SK289061B6 - Zostava fluidného kotla a spôsob spaľovania aspoň dvoch druhov palív vo fluidnom kotle - Google Patents

Abstract

Zostava fluidného kotla (1) obsahuje fluidný kotol (1), obsahujúci spaľovaciu komoru; prvý dopravník (5) na privádzanie palivovej zmesi k fluidnému kotlu (1) a/alebo na zavádzanie palivovej zmesi do spaľovacej komory; prvý dávkovač (12) paliva a druhý dávkovač (13) paliva, pričom prvý výstup prvého dávkovača (12) a prvý výstup druhého dávkovača (13) sú zaústené na prvý dopravník (5) alebo do prvého dopravníka (5) vedľa seba alebo so vzájomným rozstupom. Pri spaľovaní je druhé palivo dávkované druhým dávkovačom (13) na prvý dopravník (5) alebo doň vedľa alebo s odstupom od oblasti privádzania prvého paliva a prvým dopravníkom (5) je prepravované k fluidnému kotlu (1), a následne sú prvé aj druhé palivo spoločne zavádzané do spaľovacej komory fluidného kotla (1).

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zostavy fluidného kotla, ktorá obsahuje fluidný kotol, obsahujúci spaľovaciu komoru, prvý dopravník na zavádzanie palivovej zmesi do spaľovacej komory, prvý dávkovač paliva a druhý dávkovač paliva, prvý zásobník paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do prvého dávkovača paliva, a druhý zásobník paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do druhého dávkovača paliva. Vynález sa tiež týka spôsobu spaľovania viacerých druhov palív s rozdielnymi charakteristikami horenia vo fluidnom kotle.

Doterajší stav techniky

Z doterajšieho stavu techniky sú známe fluidné kotly, teda kotly na spaľovanie vo fluidnej vrstve. Fluidné kotly je možné využiť na spaľovanie paliva rôzneho druhu, ale aktuálne sa fluidné kotly využívajú takmer vždy na spaľovanie jedného druhu paliva. A ak je potrebné spaľovať iné, potom sa toto pôvodné palivo nahradí iným.

Palivá, ktoré môžu byť využívané na spaľovanie vo fluidnej vrstve, sa líšia napr. nasledujúcimi charakteristikami: svojou výhrevnosťou, spalným teplom, obsahom vody, obsahom popola, obsahom prchavej horľaviny, obsahom horľaviny C, H, S, N a O, obsahom Cl a F a sypnou hmotnosťou, sypným uhlom, špecifickou hustotou, granulometriou a ďalej. Na základe aspoň niektorých z uvedených charakteristík sa potom navrhuje konštrukcia kotla a riadenie jeho činnosti, najmä na účely dosiahnutia čo najväčšej účinnosti, pri súčasnom zachovaní čo najdlhšej životnosti kotla, resp. zachovaní minima nevyhnutných odstávok kotla. Každé palivo potrebuje k svojmu správnemu horeniu aj iné množstvo vzduchu na jeho optimálne spálenie, pretože každé palivo má iný obsah horľaviny.

Pri podstechiometrickom spaľovaní sa vo fluidnej vrstve udržiava prebytok paliva aj nižší obsah kyslíka, než by bolo potrebné na dokonalé zhorenie paliva. Ak by došlo k navýšeniu obsahu kyslíka vo fluidnej vrstve, došlo by vplyvom horenia prebytočného množstva paliva k prudkému nárastu teploty a k rýchlemu zapečeniu fluidnej vrstvy s následnou nutnosťou odstávky fluidného kotla.

Z toho dôvodu je potrebné vždy pre daný kotol a dané palivo vopred prepočítať technologické parametre, pričom výpočet je ovplyvnený jednak konštrukciou a veľkosťou kotla a jednak typom paliva, najmä jeho obsahom kyslíka, uhlíka, síry, dusíka a vodíka, prípadne aj chlóru a fluóru, prípadne ďalších látok a charakteristík paliva a teplotami tavenia popola paliva.

Obsah kyslíka vo fluidnej vrstve je na základe uvedených výpočtov riadený v konkrétnom fluidnom kotle, konkrétnym palivom, teda konkrétnym zložením horľaviny a charakteristikami paliva, a pomerom vzduchu a recirkulovaných spalín, ktoré sú privádzané do fluidnej vrstvy ako fluidačné médium.

Palivo je privádzané do fluidného kotla násypkou alebo dopravníkom a následne sklzom. V niektorých prípadoch je na lepšie rozloženie paliva do plochy fluidnej vrstvy pridávaný unášací plyn na zvýšenie hybnosti paliva. Unášacím plynom je obyčajne sekundárny vzduch. Rozhadzovanie paliva (jedným sklzom) je obmedzené na určitú veľkosť plochy lôžka. Podľa typu fluidného kotla, podľa veľkosti plochy fluidného lôžka a podľa typu paliva a jeho vlastností sa volí počet sklzov, ktorými palivo padá do spaľovacej komory, teda na fluidnú vrstvu.

Ak boli urobené pokusy o spaľovaní viacerých druhov palív s rozdielnymi charakteristikami paliva a ich horenia, dochádzalo k technologickým problémom v dôsledku nehomogenity paliva v objeme fluidnej vrstvy, a to obzvlášť pri kotloch s väčšími rozmermi, respektíve s väčšou plochou fluidnej vrstvy. Pri podávaní viacerých druhov palív dvoma alebo viacerými podávačmi do spoločnej násypky dochádza totiž k tomu, že sa každé z palív, najmä v prípade palív s rozdielnymi charakteristikami, segreguje v násypke kotla. Čím sú charakteristiky paliva viac rozdielne, tým viac sa jednotlivé druhy paliva segregujú a v dôsledku toho sa sypú do inej časti fluidného lôžka, a/alebo v dôsledku rozdielnej sypnej hmotnosti palív dochádza k občasnému prerušeniu prúdu jedného z palív prúdom druhého z palív, a tým k vytvoreniu oblasti fluidného lôžka, v ktorej napríklad prvé palivo nie je prítomné, pričom riadenie kotla vypočítané pre palivovú zmes potom nezodpovedá takémuto lokálnemu zloženiu palivovej zmesi/jedného paliva.

Ako bolo uvedené, palivá sa líšia svojimi charakteristikami, obzvlášť požiadavkami na množstvo privádzaného kyslíka a kritickými teplotami topenia popola, pričom ich odlišnosti je možné pri riadení kotla, najmä pri riadení obsahu kyslíka a teploty privádzaného fluidačného média a prípadne aj sekundárneho vzduchu/plynu, zohľadniť iba pre zmes ako celok, nie pre lokálnu nehomogenitu palivovej zmesi vo fluidnom lôžku. Preto dochádza najmä k lokálnemu zapekaniu fluidnej vrstvy práve v oblastiach, kde bolo do fluidného lôžka dodané palivo namiesto predpokladanej zmesi palív, prípadne bola dodaná zmes palív, ktorá svojím zložením nezodpovedá priemernému zloženiu dodávanej palivovej zmesi, pre ktorú boli vykonané výpočty na riadenie prevádzky kotla.

Tieto problémy sú ešte výraznejšie pri podávaní každého druhu paliva samostatnou násypkou alebo samostatným dopravníkom, kedy sa napriek snahám o „rozfúknutie alebo „rozhodenie každého paliva podávaného každou násypkou alebo každým dopravníkom po celej ploche fluidnej vrstvy vytvárali oblasti líšiace sa výrazne obsahom jednotlivých druhov palív.

Hoci sú tieto problémy známe, miešanie palív pred ich zavedením do fluidného kotla, ako je navrhnuté v tejto prihláške, nebolo zatiaľ zaznamenané. Ak by mal byť na tento účel navrhnutý miesič, muselo by ísť o samostatné zariadenie, čo by bolo náročné tak finančne (na obstaranie aj na prevádzku), ako aj priestorovo, a jednak - na dostatočne dôkladné premiešanie palivovej zmesi - by premiešavanie predstavovalo aj značné časové straty pri príprave palivovej zmesi.

Ako už bolo naznačené, pri podstechiometrickom spaľovaní sa vo fluidnej vrstve udržiava prebytok paliva aj nižší obsah kyslíka, ako by bolo potrebné na dokonalé zhorenia paliva. Palivo horí nedokonale, teda jeho najväčšia zložka, teda uhlík, horí na CO. Ak by došlo k navýšeniu obsahu kyslíka vo fluidnej vrstve, došlo by vplyvom horenia prebytočného množstva paliva k jeho horeniu na CO2, teda k nárastu výhrevnosti paliva (z cca 30 %, t. j. z 10,3 MJ/kg na 100 %, teda na 33,8 MJ/kg), teda k strojnásobeniu vývinu tepla, tým k prudkému nárastu teploty a k rýchlemu zapečeniu fluidnej vrstvy s následnou nutnosťou odstávky fluidného kotla. Fyzikálne pri náraste vzduchu o 10 % dôjde k vývinu tepla o 30 %. Tým dôjde k tepelnej nerovnováhe vo fluidnej vrstve, k rýchlemu nárastu teploty vo fluidnej vrstve. Ako je tu opísané, každé palivo potrebuje na svoje horenie iné množstvo kyslíka, takže nerovnomernosti v prísune palív sú príčinou, prečo nie je možné jednoducho spaľovať viac palív (takmer neobmedzené množstvo) naraz alebo meniť plynulo alebo skokovo meniť vzájomný pomer palív bez toho, aby to ohrozilo zmenu teploty fluidnej vrstvy a ohrozilo to chod fluidného kotla.

Úlohou vynálezu teda je umožniť spaľovania viacerých druhov palív s odlišnými charakteristikami horenia súčasne a regulovať fluidný kotol tak, aby nedochádzalo k jeho poškodeniu, resp. aby nedochádzalo k zapekaniu. Ďalšou úlohou vynálezu je potom umožniť riadenie spaľovania vo fluidnom kotle pri prechode z jednej palivovej zmesi na druhú.

Navyše, niektoré palivá, najmä palivá z kalov z čistiarní odpadových vôd, agrobiomasy a paliva zo separovaného komunálneho odpadu, môžu obsahovať významné množstvo chlóru, a to obyčajne v sušine v rozmedzí 0,2 až 0,5 % môže dosahovať až 1 % Cl. Tieto palivá predstavujú reálne nebezpečenstvo ohrozenia kotla koróziou, a to predovšetkým vysokoteplotnou chlórovou (HCL) koróziou a chloridovou koróziou (soľami chlóru). Obe tieto korózie napadajú teplovýmenné plochy kotla, predovšetkým tie, ktoré sú nechladené alebo málo chladené, teda obzvlášť výmurovku, žiarové cyklóny, závesy, púta, vsunuté horáky (ktoré nie sú chladené vzduchom alebo parou) a tiež prehrievače a dýzy fluidného roštu.

Chladné plochy sú ohrozované nízkoteplotnou chlórovou koróziou, kedy dochádza ku kondenzácii kyslých zložiek spalín, teda najmä HCl a SO2. Aj na základe týchto rizík sú vykonávané výpočty na prevádzku kotla, najmä na riadenie teplôt vo fluidnej vrstve, nad fluidnou vrstvou a tiež teploty spalín využívaných na ohrev/prehrievanie vody/pary v systéme. Pri týchto výpočtoch by sa mal zohľadniť predpokladaný obsah Cl v palivovej zmesi a - ak je významný - riadiť teploty spalín privádzaných na tepelné výmenníky tak, aby bolo riziko vzniku korózie znížené. Pokiaľ ale dôjde k lokálnym nehomogenitám palivovej zmesi vo fluidnom lôžku, môže dochádzať k tomu, že vypočítané teploty a obsahy kyslíka nepostačujú na zamedzenie/dostatočné obmedzenie vzniku uvedených korózií, pretože obsah chlóru nie je v niektorých miestach fluidného lôžka kompenzovaný naviazaním na vápnik z dodávaného CaCO3 a všeobecne nie je v niektorých oblastiach alebo časových úsekoch prispôsobený obsah a teplota fluidačného média, prípadne sekundárneho vzduchu.

