OUTĚŽNÍ PŘEHLÍDKA TUDENTKÝCH A DOKTORANTKÝCH PRACÍ FT 007 NÁHRADNÍ HORKOODNÍ PLYNOÁ KOTELNA Jiří Kroš ABTRAKT Nárh kotelny jako náhradní zdroj o dobu rekonstrukce elektrárny. Předokládaná doba yužíání kotelny je až 5 let. Potom bude demontoána a rodána. Kotelna se bude skládat ze ertikálních horkoodních kotlů o jednotkoém teelném ýkonu 5MW. Celkoý očekáaný teelný ýkon kotelny je 60 MW. Nárh druhé arianty kotelny je se děma 0MW horizontálními kotli. oučástí dodáky nejsou lastní oběhoá ani recirkulační čeradla, rotože růtok a regulaci teloty ratné ody zajistí stáající čerací stanice horkoodu. Postačí jen ochrany a signalizace od minimálních a eentuálně maximálních růtoků. ABTRACT This document is solution of design boiler room like substitute source heat in time reconstruction of ower station. uosed time of using boiler room is or 5 years. After the reconstruction it will be remoed and sold. The room consists of two ertical hot water boilers. Each boiler has erformance 5MW. The exected erformance of the boiler room is 60MW. econd ariant of boiler room consists of two horizontal boilers with erformance 0 MW. Recitation um isn t art of this roject because regulation temerature of backwash water just ensure existing um station. ignalization and sensors of minimum and maximum flow are sufficient. 1. ÚOD 1.1. Zadání Nárh kotelny na saloání zemního lynu jako náhradního zdroje tela, který bude sloužit o dobu rekonstrukce elektrárny seerních Čechách. Kotelna bude zajišťoat ytáění nedalekého města, lastních objektů elektrárny, technických objektů dolů, skelníků a dalších drobných odběratelů. Jmenoitý ýkon kotelny 60MW Jmenoitá ýstuní telota 140 C Jmenoitá ratná telota 60 C Proozní množstí oběhoé ody horkoodu 610t/h Jmenoitá hodnota statického řetlaku neutrálním bodě 0,85MPa Maximální roozní řetlak na stuu do ohříáků toné ody 1,8MPa Proozní médium je změkčená oda chemicky uraoaná dákoáním Uažoané alio zemní lyn ze stáající měřící a regulační stanice Práce bude obsahoat olbu: Kotloé jednotky nitřních rozodů lynu ětrání kotelny nitřní sojoací otrubí (1)
1.. Zemní lyn Zemní lyn je směs lynných uhloodíků. Jedná se o jeden z nejdůležitějších zdrojů energie ze strategického hlediska. Česká reublika nemá žádná ýznamná ložiska zemního lynu. Hlaními dodaateli zemního lynu do České reubliky jsou Rusko a Norsko. Dodáky zemního lynu z Ruska roudí na naše území řes loensko a na naše území stuují řes ředáací stanici Lanžhotě. České reublice je zemní lyn z Ruska označoán jako tranzitní zemní lyn. Obrázek 1: Maa lynoodního systému ČR 1.. Nízko emisní saloání naha o snížení rodukce emisí oxidů dusíku NOx. Existuje několik technik jak dosáhnout snížení emisí Nox. řehled technologií ke snižoání rodukce emisí NOx: Nízký řebytek zduchu Odstuňoání zduchu Recirkulace salin Omezený ohře zduchu Odstuňoání alia Hořák aacke TF DDG 00 který je oužitý narhoané kotelně yužíá technologie recirkulace salin. Recirkulace salin znamená snížení kyslíku, který je k disozici e saloací zóně a tudíž ři oklesu teloty lamene dojde k jeho římému ochlazení; roto se omezí jak řeměna dusíku ázaného aliu, tak torba teelných NOx. Recirkulace salin do saloacího zduchu se odzkoušela jako úsěšná metoda ro otlačení NOx e ysokotelotních saloacích systémech, jako jsou ýtané kotle a zařízení na olej nebo lyn. Obr.. ukazuje tuto techniku schematicky. Obrázek: Recirkulace salin ()
