CZ20031555A3 - Fluidní cirkulační kotel - Google Patents

Abstract

Fluidní cirkulační kotel s fluidní pískovou oxidační spalovací vrstvou křemičitého písku se spalovacím prostorem horizontálně rozděleným na vyzděné fluidní topeniště (1) a spalovací komoru (2). Do fluidního topeniště (1) se vloží teplosměnná trubková vestavba (5). V trase spalin se před tkaninovým filtrem (22) instaluje absorbér (18) s vodními pneumatickými tryskami, před absorbér (18) se instaluje cyklon ěi cyklonová baterie (19) s tím, že na výsyp mezizásobníku (20) se připojí pneumatická trasa popelovin (14), kterou se popeloviny zavedou do fluidního topeniště (

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zdrojů tepla na bázi severočeského simého uhlí, černých uhlí a biomasy s tepelnou kapacitou v rozmezí 3 až 25 MW tepelného výkonu jak v horkovodním, tak v parním provedení.

Dosavadní stav techniky

Realizovaný zásadní přechod centrálních zdrojů tepla na plynná a kapalná paliva v 90. letech po současné deregulaci cen paliv je limitován cenou ušlechtilých paliv natolik, že v ČR je realitou zpětný přechod v těchto zdrojích na severočeská simá uhlí, protože v 2002 je cena 1 GJ tepla ze zdroje na zemní plyn minimálně 3 x vyšší než z ekologizovaného zdroje na severočeská uhlí.

Omezujícími podmínkami zpětného přechodu na uhlí jsou samozřejmě dosažitelnost emisních limitů čistoty spalin dle Směrnice rady evropských společenství z 24.11.1988/88/609/EHS/ a emisní limity dle zákona č. 86/2 002 Sb.

Po technické stránce výše uvedené předpisy v plném rozsahu tepelných výkonů, kromě fluidních kotlů, nesplňuje v ČR žádný současný roštový uhelný kotel. í když je uhelný roštový kotel tzv.ekologizován, tj.vybaven úpravou spalovacího systému ke snížení CO pomocí sekundárního přívodu recyklážích horkých spalin, měrná sirnatost severočeských uhlí vylučuje dosažení emisních limitů EU 2 000 mg/m³ /NTP, suché spaliny, 6 % OJ bez instalace investičně i provozně neúnosně nákladné návazné desulfatační jednotky s využitím Ca/OEl/2 jako desulfatačního aditiva. Navíc výše uvedená ekologizace nezajišťuje splnění emisních limitů CO pro podstatnou část výkonového rozsahu roštového kotle, na rozdíl od kotlů granulačních.

Po ekonomické stránce je významným omezujícím parametrem skutečnost, že stávající řešení velkokapacitních zdrojů tepla na bázi granulačních kotlů nedokáže využít nej kvalitnějších frakcí uhlí vzniklých nutným tříděním těženého uhlí, tj. vysokovýhřevných, a tedy nízkopopelových frakcí typu hruboprach 1 a ořech 2 s obsahem síry mezi 0,9 až 1,5 %. Nízký obsah popelovin navíc vylučuje fluidní spalování uhlí v popelové vrstvě jeho vlastních popelovin.

Vývoj v ČR v období 1995 - 2002 prokázal, že jedinou cestou, jak spalovat tak vysokovýhřevná hnědá uhlí, je spalování těchto uhlí v inertní fluidní spalovací pískové vrstvě. Vysoké nároky na investiční náklady cirkulačních systémů spalování s redukční atmosférou ve fluidní spalovací vrstvě vedly k tomu, že spalování těchto uhlí bylo nutno řešit ve stacionární oxidační vrstvě • · křemičitého písku. Typickým řešením je uspořádání dle českých patentů č.283 457 a č.276 412. Jedná se o spalování uhlí vyznačené

- použitím oxidační vrstvy písku o změní do 2 mm

- použití vyzděného fluidního topeniště s přívodem uhlí s Ca aditivem na fluidní spalovací vrstvu spolu se sekundárním vzduchem šnekovým dávkovačem s blokací průniku žhavých spalin do provozního zásobníku uhlí

