EEZ v Lovochemii a.s., vyzdívka CFB kotle v letech 2014 - 2018

• Foto

Popis zařízení

V rámci ekologizace energetického zdroje v Lovochemii a.s. byl v areálu Lovochemie a.s. vybudován zcela nový energetický zdroj, kotel K8. Jedná se cirko fluidní (CFB) kotel o jmenovitém výkonu 120 t/hod. Palivem pro tento kotel je výhradně hnědé uhlí bez přídavku biomasy. Celková výška spalovací komory je 28 m a kotel včetně druhého tahu je vysoký 32 m. Jedná se o CFB kotel s jedním cyklónem. Celé těleso CFB kotle, vyjma sběrného kanálu, je tvořeno membránovou stěnou, a to včetně stropů, přechodového kanálu, cyklónu, sifónu a zpětného kanálu.

Žárovzdorná vyzdívka

Vzhledem ke konstrukci CFB kotle K8 je žárovzdorná vyzdívka v celém zařízení vyjma sběrného kanálu jednovrstvá. Tloušťka žárovzdorné vyzdívky se pohybuje od 25 do 90 mm. Výhradním dodavatelem všech monolitických žárovzdorných materiálů pro vyzdívku CFB kotle byla britská společnost Sheffield refractories LTD. Celkem bylo instalováno 700 m², resp. 150 t žárovzdorné vyzdívky.

Ve spalovací komoře je instalovaná žárovzdorná vyzdívka do výšky 7,5 m. Z celého zařízení je zde instalována v nejtenčí vrstvě 25 mm. Membránová stěna je bohatě otrněná a krytí trnů je 5 mm žárovzdorné vyzdívky. Žárovzdorná vyzdívka je tvořena nízko cementovým žárobetonem (LC) s vysokým obsahem SiC (≥ 60 %). Instalace žárovzdorné vyzdívky byla prováděna vibrolitím za pomocí vnějších příložných vibrátorů. Jako bednění byla použita překližka opatřená separačním olejovým filmem. V celé ploše spalovací komory je žárovzdorná vyzdívka provedena fakticky bez dilatačních spár. Od dilatovány jsou pouze vstupy do spalovací komory (hořák, vstup paliva, vzduchy, průlez, zpětný kanál). Jejich žárovzdorná vyzdívka je tvořena krabicí na vnější straně spalovací komory, která kryje výhyby trubek membránové stěny. Jedinou výjimkou jsou vstupy paliva, které mají výhyby trubek jak vně spalovací komoru, tak také do spalovací komory. Žárovzdorná vyzdívka těchto prvků je tvořena vysoce hlinitým samotekoucím LC žárobetonem.

Primární přehříváky umístěné ve spalovací komoře jsou ve směru proudění chráněny žárovzdornou vyzdívkou z vysoce hlinitého samotekoucího LC žárobetonu.

Dále je žárovzdorná vyzdívka instalována až na výstupu ze spalovací komory do přechodového kanálu, kde překrývá částečně stěnu spalovací komory a strop spalovací komory a dále celý přechodový kanál až ke vstupu do cyklónu. Žárovzdorná vyzdívka je zde instalována v tloušťce 50 až 80 mm. Zde je již rozdělena do jednotlivých kazet omaximální velikosti 60 x 60 mm a jednotlivé kazety jsou od sebe od dilatovány rovnou spárou 4 mm, která byla vytvořena pomocí vyhořívajícího pomocného materiálu. Instalace žárovzdorné vyzdívky probíhala opět do překližkového bednění a byla rozdělena technologicky do třech různých postupů. Žárovzdorná vyzdívka kolmých stěn byla instalována litím z vysoce hlinitého samotekoucího LC žárobetonu. Na dno přechodového kanálu, které je fakticky šikmé, byl použit stejný materiál jako na stěny, ale bylo nutné upravit jeho reologické vlastnosti tak, aby bylo možné ho aplikovat na šikmé dno. Toho bylo docíleno přídavkem aditiva na bázi anorganických solí v množství setin hmotnostního procenta. Bylo tak docíleno vhodné konzistence materiálu, který byl pak aplikován pomocí metody nazývané hand casting. Tato úprava vlastností a instalační metoda, jak ukázali zkoušky materiálů, nemá vliv na sledované vlastnosti, určující kvalitu instalovaného materiálu jako jsou pevnost a objemová hmotnost.

Strop spalovací komory a přechodového kanálu byl instalován pomocí metody pumpovatelných žárobetonů. Instalace byla provedena do bednění pod stropem. Pumpovatelný vysoce hlinitý žárobeton byl aplikován pomocí speciální pístové pumpy na žárobetony (vyvíjený tlak 200 kPa, max. dopravní výška 10 m, přepravní kapacita 5 t žárobetonu/hod.) pumpováním do připraveného otvoru v ploše bednění, tak, že byla odlita – napumpována každá kazeta zvlášť. Díky unikátním vlastnostem pumpovatelných žárobetonů se takto podařilo vytvořit dokonalý žárobetonový kryt stropu spalovací komory a přechodového kanálu o vlastnostech litého zhutněného monolitického výrobku, bez nutnosti narušovat celistvost membránové stěny kotle instalačními otvory.

Touto technologií byla realizována také žárovzdorná vyzdívka stropu cyklónu, stropu sifónu (uzávěru) a stropu zpětného kanálu.

Žárovzdorná vyzdívka cyklónu byla opět provedena litím z vysoce hlinitého samotekoucího LC žárobetonu o tloušťce 90 mm do překližkového bednění – kazet, které jsou od sebe odděleny dilatační spárou 4 mm.

