OVACÍ KOTLE NA TUHÁ PALIVA

Transkript

1 MALÉ A STŘEDN EDNÍ ZPLYŇOVAC OVACÍ KOTLE NA TUHÁ PALIVA František HRDLIČKA ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STROJNÍ KONFERENCE LUHAČOVICE 2009

2 DOKONALÉ A NEDOKONALÉ SPALOVÁNÍ Spalování uhlíku C na CO2 probíhá podle spalovací rovnice : 1 atom C + 1 molekula O2 1 molekula CO2 1kgC = kgco ,67kgO2 3, kgC + 1,8658 m O2 = 1,8555 m CO 2 Reakční teplo 33,8 MJ/kg Spalování uhlíku C na CO probíhá podle spalovací rovnice 1 atom C + 0,5 molekuly O2 1 molekula CO Reakční teplo 10,3 MJ/kg kgc + 0,932m O = 1,8651 m CO 2

3 PODMÍNKY KVALITNÍHO ŘEŠENÍ primární zplyňovací prostor Stechiometrie na hranici zcela nedokonalého spalování (α cca 0,5) Teplota v úzkém pásmu kolem 1070 K Minimální mechanický nedopal Dobrý přístup okysličovadla k fixnímu uhlíku

4 TEPLOTA TEPLOTY MĚKNUTÍ A TÁNÍ A POPELA TÁNÍ POPELA Palivo dřevo šťovík šťovík+chrastice 1:1 šťovík+piliny 1:1 obilní zbytky řepková sláma+uhlí 9:1 seno Teplota měknutí ( C) Teplota tání ( C)

5 PODMÍNKY KVALITNÍHO ŘEŠENÍ sekundární spalovací prostor Dobré směšování hořlavého plynu se sekundárním vzduchem Odstraňování popela z kotle za provozu (zejména pro uhlí) Dobré vyplnění prostoru plamenem s nízkým součinitelem přebytku vzduchu

6 Jak dosáhnout kvalitního řešení? Respektováním zásad správného řešení Konstrukční řešení Výběr paliva Automatickéřízení výkonu dle výkonu i spalovacího režimu

7 Omezení řešení Palivo a jeho vlastnosti včetně rozměrové úpravy Definované okrajové vlastnosti paliva (výhřevnost u biomasy především obsah vody, popelnatost) Přijatelné rozmezí výkonu kotle, ve kterém bude provozován ve správném spalovacím režimu Akumulace tepla pro vyloučení podkritických výkonů kotle

8 HLAVNÍ PRVKY V POPELU Z BIOMASY h m.% K 2 O C a O S io 2 M g O A l2 O 3 P O 4 (3 -) S O 4 (2 -) šť o v ík 1 -d rť šť o v ík 3 -m a lá b rik e ta šť o v ík 5 -v e lk á b rik e ta šťo v ík 6 -s e m ín k a šť o v ík 7 -p e le ty 6 m m šť o v ík 8 -s u c h á k y tk a lá m a n á šťo v ík 1 0 -s u c h á k y tk a,c e lá šť o v ík 4 -v e lk é p e le ty šť o v ík 9 -s u c h á k y tk a šť o v ík 1 1 -s u c h á k y tk a šť o v ík 1 2 -z e le n á k y tk a šť o v ík 2 - m a lé p e le ty

9 ATMOS - polena UKÁZKY ŘEŠENÍ

10 ATMOS - uhlí UKÁZKY ŘEŠENÍ

11 UKÁZKY ŘEŠENÍ ATMOS dřevěné brikety

12 DAKON - DamatPyro UKÁZKY ŘEŠENÍ

13 VIGAS - polena UKÁZKY ŘEŠENÍ

14 PRINCIPIÁLNÍ ODLIŠNOSTI ŘEŠENÍ směšování hořlavých plynů a okysličovadla 1. Nucený tah Spalinový ventilátor Vzduchový ventilátor Vzduchový ventilátor + startovací spalinový ventilátor 2. Palivo polena pilinové brikety doplńkové palivo (štěpka) uhlí zrnění ořech 1 nebo 2 3. Ochrana proti korozi zesílený kvalitní plech litina oddělení kotlového a vytápěcího okruhu směšovacím ventilem

15 DALŠÍ ÚDAJE VÝKONOVÉ ROZMEZÍ 18 AŽ 90 kw MOŽNOST SPALOVÁNÍ UHLÍ (jen pro malé výkony) ATMOS VIGAS POŽADAVKY NA TAH KOMÍNA Obvykle dle prospektů do 25 Pa (výjimečný údaj 54 Pa) - skutečnost horší, nezbytnost spalinový ventilátor

16 Emisní limity platné ze zákona 86/2002 Sb. pro střední zdroje na tuhá fosilní paliva o tepelném výkonu od 0,2 MW do 5 MW Jmenovitý tepelný výkon P t (MW) Emisní limit (mg/m 3 ) TZL SO 2 NO x jako NO 2 CO Org. látky jako ΣC Ref. obsah O 2 (%) P t < 0,2 NÁVRH 150 0,5 g/mj nestan. 6 0,2 P t nestan. 6 1 < P t nestan. 6 0,2 P t ) - nestan. 6 P t = 0,2 až 5 MW nestan. 6 Odkazy: 1)pro výtavná ohniště

17 Rosný bod spalin a teplota spalin do komínu konvekčnímu přenosu tepla u stěny q *( t t ) = λ *( t t ) = *( t t 1 pr st1 s st1 st2 2 st2 w = α α ) kde je q [W/m2] tepelný tok stěnou výměníku, α1 [W/K.m2] přestupní součinitel na straně spalin, α2 [W/K.m2] přestupní součinitel na straně otopné vody, λ [W/K.m] tepelná vodivost stěny výměníku a s [m] tloušťka stěny výměníku. Teploty jsou postupně od teploty proudu tpr, přes teplotu stěny tst1, tst2 až po teplotu otopné vody tw

18 Rosný bod spalin pro běžné provozní podmínky Palivo Rosný bod bez síry [ 0 C] Zvýšení teploty rosného bodu [ 0 C] Výsledná teplota rosného bodu [ 0 C] dřevo 44,3 9,5 53,8 Bílina o2 42,8 64,3 107,1 směs 1 : 1 43,6 53,2 98,8

19 Omezující podmínky pro spolehlivý provoz kotle bez rizika korozí výměníku Palivo dřevo Bílina o2 směs 1 : 1 Min.teplota napájecí (vratné) vody [ 0 C] Min.teplota spalin za kotlem [ 0 C] Výše uvedená tabulka však platí pro ustálený výkonový provoz kotle a v žádném případě nenahrazuje podmínky při zátopovém režimu

20 DĚKUJI ZA POZORNOST