- dosažení adiabatické teploty hoření 820 až 840 °C přívodem recyklu spalin ke spalovacímu vzduchu. Tato plynná směs je do fluidní spalovací vrstvy přiváděna přes trubkový propadový rošt. ·

Toto řešení splňuje veškeré požadavky na čistotu spalin dle výše uvedených zákonných předpisů. Toto bylo prokázáno provozem 6 fluidních kotlových jednotek se jmenovitým výkonem 5 MW a dvou kotlových jednotek se jmenovitým výkonem 2,4 MW. Tepelná účinnost těchto kotlů je 86 %, stupeň vyhoření popelovin je 92 až 94 % a ke snížení obsahu SO2 ve spalinách z 3 600 mg^{1 2 3} /6 % O2, suché spaliny, NTP/ na 2 000 mg/m³ je nutný přívod vápence s molámím poměrem dávkování Ca/S = 2. Ke snížení obsahu SO2 pod 699 mg/m³, je nutné Ca/S = 4,1. Tyto fluidní kotle jsou vhodné i pro souběžné spalování uhlí a biomasy , obvykle dřevní štěpky ze smrkového dřeva. Spolehlivě jsou plněny emisní limity pro nově fluidní kotle dle zákona č. 86/2 002 Sb. pro uhlí o změní ořech.

Nevýhodou jsou následující skutečnosti:

1. Spotřeba vápence k odsiřování pro uhlí s výhřevností 16 MJ/kg a obsahem síry 1 až 1,2 % dosahuje 15 až 20 % hmoty spalovaného uhlí.

2. Provoz desulfatačních jednotek za kotli prokázal, že spaliny o teplotě 75 až 80 °C,což je teplota spalin na výstupu z těchto jednotek, mají teplotu nad rosným bodem spalin, ale jejich zchlazení v komíně vede k podkročení rosného bodu a korozi komína silně zředěnou kyselinou sírovou H2SO4. Proto je nutný nákladný zpětný ohřev spalin alespoň na 110 “C.

3. Tepelné zatížení plochy roštu fluidního kotle je 0,7 až 1,2 MW/m². Současné výkonové požadavky na fluidní kotle jsou 3 až 25 MW. Plocha roštu fluidního kotle je příliš velká, než aby bylo vhodné ji realizovat jako jeden fluidní systém. Startovat fluidní vrstvu s průřezem 25 m² je technicky mezně náročné a velice nákladné.

4. Tepelný tok ve fluidní pískové oxidační spalovací vrstvě je v úrovni 120 až 250 kW/m². Toto vyžaduje specifické zapojení tepelné trubkové vestavby do vodního nebo parovodního okruhu fluidního kotle, tak aby nedošlo ke krizi přenosu tepla a následně přepůlení materiálu trubek.

5. Technické řešení přívodu paliva dle čs.patentu č. 283 457, tj. přívod z boku na fluidní vrstvu, je konstrukčně i provozně optimální, ale zajištění dokonalého vyhoření prachových podílů uhlí u granulometrie hruboprach je velice obtížné a je dosažitelné při přívodu sekundárního vzduchu i ve velkoobjemových nevyzděných topeništích, ale pouze při velice nákladné souběžné automatické regulaci teploty fluidní vrstvy s přesností 5 °C a obsahu kyslíku O2 s přesností 1 %.

6. Požadavek na souběžné spalování uhlí a biomasy problémy čistoty spalin z hlediska oxidu uhelnatého CO a oxidu dusíku ΝΟχ výrazně zvětšuje.

Podstata v

Základem technického řešení je v prvé řadě aplikace známého poznatku, že v cyklonových ohništích dochází k dokonalé homogenizaci spalin, je - li topeniště navíc vyzděno, efekt dohoření oxidu uhelnatého CO na oxid uhličitý CO2 se výrazně zvyšuje bez změny obsahu kysličníků dusíku ΝΟχ.

