CZ308268B6

CZ308268B6 - Steam boiler for combusting waste

Info

Publication number: CZ308268B6
Application number: CZ2019-227A
Authority: CZ
Inventors: Ladislav Vilimec; Jaroslav KonviÄŤka; Stanislav Honus
Original assignee: Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-04-01
Also published as: CZ2019227A3; EP3870896A1; WO2020207515A1; EP3870896B1; UA125894C2

Abstract

A steam boiler for waste incineration, comprising a combustion chamber (1), at least one flue gas draft (2, 14, 20), at least one evaporator (11) for producing steam, a feed pump (8) connected to a water source (9), a circulation pump (10), a steam drum (3), at least one heater (6) with an inlet connected via a feed pump (8) to the water source (9) and an outlet connected to the steam drum (3), all the evaporators (11) have an inlet and the outlet connected to the steam drum (3), where at least one heater (6) is in the combustion chamber (1), where the heat exchange surfaces form the wall of the combustion chamber (1), all evaporators contained in the steam boiler (11) are disposed in at least one of the exhaust gases (2, 14, 20) contained therein. In the preferred construction, the steam boiler has several heaters (6, 15, 21), the first heater (6) forming the wall of the combustion chamber (1) and the other heaters (15, 21) in in the flue gas ducts (2, 14, 20).

Description

Parní kotel pro spalování odpadůSteam boiler for waste incineration

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká parního kotle pro spalování odpadů, určeného k výrobě páry v kogenerační jednotce.The invention relates to a steam boiler for waste incineration intended for the production of steam in a cogeneration unit.

Dosavadní stav technikyPrior art

V současné době známé zařízení pro energetické využití odpadů, nazývané jako ZEVO, je obvykle uspořádáno jako kogenerační energetický zdroj pro výrobu elektřiny a tepla. Součástí takového energetického zdroje je i parní kotel pro spalování komunálních odpadů, zahrnující spalovací komoru a za ní připojený jeden spalinový tah, nebo za sebou následujících několik spalinových tahů. Odpady, přivedené do kotle, se spalují ve spalovací komoře a vzniklé spaliny se prouděním přes spalinové tahy postupně ochlazují až na potřebnou teplotu, například na cca 200 °C, a takto ochlazené se přivedou do zařízení na čištění spalin. Obvykle se pro ochlazení spalin v parním kotli používá voda, z níž se ohřevem v parním kotli vyrábí pára, která se pak využívá k výrobě elektřiny a k dodávce tepla. Každý parní kotel proto má část teplosměnných ploch uspořádaných jako ohřívák vody, ve kterém se přivedená voda ohřívá převážně na teplotu nižší, než je teplota varu při daném tlaku, a další část teplosměnných ploch má provedenou jako výpamík, ve kterém se přivedená voda odpařuje, a jehož součástí je parní buben, v jehož spodní části se shromažďuje voda o teplotě varu a nad její hladinou, v horní části parního bubnu, se shromažďuje odloučená sytá pára, a poslední část teplosměnných ploch má provedenou jako přehřívák páry, ve kterém se sytá pára, odebíraná z parního bubnu, ohřívá na vyšší teplotu vhodnou pro provoz parní turbíny. Z výše uvedeného je patrné, že současné parní kotle zahrnují parní buben, alespoň jeden vodní ohřívák, alespoň jeden výpamík a alespoň jeden přehřívák páry. Jako vodní ohřívák se označuje zařízení s teplosměnnými plochami, které jsou připojeny přes napájecí čerpadlo na přívod vody od vhodného vodního zdroje, zpravidla nádrže, přičemž vývod z teplosměnných ploch je připojen na vstup do parního bubnu. Jako výpamík se označuje zařízení s teplosměnnými plochami, které mají vstup i výstup připojen do parního bubnu. Jako přehřívák páry se označuje zařízení, které má vstup připojen na horní část parního bubnu, což je část parního bubnu, ve které se shromažďuje pára, a výstup má připojen na vstup do parní turbíny. U současných zařízení je ohřívák, resp. jeho teplosměnné plochy, umístěn v některém spalinovém tahu, obvykle až za výpamíkem. Výpamík v současném zařízení tvoří teplosměnné plochy, uspořádané jako membránové stěny spalovací komory a případně i stěny spalinových tahů.Currently known equipment for energy recovery of waste, called ZEVO, is usually arranged as a cogeneration energy source for the production of electricity and heat. Part of such an energy source is also a steam boiler for the incineration of municipal waste, comprising a combustion chamber and one flue gas duct connected behind it, or several successive flue gas ducts. The waste fed to the boiler is incinerated in a combustion chamber and the resulting flue gases are gradually cooled by flowing through the flue gas ducts to the required temperature, for example to about 200 ° C, and thus cooled are fed to a flue gas cleaning device. Usually, water is used to cool the flue gases in the steam boiler, from which steam is produced by heating in the steam boiler, which is then used to generate electricity and supply heat. Each steam boiler therefore has a part of the heat exchange surfaces arranged as a water heater, in which the supplied water is heated mainly to a temperature lower than the boiling temperature at a given pressure, and another part of the heat exchange surfaces is designed as a burner in which the supplied water evaporates, and which includes a steam drum, in the lower part of which water at boiling temperature collects and above its surface, in the upper part of the steam drum, separated saturated steam is collected, and the last part of the heat exchange surfaces is designed as a steam superheater in which steam is saturated, taken from the steam drum, heats to a higher temperature suitable for steam turbine operation. From the above, it can be seen that current steam boilers include a steam drum, at least one water heater, at least one spout, and at least one steam superheater. A water heater is a device with heat exchange surfaces which are connected via a feed pump to a water supply from a suitable water source, usually a tank, the outlet of the heat exchange surfaces being connected to the inlet of the steam drum. A device with heat exchange surfaces having an inlet and an outlet connected to a steam drum is referred to as a burner. A steam superheater is a device that has an inlet connected to the top of a steam drum, which is the part of the steam drum in which steam collects, and has an outlet connected to the inlet of a steam turbine. With current devices, the heater, resp. its heat exchange surfaces, located in some flue gas draft, usually behind the exhaust. The effluent in the current device consists of heat exchange surfaces arranged as membrane walls of the combustion chamber and possibly also walls of the flue gas ducts.

Například v patentovém spisu JP 2012017923 (A) je popsán parní kotel, ve kterém se odpady spalují ve spalovací komoře s roštovým ohništěm, a vzniklé spaliny pak proudí přes připojené tři spalinové tahy. První tah je prázdný a ve dmhém a třetím tahu jsou umístěné teplosměnné plochy parního kotle. Ohřívák vody je umístěn jako poslední teplosměnná plocha na výstupu spalin ze třetího tahu, jeho vstup je připojen k výstupu z napájecího čerpadla a jeho výstup je připojen k parnímu bubnu kotle. Jako výpamík jsou zapojeny všechny chlazené membránové stěny spalovací komory a spalinových tahů, přičemž spodní vstup do těchto stěn je připojen ke spodní části parního bubnu a horní výstup z těchto stěn je připojen k parnímu bubnu, obvykle v úrovni hladiny vody v parním bubnu.For example, JP 2012017923 (A) describes a steam boiler in which waste is incinerated in a combustion chamber with a grate hearth, and the resulting flue gases then flow through connected three flue gas ducts. The first draft is empty and in the second and third stroke the heat exchange surfaces of the steam boiler are located. The water heater is located as the last heat exchange surface at the flue gas outlet from the third draft, its inlet is connected to the outlet of the feed pump and its outlet is connected to the steam drum of the boiler. All cooled membrane walls of the combustion chamber and flue gas ducts are connected as a outlet, the lower inlet to these walls being connected to the lower part of the steam drum and the upper outlet of these walls being connected to the steam drum, usually at water level in the steam drum.

U některých provedení parních kotlů vyžaduje jejich konstmkce umístit část teplosměnné plochy výpamíku do spalin v některém ze spalinových tahů kotle. I u tohoto provedení výpamíku je u současných zařízení spodní vstup výpamíku připojen ke spodní části parního bubnu a horní výstup výpamíku je připojen k parnímu bubnu, obvykle v úrovni hladiny vody. První spalinový tah parního kotle je prázdný a ve dmhém spalinovém tahu je ve spalinách umístěn přehřívák páry, mající vstup připojen k horní části parního bubnu a výstup k parní turbíně.In some embodiments of steam boilers, their construction requires placing a portion of the heat exchange surface of the flue gas outlet in one of the flue gas ducts of the boiler. Even with this embodiment of the spout, in current devices, the lower inlet of the spout is connected to the bottom of the steam drum and the upper outlet of the spout is connected to the steam drum, usually at water level. The first flue gas draft of the steam boiler is empty and in the second flue gas draft a steam superheater is placed in the flue gas, having an inlet connected to the upper part of the steam drum and an outlet to the steam turbine.