Konkrétne, ak sa v kotloch spaľovali odpady typu RDF (palivo vyrobené zo separovaného komunálneho odpadu) alebo kaly z čistiarní odpadových vôd, potom sa spaľovali v kotloch, ktoré mali pomerne nízke parametre pary, a to teplotu pary vždy do 400 °C, výnimočne do 420 °C, a to pri tlaku obyčajne do 40 barov a teplote napájacej vody 105 °C. A to preto, že pri vyšších parametroch pary boli prehrievače napadnuté vysokoteplotnou chlórovou a chloridovou koróziou, koncové tepelné výmenníky (luva) potom nízkoteplotnou chlórovou koróziou. Týmito koróziami tiež boli napadnuté výmurovky kotla. Na zníženie korózie sa začal používať materiál na prehrievače a koncové tepelné výmenníky z inconelu. K zníženiu korózie týchto materiálov a zväčšeniu životnosti korózie ale došlo za neúmerne vysokú cenu kotla. Použitie inconelových materiálov však nezabránilo usadzovaniu nízko roztápajúcich chloridov (KCl, NaCl, Ca Ch), za vzniku sklovitých nálepov na nechladených alebo málo chladených plochách kotla. Práve pod sklovitými nálepmi účinkujú soli, a tie degradujú materiály. Pri styku alkalických kovov s chlórom vznikajú chloridy, kde teplota tavenia popola NaCl je 801 ^oC, KCl je 768 ^oC, CaCh je 782 °C, podobné teploty tavenia majú aj niektoré chloridové soli ťažkých kovov, čo sa týka najmä Cd, Cu, Pb a Zn, ktoré sa pri dlhšom čase zotrvania v teplotách obyčajne nad 800 °C zlučujú s chlórom za vzniku chloridových solí ťažkých kovov. Účinky chloridov týchto ťažkých kovov sú rovnaké ako účinky KCl, NaCl a CaCú, pri ich vytekaní zo spalín sa usadzovali najmä na prehrievačoch kotla, kde spôsobili chloridové korózie, ktoré postupne degradujú aj veľmi drahé inconelové materiály. Sklovité nálepy sa zväčšujú a vytvárajú krusty, ktoré postupne zalepujú celé výmenníky až tak, že kotol musí byť odstavený a zložito vyčistený. Zníženie vysokoteplotnej korózie by sa dalo zabrániť pridaním vápenca do paliva fluidného kotla, kde vápenec naviazal organický chlór za vzniku CaCl₂. Teda soli, ktorá spôsobuje rovnako ako KCl a NaCl chloridovú koróziu, ktorá je nebezpečnejšia ako vysokoteplotná chlórová korózia, pretože vytvára okrem korózie tiež neodstrániteľné alebo zle odstrániteľné nálepy.

Na odstraňovanie nálepov tvorených soľami chlóru sa občas používa metóda „chlór aut, t. j. metóda, kde pomocou roztoku síranu amónneho podľa uvedených rovníc prejdú chloridy na HCl, ktoré sú menej nebezpečné ako ich soli.

(NH4)2SO4 2NH3 + SO3 + H2O

2KCl + SO3 +H2O K2SO4 + 2HCL

Používaná metóda síce znižuje množstvo nálepov na cca 50 %, ale z praktického hľadiska nepomáha. Ak sa vytvorí aj malá vrstva nálepov, rovnako dôjde ku korózii. Táto metóda teda zbytočne zvyšuje prevádzkové náklady. Injekcia síranu amónneho sa požíva podobne ako selektívna nekatalytická redukcia NOx.

Ďalšou úlohou vynálezu teda je umožniť prispôsobenie riadenia spaľovania vo fluidnom kotle požiadavke na elimináciu vzniku chlórovej a chloridovej korózie na tepelných výmenníkoch, ktoré sú ohrievané spalinami, a na dýzach fluidného roštu, ktoré sú ohrievané fluidnou vrstvou a fluidačným vzduchom, ktorý sa ohrieva v ohrievačoch vzduchu (tzv. luvu).

Podstata vynálezu

Uvedené a ešte aj niektoré ďalšie úlohy sú vyriešené zostavou fluidného kotla a spôsobom spaľovania, ako sú definované v patentových nárokoch.

Uvedené nedostatky doterajšieho stavu techniky sú najmä do značnej miery eliminované zostavou fluidného kotla, ktorá obsahuje

- fluidný kotol, obsahujúci spaľovaciu komoru,

- prvý dopravník na privádzanie palivovej zmesi k fluidnému kotlu a/alebo na zavádzanie palivovej zmesi do spaľovacej komory,

- prvý dávkovač paliva a druhý dávkovač paliva, pričom prvý výstup prvého dávkovača a prvý výstup druhého dávkovača sú zaústené na prvý dopravník alebo do prvého dopravníka vedľa seba alebo so vzájomným rozstupom.

Výhodne sú prvý výstup prvého dávkovača a prvý výstup druhého dávkovača zaústené na prvý dopravník alebo do prvého dopravníka vedľa seba alebo so vzájomným rozstupom na vrstvenie paliva z druhého dávkovača na palivo z prvého dávkovača a/alebo zostava ďalej obsahuje prvý zásobník paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do prvého dávkovača paliva, a druhý zásobník paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do druhého dávkovača paliva.

Zostava výhodne zahŕňa prvý zásobník paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do prvého dávkovača paliva, a druhý zásobník paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do druhého dávkovača paliva.

Zostava výhodne ďalej obsahuje zásobník CaCO3 a/alebo zásobník inertného materiálu fluidnej vrstvy, ktoré sú zaústené na prvý dopravník alebo do prvého dopravníka s odstupom od zaústenia výstupu z prvého dávkovača a/alebo druhého dávkovača.

V ďalšom výhodnom uskutočnení zostava ďalej obsahuje druhý dopravník na zavádzanie palivovej zmesi do spaľovacej komory v oblasti usporiadanej s odstupom od oblasti, do ktorej je zavádzaná zmes z prvého dopravníka, pričom druhý výstup prvého dávkovača a druhý výstup druhého dávkovača sú zaústené na druhý dopravník alebo do druhého dopravníka vedľa seba alebo so vzájomným rozstupom.

Rovnako je výhodné, keď zostava obsahuje tretí zásobník paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do tretieho dávkovača paliva, ktorého prvý výstup je zaústený na prvý dopravník alebo do prvého dopravníka, a štvrtý zásobník paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do štvrtého dávkovača paliva, ktorého prvý výstup je zaústený na prvý dopravník alebo do prvého dopravníka, pričom prvé výstupy z dávkovačov sú zaústené na prvý dopravník alebo do prvého dopravníka vedľa seba alebo so vzájomným rozstupom.

Výhodne zostava obsahuje prvý sklz zaústený do spaľovacej komory fluidného kotla, pričom vstup prvého sklzu je prepojený s výstupom z prvého dopravníka. Rovnako výhodne obsahuje druhý sklz zaústený do spaľovacej komory fluidného kotla, pričom vstup druhého sklzu je prepojený s výstupom z druhého dopravníka a pričom výstup prvého sklzu a výstup druhého sklzu sú usporiadané so vzájomným rozstupom v pôdorysnom pohľade.

Rovnako je výhodné, keď zostava obsahuje prvý turniket na podávanie palivovej zmesi privádzanej prvým dopravníkom do prvého sklzu a druhý turniket na podávanie palivovej zmesi privádzanej druhým dopravníkom do druhého sklzu.

V zvlášť výhodnom uskutočnení je prvý dopravník a/alebo druhý dopravník závitovkový dopravník a/alebo redler, a/alebo pásový dopravník, a/alebo článkový dopravník.

Zostava môže ďalej obsahovať prívod fluidačného média zaústený do fluidačných vstupov v spaľovacej komore fluidného kotla a aspoň jeden prívod sekundárneho vzduchu alebo sekundárneho plynu.

Zostava fluidného kotla výhodne ďalej obsahuje prvú zostavu tepelných výmenníkov, ktorej spalinový vstup je prepojený s výstupom spalín z fluidného kotla a ktorá obsahuje aspoň jeden tepelný výmenník na ohrev vody a/alebo ohrev parovodnej zmesi, a/alebo na ohrev pary spalinami z fluidného kotla, vedením týchto spalín okolo povrchu uvedeného aspoň jedného tepelného výmenníka.

Takáto zostava fluidného kotla výhodne ďalej obsahuje druhú zostavu tepelných výmenníkov, ktorej spalinový vstup je prepojený s výstupom spalín z prvej zostavy tepelných výmenníkov a ktorá obsahuje

- tepelný výmenník na predohrev vody, ktorého výstup je prípadne prepojený s ohrievačom, a/alebo

- tepelný výmenník na ohrev recirkulovaných spalín, ktorého vstup je prepojiteľný so spalinovým výstupom z druhej zostavy tepelných výmenníkov a výstup s aspoň jedným prívodom sekundárneho plynu alebo sekundárneho vzduchu do fluidného kotla, a/alebo

- tepelný výmenník na ohrev recirkulovaných spalín, ktorého vstup je prepojiteľný so spalinovým výstupom z druhej zostavy tepelných výmenníkov a výstup s fluidačnými vstupmi, a/alebo

- tepelný výmenník na ohrev sekundárneho vzduchu, ktorého výstup je prepojiteľný s aspoň jedným prívodom sekundárneho plynu do fluidného kotla, a/alebo

- tepelný výmenník na ohrev primárneho vzduchu, ktorého výstup je prepojiteľný s fluidačnými vstupmi.

Výhodne zostava fluidného kotla podľa vynálezu obsahuje druhú zostavu tepelných výmenníkov, ktorej spalinový vstup je prepojený s výstupom spalín z prvej zostavy tepelných výmenníkov a ktorá obsahuje

- tepelný výmenník na ohrev sekundárneho vzduchu, ktorého výstup je prepojiteľný s aspoň jedným prívodom sekundárneho plynu do fluidného kotla, a

- tepelný výmenník na ohrev primárneho vzduchu, ktorého výstup je prepojiteľný s fluidačnými vstupmi, pričom tepelný výmenník na ohrev sekundárneho vzduchu je z hľadiska smeru prúdenia spalín druhou zostavou usporiadaný pred tepelným výmenníkom na ohrev primárneho vzduchu.

V zvlášť výhodnom uskutočnení zostava fluidného kotla obsahuje riadiacu jednotku, ktorá je na základe pomeru veľkostí tepelných výkonov tepelných výmenníkov v druhej zostave prispôsobená na riadenie pomeru vzduchu a recirkulovaných spalín vo fluidačnom médiu privádzanom do fluidačných vstupov tak, že teplota fluidačného média privádzaného cez fluidačné vstupy je nižšia ako 250 °C, lepšie nižšia ako 220 °C, ešte lepšie nižšia ako 200 °C, ešte lepšie nižšia ako 180 °C, ešte lepšie nižšia ako 160 °C, ešte lepšie nižšia ako 140 °C, ešte lepšie nižšia ako 120 °C, ešte lepšie nižšia ako 100 °C, a/alebo tak, že teplota spalín nad fluidnou vrstvou je menšia ako 890 °C, lepšie menšia ako 850 °C, lepšie menšia ako 800 °C, lepšie menšia ako 780 °C, lepšie menšia ako 750 °C, a/alebo je prispôsobená na riadenie privádzania sekundárneho plynu, ktorý sa privádza do fluidného kotla a ktorý obsahuje sekundárny vzduch, alebo zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla tak, že teplota spalín za prvým a/alebo každým prípadným ďalším prívodom sekundárneho plynu je menšia ako 980 °C, lepšie menšia ako 950 °C, lepšie menšia ako 920 °C, lepšie menšia ako 890 °C, najlepšie menšia ako 860 °C, lepšie menšia ako 800 °C, a/alebo tak, že teplota spalín v prvej zostave tepelných výmenníkov v oblasti, v ktorej sú spaliny privádzané na najbližšie spalinovému vstupu usporiadanej plochy tepelného výmenníka a/alebo na najbližšie spalinovému vstupu kolmo na smer prúdenia spalín usporiadanej plochy tepelného výmenníka, je nižšia ako 850 °C, lepšie nižšia ako 830 °C, lepšie nižšia ako 780 °C, lepšie nižšia ako 750 °C, lepšie nižšia ako 700 °C, lepšie nižšia ako 680 °C, lepšie nižšia ako 650 °C, lepšie nižšia ako 620 °C.

