PARNÍ KOTLE

1. PARNÍ KOTLE Vladislav Polach Plzeň, 2011 TATO PREZENTACE JE SPOLUFINANCOVÁNA EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

2. OBSAH 1. Úvod 1.1 Rozdělení kotlů 1.2 Základní parametry kotle 1.3 Tepelné ztráty kotle 1.4 Účinnost kotle 1.5 Uspořádání výrobních jednotek v kondenzační parní elektrárně • Paliva, druhy a základní vlastnosti 2.1 Druhy a složení paliv 2.2 Důležité vlastnosti tuhých paliv 2.3 Důležité vlastnosti kapalných paliv 2.4 Důležité vlastnosti plynných paliv • Základy spalování fosilních paliv 3.1 Výpočet spotřeby spalovacího vzduchu a množství spalin při dokonalém spalování tuhých a kapalných paliv 3.2 Přibližný výpočet spotřeby spalovacího vzduchu a množství spalin z výhřevnosti fosilního paliva 4. Spalovací zařízení 4.1 Příprava paliva před spalováním 4.1.1 Příprava plynného paliva 4.1.2 Příprava kapalného paliva 4.1.3 Příprava tuhého paliva

3. 4.2 Ohniště 4.2.1 Roštová ohniště 4.2.2 Prášková ohniště 4.2.2.1 Granulační ohniště 4.2.2.2 Výtavná ohniště 4.2.3 Cyklonová ohniště 4.2.4 Fluidní ohniště 4.2.5 Ohniště na kapalná a plynná paliva 4.3 Ohříváky spalovacího vzduchu 4.3.1 Význam ohřívání spalovacího vzduchu 4.3.2 Typy ohříváků vzduchu 4.4 Zařízení k odstranění tuhých zbytků po spálení – odstruskovací zařízení 4.4.1 Odstruskování mechanické 4.4.2 Odstruskování hydraulické 4.4.3 Odstruskování pneumatické 4.5 Zařízení k odstranění škodlivých látek ze spalin 4.5.1 Techniky ke snižování tuhých emisí – odlučováky popílku 4.5.2 Techniky ke snižování plynných emisí 4.5.2.1 Odstraňování oxidu siřičitého 4.5.2.2 Odstraňování oxidů dusíku

4. 5. Výměníková část parního kotle 5.1 Kotle s přirozeným oběhem vody ve výparníku 5.2. Kotle s nuceným oběhem vody 5.3 Kotle průtočné 5.4 Kotle se superponovanou cirkulací kotle 5.5 Spalinové kotle paroplynových bloků 5.6 Ohřívák vody 5.7 Přehřívák páry, uspořádání a typy 5.8 Přihřívák páry 5.9 Armatura kotle 5.10 Regulace parního kotle • Voda pro parní kotle 6.1.1 Vlastnosti vody 6.1.2 Měrná elektrická vodivost 6.1.3 Obsah solí, solnost 6.1.4 Tvrdost vody 6.2 Předúprava surové vody pro energetická zařízení 6.2.1 Odstraňování mechanických nečistot, filtrace, čiření vody 6.3 Úprava přídavné napájecí vody 6.3.1 Změkčování vody 6.3.2 Desilikace vody 6.3.3 Demineralizace vody 6.3.4 Odplynění vody 7. Použitá literatura

5. 1 ÚVOD 1.1 ROZDĚLENÍ KOTLŮ • kotel je zařízení vyrábějící horkou vodu nebo tlakovou páru pro otopné, technologické nebo energetické účely. Sestává v obecném případě: • ze spalovacího zařízení s příslušenstvím – palivové hospodářství, ohniště, ohříváky vzduchu, vzduchové a sací ventilátory, zařízení k odvodu tuhých zbytků po spalování, zařízení k odstranění škodlivin ze spalovacího procesu • z výměníkové části, v níž se uskutečňuje ohřev vody, dochází k jejímu odpaření a přehřívání vzniklé páry • neoddělitelnou součástí kotle je též celá řada zařízení a přístrojů sloužících k měření, regulaci a zajištění spolehlivého a bezpečného provozu.

6. Rozdělení kotlů existuje celá škála různých způsobů dělení kotlů: • podle použití se kotle dělí na elektrárenské, teplárenské, kotle pro výtopny, pro spalovny, utilizační (na odpadní teplo) • podle provedení jsou stacionární, řidčeji mobilní, zvláštní skupinu tvoří kotle balené • podle použitého paliva a druhu ohniště rozeznáváme kotle na tuhá, kapalná a plynná paliva, kotle roštové, práškové (granulační resp. výtavné), cyklónové, fluidní, olejové, plynové, kombinované apod. • dle oběhu vody ve výparníku lze kotle rozdělit na kotle s přirozeným oběhem, nuceným oběhem, průtočné, se superponovanou cirkulací • podle tlaku se někdy dělí kotle na nízkotlaké (do 2,5 MPa), středotlaké (do 6,4 MPa), vysokotlaké (do 22,15 MPa) a s nadkritickým tlakem (nad 22,15 MPa) • podle způsobu nasazení se vyrábějí kotle jako špičkové, pološpičkové a pro základní zatížení.

7. 1.2 ZÁKLADNÍ PARAMETRY KOTLE Volba základních hodnot kotlů je do značné míry doporučena normou ČSN 07 0010. Tato norma definuje základní názvosloví: Jmenovitý výkon parního kotle [kg/s], [t/h] – výkon, který kotel musí trvale dodávat při dodržení jmenovitých hodnot základních parametrů. Řada jmenovitých výkonů je doporučena normou. Základní parametry kotle – tlak přehřáté páry, teplota přehřáté páry teplota přihřáté páry a teplota napájecí vody. Tlak přehřáté páry [MPa] – tlak páry na výstupu z kotle. Měří se před hlavním uzávěrem kotle. Není-li hlavní uzávěr, měří se na výstupu z tlakového celku kotle. Teplota přehřáté páry [°C] – teplota páry na výstupu z kotle. Měří se na stejném místě jako tlak páry Teplota přihřáté páry [°C] – měří se na výstupu z přihříváku Teplota napájecí vody [°C] – měří se před místem, kde začíná přívod tepla z paliva do napájecí vody, tj. obvykle před ohřívákem vody, u kotlů bez ohříváku vody před vstupem do kotlového bubnu. Jmenovité parametry – hodnoty základních parametrů určené k udržování při trvalém provozu kotle. Řada jmenovitých parametrů je doporučena citovanou normou.

8. Základní parametry kotlů Hodnota nejvyššího tlaku je závazná. Hodnoty konstrukčního tlaku uvedené v tabulce jsou nejvyšší, skutečné hodnoty určí výrobce kotle.