- 1 CZ 308268 B6- 1 CZ 308268 B6

Nevýhodou stávajících zařízení je, že jelikož spalované odpady obsahují chlor, tak teplosměnné plochy s vyšší teplotou stěny jsou vystaveny intenzivnímu působení chloridové koroze. Plochy parních kotlů je v současné době nezbytné alespoň částečně chránit proti poškození chloridovou korozí jednak volbou nízkých parametrů páry, například 4 MPa a 420 °C, nebo různou ochranou snižující intenzitu chloridové koroze a zvyšující životnost ploch parního kotle. Tak například trubky přehříváku páry se chrání navařenou vrstvou ze slitiny odolné proti chloridové korozi, například niklovou slitinou, případně se chrání keramickými obklady na straně spalin. Membránové stěny výpamíku, nacházejícího se ve spalovací komoře, se ve spodní části chrání vyzdívkou. Horní část výpamíku, pod stropem a strop v přechodu do prvního tahu, se chrání navařením ochranné vrstvy, například niklové slitiny. Všechna tato opatření jsou značně drahá a chloridovou korozi neodstraní, jen snižují její intenzitu. Životnost teplosměnných ploch je nízká, části napadené chloridovou korozí se musí vyměňovat a zvyšují se tak provozní náklady.The disadvantage of existing plants is that since the incinerated waste contains chlorine, heat exchange surfaces with a higher wall temperature are exposed to intense chloride corrosion. At present, it is necessary to at least partially protect the surfaces of steam boilers against damage by chloride corrosion, either by choosing low steam parameters, for example 4 MPa and 420 ° C, or by various protections reducing the intensity of chloride corrosion and increasing the service life of steam boiler surfaces. Thus, for example, the steam superheater tubes are protected by a welded layer of an alloy resistant to chloride corrosion, for example a nickel alloy, or by ceramic linings on the flue gas side. The membrane walls of the exhaust located in the combustion chamber are protected at the bottom by a lining. The upper part of the pipe, under the ceiling and the ceiling in the transition to the first draft, is protected by welding a protective layer, for example a nickel alloy. All these measures are very expensive and do not remove chloride corrosion, they only reduce its intensity. The service life of the heat transfer surfaces is short, the parts affected by chloride corrosion must be replaced, thus increasing operating costs.

U parního kotle podle patentu US 6264465 B1 se přivedené odpady spalují ve spalovací komoře s fluidním ohništěm s cirkulující fluidní vrstvou, a vzniklé spaliny pak proudí přes připojené dva spalinové tahy. První spalinový tah je prázdný a ve druhém spalinovém tahu jsou umístěny teplosměnné plochy. Ohřívák vody je umístěn v dutině druhého spalinového tahu, jako poslední teplosměnná plocha na výstupu spalin z druhého spalinového tahu. Vstup tohoto ohříváku vody je připojen přes napájecí čerpadlo k napájecí nádrži opatřené odplyňovacím zařízením a jeho výstup je připojen k parnímu bubnu kotle. Spalovací komora i spalinové tahy mají stěny vytvořeny jako membránové teplosměnné plochy. Všechny membránové stěny, spalovací komory i spalinových tahů, jsou zapojeny jako výpamík. Tyto výpamíky mají spodní vstup do membránových stěn, a ten je připojen ke spodní části parního bubnu. Dále pak mají horní výstup z membránových stěn, a ten je připojen k parnímu bubnu, obvykle v úrovni hladiny vody v parním bubnu. U některých provedení parních kotlů vyžaduje jejich konstrukce umístit část teplosměnné plochy výpamíku do spalin v prostoru některého ze spalinových tahů kotle. I u tohoto provedení výpamíku je jeho spodní vstup připojen ke spodní části parního bubnu a jeho horní výstup je připojen k parnímu bubnu, obvykle v úrovni hladiny vody. První spalinový tah parního kotle je prázdný, na vstupu spalin do druhého spalinového tahu je ve spalinách umístěna první část přehříváku páry, jehož vstup je připojen k horní části parního bubnu a jehož výstup je připojen ke vstupu do výstupní části přehříváku páry. Výstupní část přehříváku páry je zde provedena jako fluidní výměník tepla, nacházející se mezi výstupem z odlučovacího cyklonu a vstupem pro materiál fluidní vrstvy, který je ve spodní části spalovací komory.In the steam boiler according to U.S. Pat. No. 6,264,465 B1, the waste is fed in a fluidized bed combustion chamber with a circulating fluidized bed, and the resulting flue gases then flow through the connected two flue gas ducts. The first flue gas draft is empty and the heat exchange surfaces are located in the second flue gas draft. The water heater is located in the cavity of the second flue gas draft, as the last heat exchange surface at the flue gas outlet from the second flue gas draft. The inlet of this water heater is connected via a feed pump to a feed tank equipped with a degassing device and its outlet is connected to the steam drum of the boiler. Both the combustion chamber and the flue gas ducts have walls formed as membrane heat exchange surfaces. All membrane walls, combustion chambers and flue gas ducts are connected as a outlet. These outlets have a bottom inlet to the membrane walls, which is connected to the bottom of the steam drum. Furthermore, they have an upper outlet from the membrane walls, and this is connected to the steam drum, usually at the level of the water level in the steam drum. In some embodiments of steam boilers, their construction requires the placement of a part of the heat exchange surface of the flue gas outlet in the space of one of the flue gas ducts of the boiler. Also in this embodiment of the burner, its lower inlet is connected to the lower part of the steam drum and its upper outlet is connected to the steam drum, usually at the water level. The first flue gas draft of the steam boiler is empty, at the flue gas inlet to the second flue gas draft a first part of the steam superheater is located in the flue gas, the inlet of which is connected to the upper part of the steam drum and whose outlet is connected to the inlet of the outlet part of the steam superheater. The outlet part of the steam superheater is here designed as a fluid heat exchanger, located between the outlet of the separation cyclone and the inlet for the fluidized bed material, which is in the lower part of the combustion chamber.

Také u tohoto zařízení je značnou nevýhodou, že teplosměnné plochy s vyšší teplotou stěny jsou následkem obsahu chloru ve spalovaných odpadech vystaveny intenzivní chloridové korozi. Obvykle jsou chloridovou korozí nejvíce postiženy stěny spalovací komory, stěny prvního spalinového tahu a plochy přehříváku páry, které jsou umístěny ve spalinách vystupujících ze spalovací komory, Plochy parního kotle se u těchto zařízení musí proti působení chloridové koroze chránit nízkou teplotou stěn. Například první část přehříváku, která se nachází ve dmhém tahu, se provozuje tak, aby teplota stěny byla například pouze 420 °C, přičemž potřebný ohřev páry na vyšší teplotu, například 500 °C, se provádí až ve druhé části přehříváku, která se nachází ve fluidním výměníku před vstupem do spalovací komory. Protože ve fluidním výměníku nejsou spaliny obsahující chlór, tak není druhá část přehříváku vystavena působení chloridové koroze, i když pracuje s vysokou teplotou stěny. Tmbky první části přehříváku, nacházející se ve dmhém spalinovém tahu, se u tohoto zařízení chrání navařenou vrstvou ze slitiny odolné proti chloridové korozi, například niklovou slitinou, a/nebo se chrání keramickými obklady na straně spalin. Membránové stěny výpamíku ve spalovací komoře se alespoň ve spodní části chrání vyzdívkou. Membránové stěny výpamíku pod stropem spalovací komory, a také ve stropu spalovací komory v místě přechodu do prvního spalinového tahu, se chrání navařením ochranné vrstvy, například niklové slitiny.Also with this device, a considerable disadvantage is that the heat exchange surfaces with a higher wall temperature are exposed to intense chloride corrosion due to the chlorine content of the incinerated waste. Usually, the walls of the combustion chamber, the walls of the first flue gas and the surfaces of the steam superheater, which are located in the flue gases leaving the combustion chamber, are most affected by chloride corrosion. Steam boiler surfaces must be protected against chloride corrosion by low wall temperatures. For example, the first part of the superheater, which is in the draft, is operated so that the wall temperature is, for example, only 420 ° C, while the necessary heating of the steam to a higher temperature, for example 500 ° C, is performed only in the second part of the superheater, which is in a fluid exchanger before entering the combustion chamber. Because there are no chlorine-containing flue gases in the fluid exchanger, the second part of the superheater is not exposed to chloride corrosion, even when operating at a high wall temperature. The thickness of the first part of the superheater, located in the flue gas draft, is protected in this device by a welded layer of a chloride corrosion-resistant alloy, for example a nickel alloy, and / or is protected by ceramic linings on the flue gas side. The membrane walls of the exhaust in the combustion chamber are protected at least in the lower part by a lining. The membrane walls of the exhaust under the ceiling of the combustion chamber, and also in the ceiling of the combustion chamber at the point of transition to the first flue gas draft, are protected by welding a protective layer, for example a nickel alloy.

