CZ299900B6

CZ299900B6 - Trasa fluidacního média fluidního kotle

Info

Publication number: CZ299900B6
Application number: CZ20040787A
Authority: CZ
Inventors: Mikoda@Jirí
Original assignee: Mikoda@Jirí
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2008-12-29
Also published as: CZ2004787A3

Abstract

Trasa fluidacního média fluidního kotle s jedním ci více fluidními topeništi s fluidní oxidacní pískovou vrstvou, ve které k jedné ci více uzavreným páterovým trubkám (2.1) jsou jednostranne ci ze dvou stran upevneny uzavrené rozvodné trubky (2.2) ana uzavrené rozvodné trubky (2.2) jsou upevneny uzavrené nátrubky (2.3) s jednou ci více radami otvoru ve stenách uzavrených nátrubku (2.3) s tím, žepri instalaci vne fluidního topenište jsou realizovány dve páterové trubky (2.1), uzavrená páterovátrubka (2.1) ci uzavrené páterové trubky (2.1) jsou potrubím spojeny se startovací spalovací komorou s teleskopickým plamencem. Celní kužel (6.3) teleskopického plamence s radiálními šterbinami je navnitrní strane opatren radiálními lopatkami (6.6).

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká fluidních kotlů na uhlí a biornasu s tepelnými výkony od 2 MW do 30 MW a oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku.

lo Dosavadní stav techniky

V současnosti se fluidní spalovací technika prosadila ve velkokapacitním teplárenství. Průmyslově se uplatnila tři systémově odlišná řešení fluidních kotlů. Typický fluidní kotel produkuje 120 t/h energetické páry;

a) Cirkulační fluidní kotel s redukční fluidní spalovací popelovou vrstvou a žárovými cyklony; trasu fluidačního média tvoří ventilátor spalovacího vzduchu, spalovací startovací komora napojená na podrostový prostor fluidního topeniště s deskovým roštem, který je opatřený vertikálními nátrubky pro průchod fluidačního media; palivem je uhlí o velikosti hruboprach dávkované do

2n hydraulického uzávěru žárových cyklonů, popcloviny opouštějí fluidní kotel přepadem vyzdenélio fluidního topeniště. Redukční vodíková atmosféra fluidní spalovací popelové, vrstvy z korozních důvodů vylučuje instalaci ocelové tepelné vestavby fluidního topeniště.

b) Cirkulační fluidní kotel s redukční fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku o zrnění 1 až

2 mm a žárovými cyklony; trasa fluidačního média je shodná s řešením ad a); palivem je směs odpadní biomasy z papírny a černého uhlí o zrnění do 20 mm; každá palivová trasa má samostatné dávkovače paliva do fluidního topeniště; veškeré popeloví ny opouštějí fluidní kotel se spalinami; fluidní vrstva je periodicky odtahována z vy zděného fluidního topeniště a odlříděna od nefluidujicích částic.

e) Fluidní kotel s oxidační fluidní spalovací vrstvou, kterou při nájezdu kotle tvoří křemičitý písek o změní 1 až 2 mm. Rošt fluidního topeniště je deskový s kuželovými nahoře uzavřenými trychtýři opatřenými otvory pro spalovací vzduch v uzavřené horní ploše trychtýřů; spalovací startovací komora je nahrazena startovacím hořákem instalovaným vc vyzděné membránové stěně fluidního topeniště pod úrovní hladiny oxidační fluidní spalovací vrstvy, palivem je uhlí hruboprach. v oxidační fluidní spalovací vrstvě je instalována tepelná vestavba navyšující tepelný výkon fluidního kotle o více než 30 %. Uhlí je do fluidního topeniště dávkováno pěti dávkovači.