9. TEPELNÉ ZTRÁTY KOTLE Velikost jednotlivých tepelných ztrát kotle je nutno při návrhu nového kotle předem odhadnout. Obvykle se při spalování tuhých paliv uvažuje pět základních ztrát: a) ρc ztráta hořlavinou v tuhých zbytcích b) ρco ztráta hořlavinou ve spalinách c) ρsv ztráta sdílením tepla do okolí d) ρf ztráta fyzickým teplem tuhých zbytků e) ρk ztráta citelným teplem spalin (komínová)

10. Ztráta hořlavinou v tuhých zbytcích vzniká pouze při spalování tuhých paliv, a to jestliže zrna paliva neshoří úplně, takže část uhlíku zůstane v tuhých zbytcích odchází s nimi z ohniště. Protože tuhé zbytky odcházejí z kotle v různých místech a formách, má ztráta ξC vždy několik složek (nejméně dvě: 1. ve škváře nebo strusce, popř. i propadu z ohniště, 2. v popílku z dodatkových ploch a odlučovačů popílku; při dobré funkci odlučovačů je úlet zanedbatelný; ztráta palivem v brýdách přichází v úvahu jen u tzv. otevřených mlecích okruhů, kde se brýdy nezavádějí do ohniště, ale vypouštějí se do ovzduší). Obecný vzorec pro tuto ztrátu je kde je Ci – obsah (poměrná hmotnost) uhlíku v příslušné formě tuhých zbytků [kg/kg]. Xj – podíl příslušné formy tuhých zbytků v celkové popelové bilanci [v dílech 1] Ar – obsah popela ve spalovaném palivu [kg/kg] Qr i - výhřevnost spalovaného paliva [MJ/kg]

11. Obsah uhlíku se stanoví laboratorně z odebraných vzorků tuhých zbytků. Popelová bilance se může určit vážením jednotlivých forem tuhých zbytků; s uspokojivou přesností však lze použít také směrné hodnoty Xs, Xp a Xr. Xs – podíl tuhých zbytků ve škváře, strusce Xp - podíl tuhých zbytků v popílku Xr – podíl tuhých zbytků v propadu

12. Předpokládá se, že část laboratorně stanoveného popela se v ohništi zplyní, takže v hmotové bilanci se projevuje deficit 5 až 10 %. Pro obsah uhlíku v tuhých zbytcích se uvádějí tyto směrné hodnoty:

13. b)Ztráta hořlavinou ve spalinách vzniká při nedostatku vzduchu nebo při špatném promísení paliva se vzduchem během spalování; projevuje se tím, že se ve spalinách objeví spalitelné plyny, zpravidla oxid uhelnatý (CO), méně často a v nepatrných množstvích také vodík (H2), metan (CH4) a popř. další plyny. kde je K - součinitel;u tuhých paliv je K ≤ 0,62 CO, CO2 - poměrný objem CO, CO2 [%] v suchých spalinách; může se stanovit přímo (pomocí detekčních trubiček nebo jinou metodou) anebo nepřímo (výpočtem z naměřených hodnot CO2 a O2). Aby bylo zajištěno dostatečné množství spalovacího vzduchu, doporučuje se udržovat v ohništi tyto součinitele přebytku vzduchu:

14. c)Ztráta sdílením tepla do okolí nazývaná také ztráta sáláním a vedením ξsv, bývá u současných kotlů s dobrou izolací a oplechováním (zvláště je-li natřeno hliníkovou barvou) malá a ještě velmi rychle klesá s rostoucí velikostí kotle. U malých kotlů (pro ústřední nebo etážové vytápění) může dosahovat hodnoty až 0,04 (tj. 4 %). Informativní hodnoty (popř. s lineární interpolací) uvádí následující tabulka. U starších kotlů s těžkou cihlovou zazdívkou nebo s černým oplechováním jsou tyto hodnoty asi 1,3 krát až 2 krát vyšší. Protože při různých výkonech kotle zůstává absolutní velikost ztráty QSV [MWt] stálá, její relativní velikost bude nepřímo úměrná skutečnému výkonu Informativní hodnoty ztráty sdílení tepla do okolí

15. Ztráta fyzickým teplem tuhých zbytků se počítá podobně jako ztráta hořlavinou v tuhých zbytcích a jako součet ztrát v jednotlivých formách tuhých zbytků. Platí : kde je ξf = ∑ ξfj = ∑Xj 33 cj tj cj – měrná tepelná kapacita tuhého zbytku j [kJ/kg °C] tj – teplota tuhého zbytku j [°C] Tato ztráta není příliš velká a pro přibližný (informativní) výpočet lze připustit podstatné zjednodušení uvedeného vzorce tím, že se budou za nezávisle proměnné veličiny pokládat pouze Ar a Qri, kdežto u ostatních veličin se jejich směrné (popř. doporučené nebo statisticky zjištěné) hodnoty budou brát jako konstanty. Pak bude ξf = B kam se dosadí hodnoty Ar [kg/kg ] a [MJ/kg] a příslušné hodnoty součinitele B:

16. Ztráta citelným teplem spalin, komínová ztráta je dána rozdílem entalpie spalin při teplotě, s níž spaliny odcházejí z kotle (tk), a při teplotě vzduchu vstupujícího do kotle (tvz). ξk = Teplo spalin by se v kotli využilo bez ztráty jen tehdy, kdyby se spaliny ochladily až na teplotu vzduchu přiváděného do kotle, tj. před jeho ohřátím. Výpočet vzorce (1.6) je komplikovaný, je nutné znát úplné složení spalin a měrné tepelné kapacity těchto složek při daných teplotách. Pro praktickou potřebu vyhovuje s uspokojivou přesností vzorec ξk = ( A + ) Součinitele A a B byly stanoveny pro typické druhy paliv takto :

17. 1.4 ÚČINNOST KOTLE a) Účinnost kotle přímým způsobem Z tepelné bilance kotle lze určit účinnost přímým způsobem : MpvQnηk = Mp (ip – in) + Mm (im2 – im1) + M0 (i´- in) (kW) v níž Mpv Qn značí teplo přivedené v palivu, Mp (ip – in) výrobní teplo přehřáté páry, Mm(im2 – im1) výrobní teplo přihřáté páry a M0 (i´- in) teplo v odluhované vodě využité v rámci zapojení zdroje. ηk = b) Účinnost kotle nepřímým způsobem Ze známé velikosti poměrných tepelných ztrát kotle je možné určit jeho účinnost nepřímým způsobem : ηk = 1 – ρc - ρco - ρsv - ρf - ρk [ - ] Účinnost kotlů na vysoké parametry páry při spalování fosilních paliv je η = 88 – 92 %.