Všechna tato opatření, která je u současných zařízení nutno provádět pro ochranu zejména výstupní části přehříváku páry a pro ochranu výpamíku, jsou značně drahá a chloridovou koroziAll these measures, which must be taken in current equipment to protect in particular the outlet part of the steam superheater and to protect the exhaust, are very expensive and chloride corrosion.

-2 CZ 308268 B6 neodstraňují, jen snižují její intenzitu. Životnost teplosměnných ploch je nízká, části napadené chloridovou korozí se musí vyměňovat a zvyšují se tak provozní náklady.-2 CZ 308268 B6 do not remove, only reduce its intensity. The service life of the heat transfer surfaces is short, the parts affected by chloride corrosion must be replaced, thus increasing operating costs.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Výše uvedené nevýhody dosavadního stavu odstraňuje vynález. Navržený parní kotel pro spalování odpadů zahrnuje spalovací komoru, jeden nebo několik spalinových tahů, alespoň jeden výpamík pro výrobu páry, napájecí čerpadlo připojené ke zdroji vody, oběhové čerpadlo, parní buben a alespoň jeden ohřívák, mající vstup připojen k napájecímu čerpadlu a výstup zapojen k parnímu bubnu. Výpamík je charakterizován tím, že má vstup i výstup připojen k parnímu bubnu. Podstata nového řešení spočívá v tom, že první ohřívák, uvažováno ve směru pohybu spalin, se nachází ve spalovací komoře, kde svými teplosměnnými plochami tvoří stěnu spalovací komory, přičemž výpamík se nachází ve spalinovém tahu. Pokud je obsaženo více než jeden výpamíků, jsou ve spalinovém tahu, nebo tazích, umístěny všechny obsažené výpamíky a všechny mají vstup i výstup zapojen k parnímu bubnu.The above-mentioned disadvantages of the prior art are eliminated by the invention. The proposed waste steam boiler comprises a combustion chamber, one or more flue gas ducts, at least one steam outlet, a feed pump connected to a water source, a circulation pump, a steam drum and at least one heater having an inlet connected to the feed pump and an outlet connected to steam drum. The burner is characterized in that it has an inlet and an outlet connected to a steam drum. The essence of the new solution lies in the fact that the first heater, considered in the direction of flue gas movement, is located in the combustion chamber, where its heat exchange surfaces form the wall of the combustion chamber, while the exhaust is located in the flue gas draft. If more than one outlet is contained, all the contained outlets are located in the flue gas draft or strokes and all of them have an inlet and an outlet connected to the steam drum.

Ve spalinovém tahu je výpamík uspořádán tak, že se jeho teplosměnné plochy nachází v dutině a/nebo tvoří alespoň část stěny spalinového tahu.In the flue gas draft, the outlet is arranged so that its heat exchange surfaces are located in the cavity and / or form at least part of the wall of the flue gas draft.

S výhodou parní kotel obsahuje alespoň dva ohříváky, z čehož první ohřívák, uvažováno ve směru proudění spalin, tvoří stěnu spalovací komory a druhý ohřívák se nachází v některém spalinovém tahu, a to v dutině spalinového tahu a/nebo jako alespoň část stěny spalinového tahu.Preferably, the steam boiler comprises at least two heaters, of which the first heater, considered downstream of the flue gas flow, forms the wall of the combustion chamber and the second heater is located in one of the flue gas ducts and / or as at least part of the flue gas draft wall.

V případě, že jsou obsaženy nejméně dva spalinové tahy, nachází se alespoň jeden ohřívák v posledním spalinovém tahu a alespoň jeden výpamík se nachází v jiném než v posledním spalinovém tahu.If at least two flue gas drafts are included, at least one heater is located in the last flue gas draft and at least one blast is located in a different than the last flue gas draft.

V případě, že jsou obsaženy alespoň tři spalinové tahy, je s výhodou v každém spalinovém tahu alespoň jeden ohřívák a/nebo výpamík.If at least three flue gas passages are present, there is preferably at least one heater and / or blast in each flue gas pass.

Ohříváky jsou s výhodou svými vstupy paralelně připojeny k napájecímu čerpadlu a svými výstupy jsou paralelně připojeny k parnímu bubnu.The heaters are preferably connected in parallel to the feed pump by their inlets and are connected in parallel to the steam drum by their outlets.

S výhodou má napájecí čerpadlo dvě čerpací části, a to nízkotlakou část, a vysokotlakou část, kde nízkotlaká část je zapojena mezi vodním zdrojem a vstupem do alespoň jednoho ohříváku a vysokotlaká část je zapojena mezi výstupem z alespoň jednoho ohříváku a parním bubnem. Napájecí čerpadlo uspořádané ze dvou částí, nízkotlaké a vysokotlaké, je běžný typ čerpadla dostupný na trhu, kde jako nízkotlaká část se rozumí konstrukční typ pro tlak 0,2 až 5,0 MPa a jako vysokotlaká část se rozumí konstrukční typ pro tlak 5 až 17 MPa. Jako čerpadlo ze dvou čerpacích částí se zde rozumí i použití nízkotlakého a vysokotlakého čerpadla provedených každé jako samostatný stroj.Preferably, the feed pump has two pump parts, a low pressure part and a high pressure part, where the low pressure part is connected between the water source and the inlet of the at least one heater and the high pressure part is connected between the outlet of the at least one heater and the steam drum. A two-part feed pump, low-pressure and high-pressure, is a common type of pump available on the market, where the low-pressure part is the design type for a pressure of 0.2 to 5.0 MPa and the high-pressure part is the design type for a pressure of 5 to 17 MPa. As a pump of two pump parts, it is also understood here to use a low-pressure and a high-pressure pump, each designed as a separate machine.

V případě použití napájecího čerpadla s nízkotlakou a vysokotlakou částí jsou s výhodou alespoň dva ohříváky svými vstupy paralelně připojeny k nízkotlaké části napájecího čerpadla a svými výstupy jsou tyto ohříváky paralelně připojeny ke vstupu do vysokotlaké části napájecího čerpadla.In the case of using a feed pump with a low-pressure and a high-pressure part, preferably at least two heaters are connected in parallel to the low-pressure part of the feed pump by their inlets and their heaters are connected in parallel to the inlet to the high-pressure part of the feed pump.

S výhodou je alespoň jeden ohřívák svým vstupem připojen paralelně vůči výstupu z vysokotlaké části napájecího čerpadla, přičemž výstup tohoto ohříváku je připojen k parnímu bubnu.Preferably, the at least one heater is connected by its inlet parallel to the outlet of the high-pressure part of the feed pump, the outlet of this heater being connected to the steam drum.

Parní kotel podle vynálezu je určen zejména ke spalování odpadů v kogenerační jednotce s turbínou a elektrickým generátorem. Optimálně může být vynález využit například pro způsob a zařízení podle dokumentu CZ PV 2019-126. Výhodou provedení podle vynálezu je, že na rozdíl od dosavadního stavu, nemá navržený parní kotel žádný přehřívák páry ve spalinách. PřehřívákThe steam boiler according to the invention is intended in particular for the incineration of waste in a cogeneration unit with a turbine and an electric generator. Optimally, the invention can be used, for example, for a method and an apparatus according to CZ PV 2019-126. An advantage of the embodiment according to the invention is that, in contrast to the prior art, the proposed steam boiler has no steam superheater in the flue gas. Superheater

