viděno ve směru pohybu recirkulovaných spalin, přičemž v tomto případě jsou činné plochy čtvrtého dmychadla P₄ chráněny před opotřebením přiváděním méně znečištěných spalin do čtvrtého dmychadla P₄. Recirkulované spaliny jsou odebírány z odbočky 23a, upravené ve směru proudění před filtrem 18. Tímto způsobem nemusí být jemný filtr 18 příliš velký.

Obr. 4 znázorňuje čtvrté provedení podle vynálezu, ve kterém je recirkulační potrubí 20 připojeno k potrubí mezi kotlem 16 zahřívaným spalinami a posledním práškovým odlučovačem ve formě filtru 18. Druhý konec recirkulačního potrubí 20 je připojen přímo k práškovému odlučovači 13. První práškový odlučovač 13 sestává z několika práškových odlučovacích jednotek 13a, 13b, 13c, které jsou umístěny v horní části spalovací komory 10 tak, že jsou 25 umístěny svisle nad sebou a rovnoběžně s jednou boční stěnou 10' spalovací komory 10.

Na obr. 5 je znázorněna jedna prášková odlučovací jednotka 13a ve zvětšeném měřítku. Vracející se recirkulované spaliny z recirkulačního potrubí 20 jsou přiváděny vedeními Di a D? do vnější trubky 23. Ve vnější trubce 23 je koncentricky umístěna druhá vnitřní trubka 24. 30 Recirkulované spaliny vstupují do prostoru E mezi oběma trubkami 23 a 24. Recirkulované spaliny dále proudí vodícími lopatkami 25, upevněnými na stěně vnitřní trubky 24, které uvádějí recirkulované spaliny do spirálového proudění S2. Proud recirkulovaných spalin, vyfukovaný z prostoru E mezi trubkami 23 a 24. vytváří dále vír cirkulujícího práškového materiálu M. Spaliny vystupující ve směru proudění S, procházejí centrálně vnitřní trubkou 24 do kotle 16 35 zahřívaného spalinami a do výměníku 16a tepla. Částice cirkulujícího práškového materiálu M, uvedené do spirálového otáčivého pohybu účinkem spirálového proudění S2, minou účinkem odstředivé síly výstupní otvor F vnější trubky 23 a účinkem tíže padají podél boční stěny 10' směrem dolů do fluidního ohniště.

Na obr. 6 je znázorněna trubková konstrukce z obr. 5. Ve vnější trubce 23 je koncentricky umístěna vnitřní trubka 24. Mezi oběma trubkami 23 a 24 zůstává prostor E. v němž jsou upraveny vodicí lopatky 25, připevněné diagonálně vůči společné ose trubek 23 a 24, které vytvářejí spirálové proudění S? vystupujících recirkulovaných spalin.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob chlazení cirkulujícího materiálu v parním kotli s fluidním ohništěm, při němž se vzduch a palivo (A) zavádějí do dolní části spalovací komory (10) s cirkulujícím práškovým materiálem, a při němž inertní cirkulující práškový materiál (M), obsahující částečně nespálené práškové palivo (A), cirkuluje z horní části spalovací komory do její dolní části, přičemž spaliny

- 8 CZ 284960 B6 se odvádějí z práškového odlučovacího stupně pro předávání tepelné energie spalin, čímž dochází k jejich ochlazení, a dále se vedou do ovzduší, a při němž část ochlazených spalin se jako recirkulované spaliny vede zpět do cirkulujícího práškového materiálu (M), přičemž teplota cirkulujícího práškového materiálu (M) se reguluje prostřednictvím ochlazených recirkulovaných 5 spalin, vyznačující se tím, že recirkulované spaliny se vedou do práškového odlučovacího stupně nebo do jeho vstupní strany do místa oběhu inertního cirkulujícího práškového materiálu (M) nad spalovací zónou, takže pouze ochlazují inertní cirkulující práškový materiál (M).