V prostoru fluidního topeniště vznikají oblasti s teplotou vyšší než jc teplota měknutí pope lov in. Přímým důsledkem je, že z částic fluidní vrstvy vznikají slepence. Dochází k trvalému nárůstu fluidní vrstvy, což si vynucuje instalaci přepadu fluidní vrstvy. Po dvou dnech od vložení vrstvy křemičitého písku do fluidního topeniště zůstává ve fluidním topeništi pouze oxidační fluidní spalovací vrstva popelovin. K zvýšení regulačního rozsahu tepelného výkonu fluidního kotle se využívá vyřazení tepelné vestavby odpouštěním žhavé popelové vrstvy do zásobníku, tak aby expandovaná fluidní vrstva při minimálním výkonu fluidního kotle neomývala tepelnou vestavbu fluidní vrstvy.

Při realizaci malých tepláren s tepelným výkonem do 30 MW nelze tato výše uvedená technická řešení použít. Základní příčinou je neúnosná složitost fluidního kotle vyplývající z instalace zařízení na úpravu uhlí na velikost do 10 mm a instalace trasy žhavých popelovin z výsypu fluidní vrstvy a z toho vyplývající vysoké investiční náklady. Fluidní kotel bez intenzifikace dcsulfatacc spalin vykazuje příliš vysokou spotřebu vápence k desulfataci spalin. Regulace tepelného výkonu fluidního kotle využívající odpouštění fluidní vrstvy je neúnosné náročná.

Podsíaía iech 11 ickéiio řešení

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky řeší uspořádání trasy fluidačního média fluidní5 ho kotle sjedním nebo více fiuidními topeništi s oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého pisku, kdy k jedné nebo více uzavřeným páteřovým trubkám jsou upevněny uzavřené rozvodné trubky a na uzavřené rozvodné trubky jsou vertikálně upevněny uzavřené nátrubky s jednou nebo více řadami otvorů ve stěnách uzavřených nátrubků, jeden uzavřený nátrubek připadá přibližné na 0,012 m' plochy trubkového propadovcho roštu fluidního topeniště, uzavřená páteřová trubka io nebo uzavřené páteřové trubky jsou spojeny s ventilátorem fluidačního média a se startovací trasou se startovací spalovací komorou. Jedna nebo více uzavřených páteřových trubek jsou instalovány v prostoru fluidního topeniště a jsou jednostranně upevněny k membránové stěně fluidního topeniště. Startovací spalovací komora je celokovová s teleskopickým plamencem. Uzavřené páteřové trubky fluidního kotle s více než jedním topeništěm jsou připojeny na centrální trubku i? uzavíraielnými napojovacími trubkami.

Základním neočekávaným poznatkem jc zjištění, že proud fluidačního média proudící z otvoru ve stěnách uzavřených nátrubku do fluidní vrstvy kolmo na osu uzavřených nátrubků vytváří ve fluidní vrstvě homogenní rychlostní pole. Toto homogenní rychlostní pole zajišťuje existenci

2o homogenního teplotního pole ve fluidní vrstvě.

Takto je vyloučen vznik oblastí ve fluidním topeništi, kde by teplota mohla překročit teplotu měknutí popelovin uhlí. Oxidační fluidní spalovací vrstva křemičitého písku o zrnění do 2 mm jc proto při takto řešené trase fluidačního média stabilní a lze trvale využívat její základní přednosti.

kterými jsou možnost spalování uhlí a biomasy o velikostí částic až 100 mm bez úpravy jeho granulometrie před dávkováním do fluidního kotle: odpadá tak trasa drcení a třídění uhlí,

- veškeré popeloviny z uhlí a biomasy jsou křemičitým pískem oddrcovány na úletovou frakci spalin; odpadá tak přepad fluidní vrstvy a trasa žhavých popelovin.

ve spalinách jsou i nadrcené a částečně nasulfatované částice oxidu vápenatého CaO na síran vápenatý CaSO_b nástřikem vody do spalin lze nenasulfatovaný CaO převést na hydroxid vápenatý Ca(OII)-, který lze využít k doplňkové desulfataci spalin.