-3 CZ 308268 B6 se používá ve spalinách, a tím, že je navrženo řešení parního kotle bez použití přehříváku, odpadají problémy s chloridovou korozí přehříváku. Ušetří se značné náklady na pořízení přehříváku s vysoce legované oceli, na ochranu přehříváku proti korozi, i na údržbu a časté výměny přehříváku. Další výhodou je to, že teplosměnné plochy umístěné ve spalinách s vysokou teplotou, například 600 až 950 °C, jsou navrženy jako ohřívák vody, čímž je dosaženo zanedbatelné intenzity chloridové koroze. Je tak dosaženo rovněž snížení pořizovacích nákladů, jednak tím, že pro výrobu tohoto ohříváku lze použít běžné oceli, a jednak tím, že nejsou zapotřebí speciální ochrany povrchu navrženého ohříváku před korozí. Dalších úspor je dosaženo tím, že jsou sníženy provozní náklady na údržbu, případně výměnu prvků parního kotle. Vynález přináší výhody i v tom, živ prostorách se spalinami s nižší teplotou než 600 °C navrhuje zařadit vysokotlaký výpamík a/nebo ohřívák, přičemž uvedená zařízení takto umístěná mají teplotu stěny podstatně nižší, takže jsou vystaveny nízké intenzitě chloridové koroze a jejich pořizovací i provozní náklady na údržbu jsou výrazně nižší. Dále je výhodou i to, že u kotle lze i během provozu měnit tlak v parním bubnu a tím měnit podle potřeby i poměr dodávky elektřiny a tepla tak, aby se dosáhla co nejvyšší ekonomie provozu.-3 CZ 308268 B6 is used in flue gases, and by proposing a solution for a steam boiler without the use of a superheater, the problems with chloride corrosion of the superheater are eliminated. Significant costs are saved for purchasing a high-alloy steel superheater, for protecting the superheater against corrosion, as well as for maintenance and frequent superheater replacements. Another advantage is that the heat exchange surfaces located in the high temperature flue gas, for example 600 to 950 ° C, are designed as a water heater, thus achieving a negligible intensity of chloride corrosion. This also results in a reduction in acquisition costs, both by the fact that conventional steels can be used for the production of this heater and by the fact that no special protection of the surface of the designed heater against corrosion is required. Further savings are achieved by reducing operating costs for maintenance or replacement of steam boiler elements. The invention also offers advantages in that in rooms with flue gases with a temperature lower than 600 ° C it is proposed to include a high-pressure discharge and / or heater, said devices being located having a substantially lower wall temperature, so that they are exposed to low chloride corrosion and their acquisition and operation. maintenance costs are significantly lower. Another advantage is that the pressure in the boiler can be changed during operation and the pressure in the steam drum and thus change the ratio of electricity and heat supply as needed so as to achieve the highest possible economy of operation.

Souhrnně, navržený parní kotel je konstrukčně vyřešen s ohledem na potřebu výrazně omezit, nebo zcela eliminovat chloridovou korozi. Uvedená potřeba je pomocí vynálezu dosažena, a tím je také dosažena možnost podstatně prodloužit životnost parního kotle a jeho součástí. Použití navrženého parního kotle tak jednak prodlouží použitelnost nově pořízeného parního kotle, a jednak přinese výsledky i v podobě úspor nákladů na údržbu. Navržený parní kotel bude možné případně zhotovit i přestavbou stávajícího parního kotle, pokud tento bude provedený jako vysokotlaký parní kotel, což je další výhoda.In summary, the designed steam boiler is structurally solved with regard to the need to significantly reduce or completely eliminate chloride corrosion. This need is achieved by the invention, and thus the possibility of substantially extending the life of the steam boiler and its components is also achieved. The use of the designed steam boiler will thus extend the usability of the newly purchased steam boiler, and will also bring results in the form of savings on maintenance costs. The designed steam boiler can be made by rebuilding the existing steam boiler, if it will be designed as a high-pressure steam boiler, which is another advantage.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Vynález je objasněn pomocí výkresů, kde schematicky znázorňují:The invention is elucidated with the aid of the drawings, in which they schematically show:

obr. 1 příklad parního kotle podle vynálezu s jedním spalinovým tahem;Fig. 1 shows an example of a steam boiler according to the invention with one flue gas draft;

obr. 2 příklad parního kotle podle vynálezu se dvěma spalinovými tahy;Fig. 2 shows an example of a steam boiler according to the invention with two flue gas ducts;

obr. 3 příklad parního kotle podle vynálezu se dvěma spalinovými tahy a s napájecím čerpadlem ze dvou částí, kde jsou všechny obsažené ohříváky připojeny paralelně za nízkotlakou částí napájecího čerpadla; a obr. 4 příklad parního kotle podle vynálezu se třemi spalinovými tahy a s napájecím čerpadlem ze dvou částí, kde je jeden z ohříváků připojen za vysokotlakou částí napájecího čerpadla.Fig. 3 shows an example of a steam boiler according to the invention with two flue gas ducts and with a two-part feed pump, where all the contained heaters are connected in parallel behind the low-pressure part of the feed pump; and FIG. 4 shows an example of a steam boiler according to the invention with three flue gas ducts and with a two-part feed pump, where one of the heaters is connected behind the high-pressure part of the feed pump.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Příkladem nejjednoduššího provedení vynálezu je jednotlakový parní kotel s jedním spalinovým tahem podle obrázku obr. 1.An example of the simplest embodiment of the invention is a single-pressure steam boiler with one flue gas draft according to Fig. 1.

Hlavními konstrukčními prvky tohoto parního kotle jsou spalovací komora 1, spalinový tah 2 a parní buben 3. Ve spalovací komoře 1 se nachází rošt 4, k němuž ústí na obrázcích neznázoměný přívod paliva. Parní kotel je uspořádán k tomu, aby se jako palivo použily zejména komunální odpady. Na spalovací komoru 1 navazuje v tomto příkladném provedení jeden spalinový tah 2, zakončený spalinovým výstupem 5. Stěny spalovací komory ]_ tvoří ohřívák 6 vody sestávající z teplosměnných ploch, provedených jako membránové stěny. Propojení prvků je provedeno propojovacím potrubím 7 vhodného typu. Ohřívák 6 má svůj vodní vstup připojen přes napájecí čerpadlo 8 k nádrži, představující zdroj 9 napájecí vody. Vodní výstup ohříváku 6 je připojen k parnímu bubnu 3. Výstup ohříváku 6 a jeho vstup jsou propojeny vodním potrubím 7, naThe main structural elements of this steam boiler are the combustion chamber 1, the flue gas draft 2 and the steam drum 3. In the combustion chamber 1 there is a grate 4, to which a fuel supply (not shown in the figures) opens. The steam boiler is arranged to use mainly municipal waste as fuel. In this exemplary embodiment, the combustion chamber 1 is followed by one flue gas draft 2, terminated by a flue gas outlet 5. The walls of the combustion chamber 1 form a water heater 6 consisting of heat exchange surfaces designed as membrane walls. The connection of the elements is made by a connecting pipe 7 of a suitable type. The heater 6 has its water inlet connected via a feed pump 8 to a tank, representing a source 9 of feed water. The water outlet of the heater 6 is connected to the steam drum 3. The outlet of the heater 6 and its inlet are connected by a water pipe 7, to

-4 CZ 308268 B6 kterém je zařazeno oběhové čerpadlo 10. Parní kotel zahrnuje dále výpamík 11. který se nachází ve spalinovém tahu 2. Toto příkladné provedení vynálezu obsahuje optimální výpamík 11. který sestává z teplosměnné plochy tvořící stěny spalinového tahu 2, a zteplosměnné plochy nacházející se v dutině spalinového tahu 2, v prostoru pro průchod spalin. Výpamík 11 je svým vstupem i výstupem připojen do parního bubnu 3. Alternativně mohou výpamík 11 tvořit pouze teplosměnné plochy tvořící stěny spalinového tahu 2, nebo teplosměnné plochy umístěné v dutině spalinového tahu 2. V případě teplosměnných ploch tvořících stěny spalinového tahu 2 je výhodné, pokud mají podobu membránové stěny, v případě teplosměnných ploch situovaných v dutině spalinového tahu 2 mohou mít podobu například pouze tmbkového svazku. Výpamík 11 předvedený v tomto příkladu lze ovšem současně chápat i jako dva paralelní výpamíky 11. jak také naznačuje značení u vztahové značky, z toho jeden výpamík 11 vestavěný, tvořící stěny spalinového tahu 2 a jeden výpamík 11 zavěšený, situovaný v dutině spalinového tahu.-4 CZ 308268 B6 in which the circulation pump 10 is arranged. The steam boiler further comprises a baffle 11, which is located in the flue gas draft 2. This exemplary embodiment of the invention comprises an optimal baffle 11, which consists of a heat exchange surface forming the flue gas draft wall 2, and a heat exchange surface. located in the flue gas draft cavity 2, in the flue gas passage space. The outlet 11 is connected to the steam drum 3 by its inlet and outlet. Alternatively, the outlet 11 can only form heat exchange surfaces forming the walls of the flue gas duct 2, or heat exchange surfaces located in the cavity of the flue gas duct 2. they have the form of a membrane wall, in the case of heat exchange surfaces situated in the cavity of the flue gas duct 2 they can have the form, for example, of a mere bundle only. However, the well 11 shown in this example can be understood as two parallel wells 11 at the same time, as also indicated by the marking at the reference numeral, of which one well 11 is built in, forming the walls of the flue gas duct 2 and one well 11 suspended in the flue gas duct cavity.