Druhým, a to zcela překvapivým poznatkem, jsou výsledky rentgenové difrakční analýzy popelovin, získaných při desulfataci spalin granulačního uhelného kotle granulovaným hydroxidem vápenatým Ca/OH/2. Tento byl přiváděn pneumaticky do oblasti topeniště s.teplotou 900 až 1 000 °C. Do spalin před cyklonovou baterií byla pneumatickými tryskami přiváděna voda, tak aby teplota spalin klesla z 220 °C na 130 °C. Za cyklonovou baterií byl instalován elektrofiltr. Zachycené popeloviny byly suché s obsahem vlhkosti pod 1 %. Chemický charakter Ca podílů odpadů spalovacího a desulfatačního procesu a podíl jednotlivých složek je uveden v obr. 1. Čárkovaná linie představuje složení popelovin z cyklonů, čerchovaná linie složení popelovin z elektrofiltrů, plná linie složení popelovin po nástřiku vody a smíchání se škvárou , což je složení budoucího stabilizátu.Toto jsou koncentrace popelovin při výkonu kotle 45 t/h páry. Čerchaná linie se dvěma tečkami znázorňuje složení popelovin na výstupu z elektrofiltrů při sníženém výkonu kotle 30 t/h páry. Překvapivými jsou následující poznatky :

·· «»·· • · · · · · · · • · · · ·

1. Nepotvrdil se mžikový charakter hydratace CaO na Ca/OH/2 a ve výsypu z cyklonů je obsažen významný podíl nezreagovaného CaO.

2. Další růst hydratace CaO na Ca/OH/2 v úletu z cyklonů stačila zajistit vodní pára obsažená ve spalinách, následně rostl obsah CaSO4 v pevné úletové frakci cyklonů a klesal obsah Ca/OH/2 v této frakci.

Tyto výsledky byly dosaženy při vlhkosti popelovin na výstupu z cyklonů 0,061 % /hmotových/ a za elktrofiltrem 0,061 % /hmotových/ a koncentracích vodní páry ve spalinách 106 až 137 g/m³ /NTP/.

Třetím poznatkem je výsledek intenzifikace spalin převodem CaO ve spalinách na Ca/OH/2 a následně na CaSO4 na poloprovozní jednotce fluidního spalovacího reaktoru, vybaveného cyklonovou baterií a nástřikem vody před cyklonovou baterií a nástřikem vody na fluidní oxidační pískovou spalovací vrstvu. Při nástřiku vody před cyklonovou baterii při zchlazení spalin na 100°C byl efekt intenzifikace desulfatace spalin zanedbatelný. Při nástřiku vody na fluidní vrstvu spojeném s následným zchlazením spalin na 100°C stouplo zachycení SO2 touto intenzifikací odsiřovacího procesu o 15 až 35 %, v závislosti na intenzitě nátoku vody .

Vezmeme — li v úvahu známou skutečnost, že průběh sulfatace CaO částice má sice standardně exponenciální charakter, ale končí až po 5 až 10 minutách, tak efektivní intenzifikací sulfatačního procesu je nástřik vody do popelovin a jejich částečný recykl do fluidního topeniště a instalace tkaninového filtru nejen jako odlučovače popelovin, ale současně jako desulfatačního reaktoru stím, že je žádoucí maximálně zvýšit koncentraci vodní páry ve spalinách.

Výše uvedené problémy řeší fluidní kotel dle vynálezu. Je to cirkulační fluidní kotel s pískovou oxidační spalovací vrstvou křemičitého písku o granulometrii 0,5 až 2 mm se spalovacím prostorem horizontálně rozděleným na vyzděné fluidní topeniště a spalovací komoru s tím, že průřez spalinového průchodu mezi fluidním topeništěm a spalovací komorou se zúží na 10 až 80 % průřezu fluidního topeniště, fluidní topeniště se kromě dávkovače či dávkovačů paliva a případného odsiřovacího aditiva opatří přívodním potrubím sekundárního vzduchu nebo jeho směsi s recyklážními spalinami a do fluidního topeniště se vloží teplosměnná trubková vestavba. V trase spalin se před tkaninovým filtrem instaluje absorbér s vodní či vodními pneumatickými tryskami, s výhodou jako tlakové medium rozstřiku vody se • · · • * · · ·