18. 1.5 USPOŘÁDÁNÍ VÝROBNÍCH JEDNOTEK V KONDENZAČNÍ PARNÍ ELEKTRÁRNĚ Princip tepelné elektrárny • Do kotle je napájecími čerpadly dodávána chemicky upravená voda (demineralizovaná voda), v ohříváku napájecí vody (ekonomizéru) se napájecí voda předehřeje a poté vstupuje do výparníku kotle, kde se mění na páru. Takto vznikající sytá pára však obsahuje příliš málo energie a je proto dále ohřívána spalinami v tzv. přehřívácích na teplotu, která dosahuje u vysokotlakých kotlů až 650°C. • Tato tzv. ostrá (admisní) pára pak proudí do turbíny. Pára svou vnitřní energii předává nejdříve ve vysokotlakém, poté v nízkotlakém díle parní turbíně, kterou roztáčí. Pro vyšší účinnost se pára po průchodu částí turbíny vede zpět do kotle k tzv. mezipřihřátí, při kterém se opět zvýší teplota, a pak se znovu zavede do středotlaké a nízkotlaké části turbíny. Když pára odevzdá veškerou využitelnou energii, kondenzuje v kondenzátoru a vrací se zpět do kotle. Odebrané teplo se ve vnějším okruhu odvádí z elektrárny do řeky nebo prostřednictvím chladicích věží do ovzduší.

19. Koncepce a hlavní jednotky. Ve starších elektrárnách s malými stroji (do 50 MW) a v parních teplárnách se dosud používá sběrnicové uspořádání výrobních jednotek (obr. 1.1). U čistě kondenzačních elektráren se užívá výhradně blokové uspořádání; obvyklý je sudý počet bloků s řídícími dozornami společnými pro dvojice (méně často pro trojice) bloků (obr. 1.2). Jednotkové výkony nad 800 MW (max. až 1200 MW) se vyskytují zřídka a jen pro kvalitní paliva (tj. málo popelnaté černé uhlí, topný olej, zemní plyn). 1 – kotel (125 t/h), 2 – přehřívák páry, 3 – parní ventil u kotle, 4 – parní sběrače 5 – parní ventil u turbíny, 6 – turbína s alternátorem (55MW),7 – kondenzátor páry 8 – čerpadlo chladicí vody (z řeky), 9 – nádrž napájecí vody s odplyňovačem, 10 – napájecí čerpadla, 11 – napájecí sběrnice Obr.1.1 Sběrnicové uspořádání

20. 1 – kotel (350 t/h), 2 – přehřívák páry, 3 – vysokotlaká část turbíny 4 – mezipřihřívák páry, 5 – nízkotlaká část turbíny, 6 – alternátor (110 MW), 7 – kondenzátor páry, 8 – čerpadlo chladicí vody (z bazénu chladicí věže) 9 – nádrž napájecí vody s odplyňovačem, 10 – napájecí čerpadlo Obr. 1.2 Blokové uspořádání

21. PALIVA, DRUHY A ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI PALIV 2.1 PALIVA SPALOVANÁ V OHNIŠTÍCH PARNÍCH KOTLŮ – DRUHY A SLOŽENÍ PALIV Paliva jsou základní surovinou pro výrobu energie. Při výrobě energie jsou paliva zdrojem tepla, které se z nich získává chemickou nebo jadernou reakcí. Podle skupenství jsou paliva tuhá, kapalná a plynná. Paliva ve stavu těžby jsou paliva přírodní a patří k nim antracit, černé uhlí, hnědé uhlí, lignit, rašelina, živičné břidlice, dřevo, ropa a zemní plyn. Uhlí, ropa a zemní plyn se označují z hlediska jejich původu a stáří jako paliva fosilní neboli pravěká. Dřevo je nejmladším druhem přírodních tuhých paliv a je proto palivem nedávným nebo-li recentním. Fosilní a jaderná paliva tvoří rozhodující zdroje primární energie. Palivo se skládá z hořlavinya přítěže. Hořlavinu h [kg kg-1] fosilních paliv i jiných druhů paliv tvoří ta jejich část, jejímž okysličováním se uvolňuje teplo obsažené v palivu. Hořlavina se skládá z prvků aktivních, jejichž spálením vzniká teplo a z prvků pasivních, které teplo nedodávají. Aktivními prvky hořlaviny uhlí jsou uhlík, vodík a síra. Pasivními prvky jsou kyslík a dusík. Prvky hořlaviny fosilních paliv, které jsou organického původu, jsou vázány ve složitých chemických sloučeninách. Hořlavinu plynných paliv tvoří uhlovodíky CxHy, oxid uhelnatý CO a vodík H2. Z uhlovodíků převládá metan CH4 a vyšší uhlovodíky jsou prakticky v poměrně malém množství jen v hořlavině zemního plynu. Přítěží neboli balastem tuhých a kapalných paliv je obsah popela A [kg kg-1], [%] a vody W [kg kg-1], [%]. U plynných paliv přítěž tvoří obsah vodní páry a nehořlavé plyny N2 a CO2. S růstem přítěže klesá výhřevnost 1kg nebo 1m3 paliva a snižuje se jeho hodnota.

22. 2.2 DŮLEŽITÉ VLASTNOSTI TUHÝCH PALIV Z  HLEDISKA VHODNOSTI KE SPALOVÁNÍ a) výhřevnost a spalné teplo Výhřevnost Qn [kJ kg-1] je množství tepla, které se uvolní dokonalým spálením 1 kg paliva při ochlazení spalin na výchozí teplotu 20°C, přičemž vzniklá voda zůstane ve formě páry. Spalné teplo Qv [kJ kg-1] je rovněž množství tepla, které se uvolní dokonalým spálením 1 kg paliva při ochlazení spalin na teplotu 20°C, avšak dojde přitom ke kondenzaci vodní páry. Vztah mezi spalným teplem a výhřevností je Qn = Qv – 2453 (W + 9 H2) [kJ kg-1] Spalné teplo paliva se určuje kalorimetricky. Kalorimetricky se určuje spalné teplo paliv tak, že se 1 kg paliva spálí v kyslíkové atmosféře o tlaku asi 2,5 MPa v kalorimetrické bombě, ponořené ve vodní lázni. Z oteplení vodní lázně kalorimetru teplem uvolněným spálením vzorku se vypočte spalné teplo podle vzorce Qv =[kJ kg-1] V – vodní hodnota kalorimetru [ kJ. K-1] G – hmotnost paliva [kg]

23. Výhřevnost Qn se také určuje výpočtem ze známého složení paliva podle různých vzorců, platných většinou pro určitou skupinu paliv. Výhřevnost starších paliv se počítá např. podle vzorce Dulongova: Qn = 33 910 C + 120 580 ( H2 - ) + 10 470 S – 2453 W [kJ kg-1] Výhřevnost mladších paliv je lépe vypočítat ze vzorce Vondráčkova : Qn = (37 200 – 2596 Ch) C + 90 960 H2 + 10 470 S – 11 300 O2 – 2453 W [kJ kg-1] Kde C, H2, S, O2 [kg kg-1] jsou obsahy prvků hořlaviny ve spalovaném palivu a Ch [kg kg-1] obsah uhlíku v hořlavině a W [kg kg-1] obsah vody veškeré v palivu. Příklady výhřevnosti fosilních paliv: Hnědé uhlí sokolovské Qn = 9.103 – 14.103 kJ/kg Hnědé uhlí mostecké Qn = 12.103 – 16.103 kJ/kg Černé uhlí ostravské Qn = 25.103 – 30.103 kJ/kg Ropa, produkty z ropy Qn = 39.103 – 42.103 kJ/kg Zemní plyn Qn = 35.103 – 36.103 kJ/m3

