Fluidní spalování

Fluidní spalování  je jednou z technologií spalování tuhých paliv v energetických kotlích , kdy se v topeništi vytváří fluidní lože z částic paliva a nehořlavých materiálů. Technologie byla zavedena do energetického průmyslu z chemického průmyslu kolem 70. let 20. století . pro spalování uhlí [1] . Dnes je tato technologie spalování považována za zastaralou.

Popis procesu

Ve vzestupném toku plynu může být zatížení pevnými látkami ve třech stavech:

• v klidu, kdy je rychlost plynu nízká a nemůže zvedat částice, je to typické pro vrstvené pece;
• v režimu pneumatické dopravy, kdy jsou částice přenášeny rychlým prouděním plynu - v komorových pecích ;
• ve fluidizovaném stavu při střední rychlosti plynu, kdy při průchodu vrstvou „roztahuje“ částice a zvětšuje svou tloušťku, čímž snižuje hustotu , ale není schopen vynést částici z vrstvy. Tento poslední režim se vytváří v pecích s fluidním ložem .

Fluidní lože může být vysokoteplotní a nízkoteplotní (800–900 °C), v současnosti se z řady důvodů používá téměř vždy. Zejména je v něm velmi účinně potlačeno uvolňování oxidů dusíku a je možné aplikovat ponorný povrch , u kterého je součinitel prostupu tepla mimořádně vysoký (zahřáté částice paliva s ním přicházejí do přímého kontaktu a část tepla je přenášeny nikoli konvekcí , ale tepelnou vodivostí ). Pro úpravu teploty vrstvy za účelem zamezení vzniku strusky lze zavést vodu a páru [1] , ale v zásadě díky vysoké abrazivitě této vrstvy nejsou pece s jejím použitím náchylné ke struskování.

Do fluidní vrstvy se zavádí značné množství inertních plniv: struska , písek , dolomit , vápenec  - zvyšují přenos tepla. Dolomit a vápenec navíc váží až 90 % oxidů síry na siřičitany [2] :41 . Palivem může být uhlí (i ve formě zbytků v popelu z nízkoúčinných kotlů), živičné břidlice , rašelina , dřevo a další odpad [1] .

Tento typ kotlů není určen pro spalování dřevního odpadu, nicméně je to možné s řadou omezení a nevýhod.

Pece s fluidním ložem nejsou citlivé na kvalitu paliva z hlediska jeho chemického složení, ale jsou citlivé na rovnoměrnost frakčního složení částic paliva a inertní náplně [3] . Spalování v těchto pecích je intenzivnější než v klasických vrstvených pecích, jejich rozměry jsou menší; vyžadují však mřížku rozvodu vzduchu a větší ventilátor . Mezi další nevýhody tohoto typu pecí:

• odstranění až 20-30% celkového uhlíku paliva (proto se tyto topeniště doporučují používat, pokud je možné v pracovním prostoru kotle dohořet únos 0-1 mm);
• struskování mezitryskového prostoru a samotných trysek rozvodů vzduchu při nedostatečném dynamickém tlaku vzduchu;
• velmi velké abrazivní opotřebení teplosměnných ploch, zvláště vysoké u ponorných [1] .
• problém likvidace popela/struskového odpadu
• zvýšené opotřebení abrazivní opotřebení systému odsávání popela a strusky.
• nutnost neustálého zatěžování inertními materiály (v důsledku toho vysoké provozní náklady.

Účinek intenzivního spalování, podobný tomu pozorovanému při spalování ve fluidním loži, lze dosáhnout neustálým protřepáváním roštu kousky paliva libovolné velikosti; ale vzhledem k poklesu pevnosti kovu roštu při vysoké teplotě je tento způsob v praxi obtížně realizovatelný.

Pece s fluidním ložem pod tlakem do 16 kgf / cm² s hloubkovým čištěním plynu od popela lze použít k organizaci provozu plynových turbín na pevná paliva (jako součást vysokotlakého parního generátoru CCGT ) [4]

V kotlích s nízkým výkonem (MW bloky) je možné pro spalování paliva uhlí-voda použít fluidní topeniště . Jak ukázala praxe [5][6] , použití takových pecí pro spalování CWF , i když nejsou plně automatizované, umožňuje dosáhnout stabilního spalování CWF .

Cirkulující fluidní lože

Tato technologie je mezistupeň mezi konvenčním fluidním ložem a komorovým spalováním. V tomto případě je hlavní část částic suspendována ve fluidním loži, ale nápor je poněkud silnější a značné množství nespálených částic je vynášeno nad vrstvu (ačkoli se částečně usazují a spadají do stagnujících zón v blízkosti stěny topeniště tak, aby cirkulace paliva probíhala po celé jeho výšce). K jejich zachycení slouží horký cyklon za pecí , ze kterého jsou pevné částice opět přiváděny do spalovací zóny. Vápenec se také dávkuje do cirkulujícího fluidního lože (CFB), aby se potlačily oxidy síry; oxidy dusíku v nich jsou také velmi nízké a nevyžadují speciální záchyt. Hlavní výhodou této technologie je absence přísných požadavků jak na chemické složení, tak na jemnost mletí a jednotnost složení paliva; vliv eroze je v ní menší než v běžné peci s fluidním ložem. Emise popela s plyny jsou malé (ale stále je nutná instalace elektrostatických odlučovačů ). Nevýhodou je vysoká spotřeba elektrické energie na odstřel a velká složitost výroby a automatizace CFB kotlů; v současné době se v Rusku nevyrábějí. [7] [4]

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 Kotle s fluidními pecemi . EnergoSovet.ru . - Popis a seznam fluidních kotlů bývalého SSSR . Získáno 21. června 2011. Archivováno z originálu 20. června 2017. (neurčitý)
2. ↑ Dvoinishnikov V. A. et al. Navrhování a výpočty kotlů a kotelen: Učebnice pro technické školy v oboru "Kotelna" / V. A. Dvoinishnikov, L. V. Deev, M. A. Izyumov. - M .: Mashinostroenie, 1988. - 264 s. — ISBN 5-217-00078-3 .
3. ↑ Leikin V. Z. "Vařená postel" řeší problémy energetiky i ekologie . " Nezavisimaya Gazeta " (12. prosince 2006). Získáno 21. června 2011. Archivováno z originálu 8. února 2015. (neurčitý)
4. ↑ 1 2 FBC boilers  (eng.) (pdf)  (odkaz není k dispozici) . — Popis principu činnosti kotlů s fluidním ložem a CFB. Získáno 21. června 2011. Archivováno z originálu dne 27. října 2011.
5. ↑ Spalování VUT ve fluidní peci na skládce FSUE Hydropipeline v Ramenskoje . — Spalování CWF v peci s fluidním ložem na zkušebním místě FSUE Gidrotruboprovod v Ramenskoye. Získáno 11. srpna 2017. Archivováno z originálu 30. září 2016. (neurčitý)
6. ↑ Spalování VUT ve fluidní peci ve Voskresensku . — Spálení CWF ve Voskresensku, Moskevská oblast. Získáno 11. srpna 2017. Archivováno 5. října 2016. (neurčitý)
7. ↑ Co dává „cirkulující fluidní lože“? . Publikace OGK-6 . — Plány na zavedení technologie CFB v Novocherkasskaya GRES .  (neurčitý) (nedostupný odkaz)

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)