v tryskách použije vodní pára. Před absorbér se instaluje cyklon či cyklonová baterie s tím, že na výstup mezizásobníku se připojí pneumatická trasa popělo vin, kterou se 5 až 80 % zachycených popělo vin se sekundárním vzduchem zavede do fluidního topeniště.

Tepelná trubková vestavba fluidní pískové oxidační spalovací vrstvy se instaluje se spodní řadou trubek umístěnou minimálně 450 mm nad úrovní trubkového propadového roštu, který se skládá z centrální trubky, rozvodných trubek a nátrubků s obvodovými řadami otvorů, trubková tepelná vestavba je s výhodou jedním konstrukčním demontovatelným celkem, v horkovodním provedení fluidního kotle se propojí vodními trubkami s ekonomizérem a bubnem, v parním provedení fluidního kotle se napojí vodními trubkami na buben a cirkulační čerpadlo parovodní směsi. Fluidní topeniště a spalovací komora se vertikálně rozdělí instalací svislých vyzděných membránových stěn na jednotlivé sekce spalovacího prostoru fluidního kotle, každá sekce spalovacího prostoru fluidního kotle se napojí na vlastní ventilátor spalovacího vzduchu, který přivádí spalovací vzduch nebo spalovací vzduch a spaliny přes trubkový propadový rošt sekce do fluidní pískové oxidační spalovací vrstvy. Fluidní kotel se vybaví jedinou startovací spalovací komorou na kapalné palivo nebo zemní plyn s tím, že ve fluidním topeništi každé sekce fluidního kotle s tepelnou trubkovou vestavbou se instaluje druhý přívod startovacího paliva, které se přivede potrubní trasou. V potrubní trase spalin kotle, s výhodou před cyklonovou baterií, se instalují parní trysky, nebo se instalují vodní trysky v úrovni trubkového propadového roštu fluidního topeniště.

Přehled obrázků na výkresech

Výsledky rentgenové difrakční analýzy popelovin s CaO, CaCO3, CaSCL a Ca/OH/2 jsou obsaženy v obrázku 1.

Technické řešení, detailně popsané v příkladech technického řešení, je znázorněno na obrázcích 2,3 a 4. Obrázek 2 je podélným řezem fluidního kotle. Obrázek 3 je příčným řezem fluidního kotle. Obrázek 4 je strojně - technologické schéma fluidní kotelny.

Příklady provedeními»^ na '---• ···· · 9 999

Příklad provedení č.l představuje fluidní uhelná kotelna a horkovodní fluidní kotel znázorněné v obrázcích 2, 3 a 4.

Vlastní fluidní kotel tvoří tři samostatné konstrukční celky. Prvým je fluidní topeniště I s tepelnou trubkovou vestavbou 5 ponořenou do fluidní spalovací oxidační pískové vrstvy, trubkovým propadovým roštem 16 a ekonomizérem 4. Obvodový plášť i vnitřní příčku tohoto celku tvoří membránové stěny s volnou cirkulací vody přes buben 3. Druhým konstrukčním celkem je spalovací komora 2 a trubkový ohřívač vody 6 s volnou cirkulací vody přes buben 3. Opět i zde je obvodový plášť a vnitřní příčka tohoto celku tvořená membránovými stěnami s volnou cirkulací přes buben 3. ten je třetím základním konstrukčním celkem fluidního kotle. Vnitřek spalovací komory kotle 2 a fluidního topeniště i je opatřen žárobetonovou výduskou. Spalovací komora 2 je tvarována tak, aby došlo k zintenzívnění proudění a míšení spalin blízkému proudění v cyklonovém topeništi . Toho je dosaženo realizací podélného osového otvoru pro proud spalin, jak je znázorněno v obrázku 3.