. YBAENÍ KOTELNY Jedná se o kotelnu 1. kategorie dle ČN 07070 kotelny se součtem jmenoitých teelných ýkonů kotlů nad,5 MW.1. Kotel 1.arianta Kotloá jednotka od firmy Bresson O5H Jmenoitý ýkon 5MW Účinnost kotle 94% Průtok ody ři jmenoitém (max.) ýkonu 05 t/h, (5 t/h) Průtok ody minimální oolený 5 t/h Rozměry kotle šířka A 4100mm délka B 560mm ýška C 14850mm Plynoý kotel určený ro ětší ýtony nebo telárny. Podle tyu hořáku umožňuje saloat lyn nebo toné oleje, říadně oba druhy alia. Jedná se o řetlakoý, ertikální, růtočný, horkoodní, samonosný kotel, který je řeraitelný jednom bloku. Je konstruoán, yroben a dodán dle ČN norem a ředisů..arianta DP 01 - Kotloá jednotka o jednotkoém ýkonu 0MW. Jedná se o řetlakoý horizontální, růtočný, horkoodní kotel... Hořák 1.arianta TF- DG 00 od firmy aacke s rozsahem ýkonu,6 až,9 MW. ystém TF yužíá rinciu ostuného zónoého saloání s odstuňoanou interní recirkulací salin. Je zde oužit kombinoaný účinek maximální časoé rodley ři yhoříání alia a ostuným ři-chlazením jádra lamene interními salinami rotující lazmě.. arianta. Jakob saloací zařízení je oužito hořáku Teminox G 0 DUO od firmy aacke... zduchoý entilátor louží k dodáání saloacího zduchu do hořáků.entilátor RI 800 je dodáán s elektromotorem o ýkonu 75kW. Tlak, který je jím yíjen zajišťuje okrytí talkoých ztrát zduchoodů, hořáků kotle atd..4. zduchoody Jsou zhotoeny z oceloého lechu a yztuženy rofiloým materiálem. aloací zduch je nasáán z ně kotelny. oučástí zduchoodů jsou zduchoody sací, ýtlačné, tlumič hluku sání, komenzátory a oděrné konstrukce zduchoodů. Tlumič hluku sání slouží k utlumení hluku sání, zláště ysokých frekencí. Je zhotoen z desek ohlcujících hluk..5. Kouřoody Toří roojení mezi kotlem a komínem. oučástí kouřoodu je také ruční uzaírací kouřoá klaka ybaená blokoacím sínačem ro blokaci saloacího zařízení, dojice kouřoých exlozních klaek s růřezem s min lochou, komenzátor a oděrná konstrukce kouřoodu. Klaky na kouřoodech jsou ručně oládány z odlaží 0,0 m omocí ákoých mechanismů (táhel). Kouřood je zhotoen z oceloého lechu, oatřen otřebnými ýztuhami a zaizoloán. yztužení lechoého kanálu je roedeno z rofiloé oceli. Materiál oužitý na ýrobu kouřoodu je ocel 117. ()
.6. Komín Pro šechny kotle je jeden komín o růměru 1400 mm a ýšce 5 m. Komín je zhotoen z materiálu 117. Je samonosný,ukotený do betonoého základu omocí koteních šroubů. Je oatřen antikorozním nátěrem. Komín je nutné e rojektu staební elektroinstalace oatřit uzemněním, hromosodem a eentuálně, okud to ylýá z yjádření dotčených orgánů řisětlením.. ÝPOČTY.1. techiometrický objem saloaného zduchu i - stechiometrický objem saloaného zduchu (tab.7) [m.m - ] r i - rocentuální objemoý odíl složky zemního lynu (tab.4) [%] ložení zemního lynu