Pritom je výhodné, keď zariadenie ďalej obsahuje tepelný výmenník na ohrev recirkulovaných spalín na pridávanie do primárneho vzduchu, ktorého vstup je prepojiteľný so spalinovým výstupom z druhej zostavy tepelných výmenníkov a výstup s fluidačnými vstupmi a ktorý je z hľadiska smeru prúdenia spalín druhou zostavou usporiadaný pred tepelným výmenníkom na ohrev sekundárneho vzduchu.

Rovnako je výhodné, keď zariadenie ďalej obsahuje tepelný výmenník na ohrev recirkulovaných spalín, ktorého vstup je prepojiteľný so spalinovým výstupom z druhej zostavy tepelných výmenníkov a výstup s aspoň jedným prívodom sekundárneho plynu alebo sekundárneho vzduchu do fluidného kotla a ktorý je z hľadiska smeru prúdenia spalín druhou zostavou usporiadaný pred tepelný výmenník na ohrev recirkulovaných spalín (ak je prítomný) alebo pred tepelným výmenníkom na ohrev sekundárneho vzduchu.

A rovnako je výhodné, keď zariadenie ďalej obsahuje tepelný výmenník na predohrev vody, ktorý je z hľadiska smeru prúdenia spalín usporiadaný pred uvedenými tepelnými výmenníkmi v druhej zostave tepelných výmenníkov.

Úvodom opísanú nevýhodu doterajšieho stavu techniky tiež do značnej miery eliminuje spôsob súčasného spaľovania aspoň dvoch druhov palív vo fluidnom kotle, pri ktorom sa do fluidného kotla vháňa zdola fluidačné médium, pričom prvé palivo je dávkované prvým dávkovačom na prvý dopravník alebo doň a prepravované prvým dopravníkom k fluidnému kotlu a následne je prvé palivo zavádzané do spaľovacej komory fluidného kotla, pričom druhé palivo je dávkované druhým dávkovačom na prvý dopravník alebo doň vedľa alebo s odstupom od oblasti privádzania prvého paliva, pričom je vrstvené na prvé palivo, a prvým dopravníkom je prepravované k fluidnému kotlu a následne sú prvé aj druhé palivo spoločne zavádzané do spaľovacej komory fluidného kotla.

Všeobecne sa pri tomto postupe vrství druhé palivo na prvé a v prípade, že dopravníkom je napríklad redler, pásový dopravník alebo článkový dopravník, je takáto palivová zmes obsahujúca na sebe uložené vrstvy jednotlivých palív v stanovenom vzájomnom pomere zavádzaná do spaľovacej komory (priamo alebo sklzom). V prípade závitovkového dopravníka sa palivá pri postupe závitovkovým dopravníkom premiešajú, ale naďalej sú zachované ich stanovené vzájomné pomery, s ktorými je palivová zmes zavádzaná do spaľovacej komory. Nárokovaná konštrukcia zostavy fluidného kotla je tiež prispôsobená na to, aby vrstvila druhé palivo na prvé na prvý zásobník alebo do prvého zásobníka.

Uvedené palivá sú výhodne vybrané zo skupiny, ktorú tvorí palivo vyrobené zo separovaného komunálneho odpadu, prednostne v granulovanej forme, hnedé uhlie, čierne uhlie, petrolkoks, drevná štiepka, pelety z drevnej štiepky, kokosové škrupiny, pelety alebo brikety z agrobiomasy, palivá vytvorené z kalov z čistiarní odpadových vôd, palivá vytvorené v procese spracovania potravín, krmív, biomasy, palivá z odpadov v poľnohospodárskej výrobe, palivá z odpadov pri výrobe olejov alebo bioliehu, najmä výpalky z výroby bioliehu, alebo lignín, otruby, plevy, palivá z trusov zo živočíšnej výroby.

Jedným z palív môže byť palivo vyrobené zo separovaného komunálneho odpadu, ktoré je v granulovanej forme, pričom je dávkované v množstve aspoň 50 hmotn. %, lepšie aspoň 70 hmotn. %, lepšie aspoň 80 hmotn. %, lepšie aspoň 90 hmotn. % celkového množstva palív privádzaných do spaľovacej komory fluidného kotla.

Rovnako je výhodné, keď sa do fluidného kotla cez vstupy vháňa fluidačné médium a nad úrovňou vstupov pre fluidačné médium sa do fluidného kotla vháňa sekundárny plyn aspoň v jednej výškovej úrovni, lepšie aspoň v dvoch výškových úrovniach, lepšie aspoň v troch úrovniach.

Sekundárny plyn je výhodne vháňaný do fluidného kotla aspoň v dvoch výškových úrovniach nad fluidným lôžkom, pričom sa sekundárny plyn privádzaný do jednej úrovne svojím zložením a/alebo svojou teplotou líši od sekundárneho plynu privádzaného do druhej úrovne.

Spaliny z fluidného kotla sú výhodne vedené do prvej zostavy tepelných výmenníkov, ktorá obsahuje aspoň jeden tepelný výmenník na ohrev vody a/alebo ohrev parovodnej zmesi, a/alebo na ohrev pary spalinami z fluidného kotla, načo sú tieto spaliny vedené do druhej zostavy tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev sekundárneho vzduchu a následne pozdĺž aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev primárneho vzduchu, pričom vzduch ohriaty v tepelnom výmenníku na ohrev primárneho vzduchu je vedený do fluidačných vstupov fluidného kotla a vzduch ohriaty v tepelnom výmenníku na ohrev sekundárneho vzduchu je vedený aspoň v jednej úrovni prívodu sekundárneho plynu do fluidného kotla.

Výhodne sa spaliny v druhej zostave tepelných výmenníkov pred vedením pozdĺž povrchu tepelného výmenníka na ohrev sekundárneho vzduchu vedú pozdĺž povrchu tepelného výmenníka na predohrev recirkulovaných spalín pre fluidačné médium, pričom recirkulované spaliny predhriate v tomto výmenníku sú privádzané do fluidačných vstupov fluidného kotla.

Pritom je tiež výhodné, keď sú spaliny pred privedením k povrchu tepelného výmenníka na predohrev recirkulovaných spalín pre fluidačné médium (ak je prítomný) alebo pred privedením k povrchu tepelného výmenníka na ohrev sekundárneho vzduchu vedený pozdĺž povrchu tepelného výmenníka na ohrev recirkulovaných spalín pre sekundárny plyn, pričom spaliny po prechode druhou zostavou tepelných výmenníkov sú vedené cez filter, načo je časť spalín vedená do tepelného výmenníka na ohrev recirkulovaných spalín pre sekundárny plyn a z neho sú privádzané do aspoň jedného prívodu sekundárneho plynu do fluidného kotla.

Obzvlášť je výhodné, keď pomerom recirkulovaných spalín a vzduchu vo fluidačnom médiu privádzanom do fluidačných vstupov a pomerom tepelných výkonov výmenníka v druhej zostave sa riadi teplota fluidačného média tak, že sa teplota fluidačného média privádzaného cez fluidačné vstupy riadi tak, že je nižšia ako 250 °C, lepšie nižšia ako 220 °C, ešte lepšie nižšia ako 200 °C, ešte lepšie nižšia ako 180 °C, ešte lepšie nižšia ako 160 °C, ešte lepšie nižšia ako 140 °C, ešte lepšie nižšia ako 120 °C, ešte lepšie nižšia ako 100 °C, a/alebo tým, že teplota spalín nad fluidnou vrstvou je menšia ako 890 °C, lepšie menšia ako 850 °C, lepšie menšia ako 800 °C, lepšie menšia ako 780 °C, lepšie menšia ako 750 °C, a/alebo sa privádzanie sekundárneho plynu, ktorý sa privádza do fluidného kotla a ktorý obsahuje sekundárny vzduch, alebo zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla, riadi tak, že teplota spalín za prvým a/alebo každým prípadným ďalším prívodom sekundárneho plynu je menšia ako 980 °C, lepšie menšia ako 950 °C, lepšie menšia ako 920 °C, lepšie menšia ako 890 °C, najlepšie menšia ako 860 °C, lepšie menšia ako 800 °C, a/alebo sa privádzanie sekundárneho plynu riadi tak, že teplota spalín v prvej zostave tepelných výmenníkov v oblasti, v ktorej sú spaliny privádzané na najbližšie spalinovému vstupu usporiadanej plochy tepelného výmenníka a/alebo na najbližšie spalinovému vstupu kolmo na smer prúdenia spalín usporiadanej plochy tepelného výmenníka, je nižšia ako 850 °C, lepšie nižšia ako 830 °C, lepšie nižšia ako 780 °C, lepšie nižšia ako 750 °C, lepšie nižšia ako 700 °C, lepšie nižšia ako 680 °C, lepšie nižšia ako 650 °C, lepšie nižšia ako 620 °C.

Výhodne sa spaliny po vyvedení zo spaľovacej komory fluidného kotla vedú do prvej zostavy tepelných výmenníkov, pričom ako fluidačné médium sa použije zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla, pričom riadenie pomeru vzduchu a recirkulovaných spalín vo fluidačnom médiu privádzanom do fluidného kotla sa vykonáva tak, že teplota spalín nad fluidnou vrstvou je menšia ako 890 °C, lepšie menšia ako 850 °C, lepšie menšia ako 800 °C, lepšie menšia ako 780 °C, lepšie menšia ako 750 °C, a/alebo sa spaliny po vyvedení z fluidného kotla vedú do prvej zostavy tepelných výmenníkov, v ktorej sú spaliny privádzané na najbližšie spalinovému vstupu usporiadanej plochy tepelného výmenníka a/alebo na najbližšie spalinovému vstupu kolmo na smer prúdenia spalín usporiadanej plochy tepelného výmenníka tak, že ich teplota je nižšia ako 830 °C, lepšie nižšia ako 780 °C, lepšie nižšia ako 750 °C, lepšie nižšia ako 700 °C, lepšie nižšia ako 680 °C, lepšie nižšia ako 650 °C, lepšie nižšia ako 620 °C.

