CS242996B1 - Dvouplášťová fluidní jednotka pro spalováni uhlí - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je konstrukční a funkční vylepšení stávajících fluidních komor na spalování méněhodnotných uhlí. Tohoto cíle se dosáhne tím, že fluidní spalovací prostor, vymezený plamencem /1/ a propadovým roštem /2/ je obklopen fluidním chladicím prostorem vyplněným pískem či jiným inertním materiálem a vymezeným bezpropadovým trubkovým roštem /4/, vnějším povrchem plamence /1/ a vnějším kovovým pláštěm /3/, přičemž fluidní chladicí i fluidní spalovací prostory jsou spojeny jen nad horní hranou plamence /1/.

Description

(54) Dvouplášťová fluidní jednotka pro spalováni uhlí

Účelem vynálezu je konstrukční a funkční vylepšení stávajících fluidních komor na spalování méněhodnotných uhlí.

Tohoto cíle se dosáhne tím, že fluidní spalovací prostor, vymezený plamencem /1/ a propadovým roštem /2/ je obklopen fluidním chladicím prostorem vyplněným pískem či jiným inertním materiálem a vymezeným bezpropadovým trubkovým roštem /4/, vnějším povrchem plamence /1/ a vnějším kovovým pláštěm /3/, přičemž fluidní chladicí i fluidní spalovací prostory jsou spojeny jen nad horní hranou plamence /1/.

2£

-σ*

JI I

242996 2

Vynález se týká konstrukce dvouplášťové fluidní jednotky pro spalování uhlí.

Přechod ze spalování ušlechtilých paliv na paliva méněhodnotná se stal zejména v sušárenství nezbytnou podmínkou dalšího rozvoje tohoto oboru. Perspektivním palivem je takzvané podlimitní hnědé uhlí, tj. uhlí těžené z oblasti rozhraní uhelné sloje a nadloží.

Toto uhlí má nízkou výhřevnost 5 000 až 10 000 kJ/kg, obsahuje značné podíly kamenů a jiných nehořlavých příměsí a často až 8 í síry. Výzkum spalování tohoto uhlí, zbaveného nefluidujících kamenů prokázal, že jej lze spalovat ve fluidní vrstvě písku o zrnění 1 až 3 mm za přídavku oxidu nebo uhličitanu vápenatého s molárním poměrem Ca : S = 2 až 4 při teplotáďh spalování 800 až 820 °C a při zachycení 80 až 90 % oxidu siřičitého ve spalinách a to např. ve fluidní spalovací peci.

Takto lze spalovat částice uhlí do velikosti 100 mm při rychlosti fluidaoe 0,5 až 0,6 m.s^- /20 °C/. Při fluidním spalování jsou popílek, síran vápenatý i oxid vápenatý nadroovány pískem na úletovou frakci, která odchází se spalinami do cyklonu. Toto systematické obnovování volného reakčního povrchu je příčinou vysoké rychlosti oxidace i sulfataoe rozměrných uhelných a vápenných částic.

Je známa spalovací komora, která je tvořena dvěma souosými válci přepaženými jedním společným trubkovým bezpropadovým roštem. Ve vnitřním válci vymezeném plamencem se při provo zu vytváří fluidní spalovací vrstva písku, popela a uhlí a ve vnějším válcovém meziprostoru je fluidní vrstva písku a popela.

Obě vrstvy jsou propojeny přepadem, uhlí ke spálení, obsahující kameny, se musí předem třídit v předřazené třídicí vrstvě, kam je současně vertikálním dopravníkem přiváděna směs písku a popela z chladicí vrstvy.

Odtříděná směs písku, uhlí a popela je z třídicí vrstvy zaváděna do fluidní spalovací vrstvy, úletová frakce z fluidní spalovací vrstvy je zachycována v horkých cyklonech, odkud je částečně recyklována zpět do fluidní spalovací vrstvy.

Z roštu fluidní třídicí vrstvy je nefluidující materiál, zejména kameny, periodicky odpouštěn. Vysoká teplota ve fluidní chladicí vrstvě, 400 až 500 °C, vyžaduje použití žáruvzdorného materiálu na konstrukci nosného vnějšího pláště spalovací jednotky.

Strojní řešení, zejména vertikálního dopravníku cirkulujícího horkého písku, je složité Nutná přítomnost fluidní‘třídicí vrstvy zvyšuje investiční i provozní náklady a navíc chybí možnost indikovat stupeň zaplnění roštu fluidní třídicí vrstvy nefluidujícím materiálem.

Obsah inertu - písku ve fluidní třídicí vrstvě je vzhledem k obsahu inertu ve spalovací vrstvě malýma proto je nutno často doplňovat čerstvý inert do fluidní třídicí vrstvy. Výše uvedené nedostatky odstraňuje dvouplášfová fluidní jednotka pro spalování uhlí, jejíž vlastní spalovací prostor je obklopen fluidním chladicím prostorem, vymezeným vnějším kovovým pláštěm, bezpropadovým roštem a vnějším povrchem plamence podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že součástí fluldního chladicího prostoru je vrstva písku či jiného inertního mteriálu, přičemž fluidní spalovací prostor je vymezen vnitřním povrchem plamence a propadovým roštem a fluidní chladicí i fluidní spalovací prostory jsou spojeny jen nad hor ní hranou plamence.