techiometrický objem kyslíku oi [m.m - ] Metan CH 4,00 9,561 Etan C H 6,5 16,859 Proan C H 8 5,104 4,7 n - Butan C 4 H 1O 6,78,7 Pentan C 5 H 1 8,574 40,96 techiometrický objem zduchu i [m.m - ] (1) T i 100 r i T 9,561x98, 9 + 16,859x0,4 4 + 4,7x0,1 6 +,7x0,0 7 + T 100 9,555 m * m 40,96x0,0.. techiometrický objem suchých salin Pro tranzitní lyn latí dle (tab. 8) tab. 8 jsou uedeny hodnoty reálných stechiometrických objemů oxidu uhličitého CO, dusíku N, odní áry HO, lhkých salin T a suchých salin s T tranzitního zemního lynu, ři 0 C a 101 5 Pa. CO N HO T s T Zemní lyn [m.m - ] Tranzitní 1,007 7,5578 1,9074 10,4689 8,5615 techiometrický objem lhkých salin T techiometrický objem suchých salin s T.. techiometrický objem lhkých salin Pro tranzitní lyn latí dle (tab. 8) HO - stechiometrický objem H O HO 1,9074m x m - () T s T s T + 8,5615 + H O 1,9074 (4)
s T 10,4689 m * m.4. kutečný objem saloaného zduchu Násobek stechiometrického objemu saloacího zduchu n je oměr skutečného a stechiometrického objemu saloacího zduchu neboli určuje řebytek saloacího zduchu: zhledem k nízkoemisnímu saloání olím n1,05 () n 1,05 T 9,555 10,08 m * m.5. kutečný objem lhkých salin + ( n 1) T T (4) 10,4689 + (1,05 1) 9,555 10,94665 m * m.6. Množstí saloaného lynu ýhřenost H 5871 [kj*m - ] hmotnostní růtok m610 [t/h] měrná teelná kaacita ody c 4186,8 [J/kg*K] účinnost kotle η0,94 ýočet otřebného ýkonu kotelny (5) P m c ( t t ) 1 P 610000 / 600 4186,8 (140 60 ) P 56, 8MW P 56,8 P 60, 4 MW η 0,94 ýočet objemoého růtoku alia (6) P P P Q P 6 60,4 10 1 1,688 m s Q 5871 10 otřeba alia za hodinu, den a rok 6061,7 [m /hod] (5)
145481 [m /den] 517047 [m /rok] Hodnoty jsou uedeny jako kdyby byla kotelna zatížena na lný ýkon. e skutečnosti bude sotřeba lynu kotelně nižší, rotože kotelna nabude o celý rok zatížena na lný ýkon. li letních období a také to, že kotelna je jen náhradní zdroj o dobu rekonstrukce..7. kutečná sotřeba saloacího zduchu (7) *m 10,08*1,68816,89 [m /s].8. kutečný růtok salin (8) *m P 10,94665*1,68818,4 [m /s].9. Dimenzoání otrubí lynoodu - ro ýočty sotřeby lynu byl oužit atmosférický tlak 0 101 5 [Pa] - objemoý růtok lynu 1,688 [m *s -1 ] - tlak lynu otrubí 40 [kpa] - rychlost roudění lynu otrubí dle tabulky 9.I w0 [m*s -1 ] ýočet objemoého růtoku ři tlaku 40 kpa (9) r T 1 ρ 0 m r T 0 r T m r T 0 1015 40000 1,688 07108 m ýočet růměru sětlosti otrubí (10) d w w d 4 4 0,7108 0 0,0554 m 4 0,0554 olíme růměr lynoého otrubí 00 mm. Potrubí DN00 0,17 m s 1 1,7mm.10. Dimenzoání otrubí zduchoodu Nárh zduchoodu ro jeden kotel - objemoý růtok zduchu 16,89 m *s -1 - rychlost roudění zduchu otrubí dle tabulky 9.I w 15m*s -1 - délka hrany sacího otrubí e čtercoé části a (6)