V zvlášť výhodnom uskutočnení sa spaliny po vyvedení zo spaľovacej komory fluidného kotla vedú do prvej zostavy tepelných výmenníkov, pričom ako sekundárny plyn sa použije iba sekundárny vzduch a/alebo zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla, pričom prívod sekundárneho vzduchu a/alebo zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla tvoriaci sekundárny plyn privádzaný do fluidného kotla sa riadi tak, že teplota spalín za prvým a/alebo každým prípadným ďalším prívodom sekundárneho plynu je menšia ako 980 °C, lepšie menšia ako 950 °C, lepšie menšia ako 920 °C, lepšie menšia ako 890 °C, najlepšie menšia ako 850 °C, lepšie menšia ako 800 °C, a/alebo sa spaliny po vyvedení z fluidného kotla vedú do prvej zostavy tepelných výmenníkov, pričom množstvo sekundárnych vzduchov privádzaných do spaľovacej komory fluidného kotla a/alebo pomer vzduchu a recirkulovaných spalín v sekundárnom plyne privádzanom do fluidného kotla sa riadi tak, že teplota spalín v prvej zostave tepelných výmenníkov v oblasti, v ktorej sú spaliny privádzané na najbližšie spalinovému vstupu usporiadanej plochy tepelného výmenníka a/alebo na najbližšie spalinovému vstupu kolmo na smer prúdenia spalín usporiadanej plochy tepelného výmenníka, je nižšia ako 850 °C, lepšie nižšia ako 830 °C, lepšie nižšia ako 780 °C, lepšie nižšia ako 750 °C, lepšie nižšia ako 700 °C, lepšie nižšia ako 680 °C, lepšie nižšia ako 650 °C, lepšie nižšia ako 620 °C.

Rovnako je výhodné, keď sa ako fluidačné médium použije iba primárny vzduch alebo zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla, pričom vzduch tejto zmesi sa pred zavedením do fluidného kotla predhreje v tepelnom výmenníku na predohrev vzduchu spalinami z fluidného kotla a/alebo recirkulované spaliny tejto zmesi sa pred zavedením do fluidného kotla ohrejú v tepelnom výmenníku na ohrev recirkulovaných spalín spalinami z fluidného kotla.

Prídavne alebo alternatívne sa výhodne ako sekundárny plyn použije len sekundárny vzduch a/alebo zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla, pričom vzduch tejto zmesi sa pred zavedením do fluidného kotla predhreje v tepelnom výmenníku na predohrev vzduchu spalinami z fluidného kotla a/alebo recirkulované spaliny tejto zmesi sa pred zavedením do fluidného kotla ohrejú v tepelnom výmenníku na ohrev recirkulovaných spalín spalinami z fluidného kotla.

V prípade, kedy je vyrábaná para, je výhodné, keď spaliny z fluidného kotla sú vedené do prvej zostavy tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného prehrievača vo forme tepelného výmenníka na výrobu prehriatej pary, a potom pozdĺž povrchu aspoň jedného ohrievača vo forme tepelného výmenníka na ohrev vody a/alebo parovodnej zmesi privádzanej do bubna a z neho je para privádzaná do prehrievača, načo sú tieto spaliny vedené do druhej zostavy tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev recirkulovaných spalín a pozdĺž aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev vzduchu, načo sú spaliny vedené cez filter a následne je časť spalín vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla a/alebo do aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev recirkulovaných spalín, z ktorého je vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla, do ktorého je zaústený vzduch, ktorý bol vedený tepelným výmenníkom na ohrev vzduchu.

V prípade, keď je vyrábaná parovodná zmes alebo horúca voda, je výhodné, keď spaliny z fluidného kotla sú vedené do prvej zostavy tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka na výrobu pary, a potom pozdĺž povrchu aspoň jedného ohrievača vo forme tepelného výmenníka na ohrev vody a/alebo parovodnej zmesi privádzanej do bubna, načo sú tieto spaliny vedené do druhej zostavy tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev recirkulovaných spalín a pozdĺž aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev vzduchu, načo sú spaliny vedené cez filter a následne je časť spalín vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla a/alebo do aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev recirkulovaných spalín, z ktorého je vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla, do ktorého je zaústený vzduch, ktorý bol vedený tepelným výmenníkom na ohrev vzduchu.

V prípade, keď je vyrábaná teplá voda, je výhodné, keď spaliny z fluidného kotla sú vedené do prvej zostavy tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka na výrobu teplej vody, načo sú tieto spaliny vedené do druhej zostavy tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev recirkulovaných spalín a pozdĺž aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev vzduchu, načo sú spaliny vedené cez filter a následne je časť spalín vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla a/alebo do aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev recirkulovaných spalín, z ktorého je vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla, do ktorého je zaústený vzduch, ktorý bol vedený tepelným výmenníkom na ohrev vzduchu.

Výhodne je sekundárny vzduch zavedený do potrubia na prívod sekundárneho plynu do spaľovacej komory, do ktorého je zaústený vzduch, ktorý bol vedený tepelným výmenníkom na ohrev vzduchu, a/alebo spalín, ktoré boli vedené cez filter, je vedená do aspoň jedného tepelného výmenníka na ohrev recirkulovaných spalín.

Výhodne sú spaliny pred privedením k tepelnému výmenníku na predohrev vzduchu spalinami z fluidného kotla a/alebo k tepelnému výmenníku na ohrev recirkulovaných spalín spalinami z fluidného kotla vedené pozdĺž povrchu tepelného výmenníka na predohrev vody privádzanej následne do ohrievača.

Výhodne sa do fluidného kotla cez vstupy vháňa fluidačné médium, ktoré má teplotu nižšiu ako 250 °C, lepšie pod 220 °C, ešte lepšie pod 200 °C, ešte lepšie pod 180 °C, ešte lepšie pod 160 °C, ešte lepšie pod 140 °C, ešte lepšie pod 120 °C, ešte lepšie pod 100 °C.

Výhodne je teplota napájacej vody privádzanej do tepelného výmenníka na predohrev vody aspoň 105 °C, lepšie aspoň 125 °C, lepšie aspoň 145 °C, lepšie aspoň 180 °C, lepšie aspoň 195 °C, lepšie aspoň 210 °C, lepšie aspoň 230 °C.

Zostavu fluidného kotla 1 je možné teda nárokovaným spôsobom riadiť tak, aby sa zbytočne nezvyšovali teploty spalín v spaľovacej komore nad hodnotu nevyhnutne potrebnú a aby sa následne spaliny čo najrýchlejšie schladzovali, teda aby sa znížila teplota spalín pred prehrievačmi a pred výmenníkmi, ktoré sú uložené priečne - kolmo na prúdenie spalín pod uvedenú teplotu.

Výhodne sú prehrievače uložené ako súprúdové, takže časti priehrievača s najvyššou teplotou sú v čo najnižšej teplote spalín.

Ďalej je výhodné nepoužívať v zostave výmurovky.

Vďaka takejto konštrukcii a vďaka spôsobu prevádzkovania uvedenej zostavy fluidného kotla podľa vynálezu je možné zdvihnúť teploty na prehrievačoch pary nad 420 °C, lepšie nad 440 °C, lepšie nad 460 °C.

Dôležité na zníženie účinkov chloridovej korózie a nálepov na dýzach fluidného roštu je zníženie teploty fluidačného média idúceho cez dýzy fluidného roštu. Na to slúži usporiadanie tepelných výmenníkov na predohrev vzduchov a spalín a zostava ventilátorov, ako je uvedené v príkladnom uskutočnení. Týmto usporiadaním je možné dosiahnuť optimálne nízke teploty fluidačného média a znížiť korózie a nálepy na minimum.

Pri konštrukcii a usporiadaní teplovýmenných plôch (ohrievača vzduchu a recirkulovaných spalín) je možné tiež zdvihnúť aj teploty napájacej vody kotla, a pritom mať pod kontrolou aj chloridovú koróziu dýz fluidného kotla. Tým je možné tiež podstatným spôsobom zdvihnúť termickú účinnosť parného cyklu.

Tieto uvedené poznatky boli skúmané počas piatich rokov na fluidnom kotle, v ktorom sa trvale spaľovalo palivo s obsahom až 0,5 hmotn. % chlóru v palive. Chloridová korózia prehrievača a nechladených materiálov vložených do prostredia spalín z daného paliva do oblasti s teplotou pod 700 °C sa pri dodržaní predpísaných postupov/pri riadení teplôt neprejavila, nevznikali ani na nich žiadne krusty alebo nálepy.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Príkladné uskutočnenie zostavy fluidného kotla podľa vynálezu je znázornené na obr. 1 vo forme schematického náčrtu, na obr. 2 je fotografia tepelného výmenníka používaného v prevádzke so zostavou fluidného kotla podľa vynálezu bez nálepov (bez chloridovej korózie), na obr. 3A je fotografia tepelného výmenníka s nálepmi, na obr. 3B je fotografia tepelného výmenníka, z ktorého boli odstránené nálepy a je viditeľná korózia, a na obr. 4 je fotografia dýzy s nálepmi.

Príklady uskutočnenia vynálezu

V znázornenom príkladnom uskutočnení obsahuje zostava fluidný kotol 1 obsahujúci spaľovaciu komoru, do ktorej je zdola cez zostavu fluidačných vstupov 2 zaústené fluidačné médium.

Do fluidného kotla 1 je tiež z boku zaústená dvojica sklzov 3, 4, ktorých výstupy sú v pôdorysnom pohľade usporiadané so vzájomným rozstupom tak, aby privádzali palivo, resp. zmes palív každý do jednej oblasti fluidnej vrstvy, resp. nad ňu. Na hornej časti sklzov 3, 4 sú zaústené prívody 25, 26 sekundárneho vzduchu ako unášacieho plynu na zvýšenie hybnosti palivovej zmesi privádzanej do fluidného kotla 1. Sklzy 3, 4 sú výhodne vo forme trubíc. Prívody sekundárnych vzduchov môžu byť zavedené tiež cez turnikety 51, 52. V takom prípade napomáhajú vyprázdňovať aj turnikety 51, 52.

Zostava ďalej obsahuje dvojicu dopravníkov 5, 6. Do prvého sklzu 3 je zaústený prvý dopravník 5 a do druhého sklzu 4 je zaústený druhý dopravník 6. Dopravníky 5, 6 sú v tomto príkladnom uskutočnení vo forme závitovkových dopravníkov, je možné ale použiť tiež pásový dopravník, hrablicový dopravník, vibračný dopravník, článkový, alebo len dopravník vo forme dostatočne rozmerného sklzu, do ktorého sú zaústené podávače paliva 12, 13, 14, 15, 16 a pod.

Zostava ďalej obsahuje palivové zásobníky 7, 8, 9, 10, 11 a palivové dávkovače 12, 13, 14, 15, 16, ktoré sú usporiadané takto: Prvý palivový zásobník 7 je zaústený do prvého palivového dávkovača 12, ktorý je zaústený jedným výstupom na prvý dopravník 5 a druhým výstupom na druhý dopravník 6. Obdobne druhý palivový zásobník 8 je zaústený do druhého palivového dávkovača 13, ktorý je zaústený jedným výstupom na prvý dopravník 5 a druhým výstupom na druhý dopravník 6. Obdobne sú navzájom a s prvým a druhým dopravníkom 5, 6 prepojené tretí palivový zásobník 9, tretí palivový dávkovač 14, štvrtý palivový zásobník 10, štvrtý palivový dávkovač 15 a piaty palivový zásobník 11 a piaty palivový dávkovač 16.

Zostava fluidného kotla ďalej zahŕňa zásobník 17 CaCO3, ktorý je jedným výstupom zaústený do prvého dopravníka 5 a druhým výstupom do druhého dopravníka 6, a ďalej zásobník 18 inertu (teda nespáliteľnej zložky fluidnej vrstvy, napr. piesku), ktorý je tiež jedným výstupom zaústený do prvého dopravníka 5 a druhým výstupom do druhého dopravníka 6. Zásobník 17 CaCO₃ a/alebo zásobník 18 inertu môže byť alternatívne zaústený priamo do spaľovacej komory fluidného kotla 1.