Uhlí je ze skládky dopraveno trasou 7, kterou tvoří podzemní násypka a redlerový dopravník uhlí na šikmý dopravní gumový pás 8. Na dopravované uhlí se ze zásobníku 11 přes turniket přidává vápenec, který byl pneumaticky z cisterny dopraven do zásobníku 11. Uhlí a vápenec jsou z provozního zásobníku 9 šnekovým podavačem bez osového hřídele přiváděny z boku na fluidní expandovanou spalovací vrstvu přes sesyp. Ten je opatřen svislou výkyvnou klapkou . Obdobnou klapkou je opatřen i výstup uhlí z dávkovacího šneku Jak je znázorněno v obrázku 2. Mezi' tyto klapky je potrubím 10 přiváděn sekundární spalovací vzduch ve směsi s recyklážními spalinami a pneumatickou trasou popelovin 14 je do tohoto prostoru mezi svislé výkyvné klapky přiváděn recykl popelovin, zachycený v cyklonové baterii 19.

Teplá voda z cirkulačního okruhu horké vody je čerpadlem 17 přivedena do ekonomizéru 4 , následně do tepelné trubkové vestavby 5 a z této do bubnu 3. Horká voda z bubnu 3 odchází do horkovodního cirkulačního okruhu tepelných spotřebičů.

Fluidační vzduch je do fluidního kotle dodáván ventilátorem 15, do jeho sání jsou přiváděny recyklážní spaliny odebírané za kouřovým ventilátorem 26. Při provozu kotle je směs spalovacího vzduchu a spalin přiváděna do trubkového propadového roštu 16 a jako sekundární vzduch potrubím 10 na fluidní vrstvu. Část tohoto vzduchu je tlakovým vzduchem_pneudopravy popelovin, tj. trasy 14, obdobně přiváděných na fluidní spalovací vrstvu.

Při studeném startu kotle je startovacím mediem zemní plyn. Zemní plyn je z vnějšího rozvodu přiváděn do startovací spalovací komory 21 trubkami 13 přes trubkový propadový rošt 16 , současně je přiváděn trubkovými hořáky do fluidní vrstvy a současně je přiváděn do hořáku 12 , ·« ·♦·· • · * · »> ·* • · » • · ··· b «ΐ <

• · · i ·· ·· směrovaného na povrch fluidní spalovací vrstvy. K tomuto tzv. studenému startu se přistoupí při odstávce kotle na dobu delší než 12 hodin, kdy teplota klidové fluidní vrstvy poklesne z 83O°C na 500°C. Při kratších odstávkách stačí pouze rozfluidovat vrstvu písku a popela a začít s dávkováním uhlí, což je tzv. horký start fluidního kotle.

Spaliny z fluidní spalovací oxidační pískové vrstvy procházejí spalovací komorou 2 a přes otvor 30 procházejí ohřívačem 6, ekonomizérem 4, absorbérem 18, kde nástřikem vody dvoj látkovými pneumatickými tryskami dojde k zchlazení spalin. Tyto dále procházejí tkaninovým filtrem 22 s profukem plachetky. Tento zajišťuje šroubový kompresor 23. Spaliny jsou kouřovým ventilátorem 26 zavedeny do komína 27.

Popělo viny zachycené v cyklonu 19 se shromažďují v mezizásobníku 20. Část z nich přes turniket odchází jako recykl pneumatickou trasou popelovin 14 do fluidního topeniště i. Druhá část je odváděna dopravním šnekem 24 do mezizásobníku 25. Sem přes turniket periodicky dle intervalů profuků padají popeloviny z tkaninového filtru 22. Přes turniket jsou popeloviny z mezizásobníku 25 šikmým dopravním šnekem 28 dopravovány do zásobníku 29. Ten je opatřen tkaninovým filtrem a tlakovým čeřením. Obdobně je vybaven i zásobník vápence 11. Popeloviny vypadávají ze zásobníku 29 do autocistemy přes dávkovači hubici.