24. b) obsah vody v tuhém palivu obsah vody v uhlí se určuje laboratorně a rozděluje druhy vod takto: • přimísená voda, která se do uhlí dostala až po jeho vytěžení a kterou lze od paliva oddělit mechanicky (filtrací, odstředěním). Přimísenou vodu obsahují např. kaly nebo praná uhlí; • povrchová voda, tj. voda ulpívající na povrchu zrn paliva. Dá se odstranit mechanicky nebo např. odsát filtračním papírem; • hrubá voda, tj. voda, která se odpaří při volném vysychání rozdrceného vzorku na vzduchu při teplotách 18 až 20 °C a relativní vlhkosti vzduchu kolem 50 %; • hydroskopická, nebo-li zbylá voda (zbytková), tj. voda kapilárně vázaná, která zbyla v palivu po odpaření hrubé vody. Uvolňuje se sušením analytického vzorku paliva (zrno pod 0,2 mm) za zvýšené teploty při 105 °C; • volná voda, tj. celkový obsah vody přimísené, povrchové a hrubé; • veškerá voda, tj. celkový obsah vody povrchové, hrubé a zbytkové W [ kg/kg-1 ] [%] • v palivu je dále voda chemicky vázaná, a to voda hydrátová, vázaná na popeloviny a voda okludovaná, vázaná na hořlavinu. Hydrátová a okludovaná voda se při běžné analýze uhlí neurčují, a proto při hrubém rozboru uhlí je určované množství hořlaviny zatíženo malou chybou ve srovnání se skutečným obsahem hořlaviny. To je způsobeno rozdílností popelovin a popela a neúplným stanovením obsahu vody. Voda hydrátová a okludovaná se z uhlí nemohou ani usilovným sušením uvolnit. Uvolní se teprve při teplotách rozkladu paliva.

25. Obsah veškeré vody v našich palivech Voda je nepříjemným balastem u všech paliv. Její obsah souvisí se stupněm prouhelnění těženého uhlí. Čím je uhlí geologicky starší, tím více je prouhelněné, tím méně obsahuje vody. Při spalování se voda odpařuje, zvětšuje objem spalin a je příčinou větší komínové ztráty. Část tepla uvolněného při spalování se spotřebuje k odpaření vody, což snižuje spalovací teplotu. Vlhké palivo se také špatně mele a vyžaduje někdy předsoušení ve zvláštních zařízeních. Vysoká vlhkost spalin zvyšuje jejich rosný bod, a tím nebezpečí koroze teplosměnných ploch na konci kotle. Teplota spalin bývá na odchodu z parního generátoru asi 140 až 180°C, aby nedošlo k podkročení rosného bodu. Tím se snižuje stupeň využití tepla, a tedy i účinnost parního kotle. Potíže působí vlhké palivo v zimě, kdy namrzá. To ztěžuje jeho dopravu a překládání. Při obsahu vody asi nad 45 % jsou potíže v dopravě na běžně používaných dopravních zařízeních škrabákových, tzv. redlerech, korečkových dopravnících i v létě. Vlhké uhlí vázne i v zásobnících surového uhlí.

26. c) popelovina, popel v tuhém palivu Minerální složky přítěže paliva jsou nazývány popelovinou. Popelovinu podle původu lze rozdělit na vlastní a přimísenou. Vlastní neboli vnitřní je syngenetická a epigenetická. Syngenetická pochází přímo z rostlin, z nichž uhlí vznikalo a je v hořlavině rovnoměrně rozptýlena. Bývá jí asi 2 %. Epigenetická popelovina byla zanesena do uhelné vrstvy v průběhu různých geologických změn a její množství kolísá. Přimísená je popelovina, která se dostává do paliva při dolování, je to hlušina mezivrstvy paliva. Popeloviny většiny našich uhlí obsahují převážně komplexní křemičitany hliníku, hořčíku, vápníku, železa, sodíku a draslíku, souhrnně označované v mineralogii jako illit. Dále tu bývá volný SiO2, uhličitany vápenatý, hořečnatý a železnatý, sulfáty, oxidy železa, poměrně malá množství alkalických kovů a řada jiných minerálů v malých až stopových množstvích. Popel jsou tuhé zbytky po dokonalém laboratorním spálení paliva, většinou ve formě oxidů kovu s nejvyšším stupněm oxidace. Protože při spalování paliva dochází k uvolňování konstituční vody, k rozkladu popelovin v oxidační atmosféře a k těkání některých složek popelovin, bývá hmota popela poněkud odlišná od hmoty popeloviny. Obsah popela v palivu: Lignit A = 5 % až 30 % Hnědé uhlí A = 5 % až 25 % Černé uhlí A = 3 % až 20 % Antracit A = 2 % až 15 %

27. V ohništi kotle při spálení uhlí se z popeloviny vytvoří buď škvára, nebo struska a popílek. Jestliže spalování probíhalo při teplotách, při kterých nastalo spékání a tavení, tj. část minerálních zbytků dosáhla měknutí a teploty tavení popela a nastalo spojení jednotlivých zrn ve větší či menší kusy, vzniká škvára. Struska jsou minerální zbytky paliva po jeho spálení při teplotách nad teplotu tečení popela. Po rychlém ochlazení tvoří struska sklovitou hmotu. Struska jsou minerální zbytky paliva po jeho spálení při teplotách nad teplotu tečení popela. Po rychlém ochlazení tvoří struska sklovitou hmotu. Struska po granulaci ve vodě po výtoku z ohniště je hrubozrnnou skelnou drtí o velikosti zrn asi 5 mm, která se časem vnitřním pnutím rozpadá na ostrohranný skelný prach. Popílek jsou drobné minerální částice unášené spalinami, které se buď usazují ve výsypkách kotlů nebo jsou unášeny spalinami z kotle ven. Škvára a popílek obsahují kromě přetvořené popeloviny určitou část nespáleného paliva, hlavně uhlíku, ve formě koksu. Popel v palivu zhoršuje účinnost ohniště v průběhu spalování tím, že ztěžuje přístup kyslíku k hořlavině. Částečky popela se usazují na teplosměnných plochách, vytvářejí nánosy a zhoršují přenos tepla v kotli. Tím stoupá teplota spalin do komína a komínová ztráta, tj. ztráta tepla odcházejícími spalinami z kotle. Ucpané tahy kotle nánosy kladou průtoku spalin větší odpor a příkon sacího ventilátoru roste. Někdy se také vyskytuje eroze (ošlehávání) trubek popílkem. Obojí vede k nutnosti zvětšení teplosměnných ploch kotle a ke snížení rychlosti spalin. Další ztráty vznikají citelným teplem, obsaženým ve strusce a škváře, odváděné z ohniště. Popílek odcházející do atmosféry obtěžuje okolí a musí se zachytit v co nejvyšší míře ve vlastním kotli nebo v odprašovacích zařízeních za kotlem.