Do fluidného kotla 1 je na niekoľkých miestach, resp. v niekoľkých úrovniach, zaústený prívod 19 sekundárneho plynu (sekundárnej zmesi vzduchu a recirkulovaných spalín alebo len sekundárneho vzduchu). Ďalej je v tomto príkladnom uskutočnení zaústený do hornej oblasti fluidného kotla 1 prívod 20 pomocného spaľovacieho plynu, v tomto prípade zemného plynu, a tiež prívod 21 denitrifikačného média na báze močoviny na selektívnu nekatalytickú redukciu (tzv. DENOx).

V strednej až nižšej oblasti fluidného kotla 1 sú usporiadané zapaľovacie horáky 22 a v úplne dolnej oblasti je usporiadaný regulovateľný odvod 23 popolovín, ktorý je zaústený na zariadení 24 na prepravu popolovín.

Každý z dopravníkov 5, 6 je pri svojom výstupe vybavený rotačným podávačom palivovej zmesi, napríklad vo forme turniketu 51, 52, pomocou ktorých sa oddeľuje priestor spaľovacej komory od dopravných ciest palív.

Na zostavu fluidného kotla 1 podľa vynálezu v znázornenom príkladnom uskutočnení nadväzuje cez odťah 29 spalín prvá zostava 27 tepelných výmenníkov, ktorá obsahuje plášť, v ktorom sú uložené v smere prechodu spalín tepelné výmenníky, ktorými sú prvý prehrievač 28, pod ním druhý prehrievač 29 a pod ním ohrievač a/alebo výparník 30. Tieto tepelné výmenníky sú pritom prepojené tak, že voda je privádzaná zo zdroja do (ďalej opísaného) tepelného výmenníka 33 na predohrev vody (tzv. ekonomizér) do dolnej časti bubna 31, ktorý je uložený (v tomto parnom uskutočnení) zvonka prvej zostavy 27 tepelných výmenníkov, z dolnej časti bubna 31 je voda potrubím vedená do ohrievača 30, následne (v tomto uskutočnení už v podstate vo forme parovodnej zmesi) do hornej časti bubna 31, z nej do prvého prehrievača 28 a z neho do druhého prehrievača 29, odkiaľ je vedená už prehriata para na ďalšie využitie.

Do bubna 31 je tiež zaústený vývod 48 z (tu neznázorneného) výmenníka tvoriaceho aspoň časť teplovýmenných plôch spaľovacej komory fluidného kotla 1 a vývod 49 z (tu neznázorneného) výmenníka tvoriaceho aspoň časť plášťa/teplovýmenných plôch prvej zostavy 27 tepelných výmenníkov. Uvedené neznázornené výmenníky môžu byť parné, horúcovodné alebo teplovodné a výhodne sú zložené z membránových/rúrkových stien.

Výhodne môžu byť prehrievače 28, 29 konštruované ako zvislé zväzkové výmenníky s pozdĺžnym prúdením, teda najlepšie ako súprúdové s prúdom spalín, pod ktorými nie sú inštalované priečne rúrkové zväzky, na ktorých by sa mohli usadzovať odfúknuté nálepy. V tomto príkladnom uskutočnení sú prehrievače 28, 29 vo forme zväzkových výmenníkov uložených priečne, t. j. kolmo na smer prúdenia spalín.

Proces spaľovania a následného vedenia spalín je výhodne riadený tak, aby teplota v spaľovacej komore bola nižšia ako 950 °C, lepšie nižšia ako 930 °C, lepšie nižšia ako 900 °C, lepšie nižšia ako 870 °C, lepšie nižšia ako 850 °C, lepšie nižšia ako 800 °C, lepšie nižšia ako 770°C; a súčasne tak, aby spaliny privádzané na prehrievače mali teplotu nižšiu ako 850 °C, lepšie nižšiu ako 800 °C, lepšie nižšiu ako 780 °C, lepšie nižšiu ako 750 °C, lepšie nižšiu ako 720 °C, lepšie nižšiu ako 700 °C, lepšie nižšiu ako 680 °C, lepšie nižšiu ako 650 °C a lepšie nižšiu ako 620 °C.

V prípade spaľovania odpadov ako separovaný komunálny odpad alebo kaly z ČOV je potrebné udržať v spaľovacej kôre teplotu nad 850 °C, a to počas zdržania spalín 2 sekundy. Systém, ako je možné tieto alebo iné teploty udržať, je opísaný ďalej v texte.

Rovnako je výhodné s ohľadom na možné výkyvy teplôt v spaľovacej komore, a teda aj výkyvy teplôt spalín privádzaných na prehrievače 28, 29 zaústiť do prvej zostavy 27 tepelných výmenníkov (neznázornenej) parného ofukovača, využiteľnej na občasné čistenie teplovýmenných plôch tepelných výmenníkov, najmä prehriavčov 28, 29 od popola a ľahkých nálepov.

V neznázornených uskutočneniach (najmä podľa požiadaviek na výslednú teplotu vody/pary) môžu byť niektoré časti prvej zostavy 27 odlišné alebo vynechané, napríklad je možné vynechať bubon 31, je možné vynechať prvý a/alebo druhý prehrievač 28, 29 a pod.

Výstup spalín z prvej zostavy 27 tepelných výmenníkov je zaústený do druhej zostavy 32 tepelných výmenníkov, ktorá obsahuje plášť, v ktorom sú usporiadané v prúde spalín (najlepšie v smere prúdenia spalín v nasledujúcom poradí za sebou) tepelný výmenník 33 na predohrev vody privádzanej do bubna 31, tepelný výmenník 34 na ohrev recirkulovaných spalín určených na pridávanie do sekundárneho vzduchu na účely prípravy sekundárneho plynu, tepelný výmenník 35 na predohrev recirkulovaných spalín na pridávanie do primárneho vzduchu, s ktorým spoločne tvorí fluidačné médium, tepelný výmenník 36 na ohrev sekundárneho vzduchu pred jeho prívodom do fluidného kotla a tepelný výmenník 37 na predohrev primárneho vzduchu. Aj v druhej zostave 32 tepelných výmenníkov nie je potrebné použiť všetky znázornené súčasti, napríklad nie je potrebná inštalácia tepelného výmenníka 33 na predohrev vody a/alebo tepelného výmenníka 34 na ohrev recirkulovaných spalín určených na pridávanie do sekundárneho vzduchu na účely prípravy sekundárneho plynu a pod. Poradie tepelných výmenníkov 34 až 37 môže byť aj iné, opísané umiestnenie je však najvýhodnejšie.

Výstupný otvor na spaliny z druhej zostavy 32 tepelných výmenníkov je potom cez filter 40 a dymový ventilátor 41 prepojený s komínom 42.

Prívod vzduchu do tepelného výmenníka 37 na predohrev primárneho vzduchu je zabezpečený primárnym ventilátorom 43. Prívod vzduchu do tepelného výmenníka 36 na ohrev sekundárneho vzduchu je zabezpečený sekundárnym ventilátorom 44. Prívod recirkulovaných spalín do tepelného výmenníka 35 na predohrev recirkulovaných spalín pridávaných do primárneho vzduchu zavádzaných do fluidného kotla 1 ako súčasť fluidačného média je zabezpečený prvým recirkulačným ventilátorom 45, ktorý je prepojený s potrubím vedeným z filtra 40 a/alebo potrubím z dymového ventilátora 41. Prívod recirkulovaných spalín do tepelného výmenníka 34 na ohrev recirkulovaných spalín pridávaných do sekundárneho plynu pred zavedením do fluidného kotla 1 je zabezpečený druhým recirkulačným ventilátorom 46, ktorý je prepojený s potrubím vedeným z filtra 40 a/alebo potrubím z dymového ventilátora 41.

Je zrejmé, že nie je potrebné použiť všetky uvedené tepelné výmenníky, teda že je možné niektorý z tepelných výmenníkov na ochladzovanie spalín pomocou ohrevov/predohrevov/vzduchu alebo recirkulovaných spalín vynechať alebo ich realizovať inak ako pomocou vzduchu alebo recirkulovaných spalín využiteľných v kotle. Môže sa ohrievať vzduch slúžiaci na predohrev vzduchu z vonkajšieho prostredia alebo napr. voda, teda sa použije výmenník na ohrev vody spalinami, kde ohrev vody slúži na iné využitie spätného tepla, ako je uvedené. Najvýhodnejší je ale navrhnutý systém.

Zariadenie znázornené na obr. 1 ďalej zahŕňa teplotné snímače T, tlakové snímače P a prietokomery Q.

Zostava ďalej obsahuje neznázornenú riadiacu jednotku, ktorá je prepojená s dopravníkmi 5, 6 na riadenie ich rýchlosti, s dávkovačmi 12 až 16 na riadenie dávkovania paliva, so zásobníkom 17 CaCO3 a zásobníkom 18 inertu, ďalej s aspoň niektorými teplotnými snímačmi T, tlakovými snímačmi P a prietokomermi Q, prípadne aj turniketmi 51, 52, a tiež s ventilmi a/alebo ventilátormi na riadenie prívodu fluidačného média do fluidných vstupov 2, resp. na riadenie prívodu primárneho vzduchu a prívodu recirkulovaných spalín do spoločného potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla 1, a ďalej na riadenie prívodov 19 sekundárneho plynu (prípadne aj na riadenie množstva primiešavaných recirkulovaných spalín do sekundárneho vzduchu), na riadenie prívodu 20 pomocného spaľovacieho plynu a na riadenie prívodu 21 denitrifikačného média do fluidného kotla 1 atď.

Za prevádzky zostavy znázornenej na výkrese sú CaCO3, palivo a inert priebežne dávkované na dopravníky 5, 6. (Alternatívne môžu byť CaCO3 a inert dávkované priamo do spaľovacej komory fluidného kotla.) Zostavenie palivovej zmesi, teda odmeriavanie jednotlivých palív na ich výdaj stanovenou rýchlosťou, teda so stanovenou hmotnosťou alebo stanoveným objemom za časovú jednotku, sa vykonáva pomocou podávačov 12, 13, 14, 15, 16, čím sa udržiava vzájomný pomer jednotlivých palív vo výslednej palivovej zmesi privádzanej do fluidného kotla 1. Do fluidného kotla 1 je tak v znázornenom príkladnom uskutočnení podávaný cez sklzy 3, 4 súvislý prúd obsahujúci vrstvy CaCO3, inertu a všetkých palív stále v rovnakom vzájomnom pomere. Nedochádza tak ku vzniku oblastí fluidnej vrstvy, ktoré by mali navzájom výrazne odlišné zloženie, takže nedochádza ani ku vzniku technologických problémov spôsobených nehomogenitou paliva vo fluidnej vrstve.

Množstvá a vrstvy palív a prípadne aj aditív je možné pomocou dávkovačov 12, 13, 14, 15, 16 riadiť a navrstviť na dopravníkoch 5, 6 aj s ohľadom na to, akým spôsobom je privádzaný k sklzu 3, 4 unášací plyn a s ohľadom na rôznu sypnú hmotnosť paliva tak, aby prúd unášacieho plynu neodfukoval vrstvu s nízkou hmotnosťou do iných oblastí ako ostatné zložky, prípadne aby nedochádzalo k úletu zložiek s nízkou hmotnosťou do vyšších oblastí spaľovacej komory fluidného kotla 1, teda nad fluidnú vrstvu.

Pokiaľ je ako v znázornenom uskutočnení použitý ako dopravník 5, 6 závitovkový dopravník, dochádza navyše k premiešavaniu nadávkovaného paliva a aditív. Pritom je možné závitovkový dopravník usporiadať tak, že jednotlivé dávkovače 12 až 16 palív a prívody aditív sú zaústené do samostatných alebo spoločných vstupov závitovkového dopravníka alebo sú zaústené na dopravníkový pás, ktorý je privedený do vstupu závitovkového dopravníka, ktorý potom na finálnej trase k spaľovacej komore fluidného kotla všetky zložky premieša a privedie do sklzu 3, 4.

