Fluidizace je metoda míchání paliva a vzduchu v určitém poměru pro dosažení spalování. Fluidní ložisko lze definovat jako ložisko pevných částic, které se chovají jako tekutina. Pracuje na principu, že když rovnoměrně rozdělený vzduch prochází vzhůru jemně děleným ložiskem pevných částic s nízkou rychlostí, částice zůstávají nezakłócené, ale pokud se rychlost toku vzduchu postupně zvyšuje, dojde k bodu, kdy jednotlivé částice jsou suspendovány ve vzduchovém proudu.
Pokud se rychlost toku vzduchu dále zvyšuje, ložisko se stává velmi turbulentním a dochází k rychlému míchání částic, což vypadá jako tvorba bublin v vařící kapalině, a tento proces spalování se nazývá fluidní ložiskové spalování.
Rychlost vzduchu, která způsobuje fluidizaci, závisí na mnoha parametrech, jako jsou:
Velikost částic paliva.
Hustota směsi vzduchu a paliva.
Tyto parametry jsou proto důkladně zohledněny při manipulaci s rychlostí toku vzduchu pro požadovanou rychlost spalování. V fluidním ložiskovém spalování zajišťuje rychlé míchání rovnoměrnost teploty. Hlavní výhodou systému fluidního ložiskového spalování je, že lze použít komunální odpad, šlam ze čističek odpadních vod, biomasy, zemědělský odpad a další paliva s vysokým obsahem vlhkosti pro vytvoření tepla.
Fluidní pec má uzavřený prostor s podložkou, která má otvory pro vpouštění vzduchu. Drcený uhlí, popel a drcený dolomit nebo vápenec jsou promíchány v ložisku peci a pak je skrz ložisko vedena vysokorychlostní hořivá vzduch, který vstupuje zespodu peci.
S postupným zvyšováním rychlosti vzduchu dojde k bodu, kdy klesání tlaku přes ložisko bude stejné jako hmotnost na jednotku plochy ložiska, a tato specifická kritická rychlost se nazývá minimální rychlost fluidizace.
S dalším zvyšováním rychlosti vzduchu začne ložisko expandovat a umožní průchod dalšímu vzduchu ve formě bublin. Když se rychlost vzduchu zvýší na 3 až 5 krát kritickou rychlost, ložisko připomíná násilně vařící kapalinu. Piktogramatické znázornění fluidního ložiskového spalování je uvedeno na obrázku níže:
Evaporátory kotle jsou přímo ponořeny do fluidního ložiska a trubky, které jsou v přímém kontaktu s hořícími částicemi uhlí, produkují velmi vysoké koeficienty přenosu tepla. Díky tomu se velikost jednotky výrazně sníží a také poskytuje spalování s velmi vysokou efektivitou.
Fluidní ložiskové spalování (FBC) může být v 2 variantách, a to:
Vertikální typ FBC: Tyto jsou obecně používány v menších elektrárnách a mají kapacitu vyrábět páru až 6 tun za hodinu. Jejich vertikální tvar snižuje celkové rozměry parního kotlu a je extrémně efektivní v elektrárnách, kde je omezení prostoru.
Horizontální typ FBC: Tyto mají téměř 10krát vyšší kapacitu než vertikální typ fluidního ložiskového spalování. Mohou vyrábět až 60 tun páry za hodinu a jsou umístěny horizontálně vzhledem k trubicím kotlu. Vysoká kapacita horizontálních fluidních kotlů spolu s jejich vysokou efektivitou z nich dělá velmi žádanou volbu pro uhelné termální elektrárny.
FBC se dnes používá v hlavních elektrárnách po celém světě díky mnoha výhodám, které nabízí oproti jiným převládajícím metodám spalování. Několik z nich je:
Vysoká tepelná efektivita.
Snadný systém odstraňování popele, který lze přepravit pro výrobu cementu.
Krátký období montáže a instalace.
Plně automatizovaný a tedy zajišťuje bezpečné provozování i při extrémních teplotách.
Efektivní provoz při teplotách až 150°C (tj. mnohem nižší než teplota fúze popele).
Snížení potřeby drcení uhlí atd. (pulverizované uhlí není nutné).
Systém může rychle reagovat na změny v poptávce po zatížení, díky rychlému vytvoření tepelné rovnováhy mezi vzduchem a částicemi paliva v ložisku.
Provoz fluidní pece při nižších teplotách pomáhá snížit znečištění ovzduší. Nižší teploty provozu také snižují vznik oxidů dusíku. Přidáním dolomitu (kalcio-magnezium-karbonátu) nebo vápence (kalcio-karbonátu) do pece lze také snížit výrony síranů do atmosféry, pokud je to požadováno.
Vzhledem ke všem těmto výhodám fluidního ložiskového spalování, kde fluidní ložiskové spalování vyniká jako nejlepší alternativa dostupná dnes, hlavní nedostatek tohoto systému spočívá v tom, že musí být výkon ventilátoru udržován na výrazně vysoké úrovni, protože vzduch musí být nepřetržitě dodáván pod velmi vysokým tlakem pro podporu ložiska. To opět zvyšuje provozní náklady pomocných jednotek elektrárny. Nicméně, to je více než kompenzováno vysokými hodnotami efektivity, které FBC poskytuje.
Prohlášení: Respektujte původ, kvalitní články jsou hodné sdílení, pokud dojde k porušení autorských práv, prosím, kontaktujte nás pro odebrání.