28. d)obsah síry v tuhém palivu Síra se v palivu vyskytuje jako spalitelná síra organická a pyritická i jako síranová v popelovinách. Spalitelná síra se nazývá též sírou prchavou a je součástí hořlaviny v množství 0,5 až 9 %. Protože má nízkou výhřevnost, je z hlediska získaného tepla nepodstatná, a naopak pro obtíže, které způsobuje, je spíše přítěží uhlí. Síra je zdrojem nežádoucích oxidů SO2 a SO3 ve spalinách. Síra ve formě značně tvrdého pyritu FeS2 ztěžuje mletí paliva. Nepříjemné z hlediska čistoty výhřevných ploch je tvoření některých prchavých sirníků, které vedle alkálií působí vytváření stmelených nánosů tím, že kondenzují v oblasti nižších teplot především na dodatkových plochách. Z těchto sirníků vznikají pevné nánosy na trubkách v tloušťce několika mm, které značně ztěžují přestup tepla. Ve spalinách je zejména nežádoucí SO3, neboť způsobuje s vodní párou korozi trubek a zvyšuje rosný bod spalin. Čím je větší koncentrace ve spalinách, tím je jejich rosný bod vyšší.

29. 2.3 DŮLEŽITÉ VLASTNOSTI KAPALNÝCH PALIV Z HLEDISKA VHODNOSTI KE SPALOVÁNÍ Nejužívanějšími kapalnými palivy jsou topné oleje. Jsou to produkty zpracování ropy. V ČR jsou pro spalování ve spalovacích zařízeních používány topné oleje ropného a dehtového původu a jsou tříděny na tři druhy. Druh oleje je dán obvykle normou nebo výrobní značkou. Naše topné oleje jsou označeny: TL, TM, TA. TL - lehký topný olej TM - těžký topný olej ropného původu TA – těžký topný olej dehtového původu Vlastnosti topných olejů : • Výhřevnost Qn bývá 37 000 až 42 000 kJkg-1 podle chemického složení topného oleje. Rozdíly a výkyvy jsou malé. • Bod vzplanutí je teplota, při které se při tlaku 0,1 MPa nad hladinou oleje tvoří páry v dostačujícím množství, aby při dočasném přiblížení plamene vzplanuly ihned hasnoucím plamenem. Bod vzplanutí je spodní mezí výbušnosti olejů a je ukazatelem stupně bezpečnosti. Podle bodu vzplanutí se třídí kapalná paliva do tří tříd, kde I. třída jsou látky s bodem vzplanutí do 21°C, II. Třída do 65°C, III. Třída do 125°C. Do těchto tříd patří pouze lehké topně oleje L. Těžké topné oleje mají bod vzplanutí až 200 °C. • Bod hoření je teplota, kdy při přiblížení plamene páry nad olejem vzplanou a hoří stabilním plamenem, neboť z oleje se již odpařuje dostatek nových par, takže za přístupu vzduchu olej hoří. Bod hoření bývá asi o 60°C vyšší než bod vzplanutí.

30. Bod zápalnosti (samovznícení) je teplota, při které olej sám vzplane bez přiblížení ohně. Tato teplota u topných olejů bývá mezi 350 až 600°C. Mezi bodem vzplanutí a bodem hoření neexistuje žádná souvislost. Bod zápalu v proudu kyslíku je asi o 120°C nižší než bod zápalu v proudu vzduchu. • Měrná hmotnost se při 20°C blíží 900 až 1000 kg m-3. Při vyšších teplotách klesá a lze ji určit ve vztahu ρ = ρ20 - a ( t – 20) [kg m-3 ] kde a je součinitel objemové roztažnosti závislý na druhu oleje. Pro lehký olej a = 0,00068 kg m-3 °C-1, pro těžký olej a = 0,00062 kg m-3 °C-1 • Viskozita (vazkost) oleje je pro spalování jedním z hlavních ukazatelů vlastností oleje. Měří se buď jako dynamická viskozita [Nsm-1 ] nebo v empirických jednotkách, např. ve stupních Englera [°E] nebo případně kinematická viskozita ν [m2s-1] nebo v empirických jednotkách Stokes [St], [cSt]. Viskozita oleje se mění s teplotou. Pro čerpání musí mít olej viskozitu menší než 80°E a pro rozprašování je třeba olej o viskozitě asi 4 až 6 °E • Bod tuhnutí je teplota, při které oleje tuhnou. Závisí na složení a viskozitě oleje. U těžkých topných olejů bývá 18 až 40°C.

31. Bod tečení je teplota, při které začíná olej téci. Bývá asi o 60°C vyšší než bod tuhnutí. • Obsah vody v topném oleji bývá až několik procent, avšak má být co nejmenší. Naše normy připouštějí 0,5 až 1 % vody podle druhu. Voda se do oleje dostává většinou srážením vlhkosti na stěnách cisteren, nádrží atp. U lehkých topných olejů se usazuje u dna nádrží a u těžkých topných olejů zůstává rozptýlena v jemných kapkách v oleji. Voda v oleji je nežádoucí příměsí, neboť při ohřátí nad 100°C se odpařuje, olej pění popřípadě i náhle vzkypí a přeteče z nádrže, nebo může způsobit nebezpečné stoupnutí tlaku v nádrži. • Obsah popela je v topných olejích proti tuhým palivům nepatrný a obvykle bývá 0,1 až 0,3 %, výjimečně 0,5 %. Nejvíce popela je v těžkých olejích. Lehčí druhy oleje, získané destilací, jsou bez popela. Popel olejů z ropy má však odlišné složení než popel v uhlí. Přestože obsah popela je velmi nízký, mívá nevhodné složení a bývá příčinou různých provozních obtíží následkem tvoření nánosů, vzniku vysoko teplotních, neboli vanadiových korozí přehříváků páry atp. Nežádoucími složkami popela jsou především oxidy alkálií Na2O, K2O a oxid vanadičitý V2O3 • Obsah síry je rovněž nežádoucí složkou topných olejů. Zvyšuje rosný bod spalin, způsobuje nízkoteplotní koroze dodatkových ploch kotle, je škodlivou složkou exhalací a zvyšuje viskozitu olejů. Při zpracování ropy se síra koncentruje v těžších frakcích, takže v těžkých topných olejích jí bývá i nad 3 %.