Ak je ako dopravník 5, 6 použitý napríklad pásový dopravník, sú palivá vrstvené na dopravníku 5, 6 vždy v súvislých, presne objemovo (alebo hmotnostne, alebo pomerovo) dávkovaných vrstvách palív, takže je do spaľovacej komory privádzaná zmes, ktorá síce nie je premiešaná, ale má v každom okamihu (v danom okamihu alebo krátkom časovom úseku) presne dané rovnaké zloženie, resp. dané vzájomné pomery množstiev jednotlivých druhov palív a prípadne aj aditív.

Ako palivo dodávané do jednotlivých zásobníkov je možné použiť RDF (palivo vyrobené zo separovaného komunálneho odpadu), hnedé uhlie, čierne uhlie, drevnú štiepku, pelety z drevnej štiepky alebo pelety (alebo brikety) z agrobiomasy, alebo palivá vytvorené z kalov z čistiarní odpadových vôd, alebo palivá vytvorené v procese spracovania potravín, biomasy (otruby, plevy, lignín...) a podobne.

Dávkovanie paliva na proces spaľovania je výhodne napríklad nasledujúce:

až 90 %, lepšie 0 až 40 % RDF (palivo zo separovaného komunálneho odpadu), až 90 %, lepšie 0 až 40 % hnedého uhlia, až 90 %, lepšie 0 až 40 % čierneho uhlia, až 90 %, lepšie 0 až 40 % drevnej štiepky, až 90 %, lepšie 0 až 40 % peliet z agrobiomasy a až 90 %, lepšie 0 až 40 % drevených peliet.

Ďalej sú uvedené ilustratívne príklady zmesi palív, ktoré môžu byť spaľované v zostave fluidného kotla podľa vynálezu, resp. spôsobom podľa vynálezu:

Zmes 1 RDF Hnedé uhlie Čierne uhlie Drevná štiepka Pelety Ekover	30 % (RDF je palivo zo separovaného komunálneho odpadu) 20 % 25 % 20 % 5 % (pelety Ekover sú pelety z rastlinného materiálu, ako sú napríklad zlomky semien, povrchové vrstvy semien, neštandardné semená, plevy, plievky, osti, kúsky ostatných častí rastlín, semena burín a nekultúrnych rastlín, biologická mrva a pod.)
Zmes 2 RDF Hnedé uhlie	50 % 10 %

Drevná štiepka 20 %

Pelety z agrobiomasy 20 %

Zmes 3

RDF	70 %
Hnedé uhlie	5 %
Drevná štiepka	25 %
Pelety z agrobiomasy	0 %

Zmes 4
RDF	10 %
Hnedé uhlie	10 %
Čierne uhlie	5 %
Drevná štiepka	50 %
Pelety z agrobiomasy	25 %

Zmes 5

RDF	35 %
Čierne uhlie	5 %
Drevná štiepka	50 %
Pelety drevené	10 %

V znázornenom príkladnom uskutočnení sú použité dva dopravníky 5, 6. Je ale samozrejme možné použiť len jeden dopravník 5 alebo naopak tri alebo viac dopravníkov podľa toho, aká veľká je pôdorysná plocha spaľovacej komory, resp. fluidnej vrstvy vo fluidnom kotle 1.

Všeobecne je výhodné, keď na pôdorysnú plochu 20 m², lepšie na plochu 18 m², ešte lepšie 16 m², ešte lepšie 12 m², ešte lepšie 10 m², ešte lepšie 8 m², najlepšie na plochu 6 m² pripadá aspoň jeden vstup na prívod palivovej zmesi do spaľovacej komory fluidného kotla 1, resp. aspoň jeden dopravník 5, 6 a/alebo sklz 3, 4. Rovnako je výhodné, keď na pôdorysnú plochu 3 m² pripadá maximálne jeden vstup na prívod paliva do spaľovacej komory, resp. maximálne jeden dopravník 5 a/alebo sklz 3.

V znázornenom uskutočnení je použitých päť zásobníkov 7 až 11 paliva a päť príslušných dávkovačov 12 až 16 paliva. Je samozrejme možné vybaviť zostavu iným počtom zásobníkov 7 až 11 paliva a dávkovačov 12 až 16 paliva. Rovnako je možné, aby napríklad jeden zásobník 7 slúžil na plnenie dvoch alebo viacerých dávkovačov 12 až 16 paliva, obzvlášť ak majú dávkovače 12 až 16 paliva dostatočne veľký vstupný priestor, aby mohol jeden zásobník 7 striedavo obsluhovať/doplňovať napríklad aspoň dva dávkovače 12 až 16 paliva.

V znázornenom uskutočnení má každý dávkovač 12 až 16 paliva dva výstupy, jeden na dávkovanie na prvý dopravník 5 a druhý na dávkovanie na druhý dopravník 6. Je ale tiež možné realizovať podávanie z každého zásobníka 7 vždy cez dva dávkovače, pričom každý z nich je určený na dávkovanie na jeden dopravník 5, 6. Alternatívne je možné pre každý dopravník 5, 6 pripraviť príslušný počet zásobníkov paliva a dávkovačov paliva, ktoré sú zaústené výhradne na daný dopravník 5, 6.

Prívody 25, 26 sekundárneho vzduchu, ako unášacieho plynu na zvýšenie hybnosti palivovej zmesi privádzanej do fluidného kotla 1, sú prepojené so sekundárnym ventilátorom 44 na zavádzanie studeného, resp. neohriateho sekundárneho vzduchu do spaľovacej komory. Vďaka tomu je možné regulovať teplotu na vstupe paliva do spaľovacej komory fluidného kotla 1 reguláciou množstva privádzaného obyčajne studeného vzduchu (prípadne aj teplého) sekundárneho vzduchu cez vstupy na palivo a ohriateho sekundárneho vzduchu a teploty v spaľovacej komore cez prívody 19 sekundárneho plynu. V ďalšom výhodnom uskutočnení je možné do prívodov 25 alebo 26 zaviesť recirkulované spaliny na zníženie obsahu kyslíka v miestach prívodov paliva a/alebo cez prívody 19 zaviesť teplé alebo studené recirkulované spaliny na riadenie teploty spalín v spaľovacej komore fluidného kotla 1.

Prívody 25, 36 sekundárneho vzduchu je možné podľa typu fluidného kotla 1, podľa typu palív a podľa typu sklzu 3, 4 prípadne aj vynechať alebo vynechať len jeden z nich, prípadne naopak zvýšiť ich počet.

Prívody 19 sekundárneho vzduchu a/alebo recirkulovaných spalín je možné podľa typu fluidného kotla 1 a podľa typu palív prípadne tiež vynechať, použiť len jeden z nich, prípadne naopak zvýšiť ich počet.

Pri spaľovaní podľa vynálezu je možné teploty vo fluidnom lôžku riadiť riadením pomeru množstva vzduchu a recirkulovaných spalín vo fluidačnom médiu, teda riadením množstva kyslíka privádzaného k horeniu. Zároveň je teplota vo fluidnej vrstve ovplyvňovaná množstvom tepla odvádzaného cez teplovýmenné plochy.

Teplotu nad fluidným lôžkom v spaľovacej komore je možné riadiť množstvom sekundárneho vzduchu privádzaného v jednotlivých úrovniach, teda cez jednotlivé prívody. Pri spaľovaní vystupuje z fluidnej vrstvy horľavý plyn, najmä CO, prípadne zmes horľavých plynov, ako je CO, H2, metán a vyššie uhľovodíky. Tieto horľavé plyny potom horia, respektíve zhoria v závislosti od toho, koľko je prítomného/dodávaného kyslíka. Uvedeným horením plynov alebo zmesí plynov nad fluidným lôžkom je ovplyvňovaná teplota v danej oblasti, takže na dosiahnutie požadovanej teploty v určitej úrovni spaľovacej komory sa riadi prívod kyslíka, teda sekundárneho vzduchu. Pri niektorých zmesiach palív sa môže stávať, že časť paliva, namiesto aby zhorela vo fluidnom lôžku na CO, náhodne ulietava a následne horí nad fluidným lôžkom. Na toto horenie je potrebné dodávať kyslík prívodmi sekundárneho vzduchu, pričom ale toto horenie súčasne zvyšuje teplotu nad fluidným lôžkom. Zníženie tejto teploty je tak realizované pridávaním recirkulovaných spalín do sekundárneho plynu. Sekundárny plyn môže byť privádzaný do jednotlivých úrovní spaľovacej komory nad fluidným lôžkom (alebo do aspoň jednej úrovne) ako zmes sekundárneho vzduchu a recirkulovaných spalín alebo môžu byť sekundárny vzduch a recirkulované spaliny dodávané nad fluidné lôžko samostatne. V oboch prípadoch je privádzané množstvo riadené s ohľadom na požadované teploty a na predpokladanú spotrebu kyslíka nad fluidným lôžkom.

Opísané riadenie teplôt v jednotlivých úrovniach spaľovacej komory je obzvlášť výhodné z toho dôvodu, že umožňuje spaľovanie rôznych palivových zmesí v fluidnom kotle 1 a plynulý prechod z jedného typu zmesi na druhý bez potreby odstávky. Navyše obzvlášť v prípade spaľovania palív s významným obsahom chlóru, ako sú napríklad palivá zo separovaného komunálneho odpadu a agrobiomasy, je potrebné riadiť teploty v spaľovacej komore aj v následnej dráhe spalín tak, aby sa eliminovala, prípadne výrazne obmedzila chlórová a chloridová korózia. A ďalej aj tak, aby bolo možné dosiahnuť zdržanie spalín s teplotou 850 °C počas 2 sekúnd, čo je potrebná podmienka na spaľovanie odpadov, t. j. RDF a kalov z ČOV.

Na uvedené riadenie teplôt je výhodne využitá riadiaca jednotka, do ktorej sú privádzané údaje o teplotách z teplotných a ďalších snímačov a ktorá potom na základe dodaných údajov a prípadne aj zadaných údajov o aktuálne privádzanom type zmesi palív (napr. predpokladaný obsah chlóru v palive) riadi alebo umožňuje riadenie ventilov a/alebo ventilátorov 43, 44, 45, 46 na privádzanie vzduchu a recirkulovaných spalín do vstupov fluidačného média a/alebo do prívodov sekundárneho vzduchu/plynu, a/alebo do sklzov 3, 4.

Z hľadiska variability zloženia paliva je preto vhodné zodpovedajúcim spôsobom nadimenzovať prívody fluidačného média a sekundárneho plynu a ich ventilátory 43, 44, 45, 46, ktorými sa atmosféra v spaľovacej komore fluidného kotla 1 prispôsobuje zloženiu aktuálne dodávanej zmesi palív.

Z hľadiska variability zloženia paliva je preto vhodné zodpovedajúcim spôsobom nadimenzovať tepelné výmenníky 35, 37 na čo možno najnižšie teploty fluidačného média na elimináciu účinkov chlórových a chloridových korózií na dýzy fluidného roštu, najmä pri palivách obsahujúcich chlór v organickej alebo anorganickej podobe, najmä potom s ohľadom na požiadavky na zvýšenie termickej účinnosti parného cyklu, teda v súvislosti s požiadavkami na nárast teploty napájacej vody pri kotle s fluidným spaľovaním s obvyklou teplotou napájacej vody 105 °C a/alebo najmä teplotou napájacej vody vyššou ako 125 °C, a/alebo vyššou ako 145 °C, alebo vyššou ako 180 °C, a/alebo vyššou ako 195 °C, a/alebo vyššou ako 210 °C, a/alebo vyššou ako 230 °C.