Byla realizována kotlová jednotka s následuj ícími parametry :

1. Tepelný výkon horkovodního kotle : 6 MW

Paliva: uhlí hruboprach hpl vápenec Čížkovice 0,5 až 2 mm obsah CaO : 45 % dřevní štěpka 30 % hmoty paliva,výhřevnost 8,5 MJ/kg

Parametry uhlí: granulometrie 0-10 mm výhřevnost 16,9 MJ/kg síra celková 1,2%

2.Strojní řešení kotlové jednotky :

Fluidní topeniště J_: průřez fluidní vrstvy :

výška fluidního topeniště : výška klidové fluidní vrstvy : teplosměnná plocha výměníků 5_ : startovací spalovací komora 21

Dohořívací prostor : průřez štěrbiny stropu fluidního topeniště : 800 x 2 560

560 x 2 040

000

600

12m²

2,2 MW /600 °C

9999

9 9 9 9 9

II

9 9 99

9 9

9 9

9 9 9

999

9 výška spalovací komory : 4 000

Absorbční a cyklonová jednotka :

průměr cyklonu 0 1 600 průměr absorbérů 0 800 výška absorbérů 7 000

Tkaninový filtr teplosměnná plocha 410 m²

3. Základní materiálová bilance průtok spalovacího vzduchu recykl spalin do roštu sekundemí vzduch odvod spalin na komín

2,9m³/s/NTP/ 0,8 m³/s /NTP/ l,4m³/s/NTP/ 3,Om³/s/NTP/ spotřeba uhlí: 1 021 kg/h spotřeba dřevní štěpky : 437 kg/h

4. Dosažené výsledky kotlové jednotky :

vyhoření popelovin 96,5 % tepelná účinnost kotle 89 % % zachycení SO2 při Ca/S = 2,90 přenos tepla přes výměníky 5 1 MW jmenovitý výkon kotle 6 MW maximální výkon kotle 6,5 MW doba odstavení bez nového horkého startu 12 hodin teplota spalin před absorberem 18 160 °C teplota spalin za tkaninovým filtrem 23 130 °C

5. Čistota spalin :

CO : 145 mg/m³ /6 % O₂,NTP,suché spaliny/

NO2 : 340 mg/m³ ί 99 ,, 9999 99 99 99 9999

9 9 9 « « · 9 - 9 9 «1 · 9 9 99 9 9 9·· · ϊ · ' 9 9 99 9 9 f 999 · · · 9 · 9 · · 9*99 • •999 · · 99 9 9 99

S0₂: 1175 mg/m³ tuhé látky : 17 mg/m³

Vzhledem k technickému řešení, které MŽP ČR akceptuje jako roštový kotel modernizovaný prvky fluidní techniky, byl pro provoz tohoto kotle stanoven emisní limit pro roštové kotle.

CO : 400 mg/m³

NO₂ : 650 mg/m³

SO₂ : 2 500 mg/m³ tuhé látky: 150 mg/m³

Příklad provedení č.2 představuje fluidní kotel v základním řešení prezentovaném v příkladu provedení číslo 1, ale s dvojnásobným tepelným výkonem, tj. 2x6 MW. Zdvojnásobení tepelného výkonu bylo dosaženo instalací dvou 6 MW sekcí kotle do jednoho konstrukčního celku se zachováním rozdělení zdvojené spalovací komory 2 s ohřívačem 6 a zdvojeného fluidního topeniště i včetně tepelné trubkové vestavby 5 a ekonomizéru 4. Obvodová membránová stenaje v horním i spodním konstrukčním celku společná pro obě sekce. Buben 3 o dvojnásobné délce oproti jeho provedení v příkladu provedení 1 je společný pro obě sekce.