Dalšími výhodami prezentovaného uspořádání trasy fluidního topeniště jsou vyřešení odlišných teplotních dilataci trubkového přepadového roštu; při startu je teplota •in startovacích spalin přibližně 600 °C. při provozu je teplota fluidačního média 70 až 90 °C\ fluidační médium při provozu tvoří směs spalovacího vzduchu a recyklačních spalin, jednoduché řešení sekeování fluidního topeniště, což umožňuje dosažení regulačního rozsahu tepelného výkonu fluidního kotle 35 až 100 % bez odpouštění fluidní vrstvy z fluidního topeniště, bezpečný start fluidního kotle, při přívodu startovacích spalin do fluidního topeniště je teplota fluidní vrstvy zcela rovnoměrná, bez teplotních extrémů, so - použití celokovové spalovací komory s teleskopickým plamencem zajišťuje její dlouhou životnost i při výrazně periodickém provozu při startech fluidního kotle.

Trasa fluidačního média je zásadním konstrukčním úsekem určujícím úspěšnost technického řešení fluidního kotle.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení trasy fluidačního média fluidního kotle jc dále popsáno na přiložených výkresech 1. 2. 3, 4 a 5. Obrázek 1 znázorňuje schematicky podélný řez trasy fluidačního média tope5 ništé fluidního kotle 25 t/h energetické páry v oblasti fluidního roštu, řez je kolmý na čelní stěnu fluidního kotle. Obrázek 2 je zčásti pohledem na spodní část čelní stěny fluidního kotle a zčásti paralelním řezem fluidního topeniště tohoto kotle vůči čelní stěně fluidního kotle. Obrázek 3 je schematickým řezem fluidního kotle na horkou vodu se jmenovitým výkonem 3.0 MW. rovnoběžným s čelní stěnou fluidního kotle. Obrázek 4 je kolmým řezem na uzavřené rozvodné trubky io trubkového přepadového roštu obou fluidu ích kotlů. Obrázek 5 je řezem kolmým na radiální lopatky čelního kužele teleskopického plamence spalovací startovací komory.

Příkladě. 1 provedení technického řešení

V příkladu provedení fluidního kotle s oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku je popsáno řešení znázorněné na obrázcích 1, 2, 4 a 5. Spodní část fluidního topeniště s dvěma sekcemi jc vytvořena membránovými stěnami 1.1 vyzdčnými žárobetonem 1.2, sekce fluidního topeniště jsou vytvořeny přepažením fluidního topeniště vyzdčnou membránovou stěnou 1.5.

Membránové stěny LJ jsou napojeny na zavodňovatí trámce 1.3 volné cirkulace vody z bubnu, které jsou nosnými prvky celého fluidního kotle. Dna fluidních topenišť tvoří výsypky 1.4. Celý fluidní kotel je nesen stojinami 8. Trubkové propadové rošty dvou fluidních topenišť fluidního kotle jsou tvořeny uzavřenými páteřovými trubkami 2.1 s obdélníkovým průřezem, k jejich bočním stěnám jsou přivařeny uzavřené rozvodné trubky 2.2 a na tyto trubky jsou přivařeny uzavře25 né nátrubky 2.3 s řadami kruhových otvorů v jejich povrchu. Spaliny při startu fluidního kotle nebo recyklážní spaliny a spalovací vzduch při pracovním provozu fluidního kotle jsou uzavřenou rozvodnou trubkou 2,6 přes napoj ovací trubky 2.4 obsahující talířové ventily 2.5 zavedeny do uzavřených páteřových trubek 2.1. Zásadně pod pojmem uzavřené páteřové trubky 2.1, uzavřené rozvodné trubky 2.2 a uzavřené nátrubky 2.3 rozumíme technické řešení, kdy tyto trub?0 ky jsou na uzavřeném konci volné, tj. nejsou ni jak dále upevněny a mohou tepelně dilatovat.

Směs spalovacího vzduchu a recyklážníeh spalin je ventilátorem 3 dodávána do uzavřené centrální trubky 16. Při plném výkonu fluidního kotle jsou otevřeny oba talířové ventily 15. Při polovičním výkonu fluidního kotle je jeden /.talířových ventilů 2.5 uzavřen. Spalovací vzduch je do ventilátoru 3 přiváděn trasou 4 s regulační klapkou, recyklážní spaliny jsou do ventilátoru 3 přiváděny trasou 5 s regulační klapkou. Ventilátor 3 je v sání vybaven regulačním věncem. Fluidní topeniště je opatřeno zde neznázorněnou tepelnou vestavbou.