Tiež je vhodné k tepelným výmenníkom 34, 35, 36, 37 nadimenzovať aj príslušné ventilátory, ktorými sa tiež riadi teplota fluidačného média a tiež sa atmosféra v spaľovacej komore fluidného kotla 1 prispôsobuje zloženiu aktuálne dodávanej zmesi palív.

Teplota fluidizačného média významne ovplyvňuje korózne napadnutie dýz fluidného roštu. Na dýzach fluidného roštu sa objavia nálepy a v podstate tečúce nánosy rôznych solí, zlúčenín Cl s K, Na, Ca. Tieto nálepy postupne narastajú, až vytvoria kompletné nánosy na dýzach. Tieto nálepy tečú (zväčšujú sa) a zakryjú aj vlastné otvory dýz a postupne dýzy znefunkčnia. Keď prestanú fungovať dýzy (vstupy 2), prestane fungovať aj rošt kotla a jeho následkom aj samotný fluidný kotol 1.

Pri vykonaných skúšobných uskutočneniach mala najpodstatnejší vplyv na vznik a rozvoj nálepov na dýzach fluidného kotla 1 teplota fluidačného média: čím bola nižšia, tým boli nižšie nálepy, tým bol dlhší čas do čistenia dýz.

Je teda žiaduce, aby teplota fluidačného média bola čo najnižšia, teda pod 250 °C, lepšie pod 220 °C, ešte lepšie pod 200 °C, ešte lepšie pod 180 °C, ešte lepšie pod 160 °C, ešte lepšie pod 140 °C, ešte lepšie pod 120 °C, ešte lepšie pod 100 °C. Teplotu fluidačného média je možné výhodne znížiť na prijateľné hodnoty práve využitím viacerých tepelných výmenníkov 34, 35, 36, 37. Pritom je výhodné vytvoriť tepelný výmenník 36 na ohrev sekundárneho vzduchu (z hľadiska veľkosti teplovýmenných plôch, a teda aj výkonov) čo najväčší, teda najmä tak, aby odoberal zo spalín viac tepla než tepelný výmenník 37 na ohrev primárneho vzduchu (na fluidačné médium) a tepelný výmenník 35 na ohrev primárnych recirkulovaných spalín (na fluidačné médium).

Účinky vysokoteplotnej a nízkoteplotnej chlórovej korózie sa podstatným spôsobom znížia (eliminujú) pridaním vápenca k palivu, kde Cl reaguje vo fluidnej vrstve s vápencom za vzniku CaCú. Chlórová korózia sa prevedie na chloridovú koróziu a tej sa dá úspešne brániť dodržaním teplôt a postupov, ako je tu uvedené.

Príklad tepelného výmenníka bez nálepov, teda bez chloridovej korózie, ktorý prešiel skúšobnou prevádzkou, s riadením teplôt podľa vynálezu, je znázornený na fotografii na obr. 2. Na obr. 3A je potom podobný tepelný výmenník, pri ktorom neboli riadené teploty privádzaných spalín, resp. teploty spalín odvádzaných zo spaľovacej komory, a na ktorom tak vznikli nežiaduce nálepy/chloridová korózia. V dôsledku nálepov došlo jednak k výraznému zníženiu účinnosti prenosu tepla a jednak pod nálepmi prebiehala degradácia materiálu rúrok tepelného výmenníka, teda vznikala tam korózia, ktorá je zrejmá z obr. 3B, kde je tepelný výmenník s odstránenými nálepmi. Na obr. 4 je potom fotografia dýz/vstupov 2, do ktorých bolo privádzané fluidačné médium s teplotou vyššou ako 250 °C, resp. teplota fluidačného média nebola nijako regulovaná. V dôsledku toho sa dýzy postupne upchali nálepmi.

Proces spaľovania a následného vedenia spalín pri použití palív obsahujúcich organický alebo anorganický chlór je výhodne riadený tak, aby bola teplota v spaľovacej komore nižšia ako 950 °C, lepšie nižšia ako 930 °C, lepšie nižšia ako 900 °C, lepšie nižšia ako 870 °C, lepšie nižšia ako 850 °C, lepšie nižšia ako 800 °C, lepšie nižšia ako 770 °C; a súčasne, aby spaliny privádzané na prehrievače, resp. na prvé tepelné výmenníky vystavené prúdu spalín mali teplotu nižšiu ako 850 °C, lepšie nižšiu ako 800 °C, lepšie nižšiu ako 780 °C, lepšie nižšiu ako 750 °C, lepšie nižšiu ako 720 °C, lepšie nižšiu ako 700 °C, lepšie nižšiu ako 680 °C, lepšie nižšiu ako 650 °C, lepšie nižšiu ako 620 °C.

Na výmenníkoch, obvykle rúrkových výmenníkoch idúcich kolmo (priečne) na prúd spalín, nálepy nevznikajú alebo sú dobre ofukovačmi odstrániteľné, ak sú teploty privádzaných spalín nižšie ako 800 °C, lepšie nižšie ako 720 °C, najlepšie nižšie ako 620 °C.

Vynález je zvlášť výhodne využiteľný pre fluidné kotly so stacionárnym lôžkom s pôdorysnou plochou lôžka väčšou ako 5 m², lepšie väčšou ako 10 m², lepšie väčšou ako 15 m², lepšie väčšou ako 20 m², lepšie väčšou ako 30 m² a pre fluidné kotly s cirkulujúcim lôžkom s pôdorysnou plochou lôžka väčšou ako 10 m², lepšie väčšou ako 15 m², lepšie väčšou ako 20 m², lepšie väčšou ako 30 m² a lepšie väčšou ako 40 m².

Znázornená schéma predstavuje zostavu fluidného kotla 1, ktorej výstupom je para odvádzaná z druhého prehrievača 29. V neznázornenom uskutočnení je možné jeden z prehrievačov 28, 29 vynechať. V ďalšom neznázornenom uskutočnení, kedy je na výstupe požadovaná horúca voda, je možné vynechať oba prehriavače 28, 29, pričom voda z ohrievača 30 je vedená do bubna 31, z neho do výmenníka tvoriaceho teplovýmenné plochy spaľovacej komory, z neho do bubna 31 a z bubna 31 je odvádzaná horúca voda. A v ešte inom neznázornenom uskutočnení, kedy je požadovaná na výstupe horúca voda, je možné vynechať prehrievače 28, 29 a bubon 31 a viesť vodu z ohrievača 30 do výmenníka tvoriaceho teplovýmenné steny v spaľovacej komore a z neho potom na výstup zo zostavy fluidného kotla 1.

Vďaka opísanej a nárokovanej konštrukcii je možné spaľovať vo fluidnom kotle 1 súčasne niekoľko druhov palív, ktoré sa navzájom líšia svojimi charakteristikami horenia, prípadne chemickým zložením paliva a jeho popola, pričom podiel jednotlivých druhov palív v dodávanom celkovom množstve paliva sa môže priebežne meniť, keď sa na základe týchto zmien pribežne menia procesné charakteristiky, najmä teplota a obsah privádzaného fluidačného média a prípadne aj sekundárneho plynu alebo sekundárneho vzduchu.

Hoci boli opísané obzvlášť výhodné príkladné uskutočnenia, je zrejmé, že odborník z danej oblasti ľahko nájde ďalšie možné alternatívy k týmto uskutočneniam. Preto rozsah ochrany nie je obmedzený na tieto príkladné uskutočnenia, ale je skôr daný definíciou priložených patentových nárokov.