32. 2.4 DŮLEŽITÉ VLASTNOSTI PLYNNÝCH PALIV Z HLEDISKA VHODNOSTI KE SPALOVÁNÍ Topné plyny podle svého druhu a původu mají různé fyzikální a chemické vlastnosti, z nichž jsou nejdůležitější výhřevnost, měrná hmotnost, chemické složení, zápalnost, teplota hoření atp. Protože objem plynů na rozdíl od tuhých nebo kapalných látek je závislý na tlaku a teplotě, jsou fyzikální a chemické vlastnosti plynu vztaženy na objemovou jednotku za teploty 0°C a tlaku 0,1 MPa. a) Výhřevnost Qn [kJ m-3] je dána složením plynu. Protože chemická složení různých druhů topných olejů jsou značně rozdílná, jsou i značné rozdíly v jejich výhřevnostech, jak ukazuje tab. I. Tabulka I - Složení některých plynných paliv

33. Měrná hmotnost ρ je dána složením topného plynu a bývá 0,46 až 1,22 t .m-3. Měrná hmotnost zemního plynu je 0,65 až 0,66 t.m-3, koksárenského plynu 0,46 až 0,5 a vysokopecního plynu 1,16 až 1,22 t.m-3. Měrná hmotnost plynu je důležitým kritériem pro posouzení spalovacích vlastností a pro dopravu plynu potrubím. Zápalná teplota bývá udávána jako podmíněná fyzikální konstanta, která je určitým měřítkem aktivační energie, potřebná k aktivaci reagujících látek. Závisí však na zkušebním zařízení a dalších podmínkách, proto se prakticky používá jen zřídka. Teploty vznícení plynů na vzduchu při atmosférickém tlaku jsou v tab. II. Tabulka II - Teploty vznícení plynů na vzduchu při atmosférickém tlaku

34. ZÁKLADY SPALOVÁNÍ Při spalování fosilních paliv se mění v palivu obsažená chemicky vázaná energie v energii tepelnou o vysokém teplotním potenciálu. Pracovními látkami spalovacího pochodu jsou: a) palivo, kterým může být každý, často se vyskytují a snadno dostupná hořlavá látka s dostatečnou výhřevností a aktivitou okysličovacích pochodů. Zpravidla bývá organického původu; b) okysličovadlo, kterým je látka obsahující kyslík. V technické praxi jím bývá zpravidla atmosférický vzduch, jako látka jen mírně aktivní; • produkty spalovacího pochodu, které jsou výsledkem chemické reakce mezi palivem a okysličovadlem. K nim patří plynné spaliny a tuhá nebo kapalná struska. Spalování hořlavých prvků tuhých a kapalných paliv – uhlíku, vodíku a síry – je dáno exotermickými brutto-reakcemi C + O2 → CO2 + 33 910 kJ kg-1 H2 + ½ O2 → H2O + 120 580 kJ kg-1 S + O2 → SO2 + 10 470 kJ kg-1 Ve kterých tepla na pravé straně jsou výhřevnosti.

35. Pro praktickou potřebu jsou velmi důležité objemové výpočty vzduchu a spalin. Vycházejí ze základních stechiometrických vztahů. C + O2 = CO2 2 H2 + O2 = 2 H2O 1 Mol + 1 Mol = 1 Mol 2 Mol + 1 Mol = 2 Mol 12,01 kg + 22,39 m3 = 22,27 m3 4,032 kg + 22,39 m3 = 44,81 m3 1 kg + 1,865 m3= 1,854 m3 1 kg + 5,553 m3 = 11,11 m3 S + O2 = SO2 1 Mol + 1 Mol = 1 Mol 32,06 kg + 22,39 m3 = 21,89 m3 1 kg + 0,699 m3 = 0,683 m3

36. Plynná paliva obsahují hořlavé složky H2, CO a uhlovodíky CxHy. Při určování vztahů pro objemové výpočty vycházíme z těchto stechiometrických základních vztahů: 2 H2 + O2 = 2 H2O 2 Mol + 1 Mol = 2 Mol 2. 22,42 m3 + 22,39 m3 = 2. 22,41 m3 1 m3 + 0,5 m3 = 1 m3 2 CO + O2 = 2 CO2, 2 Mol + 1 Mol = 2 Mol 2 . 22,37 m3 + 22,39 m3 = 2 .22,27 m3 1 m3 + 0,5 m3 = 1 m3 CxHy.+ ( x + ) O2 = x CO2 + H2O 1 Mol + ( x + ) Mol = x Mol + Mol

37. 3.1 VÝPOČET SPOTŘEBY SPALOVACÍHO VZDUCHU A MNOŽSTVÍ VZNIKLÝCH SPALIN PŘI DOKONALÉM SPALOVÁNÍ TUHÝCH A KAPALNÝCH PALIV Minimální objemová spotřeba kyslíku při dokonalém spálení 1 kg paliva, obsahujícího poměrná množství C, H2, S, O2 [kg kg-1 ] ve spalovaném stavu, je Objemové složení suchého vzduchu (bez vodní páry) je při zanedbání vzácných plynů He, Ne, Kr, Xe, obsažených v nepatrných množstvích O2 …. 21,00 % = 0,2100 m3 m-3 N2 …..78,05 % = 0,7805 m3 m-3 Ar ….. 0,92 % = 0,0092 m3 m-3 CO2 … 0,03 % = 0,0003 m3 m-3 A spotřeba suchého spalovacího vzduchu je Vvsmin = O2min = 4,761 O2min [m3 kg-1]

38. Atmosférický vzduch použitý ke spalování však obsahuje určité množství vodní páry, které je závislé na teplotě vzduchu a na relativní vlhkosti φ. Objem vodní páry, připadající na 1 m3 suchého vzduchu a teplotě tvs je = [m3 kg-1] Jestliže ps je absolutní tlak vodní páry na mezi sytosti při teplotě tv a jestliže pc značí celkový absolutní tlak vlhkého vzduchu. Faktor vyjadřující poměrné zvětšení objemu suchého vzduchu o objem vodní páry při dané relativní vlhkosti a teplotě vzduchu: υ = 1 + Takže množství vlhkého spalovacího vzduchu pro 1 kg paliva je Vvmin = υ Vvsmin = [m3 kg-1]

39. Podobným způsobem lze určit i množství spalin. Teoretické množství a složení spalin, vzniklých spálením 1 kg paliva bez přebytku vzduchu je

40. V kotlích a jiných spalovacích zařízeních probíhá spalování paliv s přebytkem vzduchu, aby se doba hoření zkrátila a reakce proběhla beze ztrát mechanickým a chemickým nedopalem. Součinitel přebytku vzduchu je poměr množství vzduchu skutečně přivedeného do ohniště Vv k množství vzduchu teoreticky potřebnému pro dokonalé spalování Vvmin Skutečný objem vlhkých spalin při dokonalém spalování 1 kg paliva je pak součtem teoretického objemu spalin Vsmin a přebytečného objemu vzduchu (a - 1) . Vvmin VS = Vsmin + (α - 1) Vvmin [m3 kg-1] Optimální hodnoty součinitelů přebytku vzduchu na odchodu z ohniště bývají: U roštových ohnišť 1,30 až 1,50 U práškových ohnišť granulačních 1,20 U fluidních ohnišť 1,25 až 1,3 U práškových ohnišť výtavných 1,15 U cyklónových ohnišť 1,05 až 1,10 U ohnišť na kapalná paliva 1,01 až 1,15 U plynových ohnišť 1,01 až 1,10 Při přebytku vzduchu a se tedy do ohniště kotle musí přivést pro 1 kg paliva množství vzduchu Vv = Vv mina [m3 kg-1]