Při startu fluidního kotle ze studeného stavuje uzavřen přívod recyklážníeh spalin trasou 5, dále io je uzavřen obchvat startovací spalovací komory do uzavřeně rozvodné trubky 2.6 a je uzavřen talířový ventil 2,5 napojovaeí trubky 14 fluidního topeniště, jehož nájezd není prováděn. Spalovací vzduch je ventilátorem 3 dodáván do plynového hořáku 7 a do pláště 6.1 startovací spalovací komory. Spaliny z této spalovací startovací komory vstupují do uzavřené rozvodné trubky 2,6 a přes trubkový propadový rošt do fluidního topeniště s oxidační pískovou vrstvou. Po dosažení teploty 400 °C ve fluidní spalovací vrstvě je započato s dávkováním uhlí, při dosažení teploty 800 °C ve fluidní spalovací vrstvě je hořák 7 odstaven. Je otevřen přívod recyklážníeh spalin trasou 5 a otevřen obchvat startovací spalovací komory tak, aby spalovací vzduch a recyklážní spaliny byly zavedeny do uzavřené rozvodné trubky 16. Startovací spalovací komora je tvořena pláštěm 6.1 s předním čelem 6.5 a zadním čelem 6.4. K přednímu čelu 6,5 je připojen čelní kužel

6.3 teleskopického plamence, tento čelní kužel 6,3 teleskopického plamence je opatřen sérií radiálních otvorů, které jsou na jeho vnitřní straně podloženy radiálními lopatkami 6.6. které zajišťují cirkulaci vzduchu po vnitřním povrchu čelního kužele 6,3 teleskopického plamence. Kužel části 61 teleskopického plamence jc připevněn k zadnímu čelu 6.4. Obě části teleskopického plamence jsou vůči sobě ve svých válcových úsecích suvné. Vzniklým mczikružím v teles55 kopickém plamenci proudí vzduch na vnitřní straně části 6.2 teleskopického plamence. Kužele

- .1 CZ 299900 B6 obou částí teleskopického plamence jsou pevně spojeny s návaznými válci obou částí teleskopického plamence. V kuželu části 6.2 teleskopického plamence je vytvořena řada otvoru, kterými proudí vzduch do spalin a vyrovnává teplotní profil spalin za startovací spalovací komorou.

Zadávací parametry fluidního kotle produkce páry : parametry páry:

teplota:

to tlak;

teplota napájecí vody:

Palivo: hnědé uhlí druh:

zrnění:

Základní technické parametry průřez membránových obvodových stěn fluidního kotle průřez jednoho topeniště: počet topenišť:

uzavřené páteřové trubky 2.1: počet: průřez:

uzavřená centrální trubka 2.6: uzavřené rozvodné trubky 22:

rozteče vertikálních os uzavřených nátrubků 2.3: otvory v uzavřených nátrubcích 2.3: talířové ventily 2.5:

počet:

průřez:

so startovací spalovací komora tepelný výkon: teplota spalin: průměr pláště 6.1: délka pláště 6J_:

hořák 7 na zemní plyn tepelný výkon: ventilátor 3 průtok fluidačního média: výtlak:

io teplota fluidačního média:

počet ventilátorů:

celkový průtok spalovacího vzduchu fluidnim kotlem:

t/h

445 °C

3,8 MPa 145 °C’ průmyslová směs PS I 20 až 40 mm

4800 x 5358 mm 4600 x 2479 mm

800 x 700 mm 0 1 200 mm 0 76 mm 100 x 120 mm 0 3 min

700 x 700 mm

MW 600 °C 0 1 400rnrn 3200 mm

MW

8,95 mVs 8900 Pa

17,9 nť/s

-4C7. 299900 B6

Příklad ě. 2 provedení lechnického řešení

V příkladu provedení fluidního kotle je popsáno řešení znázorněné na obrázcích 3 a 4. Fluidní 5 topeniště s jednou sekcí je vytvořeno membránovými stěnami 1.1 vyzděnými žárobetonem 1,2.