Při provozu tohoto parního kotle se na roštu 4 spaluje přiváděné palivo, přičemž plamen ze spalování a spaliny vzniklé spálením paliva ohřívají vodu v ohříváku 6 při relativně nízké teplotě stěn ohříváku 6. Horké spaliny, které předaly část svého tepla vodě, postupují přes spalovací komom 1 do spalinového tahu 2, kde předávají teplo výpamíku 11, a dále spaliny vystupují přes spalinový výstup 5 ven z parního kotle, přes na obrázku neznázoměné čisticí zařízení do na obrázku neznázoměného komína. Voda je do ohříváku 6 dodávána ze zdroje 9 pomocí napájecího čerpadla 8. Průtokem napájecí vody přes ohřívák 6 se v ohříváku 6_napájecí voda ohřívá nejvýše na teplotu, odpovídající teplotě varu při odpovídajícím tlaku v parním bubnu 3. Například při tlaku 13 MPa to je 330 °C. Horká voda z ohříváku 6 se přivádí do parního bubnu 3, kde se shromažďuje. Teplosměnné plochy výpamíku 11 jsou chlazeny cirkulující horkou kotlovou vodou, která se odebírá z parního bubnu 3 a po ohřevu spalinami se částečně odpařuje, čímž vzniká parovodní směs. Takto vzniklá parovodní směs se vrací parovodním potrubím 12 zpět do parního bubnu 3. V parním bubnu 3 se z přivedené parovodní směsi odloučí jednak voda o teplotě varu, tedy v uvedeném příkladu při tlaku 13 MP a teplá 330 °C, a jednak sytá pára o stejné teplotě. Voda o teplotě 330 °C se smíchá ve spodní části parního bubnu 3 s horkou vodou přivedenou z ohříváku 6, zatímco sytá pára se shromažďuje v horní části parního bubnu 3. Oběhové čerpadlo 10 zajišťuje potřebný průtok vody v ohříváku 6, umožňující udržení potřebné teploty stěny spalovací komory J_ z hlediska chloridové koroze. Vysokotlaká horká voda pro kogenerační výrobu elektřiny a tepla se odebírá z parního bubnu 3 vodním potmbím 7, vysokotlaká sytá pára k ohřevu páry před parní turbínou se odebírá z parního bubnu 3 parním potmbím 13 a kondenzát se do parního bubnu 3 vrací vodním potmbím 7.During the operation of this steam boiler, the supplied fuel is burned on the grate 4, the combustion flame and the flue gas generated by the fuel heating the water in the heater 6 at a relatively low temperature of the heater walls 6. The hot flue gases which have transferred part of their heat to the water pass through the combustion chamber 1. into the flue gas draft 2, where they transfer the heat of the exhaust 11, and further the flue gases exit via the flue gas outlet 5 out of the steam boiler, through a cleaning device (not shown in the figure) into a chimney (not shown in the figure). Water is supplied to the heater 6 from the source 9 by means of a feed pump 8. The flow of feed water through the heater 6 in the heater 6_heats the feed water to a temperature corresponding to the boiling temperature at the corresponding pressure in the steam drum 3. For example at 13 MPa it is 330 ° C. Hot water from the heater 6 is fed to the steam drum 3, where it is collected. The heat exchange surfaces of the outlet 11 are cooled by circulating hot boiler water, which is taken from the steam drum 3 and, after heating by the flue gases, is partially evaporated, thus forming a steam-water mixture. The steam mixture thus formed is returned to the steam drum 3 via the steam line 12. In the steam drum 3, boiling water, i.e. in the example at a pressure of 13 MP and warm 330 ° C, is separated from the supplied steam mixture, and saturated steam is heated. the same temperature. 330 ° C water is mixed in the lower part of the steam drum 3 with hot water supplied from the heater 6, while saturated steam is collected in the upper part of the steam drum 3. The circulation pump 10 ensures the required water flow in the heater 6 to maintain the required wall temperature. combustion chamber J in terms of chloride corrosion. High-pressure hot water for cogeneration of electricity and heat is taken from the steam drum 3 by a water seal 7, high-pressure saturated steam to heat the steam in front of the steam turbine is taken from the steam drum 3 by a steam seal 13 and the condensate is returned to the steam drum 3 by a water seal 7.

Výhodou tohoto provedení parního kotle je, že při volbě vhodného tlaku v parním bubnu 3 lze zajistit v ohříváku 6 teplotu nižší, než je teplota vam, a tím výrazně snížit intenzitu chloridové koroze, prodloužit životnost parního kotle a snížit náklady na údržbu. Výhodou je i to, že parní kotel v tomto příkladném provedení lze použít pro provoz s klouzavým tlakem v parním bubnu 3, což umožňuje, při použití v kogenerační jednotce, za provozu parního kotle měnit, při zachovaném příkonu na straně paliva, poměr vyrobené elektřiny a dodaného tepla. Tak například v zimním období, kdy je větší požadavek na dodávku tepla, se v parním bubnu 3 sníží tlak, a tím se dosáhne snížení dodávaného elektrického výkonu kogenerační jednotky při současném zvýšení dodávky tepla. V letním období, kdy je odběr tepla nižší, se tlak v parním bubnu 3 zvýší, tím se dosáhne vyšší dodávaný elektrický výkon na úkor nižší dodávky tepla. Takto lze poměr dodávané elektřiny a tepla měnit i v průběhu denního režimu parního kotle. U navrženého parního kotle se nevyskytuje ani chloridová koroze přehříváku páry, prostě proto, že v něm není žádný spalinový přehřívák páry.The advantage of this embodiment of the steam boiler is that by selecting a suitable pressure in the steam drum 3, a temperature lower than the temperature v can be ensured in the heater 6, thereby significantly reducing the intensity of chloride corrosion, extending the life of the steam boiler and reducing maintenance costs. Another advantage is that the steam boiler in this exemplary embodiment can be used for operation with sliding pressure in the steam drum 3, which allows, when used in a cogeneration unit, during operation of the steam boiler to change, while maintaining power input on the fuel side. supplied heat. Thus, for example, in the winter, when there is a greater demand for heat supply, the pressure in the steam drum 3 is reduced, thereby reducing the supplied electrical power of the cogeneration unit while increasing the heat supply. In the summer, when the heat consumption is lower, the pressure in the steam drum 3 increases, thus achieving a higher supplied electrical power at the expense of a lower heat supply. In this way, the ratio of supplied electricity and heat can be changed even during the daily mode of the steam boiler. Chlorine corrosion of the steam superheater does not occur in the designed steam boiler, simply because there is no flue gas steam superheater in it.

Příkladem jiného provedení vynálezu je jednotlakový parní kotel se dvěma spalinovými tahy 2, 14 podle obrázku obr. 2.An example of another embodiment of the invention is a single-pressure steam boiler with two flue gas ducts 2, 14 according to the figure of Fig. 2.

Hlavními konstrukčními prvky tohoto parního kotle jsou spalovací komora 1, dva spalinové tahy 2, 14 a parní buben 3. Ve spalovací komoře 1 se nachází rošt 4, k němuž ústí na obrázcích neznázoměný přívod paliva. Na spalovací komoru 1 navazuje první spalinový tah 2 a na nějThe main structural elements of this steam boiler are the combustion chamber 1, the two flue gas ducts 2, 14 and the steam drum 3. In the combustion chamber 1 there is a grate 4, to which a fuel supply (not shown in the figures) opens. The combustion chamber 1 is followed by the first flue gas draft 2 and to it