Claims (25)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zostava fluidného kotla (1), ktorá obsahuje fluidný kotol (1), obsahujúci spaľovaciu komoru; prvý dopravník (5) na privádzanie palivovej zmesi k fluidnému kotlu (1) a/alebo na zavádzanie palivovej zmesi do spaľovacej komory; prvý dávkovač (12) paliva a druhý dávkovač (13) paliva, vyznačujúca sa tým, že prvý výstup prvého dávkovača (12) a prvý výstup druhého dávkovača (13) sú zaústené na prvý dopravník (5) alebo do prvého dopravníka (5) vedľa seba alebo so vzájomným rozstupom.
2. 2. Zostava fluidného kotla (1) podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že prvý výstup prvého dávkovača (12) a prvý výstup druhého dávkovača (13) sú zaústené na prvý dopravník (5) alebo do prvého dopravníka (5) vedľa seba alebo so vzájomným rozstupom na vrstvenie paliva z druhého dávkovača na palivo z prvého dávkovača a/alebo zostava ďalej obsahuje prvý zásobník (7) paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do prvého dávkovača (12) paliva, a druhý zásobník (8) paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do druhého dávkovača (13) paliva.
3. 3. Zostava fluidného kotla (1) podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že ďalej obsahuje zásobník (17) CaCO3 a/alebo zásobník (18) inertného materiálu fluidnej vrstvy, ktoré sú zaústené na prvý dopravník (5) alebo do prvého dopravníka (5) s odstupom od zaústenia výstupu z prvého dávkovača (12) a/alebo druhého dávkovača (13).
4. 4. Zostava fluidného kotla (1) podľa nároku 1 alebo 2, alebo 3, vyznačujúca sa tým, že ďalej obsahuje druhý dopravník (6) na zavádzanie palivovej zmesi do spaľovacej komory v oblasti usporiadanej s odstupom od oblasti, do ktorej je zavádzaná zmes z prvého dopravníka (5), pričom druhý výstup prvého dávkovača (12) a druhý výstup druhého dávkovača (13) sú zaústené na druhý dopravník (6) alebo do druhého dopravníka (6) vedľa seba alebo so vzájomným rozstupom.
5. 5. Zostava fluidného kotla (1) podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, v y z n a č u j ú c a sa tým, že obsahuje tretí zásobník (9) paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do tretieho dávkovača (14) paliva, ktorého prvý výstup je zaústený na prvý dopravník (5) alebo do prvého dopravníka (5), a štvrtý zásobník (10) paliva, ktorého výstup je prepojený so vstupom do štvrtého dávkovača (15) paliva, ktorého prvý výstup je zaústený na prvý dopravník (5) alebo do prvého dopravníka (5), pričom prvé výstupy z dávkovačov (12, 13, 14, 15) sú zaústené na prvý dopravník (5) alebo do prvého dopravníka (5) vedľa seba alebo so vzájomným rozstupom.
6. 6. Zostava fluidného kotla (1) podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že obsahuje prvý sklz (3) zaústený do spaľovacej komory fluidného kotla (1), pričom vstup prvého sklzu (3) je prepojený s výstupom z prvého dopravníka (5).
7. 7. Zostava fluidného kotla (1) podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov v kombinácii s nárokom 4, vyznačujúca sa tým, že obsahuje druhý sklz (4) zaústený do spaľovacej komory fluidného kotla (1), pričom vstup druhého sklzu (4) je prepojený s výstupom z druhého dopravníka (6) a pričom výstup prvého sklzu (3) a výstup druhého sklzu (4) sú usporiadané so vzájomným rozstupom v pôdorysnom pohľade.
8. 8. Zostava fluidného kotla (1) podľa nároku 7, vyznačujúca sa tým, že obsahuje prvý turniket (51) na podávanie palivovej zmesi privádzanej prvým dopravníkom (5) do prvého sklzu (3) a druhý turniket (4) na podávanie palivovej zmesi privádzanej druhým dopravníkom (6) do druhého sklzu (4).
9. 9. Zostava fluidného kotla (1) podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov v kombinácii s nárokom 4, vyznačujúca sa tým, že prvý dopravník (5) a/alebo druhý dopravník (6) je závitovkový dopravník a/alebo redler, a/alebo pásový dopravník, a/alebo článkový dopravník.
10. 10. Zostava fluidného kotla (1) podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že ďalej obsahuje prívod fluidačného média zaústený do fluidačných vstupov (2) v spaľovacej komore fluidného kotla (1) a aspoň jeden prívod (19) sekundárneho vzduchu alebo sekundárneho plynu.
11. 11. Zostava fluidného kotla (1) podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že ďalej obsahuje prvú zostavu (27) tepelných výmenníkov, ktorej spalinový vstup je prepojený s výstupom spalín z fluidného kotla (1) a ktorá obsahuje aspoň jeden tepelný výmenník na ohrev vody a/alebo ohrev parovodnej zmesi, a/alebo na ohrev pary spalinami z fluidného kotla (1) vedením týchto spalín okolo povrchu uvedeného aspoň jedného tepelného výmenníka.
12. 12. Zostava fluidného kotla (1) podľa nárokov 10 a 11, vyznačujúca sa tým, že ďalej obsahuje druhú zostavu (32) tepelných výmenníkov, ktorej spalinový vstup je prepojený s výstupom spalín z prvej zostavy (27) tepelných výmenníkov a ktorá obsahuje tepelný výmenník (36) na ohrev sekundárneho vzduchu, ktorého výstup je prepojiteľný s aspoň jedným prívodom (19) sekundárneho plynu do fluidného kotla (1), a tepelný výmenník (37) na ohrev primárneho vzduchu, ktorého výstup je prepojiteľný s fluidačnými vstupmi (2), pričom tepelný výmenník (36) na ohrev sekundárneho vzduchu je z hľadiska smeru prúdenia spalín druhou zostavou (32) usporiadaný pred tepelným výmenníkom (37) na ohrev primárneho vzduchu.
13. 13. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúc e sa tým, že obsahuje riadiacu jednotku na riadenie pomeru vzduchu a recirkulovaných spalín vo fluidačnom médiu a/alebo na riadenie privádzania sekundárneho plynu.
14. 14. Spôsob súčasného spaľovania aspoň dvoch druhov palív vo fluidnom kotle, pri ktorom sa do fluidného kotla (1) vháňa zdola fluidačné médium, pričom prvé palivo je dávkované prvým dávkovačom (12) na prvý dopravník (5) alebo doň a prepravované prvým dopravníkom (5) k fluidnému kotlu (1) a následne je prvé palivo zavádzané do spaľovacej komory fluidného kotla (1), vyznačujúci sa tým, že druhé palivo je dávkované druhým dávkovačom (13) na prvý dopravník (5) alebo doň vedľa alebo s odstupom od oblasti privádzania prvého paliva a prvým dopravníkom (5) je prepravované k fluidnému kotlu (1), a následne sú prvé aj druhé palivo spoločne zavádzané do spaľovacej komory fluidného kotla (1).
15. 15. Spôsob podľa nároku 14, vyznačujúci sa tým, že uvedené palivá sú vybrané zo skupiny, ktorú tvorí palivo vyrobené zo separovaného komunálneho odpadu, prednostne v granulovanej forme, hnedé uhlie, čierne uhlie, petrolkoks, drevná štiepka, pelety z drevnej štiepky, kokosové škrupinky, pelety alebo brikety z agrobiomasy, palivá vytvorené z kalov z čistiarní odpadových vôd, palivá vytvorené v procese spracovania potravín, krmív, biomasy, palivá z odpadov v poľnohospodárskej výrobe, palivá z odpadov pri výrobe olejov alebo bioliehu, najmä výpalky z výroby bioliehu, alebo lignín, otruby, plevy, palivá z trusov zo živočíšnej výroby.
16. 16. Spôsob podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že jedným z palív je palivo vyrobené zo separovaného komunálneho odpadu, ktoré je v granulovanej forme, pričom je dávkované v množstve aspoň 50 hmotn. %, lepšie aspoň 70 hmotn. %, lepšie aspoň 80 hmotn. %, lepšie aspoň 90 hmotn. % celkového množstva palív privádzaných do spaľovacej komory fluidného kotla (1).
17. 17. Spôsob podľa nároku 14 alebo 15, alebo 16, vyznačujúci sa tým, že sa do fluidného kotla cez vstupy (2) vháňa fluidačné médium a nad úrovňou vstupov (2) na fluidačné médium sa do fluidného kotla (1) vháňa sekundárny plyn aspoň v jednej výškovej úrovni, lepšie aspoň v dvoch výškových úrovniach a lepšie aspoň v troch úrovniach.
18. 18. Spôsob podľa nároku 17, vyznačujúci sa tým, že sekundárny plyn je vháňaný do fluidného kotla (1) aspoň v dvoch výškových úrovniach nad fluidným lôžkom, pričom sa sekundárny plyn privádzaný do jednej úrovne svojím zložením a/alebo svojou teplotou líši od sekundárneho plynu privádzaného do druhej úrovne.
19. 19. Spôsob podľa nárokov 17 alebo 18, vyznačujúci sa tým, že spaliny z fluidného kotla (1) sú vedené do prvej zostavy (27) tepelných výmenníkov, ktorá obsahuje aspoň jeden tepelný výmenník na ohrev vody a/alebo ohrev parovodnej zmesi, a/alebo na ohrev pary spalinami z fluidného kotla (1), načo sú tieto spaliny vedené do druhej zostavy (32) tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka (36) na ohrev sekundárneho vzduchu a následne pozdĺž aspoň jedného tepelného výmenníka (37) na ohrev primárneho vzduchu, pričom vzduch ohriaty v tepelnom výmenníku (37) na ohrev primárneho vzduchu je vedený do fluidačných vstupov (2) fluidného kotla (1) a vzduch ohriaty v tepelnom výmenníku (36) na ohrev sekundárneho vzduchu je vedený aspoň v jednej úrovni prívodu (19) sekundárneho plynu do fluidného kotla (1).
20. 20. Spôsob podľa nároku 19, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že sa teplota fluidačného média privádzaného cez fluidačné vstupy (2) riadi tak, že je nižšia ako 250 °C, výhodnejšie nižšia ako 100 °C, a/alebo tým, že teplota spalín nad fluidnou vrstvou je nižšia ako 890 °C, výhodnejšie nižšia ako 750 °C, a/alebo sa privádzanie sekundárneho plynu, ktorý sa privádza do fluidného kotla (1) a ktorý obsahuje sekundárny vzduch, alebo zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla (1), riadi tak, že teplota spalín za prvým a/alebo každým prípadným ďalším prívodom sekundárneho plynu je nižšia ako 980 °C, výhodnejšie nižšia ako 800 °C, a/alebo sa privádzanie sekundárneho plynu riadi tak, že teplota spalín v prvej zostave (27) tepelných výmenníkov v oblasti, v ktorej sú spaliny privádzané na najbližšie spalinovému vstupu usporiadanej plochy tepelného výmenníka a/alebo na najbližšie spalinovému vstupu kolmo na smer prúdenia spalín usporiadanej plochy tepelného výmenníka je nižšia ako 850 °C, výhodnejšie nižšia ako 620 °C.
21. 21. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 15 až 20, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že ako fluidačné médium sa použije primárny vzduch alebo zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla (1), pričom vzduch tejto zmesi sa pred zavedením do fluidného kotla (1) predhreje v tepelnom výmenníku (37) na predohrev vzduchu spalinami z fluidného kotla (1) a/alebo recirkulované spaliny tejto zmesi sa pred zavedením do fluidného kotla (1) ohrejú v tepelnom výmenníku (35) na ohrev recirkulovaných spalín spalinami z fluidného kotla (1), a/alebo ako sekundárny plyn sa použije len sekundárny vzduch a/alebo zmes vzduchu a recirkulovaných spalín z fluidného kotla (1), pričom vzduch tejto zmesi sa pred zavedením do fluidného kotla (1) predhreje v tepelnom výmenníku (36) na predohrev vzduchu spalinami z fluidného kotla (1) a/alebo recirkulované spaliny tejto zmesi sa pred zavedením do fluidného kotla (1) ohrejú v tepelnom výmenníku (34) na ohrev recirkulovaných spalín spalinami z fluidného kotla (1).
22. 22. Spôsob podľa niektorého z nárokov 15 až 20, vyznačujúci sa tým, že spaliny z fluidného kotla (1) sú vedené do prvej zostavy (27) tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného prehrievača (28, 29) vo forme tepelného výmenníka na výrobu prehriatej pary, a potom pozdĺž povrchu aspoň jedného ohrievača (30) vo forme tepelného výmenníka na ohrev vody a/alebo parovodnej zmesi privádzanej do bubna (31) a z neho je para privádzaná do prehrievača (28, 29), načo sú tieto spaliny vedené do druhej zostavy (32) tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka (34, 35) na ohrev recirkulovaných spalín a pozdĺž aspoň jedného tepelného výmenníka (36, 37) na ohrev vzduchu, načo sú spaliny vedené cez filter (40) a následne je časť spalín vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla (1) a/alebo do aspoň jedného tepelného výmenníka (35) na ohrev recirkulovaných spalín, z ktorého je vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla (1), do ktorého je zaústený vzduch, ktorý bol vedený tepelným výmenníkom (37) na ohrev vzduchu, alebo sú uvedené spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka na výrobu pary, a potom pozdĺž povrchu aspoň jedného ohrievača (30) vo forme tepelného výmenníka na ohrev vody a/alebo parovodnej zmesi privádzanej do bubna (31), načo sú tieto spaliny vedené do druhej zostavy (32) tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka (34, 35) na ohrev recirkulovaných spalín a pozdĺž aspoň jedného tepelného výmenníka (36, 37) na ohrev vzduchu, načo sú spaliny vedené cez filter (40) a následne je časť spalín vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla (1) a/alebo do aspoň jedného tepelného výmenníka (35) na ohrev recirkulovaných spalín, z ktorého je vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla (1), do ktorého je zaústený vzduch, ktorý bol vedený tepelným výmenníkom (37) na ohrev vzduchu, alebo sú uvedené spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka na výrobu teplej vody, načo sú tieto spaliny vedené do druhej zostavy (32) tepelných výmenníkov, ktorou sú tieto spaliny vedené pozdĺž povrchu aspoň jedného tepelného výmenníka (34, 35) na ohrev recirkulovaných spalín a pozdĺž aspoň jedného tepelného výmenníka (36, 37) na ohrev vzduchu, načo sú spaliny vedené cez filter (40) a následne je časť spalín vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla (1) a/alebo do aspoň jedného tepelného výmenníka (35) na ohrev recirkulovaných spalín, z ktorého je vedená do potrubia na prívod fluidačného média do fluidného kotla (1), do ktorého je zaústený vzduch, ktorý bol vedený tepelným výmenníkom (37) na ohrev vzduchu.
23. 23. Spôsob podľa nároku 22, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že sekundárny vzduch je zavedený do potrubia na prívod sekundárneho plynu do spaľovacej komory, do ktorého je zaústený vzduch, ktorý bol vedený tepelným výmenníkom (36) na ohrev vzduchu, a/alebo spalín, ktoré boli vedené cez filter (40) do aspoň jedného tepelného výmenníka (34, 35) na ohrev recirkulovaných spalín.
24. 24. Spôsob podľa nárokov 22 alebo 23, vyznačujúci sa tým, že spaliny sú pred privedením k tepelnému výmenníku (36, 37) na predohrev vzduchu spalinami z fluidného kotla (1) a/alebo k tepelnému výmenníku (34, 35) na ohrev recirkulovaných spalín spalinami z fluidného kotla (1) vedené pozdĺž povrchu tepelného výmenníka (33) na predohrev vody privádzanej následne do ohrievača (30).
25. 25. Spôsob podľa nároku 24, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že do tepelného výmenníka (33) na predohrev vody je privádzaná napájacia voda, pričom teplota napájacej vody je aspoň 105 °C, výhodnejšie aspoň 230 °C.