Výrazně odlišné je uspořádám startovací jednotky tohoto 12 MW kotle. Jako startovací medium je použita topná nafta . Každý modul je místo minimálně výkonného bezpečnostního hořáku 12 pro zemní plyn opatřen výkonným startovacím hořákem. Spalovací komora 21 je společná pro oba dva moduly a je vybavena samostatným ventilátorem výkonově shodným s ventilátorem 15 . Každý modul je vybaven samostatným ventilátorem spalovacího vzduchu, samostatným absorbérem 18 a cyklonem 20 se samostatnou pneumatickou trasou recyklu popelovin 14 a samostatným dopravním šnekem 24 . Tkaninový filtr 23 a kouřový ventilátor 26 je společný pro oba moduly. Trasa popelovin 28 je realizována tlakovou pneudopravou do společného zásobníku 29.

Byla realizována kotlová jednotka s následujícími parametry :

1. Tepelný výkon horkovodního kotle : 12 MW palivo : uhlí ořech o2

• φφφ φ φ φ φ · φ φ φ φ * · ♦ φ φ · •Φ ·· φφ φ»»·· výhřevnost : 17,4 MJ/kg síra celková : 0,8 % vápenec : Čížkovice 0,5 až 2 mm obsah CaO : 45 %

3. Stroj ní řešení kotlové j ednotky

Fluidní topeniště: počet sekcí: 2 průřez jedné sekce fluidní vrstvy : 2 560 x 2 040 průřez obvodových membránových stěn fluidního topeniště i a ekonomizéru 4 : 3 900 x 4 758 hloubka fluidního topeniště : 2 800hloubka ekonomizéru : 1 100 plocha 1 sekce ekonomizéru 4 : 133 m² plocha 1 sekce trubkové vestavby : 12 m² plocha 1 sekce ohřívače : 233 m² výška fluidního topeniště i : 4 000 výška spalovací komory 2 : 4 000

Absorbční a cyklonová jednotka počet : 2 průměr absorbéru : 0 800 výška absorbéru : 7 000 průměr cyklonu : 0 1 600

Tkaninový filtr plocha: 800 m²

Spotřeba uhlí: 2 789 kg/h průtok spalin na komín : 6 m³/s /NTP/

Dosažené výsledky kotlové j ednotky : vyhoření popelovin : 96,5 %

4444 • » 4

tepelná účinnost kotle : 89 % maximální výkon kotle : 13 MW jmenovitý výkon kotle . 12 MW

K zachycení SO2 na úroveň emisního limitu 800 mg/m ( suché spaliny, 6 % O2, NTP podmínky) došlo při dávkování vápence s molámím poměrem Ca / S = 2,9.

Byly splněny emisní limity čistoty spalin pro nové fluidní kotle s tepelným výkonem nad 5 MW :

CO : 250 mg/m³

NO2 : 400 mg/m³

SO2: 800 mg/m³ tuhé látky : 100 mg/m³

Byly změřeny následující koncentrace škodlivin ve spalinách vztaženo na výše uvedené referenční podmínky určené zákonem č. 86 / 2 002 Sb.

CO : 181 mg/m³

NO2 : 322 mg/m³

SO2 : 741 mg/m³ tuhé látky : 19 mg/m³

Základní výhody nového řešení:

a/ Spotřeba vápence s ohledem na recykl pevné frakce, do které byla v absorbéru nastňknuta voda, klesla o 20 až 40 % při dosažení stejného stupně zachycení SO2 ve vztahu k procesu bez recyklu pevné frakce popelovin do fluidního topeniště.

b/ Tepelná účinnost kotle byla zvýšena do úrovně blízké plynovým kotlům.

c/ Stupeň vyhoření popelovin dosáhl 95 až 97 %.

d/ Došlo k efektivnímu vyčistění spalin od SO₂ při teplotě spalin 120 až 140 °C, což je teplota vzdálená od rosného bodu 30 až 40 °C. Proto nebylo nutno přijmout opatření ·> »-»>· 99· 49 >»»·*;.

4-4 9-4 4 9.. 9 4^ • ·<··♦ »> ·<··· ** 4-( 9

4, · ·,.·> 4 4 4 ·ι » ·· · · • · · · · 4' ·! · ·’ 9 ·* ·· ···' ·· 9 9 9 4 9 9 k antikorozní ochraně komína od slabě koncentrované H₂SO₄ v důsledku zchlazení spalin na trase kouřovým ventilátorem.