16,89 j 8,445 m j 8.445 0,56 m w 15 a,56,750 m olíme délku strany sacího otrubí e čtercoé části a760mm s 1 750,mm (11).11. Dimenzoání otrubí salinoodu Nárh salinoodu ro jeden kotel a ro celý komín - objemoý růtok salin 18,4 m *s -1 - rychlost roudění salin otrubí dle tabulky 9.I w 19m*s -1 - rychlost roudění salin komíně w sk 9 m*s -1 - růměr salinoodu k jednomu kotli d j - růměr salinoodu ro šechny kotle d (1) d d j J j w j 4 18,4 9, 19 4 j 18,4 w 15 9,m 0,48m 4 0,48 1,m 4 1, s 1 0,785 m 785 mm 1,50 m 150 mm olíme růměr salinoodu ro jeden kotel d j 800mm a ro šechny kotle d 1400mm..1. Dimenzoání otrubí říodu a ododu ohříané ody Průměr stuního i ýstuního odoodního otrubí do kotle je stejný - hmotnostní růtok ody m640 t*h -1 - rychlost roudění ody otrubí dle tabulky 9.I wm*s -1 - růměr horkoodního otrubí d m ρ m ρ w 169,44 1000,1694 0,16944 m,0847 4 4 0,0847 d 0,84 m 8,4mm olíme růměr odoodního otrubí d50mm. DN50 PN40 m s 1 (1) (7)
4. TECHNICKO-EKONOMICKÉ YHODNOCENÍ ŘEŠENÍ PROBLEMATIKY 4.1. 1. arianta nárhu kotelny 1. arianta se skládá ze dou ertikálních růtočných horkoodních kotlů značky Bresson O5H o jednotkoém ýkonu 5MW. Celkoý ožadoaný ýkon kotelny je 60MW. Z čehož ylýá, že kotle disonují dostatečným ýkonem ro okrytí sotřeby. Je bráno úahu i to, že je občasně nutné roádět raidelnou údržbu kotlů. době nižšího odběru tela stačí, aby byl roozu jen jeden kotel a druhý se může odstait a dělat na něm oříadě údržbu. Po elkou část roku není otřeba lný ýkon kotelny. tomto období je jeden z kotlů brán jako záložní. říadě oruchy jednoho z kotlů by tudíž nemělo dojít k řerušení dodáek tela. Tato naržená arianta kotelny by měla zaručit solehlié dodáky tela. 4... arianta nárhu kotelny. arianta kotelny se skládá ze dou horizontálních růtočných horkoodních kotlů o jednotkoém ýkonu 0MW. Inestiční náklady na tuto kotelnu jsou nižší než 1. ariantě. Problémem této kotelny je, že nedisonuje dostatečným maximálním ýkonem. Toto hledisko by bylo možné zanedbat, rotože o řeážnou dobu roku nebude otřeba lný ýkon. Zároeň lze brát úahu i to, že ůodní kotle elektrárny nebudou o celou dobu rekonstrukce odstaeny a budou moci občasně okrýat šičky odběru. Problém by mohl nastat říadě oruchy jednoho z kotlů. tomto říadě by nedostačoal ýkon kotle na okrytí dodáek tela. A také by se zkrátilo období kdy je možné roádět raidelnou údržbu kotle. To oět ylýá z nižšího jednotkoého ýkonu. 5. ZÁĚR Byla zolena 1.arianta nárhu kotelny. Odůodnění: Přestože.arianta ychází leněji co se týče inestičních nákladů. Nebude zolena. Důodem je nedostačující teelný ýkon kotelny. zhledem k tomu, že kotelna bude o dobu odstáky stáající elektrárny jediným zdrojem tela ro nedaleké město a růmysloé objekty je nutné, aby kotelny dodáala dostatek tela i zimních obdobích. Kdy je nejětší sotřeba tela. A také aby byla kotelna solehliá, co se týče dodáek tela. Míněno říadné oruchy nebo údržba kotlů. LITERATURA Použité normy: [1] ČN 7401 Narhoání komínů a kouřoodů [] ČN 8640 Průmysloé lynoody [] ČN 07070 Plynoé kotelny (č. změn a,b,,4,5,6,7) [4] ČN 061008 Požární bezečnost teelných zařízení [5] ětrání nízkotlakých kotelen Ing. Miloš Bajgar [6] Zásoboání telem a telárenstí NTL Praha 1989 lach J. [7] oustay centralizoaného zásoboání telem NTL Praha 1989 Cikhart J. [8] Zásoboání telem ČUT Praha Brož K. [9] weboé adresy: htt://www.bresson.cz/ htt://www.enersis.cz/horaky_hightech.htm htt://ohnut.cz/firma/saacke/horaky800_ois.htm (8)