-5 CZ 308268 B6 navazuje druhý spalinový tah 14. zakončený spalinovým výstupem 5. Druhý spalinový tah 14 má stěny provedené jako plechový kanál s izolací. Parní kotel obsahuje dva ohříváky 6, 15 vody. Stěny spalovací komory ]_ tvoří první ohřívák 6, sestávající z teplosměnných ploch, provedených jako membránové stěny. První ohřívák 6 má svůj vodní vstup připojen přes napájecí čerpadlo 8 k nádrži, která je zdrojem 9 napájecí vody, a vodní výstup má připojen k parnímu bubnu 3. Druhý ohřívák 15 se nachází ve druhém spalinovém tahu 14 a je v parním kotli připojen paralelně vůči prvnímu ohříváku 6. Výstup prvního ohříváku 6 a vstupy do obou ohříváků 6, 15 jsou propojeny vodním potrubím 7, na kterém je zařazeno oběhové čerpadlo 10. Parní kotel zahrnuje kromě toho i výpamík 11. který se nachází v prvním spalinovém tahu 2. Také toto příkladné provedení vynálezu obsahuje optimální výpamík 11, který sestává z membránové teplosměnné plochy a trubkového svazku. Membránová teplosměnná plocha tvoří stěny prvního spalinového tahu 2, a trubkový svazek se nachází v dutině prvního spalinového tahu 2, v prostoru pro průchod spalin. Výpamík 11 je svým vstupem i výstupem připojen do parního bubnu 3. Alternativní možnosti provedení výpamíku 11, i možnost jej vnímat v podstatě jako dva paralelně připojené výpamíky 11 jsou stejné jako v předchozím příkladu. Dmhý ohřívák 15 má vstup připojen k výstupu napájecího čerpadla 8 a jeho výstup je připojen k výstupu z prvního ohříváku 6, oba tyto výstupy jsou společným vodním potrubím 7 připojeny do parního bubnu 3. Alternativně mohou být výstupy z obou ohříváků 6, 15 připojené přímo k parnímu bubnu 3. Alternativně je také možné, aby byly ohříváky 6, 15 zapojeny za sebou v sérii.-5 CZ 308268 B6 follows the second flue gas draft 14 terminated by the flue gas outlet 5. The second flue gas draft 14 has walls made as a sheet metal duct with insulation. The steam boiler contains two water heaters 6, 15. The walls of the combustion chamber 1 form a first heater 6, consisting of heat exchange surfaces designed as membrane walls. The first heater 6 has its water inlet connected via a feed pump 8 to a tank which is a source 9 of feed water, and the water outlet is connected to a steam drum 3. The second heater 15 is located in the second flue gas duct 14 and is connected in the steam boiler parallel to The outlet of the first heater 6 and the inlets to both heaters 6, 15 are connected by a water pipe 7, on which a circulation pump 10 is arranged. The steam boiler also comprises a vaporizer 11, which is located in the first flue gas duct 2. Also this An exemplary embodiment of the invention comprises an optimal burst 11, which consists of a membrane heat exchange surface and a tube bundle. The membrane heat exchange surface forms the walls of the first flue gas draft 2, and the tube bundle is located in the cavity of the first flue gas draft 2, in the space for the passage of the flue gas. The inlet 11 is connected to the steam drum 3 by its inlet and outlet. Alternative embodiments of the outlet 11, as well as the possibility to perceive it essentially as two outlets 11 connected in parallel, are the same as in the previous example. The heater 15 has an inlet connected to the outlet of the feed pump 8 and its outlet is connected to the outlet of the first heater 6, both outlets being connected by a common water pipe 7 to the steam drum 3. Alternatively, the outlets from both heaters 6, 15 can be connected directly to steam drum 3. Alternatively, it is also possible for the heaters 6, 15 to be connected in series.

Parní kotel podle obr. 2 pracuje podobně jako parní kotel v předchozím příkladu, s tím rozdílem, že je dvoutahový. Spaliny vzniklé spálením paliva postupují z prvního spalinového tahu 2 do dmhého spalinového tahu 14, a teprve z něj vystupují přes spalinový výstup 5. Dmhý spalinový tah 14 je prostřednictvím dmhého ohříváku 15 chlazen vodou z napájecího čerpadla 8 paralelně se stěnami spalovací komory 1, tedy s prvním ohřívákem 6. Voda, ohřátá průtokem přes dmhý ohřívák 15, se smísí s ohřátou vodou z prvního ohříváku 6 a tato směs je přivedena do parního bubnu 3. V alternativním provedení může být ohřátá voda z prvního ohříváku 6 a dmhého ohříváku 15 přivedena individuálně přímo do parního bubnu 3. Průtokem napájecí vody přes dmhý ohřívák 15 se napájecí voda ohřívá na teplotu nižší, než je teplota varu při odpovídajícím tlaku v parním bubnu 3. Vysokotlaká horká voda pro kogenerační výrobu elektřiny a tepla se stejně jako v předchozím příkladu odebírá z parního bubnu 3 vodním potrubím 7. Vysokotlaká sytá pára k ohřevu páry před parní turbínou se odebírá z parního bubnu 3 parním potrubím 13 a kondenzát se do parního bubnu 3 vrací vodním potmbím 7.The steam boiler according to Fig. 2 operates similarly to the steam boiler in the previous example, with the difference that it is two-pass. The flue gases generated by the combustion of fuel proceed from the first flue gas draft 2 to the second flue gas draft 14, and only exit from it via the flue gas outlet 5. The long flue gas draft 14 is cooled by water from the feed pump 8 parallel to the walls of the combustion chamber 1. The water heated by the flow through the second heater 15 is mixed with the heated water from the first heater 6 and this mixture is fed to the steam drum 3. In an alternative embodiment, the heated water from the first heater 6 and the second heater 15 can be fed individually directly into the steam drum 3. By the flow of feed water through the deep heater 15, the feed water is heated to a temperature lower than the boiling temperature at the corresponding pressure in the steam drum 3. High pressure hot water for cogeneration of electricity and heat is taken from the steam drum 3 by water pipe 7. High the boiler saturated steam for heating the steam in front of the steam turbine is taken from the steam drum 3 by the steam line 13 and the condensate is returned to the steam drum 3 by water supply 7.

Výhodou tohoto příkladného provedení parního kotle v porovnání s provedením podle předchozího příkladu je, že teplotu spalin ve spalinovém výstupu 5 lze dodržet na požadované hodnotě cca 200 °C pro zařízení pro čištění spalin při jakémkoliv tlaku v parním bubnu 3. Ostatní výhody jsou stejné, jako výhody uvedené v předchozím příkladu.The advantage of this exemplary embodiment of the steam boiler compared to the embodiment according to the previous example is that the flue gas temperature in the flue gas outlet 5 can be maintained at the desired value of about 200 ° C for the flue gas cleaning device at any pressure in the steam drum 3. advantages mentioned in the previous example.

Dalším příkladem provedení vynálezu je dvoutlakový parní kotel se dvěma spalinovými tahy podle obrázku obr. 3.Another exemplary embodiment of the invention is a two-pressure steam boiler with two flue gas ducts according to FIG. 3.

Také tento parní kotel obsahuje spalovací komom 1 s roštem 4, dva spalinové tahy 2, 14. parní buben 3 a výpamík 11. Uspořádání těchto částí parního kotle je stejné, jako v předchozím příkladu. Stejný je i počet ohříváků 6, 15 a jejich umístění v parním kotli. Od předchozího příkladu se tento parní kotel liší především tím, že je obsaženo napájecí čerpadlo 8 mající dvě čerpací části 16, 17, a to nízkotlakou část 16 a vysokotlakou část 17. V případě použití napájecího čerpadla provedeného jako jeden stroj jsou obě části, nízkotlaká i vysokotlaká část 16, 17. uložené na společné hřídeli s pohonem 18 napájecího čerpadla 8, například elektromotorem. Jedná se o běžně dostupné dvoudílné napájecí čerpadlo, mající konstmkčně uzpůsobenou nízkotlakou část 16 pro tlak 0,2 až 5,0 MPa a vysokotlakou část 17 pro tlak 5 až 17 MPa. Vzhledem k volbě dvoudílného napájecího čerpadla 8 je u tohoto provedení dále specificky dořešeno zapojení ohříváků 6, 15. Nízkotlaká část 16 napájecího čerpadla 8 má vstup připojen k vodnímu zdroji 9 a výstup je navržen jako připojený ke vstupu do alespoň jednoho, v tomto případě do obou, ohříváků 6, 15. Vysokotlaká část 17 je zapojena mezi výstupem z alespoňThis steam boiler also comprises a combustion chamber 1 with a grate 4, two flue gas ducts 2, 14, a steam drum 3 and a baffle 11. The arrangement of these parts of the steam boiler is the same as in the previous example. The same is the number of heaters 6, 15 and their location in the steam boiler. This steam boiler differs from the previous example mainly in that a feed pump 8 having two pump parts 16, 17 is included, namely a low-pressure part 16 and a high-pressure part 17. In the case of using a feed pump designed as one machine, both parts are low-pressure and a high-pressure part 16, 17 mounted on a common shaft with the drive 18 of the feed pump 8, for example an electric motor. It is a commonly available two-part feed pump having a structurally adapted low pressure part 16 for a pressure of 0.2 to 5.0 MPa and a high pressure part 17 for a pressure of 5 to 17 MPa. Due to the choice of a two-part feed pump 8, the connection of heaters 6, 15 is further specifically solved in this embodiment. The low pressure part 16 of the feed pump 8 has an inlet connected to a water source 9 and the outlet is designed to be connected to at least one, in this case both , heaters 6, 15. The high pressure part 17 is connected between the outlet of at least

-6 CZ 308268 B6 jednoho, v tomto případě obou ohříváků 6, 15 a parním bubnem 3. Před vstupem do vysokotlaké části 17 napájecího čerpadla 8 se nachází regulační armatura 19. Vynález nevylučuje, že by mohly být ohříváky 6, 15 vody zapojeny v sérii, kde jako první by byl zapojen druhý ohřívák 15 a v sérii za ním by byl první ohřívák 6, uvažováno podle směru průchodu vody. V předvedeném výhodném provedení jsou ohříváky 6, 15 zapojeny paralelně. K výstupu z nízkotlaké části 16 napájecího čerpadla 8 jsou tyto ohříváky 6, 15 připojeny svými vstupy paralelně, přičemž jejich výstupy jsou připojeny přes regulační armaturu 19 ke vstupu vysokotlaké části 17 napájecího čerpadla 8. Výstup z vysokotlaké části 17 je spojovacím vodím potrubím 7 připojen k parnímu bubnu 3.-6 CZ 308268 B6 one, in this case both heaters 6, 15 and the steam drum 3. Before entering the high pressure part 17 of the feed pump 8 there is a control fitting 19. The invention does not exclude that the water heaters 6, 15 could be connected in series. , where the second heater 15 would be connected first and in series behind it the first heater 6 would be considered according to the direction of water passage. In the preferred embodiment shown, the heaters 6, 15 are connected in parallel. To the outlet of the low-pressure part 16 of the feed pump 8, these heaters 6, 15 are connected by their inlets in parallel, their outputs being connected via a control valve 19 to the inlet of the high-pressure part 17 of the feed pump 8. The outlet from the high-pressure part 17 is connected to steam drum 3.