41. 3.2 PŘIBLIŽNÝ VÝPOČET Vvmin A Vs min Z VÝHŘEVNOSTI PALIVA Pro dříve uvedené objemové výpočty potřebujeme provést složitou elementární analýzu paliva. Proto se velmi často výpočty vzduchu a spalin provádějí přibližně podle výhřevnosti paliva Qn [kJ kg-1], k jejímuž určení stačí běžně používaný kalorimetr. Rosin odvodil tyto vztahy: a) pro tuhá paliva Vvmin = 0,5 + 1,012 [m3 kg-1] Vs min = 1,375 + 0,95 [m3 kg-1] b) pro kapalná paliva Vv min = 1,7 + 0,88 [m3 kg-1] Vs min = 1,11 + [m3kg-1] c) pro plynná paliva Vvmin = 1,09 - 0,28 [m3 m-3] Vs min = 0,446 + 1,09 [m3 m-3]

42. 4. SPALOVACÍ ZAŘÍZENÍ 4.1 PŘÍPRAVA PALIVA PŘED SPALOVÁNÍM 4.1.1 Příprava plynného paliva Aby mohlo být palivo spalováno v ohništi hospodárným způsobem, musí být pro spalování patřičně připraveno. Nejjednodušší přípravu vyžadují paliva plynná. Jejich příprava záleží, pokud je to vůbec třeba, pouze v redukci tlaku, odstranění pevných nečistot a vlhkosti, popř. plyny s nízkou výhřevností se ještě ohřívají, obr. 4.1. Míšení plynného paliva se spalovacím vzduchem při vytváření hořlavé směsi nečiní žádné potíže, protože měrné hmotnosti plynného paliva a vzduchu jsou přibližně stejné. 1 – hlavní plynovod, 2 – hlavní šoupátko, 3 – odlučovač cizích předmětů, 4 – obtok, 5 – regulátor tlaku, 6 – plynoměr, 7 – manometr, 8 – teploměr, 9 – hlavní potrubní řád,10 – odbočky ke kotlům, 11 – tlakoměr, 12 – přívody k hořákům, 13 – profukování, 14 – odvodnění, 15 - vzorkování Obr. 4.1 Schéma palivového hospodářství plynové kotelny

43. 4.1.2 Příprava kapalného paliva Kapalná paliva se ke spalování připravují v palivovém hospodářství kotle, které se skládá hlavně z přečerpávacího zařízení, ohřívání (aby palivo mělo patřičnou viskozitu), uskladňování a transportu. Palivové hospodářství kotlů na topné oleje se skládá z vnějšího hospodářství tj. z přijímacího objektu, což bývá stáčecí stanice s čerpadly a parním ohřevem sloužící k přepravě paliva do venkovních nádrží a registraci hmotnosti paliva. Vnitřní hospodářství je umístěno v kotelně. Začíná denní nádrží a v dalším přívodním potrubí je umístěn parní ohřívák, čerpadlo, filtry, měřiče, regulační ventil, hořáky. Schéma palivového hospodářství kotelny na kapalné palivo je na obr. 4.2.

44. Vnější hospodářství: 1 – cisterna, 2 topná pára, 3 – topné hady, 4 – odvaděč kondenzátu, 5 - filtr, 6 – odvodnění vnější nádrže, 7- stáčecí čerpadlo, 8 – průtokoměr, 9 – hlavní zásobní nádrž, 10 – odvzdušnění, 11 – stavoznak, 12 – dopravní čerpadlo Vnitřní hospodářství: 13 – denní nádrž, 14 – hořáková čerpadla, 15 – manometr, 16 – přepouštěcí ventil, 17 – recirkulační potrubí, 18 – průtokový ohřívák oleje, 19 – teploměr, 20 – uzavírací ventil 21 – rychlouzavírací ventil, 22 – hořák, 23 – regulační ventil, 24 – nádrž na topnou naftu, 25 – betonová vana pod hlavní nádrží (minimální obsah 1/3 objemu nádrže) Obr. 4.2 Schéma palivového hospodářství olejové kotelny

45. 4.1.3 Příprava tuhého paliva Příprava tuhých paliv ke spalování se uskutečňuje jednak v místě těžby, tj. přímo na dole nebo v třídírně a úpravně, jednak v místě spotřeby, tj. na skládce a v kotelně. Na dole se uhlí upravuje drcením velkých kusů, oddělováním prachu (za sucha), oddělováním hlušiny (mokrou cestou v prádle) a tříděním soustavou sít na jednotlivé frakce podle velikosti zrn. Příprava tuhých paliv ke spalování v místě spotřeby je nejjednodušší u ohnišť roštových. Nejčastěji nebývá žádná; velmi mokrá uhlí se však někdy předsoušejí a spékavá uhlí naopak vlhčí. Naproti tomu příprava paliv pro prášková ohniště je poměrně složitá. Palivo se mele, suší, třídí na určitou jemnost, pneumaticky se transportuje, odlučuje od nosného média, uskladňuje v zásobnících atd. Zařízení k přípravě uhelného prášku se nazývá mlecí okruh. K předběžné přípravě dochází ve vnějším palivovém hospodářství, obr. 4.3. mimo vlastní kotelnu. a – přijímání uhlí z vagónu se sklopnými bočnicemi do podzemních zásobníků, b – vyskladňování uhlí jeřábem 1 – železniční vlečka, 2 – váha, 3 – podzemní zásobníky 4 – pásová doprava, 5 – přepravní uzel, 6 – drtič, 7 - skládka, 8 - další úprava paliva, 9 - zásobníky v kotelně, 10 – jeřáb, 11 – lodní přístav Obr. 4.3. Schéma vnějšího palivového hospodářství kotelny na uhlí

46. Zařízení k přípravě uhelného prášku pro prášková ohniště jsou umístěna přímo v kotelně, jedná se o vnitřní palivové hospodářství. Nejjednoduššími typy mlecích okruhů jsou soustavy s přímým foukáním prášku do ohniště, obr. 4.4. Surové uhlí zde padá ze zásobníku přes uzávěr do podavače, který je odměřuje do sušky ve tvaru svislé trouby potřebného průměru, ve které obvykle v sestupném smyslu proudí spolu s ohřátým vzduchem či spalinami a vysuší se asi o 1/3 až 2/3 obsahu vody, který se má z paliva odstranit. Sušicím médiem je palivo pneumaticky dále dopravováno do mlýna, kde se mele a dosuší. Sušení ve mlýně je velice intenzivní, protože měrný povrch uhlí se mletím mnohonásobně zvětší. Ze mlýna je uhlí unášeno sušícím mediem. Za mlýnem je umístěn třídič. Při průchodu třídičem se oddělí z umletého paliva hrubá frakce zrn, vrací se zpět do mlýna a prášek o požadované jemnosti postupuje do hořáků. Dopravu vzduchu obstarává buď jen vzduchový ventilátor pak mlecí okruh je přetlakový – obr. 4.4 b, nebo dopravu vzduchu a prášku zajišťuje mlýnský ventilátor umístěný v práškovodu za třídičem, pak mlecí okruh je podtlakový – obr. 4.4.a. Uhlí s obsahem vody nad 35 % bývají sušena obvykle spalinami, odebíranými z prostoru na konci ohniště. V tomto případě se používá mlecích okruhů se samonasávacími ventilátorovými mlýny, obr. 4.4.c. Výhodou mlecích okruhů s přímým foukáním je jednoduchost, menší obestavěný prostor a nižší investiční náklady. Nevýhodou jsou větší měrná mlecí práce při částečných zatíženích a horší dynamické vlastnosti z hlediska regulace výkonu kotle. Kromě toho jemnost prášku a stupeň vysušení kolísají s výkonem. Nevýhodou je i chudší primární směs při poklesu výkonu kotle. Přesto okruhy s přímým foukáním převládají, zejména u kotlů na hnědá uhlí.