Membránové stěny 1,1 jsou napojeny na zavodňovací trámce 13, které jsou nosnými prvky fluidního kotle. Trubkový propadový rošt fluidního topeniště tvoří uzavřená páteřová trubka 2,1, instalovaná mimo fluidní topeniště a kolmá na čelní stěnu fluidního kotle. Uzavřené rozvodné trubky 2.2 jsou tvořeny vertikálními a návaznými horizontálními částmi. Horizontální část uzaio vřených rozvodných trubek 2.2 je vc fluidním topeništi opatřena uzavřenými nátrubky 2.3. Fluidní topeniště je opatřeno vyjímatelnými trubkovými hady 9.1 upevněnými ve vyzděných nosičích

9.2. Voda je přiváděna centrální rozvodnou trubkou 93 a odváděna centrální rozvodnou trubkou 9.4.

Další část trasy fluidačního média fluidního kotle je shodná s jejím provedením v příkladu provedení č. 1 technického řešení.

Zadávací parametry fluidního kotle ohřívané médium:

teplotní spád ohřívané vody maximální: tlak:

jmenovitý výkon fluidního kotle;

Palivo: uhlí zrnění:

Základní technické parametry' délka topeniště: šířka topeniště: uzavřená páteřová trubka 2.U počet uzavřených páteřových trubek 2.1:

uzavřené rozvodné trubky 2.2: rozteče vertikálních os uzavřených nátrubků 23

Startovací spalovací komora tepelný výkon:

teplota spalin

Hořák 7 palivo:

tepelný výkon:

Ventilátor 3

4o průtok fluidačního média:

výtlak:

teplota fluidačního média:

voda

130770 °C 13 MPa 3,0 MW ořech o2 10 až 20 mm

1400 mm 2000 mm 0 420 mm 2

76 mm 100 x 110 mm

1.6 MW 600 °C topná nafta

1.6 MW

2,8 mVs 6000 Pa 90 °C

- s CZ 299900 B6

Průmyslová vy užité i nost

Řešení fluidních kotlů na uhlí a biomasu podle prezentovaného vynálezu umožňuje náhradu plynových teplárenských kotlů fluidním i kotli na uhlí a biomasu. Tyto fluidní kotle spalují i kaly z čistíren odpadních vod depatologizovaných hydroxidem vápenatým.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Trasa fluidačního média fluidního kotle s jedním nebo více fluidnírni topeništi s oxidační fluidní spalovací vrstvou křemičitého písku, vyznačující se tím, že k jedné nebo více uzavřeným páteřovým trubkám (2.1) jsou upevněny uzavřené rozvodné trubky (2.2) a na uzavřené rozvodné trubky (2.2)jsou vertikálně upevněny uzavřené nátrubky (2.3) s jednou nebo více řadami otvorů ve stěnách uzavřených nátrubku (2.3), že jeden uzavřený nátrubek (2.3) připadá přibližně na 0,012 m“ plochy trubkového propadového roštu fluidního topeniště, a že uzavřená páteřová trubka nebo uzavřené páteřové trubky (2.1) jsou spojeny s ventilátorem (3) fluidačního média a se startovací trasou se startovací spalovací komorou.
2. Trasa fluidačního média fluidního kotle podle nároku 1, vyznačující se tím. že jedna nebo více uzavřených páteřových trubek (2.1) jsou instalovány v prostoru fluidního topeniště a jednostranně upevněny k membránové stěně (1.1) fluidního topeniště.
3. Trasa fluidačního média fluidního kotle podle nároku 1, vyznačující se tím, že startovací spalovací komora je eelokovová s teleskopickým plamencem.
4. Trasa fluidačního média fluidního kotle podle nároku 1, vyznačující se tím, že uzavřené páteřové trubky (2.1) fluidního kotle svíce než jedním topeništěm jsou připojeny na centrální trubku (2.6) uzavíratelnými napojovacínii trubkami (2.4).