Při provozu parního kotle podle tohoto příkladného provedení spaliny proudí stejně, jako v parním kotli podle předchozího příkladu. Ze spalovací komory 1 proudí přes první spalinový tah 2 a druhý spalinový tah 14 a vystupují z parního kotle přes spalinový výstup 5. Výpamík 11 je podobně jako u zařízení podle obrázků Obr. 1 a 2 chlazen vysokotlakou napájecí vodou, například 13 MPa. Rozdíl je vtom, že první ohřívák 6 i druhý ohřívák 15 jsou chlazené nízkotlakou napájecí vodou, například o tlaku 1 MPa. Tím, že nízkotlaká část 16 i vysokotlaká část 17 napájecího čerpadla 8 je na společné hřídeli s pohonem 18, tak je u nich zajištěný stejný hmotnostní průtok. Regulační armaturou 19 před vstupem do vysokotlaké části 17 napájecího čerpadla 8 se nastaví požadovaný tlak vody v předchozím nízkotlakém, prvním ohříváku 6. Pro spolehlivý provoz vysokotlaké části 17 napájecího čerpadla 8 se musí zajistit taková teplota vody, aby na jeho vstupu nedošlo k odpařování vody.In the operation of the steam boiler according to this exemplary embodiment, the flue gas flows in the same way as in the steam boiler according to the previous example. From the combustion chamber 1 they flow through the first flue gas draft 2 and the second flue gas draft 14 and exit the steam boiler via the flue gas outlet 5. The effluent 11 is similar to the device according to Figs. 1 and 2 are cooled by a high-pressure feed water, for example 13 MPa. The difference is that the first heater 6 and the second heater 15 are cooled by a low-pressure feed water, for example at a pressure of 1 MPa. Because both the low-pressure part 16 and the high-pressure part 17 of the feed pump 8 are on a common shaft with the drive 18, the same mass flow is ensured. The required water pressure in the previous low-pressure, first heater 6 is set by the control valve 19 before entering the high-pressure part 17 of the feed pump 8. For reliable operation of the high-pressure part 17 of the feed pump 8, the water temperature must be such that water does not evaporate at its inlet.

Výhodou tohoto příkladného provedení v porovnání s předchozím příkladem je, že při uvedeném nízkém tlaku vody například 1 MPa v prvním ohříváku 6, jmenovitě u stěn spalovací komory 1, je teplota trubek nižší než cca 200 °C, takže lze chloridovou korozi vyloučit, a to i v oblasti stropu spalovací komory j_. Eliminace chloridové koroze je dosaženo i při vyšší teplotě spalin, až 1000 °C, která může být vyvolána měnící se výhřevností spalovaných odpadů. A protože tento parní kotel nemá spalinový přehřívák páry, tak je u něj vyloučená i chloridová koroze v oblasti přehříváku páry, která postihuje dosavadní známé parní kotle, které přehřívák obsahují. Pokud však při provozu tohoto parního kotle dochází často ke zvýšení teploty spalin nad 850 °C následkem měnící se výhřevnosti spalovaných odpadů, tak i u tohoto příkladného provedení není zcela vyloučena možnost výskytu chloridové koroze v oblasti stropu prvního spalinového tahu 2 a na části trubkové teplosměnné plochy výpamíku 11 v oblasti pod stropem prvního spalinového tahu 2.The advantage of this exemplary embodiment compared to the previous example is that at said low water pressure, for example 1 MPa in the first heater 6, namely at the walls of the combustion chamber 1, the tube temperature is lower than about 200 ° C, so that chloride corrosion can be eliminated, namely also in the area of the ceiling of the combustion chamber. Elimination of chloride corrosion is achieved even at higher flue gas temperatures, up to 1000 ° C, which can be caused by the changing calorific value of incinerated waste. And since this steam boiler does not have a flue gas steam superheater, chloride corrosion in the area of the steam superheater, which affects the previously known steam boilers which contain a superheater, is also ruled out. However, if during operation of this steam boiler the flue gas temperature often rises above 850 ° C due to the changing calorific value of the incinerated waste, the possibility of chloride corrosion in the ceiling area of the first flue gas duct 2 and part of the tubular heat exchange surface of the exhaust is not completely ruled out. 11 in the area under the ceiling of the first flue gas duct 2.

Dalším příkladem provedení vynálezu je dvoutlakový parní kotel se třemi spalinovými tahy 2, 14, 20 podle obrázku obr. 4.Another exemplary embodiment of the invention is a two-pressure steam boiler with three flue gas ducts 2, 14, 20 according to FIG. 4.

Parní kotel obsahuje spalovací komoru 1 s roštem 4, tři spalinové tahy 2, 14. 20. parní buben 3 a výpamík 11. Uspořádání těchto částí parního kotle je podobné, jako v předchozím příkladu, s tím rozdílem, že výpamík 11 je uspořádán až ve druhém spalinovém tahu 14. Parní kotel obsahuje tři ohříváky 6, 15. 21 vody. První ohřívák 6 se nachází ve spalovací komoře 1, kde tvoří její stěny stejně jako v předchozích příkladech. Dmhý ohřívák 15 se nachází v prvním spalinovém tahu 2 a třetí ohřívák 21 se nachází ve třetím spalinovém tahu 20. Dmhý ohřívák 15 sestává opět ze dvou částí, jež případně mohou být vnímány jako dvě zařízení, první je provedena jako membránová stěna prvního spalinového tahu 2, současně tvořící část stěny mezi prvním spalinovým tahem 2 a druhým spalinovým tahem 14, a druhá část je provedena jako trubkový svazek v dutině prvního spalinového tahu 2. Třetí ohřívák 21 je proveden jako trubkový svazek v dutině třetího spalinového tahu 20. Napájecí čerpadlo 8, připojené na zdroj 9 vody, má nízkotlakou a vysokotlakou část 16. 17 na společné hřídeli. První a dmhý ohřívák 6, 15 jsou zapojeny jako nízkotlaké, za nízkotlakou částí 16 napájecího čerpadla 8, pracující s tlakem například 1,0 MPa. Výpamík lije v tomto příkladném provedení proveden jako část stěny druhého spalinového tahu 14 a trubková teplosměnná plocha v dutině druhého spalinového tahu 14. Má vstup i výstup připojen k parnímu bubnu 3, k němuž je zapojen jako vysokotlaký, pracující s tlakem například 13 MPa. Může být ovšem vnímán i jako dva výpamíky 11. jak naznačuje značení na obrázku uThe steam boiler comprises a combustion chamber 1 with a grate 4, three flue gas ducts 2, 14, 20, a steam drum 3 and a vane 11. The arrangement of these parts of the steam boiler is similar to the previous example, except that the vapor 11 is arranged only in the second flue gas draft 14. The steam boiler comprises three water heaters 6, 15, 21. The first heater 6 is located in the combustion chamber 1, where it forms its walls as in the previous examples. The long heater 15 is located in the first flue gas duct 2 and the third heater 21 is located in the third flue gas duct 20. The long heater 15 again consists of two parts, which can possibly be perceived as two devices, the first being designed as a membrane wall of the first flue gas duct 2. , simultaneously forming part of the wall between the first flue gas duct 2 and the second flue gas duct 14, and the second part is formed as a tube bundle in the cavity of the first flue gas duct 2. The third heater 21 is designed as a tube bundle in the cavity of the third flue gas duct 20. connected to the water source 9, has a low-pressure and a high-pressure part 16. 17 on a common shaft. The first and second heaters 6, 15 are connected as low-pressure, downstream of the low-pressure part 16 of the feed pump 8, operating at a pressure of, for example, 1.0 MPa. In this exemplary embodiment, the baffle is designed as part of the wall of the second flue gas duct 14 and the tubular heat exchange surface in the cavity of the second flue gas duct 14. It has an inlet and an outlet connected to a steam drum 3 to which it is connected as a high pressure operating at a pressure of 13 MPa. However, it can also be perceived as two bits 11. as indicated by the marking in the figure u