10
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že recirkulované spaliny se vedou přímo do spalovací komory (10) nad spalovací zónou.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že spaliny se vedou do práškového odlučovacího stupně, vytvořeného jako odstředivý odlučovací stupeň v horní části

15 spalovací komory, tangenciálně ze strany, přičemž plyn obsahující práškový materiál se uvádí do otáčivého pohybu spalinami vháněnými tangenciálně do horní části spalovací komory (10), a v práškovém odlučovacím stupni se prášek odlučuje na stěnách spalovací komory a hustá prášková suspenze, vytvořená na stěnách, proudí podél stěn spalovací komory v nefluidizovaném stavu do dolní části spalovací komory a zde se smíchává s materiálem fluidního ohniště, 20 a přičemž z horní části spalovací komory se odvádějí vyčištěné spaliny.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že z horní části spalovací komory vystupují spaliny do odlučovacího stupně, z něhož se odloučený prášek vede zpět do dolní části spalovací komory a spaliny s nižším obsahem prášku se odvádějí k předání tepla a po

25 předání tepla se ochlazené spaliny vedou zpět do proudu spalin vystupujícího ze spalovací zóny.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se provádí regulace množství recirkulovaných spalin, čímž se reguluje výkon chlazení cirkulujícího materiálu.

30
6. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, které je provedeno s parním kotlem se spalovací komorou (10) s cirkulujícím práškovým materiálem, do níž jsou přiváděny vzduch a palivo potřebné pro spalování, s prostředky pro cirkulaci inertního cirkulujícího práškového materiálu (M), s práškovým odlučovačem (13) spojeným provozně s cirkulací cirkulujícího práškového materiálu (M), s prvním potrubím (15), vedoucím z práškového odlučovače (13) do 35 kotle (16) zahřívaného spalinami, který obsahuje výměník (16a) tepla pro předávání tepelné energie obsažené ve spalinách mimo spojení s parním kotlem a pro snížení teploty spalin, s druhým potrubím (17a), vystupujícím z kotle (16) zahřívaného spalinami, pro vedení chladných spalin do komína (19), as recirkulačním potrubím (20) pro recirkulaci chladných spalin zpět do cirkulujícího práškového materiálu (M), vyznačující se tím, že recirkulační

40 potrubí (20) ústí do práškového odlučovače (13) nebo do jeho vstupní části v místě nad spalovací zónou ve spalovací komoře (10).
7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že práškový odlučovač (13) je cyklónovým odlučovačem, upraveným v horní části spalovací komory (10), a že recirkulační

45 potrubí (20) ústí do prostoru spalovací komory (10) tangenciálně, přičemž z horní části spalovací komory (10) vystupuje axiální středové potrubí pro odvádění vyčištěných spalin.
8. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že z horní části spalovací komory (10) vede výstupní potrubí (12) pro inertní cirkulující práškový materiál (M) do

50 práškového odlučovače (13), z práškového odlučovače (13) vede zpět do dolní části spalovací komory (10) vratné potrubí (14), a první potrubí (15) pro čistší frakci plynů vede z práškového odlučovače (13) do kotle (16) zahřívaného spalinami, který je opatřen výměníkem (16a) tepla s kapalinovým okruhem.

-9CZ 284960 B6
9. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že vstupní konec, recirkulačního potrubí (20) pro recirkulaci spalin do cirkulujícího práškového materiálu, je připojen ke čtvrtému potrubí (17c) mezi kotlem (16) zahřívaným spalinami a komínem (19).
10. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že v recirkulačním potrubí (20) je upraveno dmychadlo (P₃, P₄) pro regulaci množství recirkulovaných spalin.
11. Zařízení podle kteréhokoli z předcházej ících nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že recirkulační potrubí (20) je připojeno kvýstupnímu potrubí (12) mezi spalovací komorou (10) a práškovým odlučovačem (13).
12. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 6 až 11, vyznačující se tím, že recirkulační potrubí (20) je opatřeno dmychadlem (P₄) a regulační klapkou (21) nebo jejím ekvivalentem, pro regulaci množství recirkulovaných spalin.
13. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků 6 až 12, vyznačující se tím, že ve směru cirkulace recirkulovaných spalin je před dmychadlem (P₄) v recirkulačním potrubí (20) upraven další práškový odlučovač (22).