47. podtlakový přetlakový samonasávací 1 – zásobník surového uhlí, 2 – podávač surového uhlí, 3 – mlýn, 4 – suška, 5 – regulační klapka, 6 – hořáky, 7 – ohniště, 8 – vzduchový ventilátor, 9 – ohřívák vzduchu, 10 – brýdový (mlýnský ventilátor) Obr. 4.4 a, b, c Mlecí okruhy s přímým foukáním uhelného prášku

48. Dalšími typy mlecích okruhů jsou soustavy s práškovým zásobníkem obr. 4.5. Uhlí zde stejně jako u mlecích okruhů s přímým foukáním putuje ze zásobníku surového uhlí do sušky, mlýna a třídiče, avšak prášek o požadované jemnosti se nevede do ohniště, ale postupuje s nosným médiem do odlučováků prášku, kde se oddělí a uskladňuje se na potřebnou dobu v práškových zásobnících. Do hořáků se uhelný prášek dopravuje primárním spalovacím vzduchem, se kterým může být tento typ mlecího okruhu buď otevřený, nebo uzavřený. U otevřeného uspořádání, které se hodí pro mokrá paliva a sušení spalinami, obsahují brýdy velké množství páry, a proto se odvádějí mlýnským ventilátorem do komína. Přitom je třeba zajistit co největší odloučení uhelného prášku (nad 98 %), aby nevznikla ztráta mechanickým nedopalem v důsledku ztráty určitého množství uhelného prášku. Uzavřený okruh může být řešen buď tak, že se brýdy zavádějí do zvláštních (brýdových) hořáků, nebo se brýd používá jako primárního nosného média k dopravě uhelného prášku do ohniště. Někdy se brýdy zčásti používají k temperování sušicího média pro okruh a zbytek se zavádí do brýdových hořáků. Výhody mlecích okruhů s práškovými zásobníky vyplývají ze skutečnosti, že mlecí okruh a kotel jsou z regulačního hlediska dva na sobě nezávislé regulační okruhy, takže je zde možnost přetržitého provozu mlecího okruhu a tedy větší provozní jistota. Zatímco u mlecího okruhu s přímým foukáním znamená výpadek nebo porucha i výpadek nebo snížení výkonu celého kotle, je u mlecího okruhu s práškovým zásobníkem zásoba prášku v práškovém zásobníku rezervou pro případ poruchy. Další předností je menší měrná mlecí práce, jelikož lze mlýny provozovat bez zřetele na výkon kotle při jejich optimálním výkonu. Nedostatky mlecích okruhů s práškovým zásobníkem jsou ve větší komplikovanosti zařízení, větším obestavěném prostoru a vyšších investičních nákladech.

49. uzavřený b) otevřený 1 – zásobník surového uhlí, 2 – podávač surového uhlí, 3 – mlýn, 4 – suška, 5 – regulační klapka, 6 – hořáky, 7 – ohniště, 8 – vzduchový ventilátor, 9 – ohřívák vzduchu, 10 – brýdový (mlýnský ventilátor), 11 – odlučovák, 12 – turniketový uzávěr, 13 – práškový zásobník, 14 – práškový podavač a směšovací kus, 15 – ventilátor primárního vzduchu, 16 – odlučovák (2.stupeň), 17 – brýdové hořáky, 18 – spalinový ventilátor Obr. 4.5 a., b. Mlecí okruhy se zásobníkem uhelného prášku

50. 4.2 SPALOVACÍ ZAŘÍZENÍ – OHNIŠTĚ Spalovací zařízení parního kotle se skládá z ohniště s roštem nebo hořáky a z pomocného zařízení, tj. sacích a vzduchových ventilátorů, ohříváků vzduchu, zařízení pro přípravu paliva ke spalování, zařízení na odstraňování tuhých zbytků po spálení paliva atd. Ohniště parního kotle je prostor vymezený nechlazenými keramickými nebo vodou chlazenými (trubkovými) stěnami, v němž se spaluje určité množství paliva, ze kterého se má uvolnit potřebné množství tepla. Podle druhu spalovaného paliva se ohniště dělí na ohniště ke spalování paliv tuhých, kapalných a plynných, popř. ohniště kombinovaná, sloužící ke spalování paliv různých fází odděleně nebo současně (např. kombinované ohniště na uhlí a těžký topný olej a zemní plyn apod.) Podle způsobu spalování jsou ohniště na tuhá paliva buď roštová, spaluje-li se palivo v klidné vrstvě, nebo prášková, spaluje-li se tuhé palivo ve formě prášku v letu v prostoru ohniště. Ohniště, v nichž se kusové palivo spaluje ve vznosu (v kypící vrstvě), se nazývají fluidní. Prášková ohniště se podle způsobu proměny popelovin v ohništi konstruují jako ohniště granulační, kdy popelovina odchází z ohniště ve formě spečené porézní škváry, nebo jako ohniště výtavná, z nichž popelovina přivedená palivem odtéká ve formě tekuté strusky. Cyklónová ohniště horizontální a vertikální spalují tuhé palivo v podobě drti za intenzivního víření ve spalovacím prostoru ohniště. Každé spalovací zařízení, má-li spolehlivě a funkčně i ekonomicky dobře pracovat, musí splňovat řadu požadavků. Především musí při každém výkonu zajistit spálení přiváděného paliva s optimálním přebytkem spalovacího vzduchu, a to s nejlepší možnou účinností spalování. Dále má ohniště dovolit co nejširší palivový program, aniž by vznikly nějaké provozní potíže nebo poklesla jeho účinnost. Vznikající zplodiny hoření, hromadící se v ohništi a přicházející do styku s výhřevnými plochami, nesmějí vyvolat zkrácení provozní periody, např. tvorbou nánosů, korozí, ucpáváním výpustních a odsávacích otvorů apod. Ve spalinách nemají být jedovaté složky, např. CO apod. Ohniště má mít jednoduchou a účinnou regulaci výkonu v co nejširším rozmezí. Stabilita hoření musí být při tom dobrá jak při stacionárních stavech, tak i při zásahu regulace, jmenovitě v blízkosti požadovaného minimálního výkonu.