Žárovzdorná vyzdívka stěn sifónu (uzávěru) a zpětného kanálu byla provedena stejně jako žárovzdorná vyzdívka spalovací komory vibrolitím nízko cementového žárobetonu (LC) s vysokým obsahem SiC (≥ 60 %) bez dilatačních spár. Tloušťka žárovzdorné vyzdívky je v těchto místech 25–50 mm.

Zkušenosti z provozu kotle K8

Žárovzdorná vyzdívka CFB kotle K8 byla dokončena v lednu 2015. Vlastní provoz kotle K8 začal na podzim roku 2015. V červnu 2016 byla provedena odstávka zařízení a při této odstávce byla provedena revize žárovzdorné vyzdívky. Při této revizi žárovzdorné vyzdívky nebyli shledány žádné vady, bránící provozu zařízení. Další revize žárovzdorné vyzdívky byla provedena při další plánované odstávce zařízení v červnu 2017.

Při této revizi žárovzdorné vyzdívky nebyly opět shledány žádné vady bránící v provozu zařízení. Při porovnání stavu žárovzdorné vyzdívky v roce 2016 a v roce 2017 nebyli nalezeny žádné rozdíly. Na exponovaných místech není patrné opotřebení abrazí, ani jiné poškození.

Žárovzdorná vyzdívka si pouze vytvořila přirozené dilatační spáry, zejména ve spalovací komoře. Tyto spáry ale zůstávají uzavřené, nezanášejí se popílkem, ani nemají vliv na soudržnost žárovzdorné vyzdívky a plně korespondují s chováním žárovzdorné vyzdívky v tomto druhu CFB kotlů instalovaných v jiných lokalitách na celém světě.

Následující fotografie dokumentují stav žárovzdorné vyzdívky na vybraných exponovaných místech od instalace v roce 2014/2015 až po jednotlivé revize v letech 2016 a 2017. 

Na obr. 1 je porovnání stavu žárovzdorné vyzdívky vstupu paliva do spalovací komory kotle K8. Stav vyzdívky v průběhu provozování kotle K8 zůstává bez změny. Tvar vstupu paliva zůstává plně zachován, a to včetně všech ostrých hran, na kterých není patrné opotřebení.

Obr. 1 Vstup paliva do spalovací komory. a) Vyhnutí trubek vstupu paliva do spalovací komory. b) Instalovaná žárovzdorná vyzdívka okolo vstupu paliva. c) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2016. d) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2017.

Na obr. 2 je porovnání stavu žárovzdorné vyzdívky horní hrany spalovací komory. Nově instalovaná vyzdívka je srovnána se stavem vyzdívky v letech 2016 a 2017. Stav vyzdívky v průběhu provozování kotle K8 zůstává bez změny. Jsou plně zachovány všechny ostré hrany, není patrné žádné opotřebení.Obr. 2 Horní hrana žárovzdorné vyzdívky spalovací komory. a) Instalovaná žárovzdorná vyzdívka ve spalovací komoře. b) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2016. c) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2017.

Na obr. 3 je porovnání stavu žárovzdorné vyzdívky na náběžné straně přehříváků ve spalovací komoře. Nově instalovaná vyzdívka je srovnána se stavem vyzdívky v letech 2016 a 2017. Stav vyzdívky v průběhu provozování kotle K8 zůstává bez změny. Jsou plně zachovány všechny ostré hrany, není patrné žádné opotřebení.

Obr. 3 Přehříváky ve spalovací komoře. a) Otrnění trubek přehříváků. b) Nová instalovaná žárovzdorná vyzdívka přehříváků. c) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2016. d) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2017.

Na obr. 4 je porovnání stavu žárovzdorné vyzdívky na vstupu do přechodového kanálu ze spalovací komory. Nově instalovaná vyzdívka je srovnána se stavem vyzdívky v letech 2016 a 2017. Stav vyzdívky v průběhu provozování kotle K8 zůstává bez změny. Jsou plně zachovány všechny ostré hrany, není patrné žádné opotřebení.

Obr. 4 Vstup do přechodového kanálu ze spalovací komory. a) Otrnění trubek. b) Nová instalovaná žárovzdorná vyzdívka vstupu. c) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2016. d) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2017.

Na obr. 5 je porovnání stavu žárovzdorné vyzdívky na vstupu z přechodového kanálu do cyklónu, tzv. bullnose. Nově instalovaná vyzdívka je srovnána se stavem vyzdívky v letech 2016 a 2017. Stav vyzdívky v průběhu provozování kotle K8 zůstává bez změny. Jsou plně zachovány všechny ostré hrany, není patrné žádné opotřebení.

Obr. 5 Výstup z přechodového kanálu do cyklónu, tzv. bullnose. a) Otrnění trubek. b) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2016. c) Stav žárovzdorné vyzdívky v roce 2017.

Závěr

V rámci projektu ekologizace energetického zdroje v Lovochemii a.s. instalovala společnost Fireclay, spol. s r.o. žárovzdornou vyzdívku do nového CFB kotle K8. Instalovaná žárovzdorná vyzdívka svými vlastnostmi plně odpovídá moderním trendům v oblasti energetiky. Byli požity špičkové žárovzdorné materiály a moderní technologie instalace žárovzdorné vyzdívky, které prokázali svou vhodnost a efektivnost do daného typu CFB kotle. Z inspekčních prohlídek vyplívá, že v uplynulých dvou letech nedošlo takřka k žádnému opotřebení žárovzdorné vyzdívky, a to i v instalovaných tenkých vrstvách.

Autoři

• Ing. Štícha Tomáš
• Ing. Hakala Ladislav