Průmyslová využitelnost

Fluidní kotle dle vynálezu plně výkonově nahrazují roštové uhelné kotle a na rozdíl od nich mají výrazně vyšší tepelnou účinnost a splňují emisní limity čistoty spalin jak v ČR, tak i v EU. Umožňují i spalování černého uhlí a biomasy.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Fluidní cirkulační kotel s fluidní pískovou oxidační spalovací vrstvou křemičitého písku o granulometrii 0,5 až 2 mm, vyznačující se tím, že spalovací prostor fluidního kotle se horizontálně rozdělí na vyzděné fluidní topeniště (1) a spalovací komoru (2) s tím, že průřez spalinového průchodu mezi fluidním topeništěm (1) a spalovací komorou (2) se zúží na 10 až 80 % průřezu fluidního topeniště (1) , fluidní topeniště (1) se kromě dávkovače či dávkovačů paliva a případného odsiřovacího aditiva opatří přívodním potrubím (10) sekundárního vzduchu nebo jeho směsi s recyklážními spalinami a do fluidního topeniště (1) se vloží teplosměnná trubková vestavba (5).
2. 2. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se t í m, že v trase spalin se před tkaninovým filtrem (22) instaluje absorbér (18) svodní či vodními pneumatickými tryskami, s výhodou jako tlakové medium rozstřiku vody se v tryskách použije vodní pára s tím, že před absorbér (18) se instaluje cyklon či cyklonová baterie (19) s tím, že na výsyp mezizásobníku (20) se připojí pneumatická trasa popelovin (14), kterou se 5 až 80 % zachycených popelovin sekundárním vzduchem zavede do fluidního topeniště (1).
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že tepelná trubková vestavba (5) fluidní pískové oxidační spalovací vrstvy se instaluje se spodní řadou trubek umístěnou minimálně 450 mm nad úrovní trubkového propadového roštu (16), který se skládá z centrální trubky, rozvodných trubek a nátrubků s obvodovými řadami otvorů, trubková tepelná vestavba (5) je s výhodou jedním konstrukčním demontovatelným celkem, v horkovodním provedení fluidního kotle se propojí vodními trubkami s ekonomizérem (4) a bubnem (3), v parním provedení fluidního kotle se napojí vodními trubkami na buben (3) a cirkulační čerpadlo páro vodní směsi.
4. 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že fluidní topeniště (1) a spalovací komora (2) se vertikálně rozdělí instalací svislých vyzděných membránových stěn na jednotlivé sekce spalovacího prostoru fluidního kotle, každá sekce se napojí na vlastní ventilátor spalovacího vzduchu (15), který přivádí spalovací vzduch nebo spalovací vzduch a spaliny přes trubkový propadový rošt (16) sekce do fluidní pískové oxidační spalovací vrstvy.

   Φφ ·'♦·<' ·· φφ’ ·< Φ Φ Φ| Φ) ·

   Φ'-. · ··· ·| 4 Φ«Φ φ* Φ ·ί.·ι ΦΪ ·· · • ·. ·Γ · ·'· ·'

   Φ« ··· ·:· ΦΦ • Φ · I φΙ, φ;

   Φί8· ·υ • ·’·
5. 5. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že fluidní kotel je vybaven jedinou startovací spalovací komorou (21) na kapalné palivo nebo na zemní plyn s tím, že ve fluidním topeništi (1) u každé sekce fluidního kotle s tepelnou trubkovou vestavbou (5) se instaluje druhý přívod startovacího paliva, které se přivede potrubní trasou (13).
6. 6. Zařízení podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se tím, že v potrubní trase spalin , s výhodou před cyklonovou baterií (19), se instalují parní trysky nebo se instalují vodní trysky v úrovni trubkového propadového roštu (16) fluidního topeniště (1).