Konstrukce dvouplášfové fluidní jednotky - spalovací komory podle vynálezu - umožňuje spalovat směs uhlí, kamenů a uhelného prachu bez předchozího třídění. Odstraňování nefluidu jících částic - kamenů z fluidního spalovacího prostoru je díky instalaci přepadového roštu velice jednoduché.

Vrstva kamenů s určitým podílem písku se odstraňuje odpouštěním z podrostového prostoru zvětšení vrstvy kamenů je indikováno poklesem průtoku spalovacího vzduchu přes fluidní spa3 lovací prostor. Protože fluidní chladicí vrstva inertního materiálu, písku, ve fluídním chladicím prostoru není znečišťována a ohřívána přenosem částic z fluidního spalovacího prostoru, odvádí tato vrstva pouze teplo prošlá přes plamenec.

Toto uspořádání umožňuje udržet teplotu fluidní chladicí vrstvy a tím i nosného kovového vnějšího pláště z oceli třídy 11 na cca 100 °C. Keramická vnitřní izolace plamence řeší otázku jeho otěru při vyšší teplotě bez snížení životnosti této vyzděné izolační tenké šamotové vrstvy minimálního objemu.

Rozsah obsahu písku ve spalovací vrstvě, který umožňuje periodické odpouštění fluidní vrstvy písku, popela a kamenů z fluidní vrstvy přes propadový rošt je vysoký a proto není nutno po každém odpuštění kamenů bezprostředně doplňovat písek do spalovací vrstvy.

Periodický přívod uhlí do spalovací vrstvy zajišťuje homogenitu teplotního pole. Částečný recykl zachyceného úletu z horkých cyklonů zpět do spalovacího prostoru řeší otázku spalování prachových podílů obsažených v uhlí.

Na připojeném výkrese je schematicky v svislém řezu znázorněna dvoupláštová fluidní jednotka pro spalování uhlí podle vynálezu.

Základem je ocelový, šamotovými cihlami vyzděný plamenec £, přepažený propadovým roštem £, tvořeným trubkovým rozvodem. Plamenec £ je uchycen v kovovém vnějším plášti £. Fluidní chladicí prostor mezi plamencem £ a kovovým pláštěm £ je přepažen bezpropadovým trubkovým roštem 4.

Uhlí ke spalování je nad spalovací vrstvu dopravováno dvoj šnekem £, jehož opačná strana je zaústěna na dno zásobníku £. Úlet zachycený v prvním cyklonu £ je zaváděn zpět nad fluidní spalovací vrstvu v prostoru vymezeném plamencem £, úlet zachycený v druhém cyklonu £ je pneudopravou přes zásobník £, třetí cyklon II a turniket 12 dopravován do transportního kontejneru 13.

Vzduch ke fluidnímu chlazení a fluidnímu spalování je do zařízení dodáván ventilátorem 10. Písek k doplnění ztrát ve fluidní spalovací vrstvě a uhličitan nebo oxid vápenatý je dodáván do fluidní jednotky spolu s uhlím.

Start zařízení se zajišťuje předehřevem fluidní spalovací vrstvy na 500 °C, což je zajištěno přetlakovou spalovací komorou 15 na kapalná nebo plynná paliva, opatřenou přetlakovým hořákem 14.

Kapalná nebo -plynná paliva jsou dodávána první trasou 17. Kameny a písek jsou šnekovým dopravníkem 16 periodicky odtahovány z kuželového dna plamence £. Vyčištěné spaliny po průchodu cyklony £, £ jsou druhou trasou 18 vedeny k technickému využití do sušárny, do výměníků atd.

Teplota ve fluidní spalovací vrstvě je 810 °C, ve fluidní chladicí vrstvě je 100 °C. Rychlost fluidace ve fluidní spalovací vrstvě je 0,6 m.s ¹ /20 °C/, ve fluidní chladicí vrstvě je 1,2 m.s ⁴ /20 °C/.

Teplota spalin je 600 °C, teplota popílku z turniketu 12 je do 200 °C. Obdobná je i teplota odpouštěné směsi kamenů a písku. Uhlí má zrnění do 30 mm, písek má zrnění 1 až 3,1 mm, úletový popílek má velikost do 0,5 mm, odsiřovací uhličitan nebo oxid vápenatý má zrnění 0,5 až 2 mm.

Spalovací jednotka s tepelným výkonem 2 MW má průřez 2,1 x 2,1 m, průřez plamence £ je 1,6 x 1,6 m. Výška expandované vrstvy písku je 0,7 m. Uhlí je dávkováno vždy 40 s s přestávkou 40 s. Propadový rošt £ tvoří pět paralelních trubek 0 200 mm₍opatřených nátrubky s roztečemi 100 x 100 mm. Tlaková ztráta těchto nátrubků je 2 000 Pa.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Dvoupláštová fluidní jednotka pro spalování uhlí, jejíž vlastní spalovací prostor je obklopen fluidním chladicím prostorem vymezeným vnějším kovovým pláštěm, bezpropadovým roštěm a vnějším povrchem plamence vyznačená tím, ze ve fluidním chladicím prostoru je uložena vrstva inertního materiálu, např. písku a fluidní spalovací prostor je vymezen vnitřním povrchem plamence /1/ a propadovým roštem /2/, přičemž fluidní chladicí i fluidní spalovací prostory jsou vzájemně spojeny jen nad horní hranou plamence /1/.