-7 CZ 308268 B6 vztahové značky. První a druhý ohřívák 6, 15 mají společný výstup do vodního potrubí 7, které je připojeno přes regulační armaturu 19 ke vstupu vysokotlaké části 17 napájecího čerpadla 8. Výstup z vysokotlaké části 17 je pak dalším vodním potrubím 7 připojen k parnímu bubnu 3. Navržené řešení nevylučuje ani alternativní provedení, kde by tyto ohříváky 6, 15 byly provedeny z více dílů zapojených v sérii. První a druhý ohřívák 6, 15 mají vytvořen okruh s na vhodném místě zapojeným alespoň jedním oběhovým čerpadlem 10. V tomto příkladném provedení jsou tedy alespoň dva ohříváky 6, 15, první a druhý, svými vstupy paralelně připojeny k nízkotlaké části 16 napájecího čerpadla 8 a svými výstupy jsou paralelně připojeny na vstup do vysokotlaké části 17 napájecího čerpadla 8. Třetí ohřívák 21 je svým vstupem připojen k vodnímu potrubí 7, vedoucímu od výstupu z vysokotlaké části 17 napájecího čerpadla 8 k parnímu bubnu 3. Výstup z třetího ohříváku 21 je v tomto předvedeném příkladu dalším vodním potrubím 7 vyveden přímo do parního bubnu 3, mimo vodní potrubí 7 propojující vysokotlakou část 17 napájecího čerpadla 8 s parním bubnem 3. Alternativně je možné připojení tohoto třetího ohříváku 21 zpět, do následujícího úseku vodního potrubí 7 zaústěného do parního bubnu 3.-7 CZ 308268 B6 reference marks. The first and second heaters 6, 15 have a common outlet to the water line 7, which is connected via a control valve 19 to the inlet of the high pressure part 17 of the feed pump 8. The outlet from the high pressure part 17 is then connected to the steam drum 3 by another water line 7. nor does it preclude an alternative embodiment where these heaters 6, 15 are made of several parts connected in series. The first and second heaters 6, 15 have a circuit with at least one circulating pump 10 connected in a suitable place. In this exemplary embodiment, therefore, the at least two heaters 6, 15, the first and the second, are connected in parallel to the low pressure part 16 of the feed pump 8. their outlets are connected in parallel to the inlet to the high-pressure part 17 of the feed pump 8. The third heater 21 is connected by its inlet to the water pipe 7 leading from the outlet of the high-pressure part 17 of the feed pump 8 to the steam drum 3. The outlet of the third heater 21 is in this shown by another water line 7 led directly to the steam drum 3, outside the water line 7 connecting the high pressure part 17 of the feed pump 8 to the steam drum 3. Alternatively, it is possible to connect this third heater 21 back to the next section of water line 7 opening into the steam drum 3. .

Výhodou tohoto provedení vynálezu je, že kotel nemá přehřívák páry ve spalinách, takže nejsou problémy s chloridovou korozí přehříváku, ušetří se náklady na materiál z vysoce legované oceli a ochranu proti korozi, i na údržbu a časté výměny. Dále je výhodou to, že teplosměnné plochy umístěné ve spalinách s vysokou teplotou, například 600 až 950 °C, tvoří první a druhý ohřívák 6, 15 vody s nízkou teplotou stěny, např. 200 °C, a tedy se zanedbatelnou intenzitou chloridové koroze. Pro výrobu těchto ohříváků 6, 15 lze použít běžné oceli a nejsou zapotřebí ani speciální ochrany jejich povrchu před korozí, takže jsou nízké pořizovací náklady i provozní náklady na jejich údržbu, případně výměnu. Dále je výhodou to, že ve spalinách s nižší teplotou než 600 °C je použit vysokotlaký výpamík 11 a třetí ohřívák 21, které při uvedené teplotě spalin mají teplotu stěny nižší než 370 °C, takže jsou vystaveny nízké intenzitě chloridové koroze. U parního kotle lze i v případě tohoto provedení vynálezu během provozu měnit tlak v parním bubnu 3 a tím měnit podle potřeby i poměr dodávky elektřiny a tepla tak, aby se dosáhla co nejvyšší ekonomie provozu.An advantage of this embodiment of the invention is that the boiler does not have a steam superheater in the flue gas, so there are no problems with chloride corrosion of the superheater, cost savings on high alloy steel material and corrosion protection, as well as maintenance and frequent replacements. Another advantage is that the heat exchange surfaces located in the flue gas with a high temperature, e.g. 600 to 950 ° C, form the first and second water heaters 6, 15 with a low wall temperature, e.g. 200 ° C, and thus with negligible chloride corrosion intensity. Conventional steels can be used for the production of these heaters 6, 15 and no special protection of their surface against corrosion is required, so that the acquisition costs as well as the operating costs for their maintenance or replacement are low. A further advantage is that in flue gases with a temperature lower than 600 ° C, a high-pressure burner 11 and a third heater 21 are used, which at said flue gas temperature have a wall temperature lower than 370 ° C, so that they are exposed to low chloride corrosion. In the case of a steam boiler, even in the case of this embodiment of the invention, the pressure in the steam drum 3 can be changed during operation and thus the power-to-heat ratio can be changed as required so as to achieve the highest possible operating economy.

Claims

PATENT CLAIMS

A steam boiler for waste incineration, comprising a combustion chamber (1), at least one flue gas draft (2, 14, 20), at least one steam outlet (11), a feed pump (8) connected to a water source (9), circulating pump (10), steam drum (3), at least one heater (6) having an inlet connected via a feed pump (8) to a water source (9) and an outlet connected to a steam drum (3), all contained effluents (11) have an inlet and an outlet connected to the steam drum (3), characterized in that at least one heater (6) is located in the combustion chamber (1), where its heat exchange surfaces form the wall of the combustion chamber (1), all contained in the steam boiler the outlets (11) are located in at least one of the included flue gas ducts (2, 14, 20).

Waste incineration steam boiler according to claim 1, characterized in that at least a part of the at least one blast (11) is located in the flue gas cavity (2, 14, 20).

Steam boiler for waste incineration according to claims 1 and 2, characterized in that at least a part of the at least one outlet (11) forms at least a part of the wall of the flue gas draft (2, 14, 20).

Steam boiler for waste incineration according to claims 1 to 3, characterized in that it comprises at least two heaters (6, 15), of which the first heater (6), considered in the direction of flue gas flow, forms the wall of the combustion chamber (1) and at least one further heater (15) is located in one

-8 CZ 308268 B6 flue gas draft (2, 14, 20), where it forms at least a part of the wall of the flue gas draft (2, 14, 20) and / or is arranged as a body in the flue gas draft cavity (2, 14, 20).

Waste incineration steam boiler according to claim 4, characterized in that if at least two flue gas drafts (2, 14, 20) are present, at least one heater (15, 21) is located in the last flue gas draft (14). , 20) and the at least one blast (11) is located in a different than the last flue gas draft (2, 14).

Waste incineration steam boiler according to claim 5, characterized in that if at least three flue gas ducts (2, 14, 20) are present, there is at least one heater in each flue gas duct (2, 14, 20) (15, 21) and / or baffle (11).

Steam boiler for waste incineration according to Claims 4 to 6, characterized in that the heaters (6, 15, 21) are connected in parallel to the feed pump (8) by their inlets and are connected in parallel to the steam drum (3) by their outlets.

Steam boiler for waste incineration according to claims 4 to 7, characterized in that its feed pump (8) has two pumping parts, namely a low-pressure part (16), for a pressure of 0.2 to 5.0 MPa and a high-pressure part (17), for a pressure of 5 to 17 MPa, where the low pressure part (16) has an inlet connected to a water source (9) and the outlet is connected to an inlet to at least one heater (6, 15) and the high pressure part (17) is connected between an outlet from at least one heater (6, 15) and a steam drum (3).

Steam boiler for waste incineration according to claim 8, characterized in that the at least two heaters (6, 15) are connected in parallel to the low-pressure part (16) of the feed pump (8) and their outputs are connected in parallel to the high-pressure inlet. part (17) of the feed pump (8).

Waste incineration steam boiler according to claims 8 and 9, characterized in that the at least one heater (21) is connected by its inlet to the outlet of the high-pressure part (17) of the feed pump (8), the outlet of this heater (21) being connected to the steam drum (3).