Náhrada zapalovacích hořáků kotle K 6 pro Elektrárny Opatovice a.s.

1) VŠEOBECNÁ ČÁST
Dne 7.září 2001 byla dokončena dodávka a montáž dvou kusů samozapalovacích hořáků monoblokového provedení na kotel K 6 o jmenovitém tepelném výkonu 178 MW v Elektrárnách Opatovice a.s. včetně všech nutných úprav a připojení na potřebné energetické, informační a zabezpečovací rozvody. Hořáky jsou určeny pro najíždění kotlů ze studeného stavu a pro stabilizaci plamene při nestabilním spalování uhelného prášku. V kotli K 6 jsou instalovány 2 hořáky na přední stěně kotle, které nahradily původní ručně zapalované olejové hořáky.

Pro zaústění každého zapalovacího hořáku byl vytvořen v přední stěně oválný otvor o velikosti kratší strany 450mm vyhnutím varných trubek Ø 60 mm s praporky.

Spouštění a odstavování samozapalovacích hořáků je prováděno jednak počitačem ze společného velínu elektrárny, jednak ručně z ovládací skříně umístěné na stěně kotelny v prostoru před hořáky.

Dne 10.září 2001 byly po tři dny prováděny profuky kotle K 6, po jeho generální opravě, přičemž zapalování práškových hořáků bylo již prováděno zmíněnými samozapalovacími hořáky. Od 18.září 2001 je kotel K 6 již v trvalém provozu.

2) ÚPRAVA TLAKOVÉHO SYSTÉMU KOTLE
Zabudování zapalovacích a stabilizačních hořáků do kotle

Průměr hořákových hlav je cca 400 mm. Hořáky byly do spalovací komory zaústěny přes výhyby trubek bez keramického difuzoru.

Pro provedení otvorů v trubkové stěně spalovací komory byly provedeny následující úpravy:

• jedna dvojice trubek byla roztažena v ose stěny (bez praporků)
• druhá dvojice trubek byla vyhnuta směrem do spalovací komory

Otvor v trubkové stěně spalovací komory je proveden ve tvaru oválu s delší stranou ve vertikální ose, aby tak mohlo být umožněno naklápění hořáků.

Nosná konstrukce pro zavěšení hořáků byla vytvořena svislými a vodorovnými výztuhami mezi nosníky vyzdívky a dále vyztuženým plechem s připojovací přírubou.

Pro bezpečné zapálení celého proudu paliva z práškových hořáků byl navržen sklon osy zapalovacích hořáků cca 5^o - 15^o dolů.

Aby nedocházelo k mísení topného oleje v kapalném stavu s uhelným práškem, byla vzdálenost ústí zapalovacích hořáků od předpokládané fronty uhelného prášku zvolena cca 1500 mm. Za touto hranicí je již plamen tvořen plynnou fází.

3) SAMOZAPALOVACÍ HOŘÁKY DUNPHY

Hořáky DUNPHY, které byly vybrány pro daný účel, se vyznačují zcela originální technologií techniky proudění pro dokonalé spalování. Toho bylo dosaženo turbínovým principem.

V daném případě je osa spalování shodná s osou jak hnacího motoru, tak i ventilátoru. Teplo odebrané hnacímu motoru se přivádí přímo do spalovacího procesu, směs vzduchu a paliva je rovnoměrně směšována a jsou zcela vyloučeny nehomogenní jádra paliva a vzduchu, která se běžně vyskytují u "pistolových" principů hořáků.

Olejové hořáky DUNPHY typové řady TH jsou vhodné pro všechny topné oleje od středních (LTO) až po těžké (TM). Této široké oblasti použití bylo dosaženo zcela nově konstruovanou spalovací hlavou s unikátním směšovacím zařízením, které zaručuje nejlepší spalování. Nastavitelnost hlavy hořáku umožňuje přizpůsobit tvar plamene geometrii spalovací komory. V případě kotle K 6 činí půdorys spalovací komory cca 9 x 8 m! Konstrukčně byly potlačeny pulzace nízké frekvence, zajištěn mimořádně nízký přebytek vzduchu při stejně tak nízkém poklesu tlaku při průchodu směsi hlavou hořáku.

Na hořácích je plynule modulovaný výkon v rozsahu 800 až 5000 kW, použity jsou trysky pro zpětný chod se sedlem pro uzavírací jehlu. Plynulá regulace výkonu (modulování) je prováděna regulátorem množství oleje ve zpětném potrubí, který je přímo spojený s motorem nastavujícím vzduchovou klapku. Kotoučová vačka zajišťuje, že úhlu otevření vzduchové klapky odpovídá tlak oleje. První uvedení do provozu je usnadněno ručním přepínáním regulátoru, kterým lze též ručně nastavit příslušné stupně zatížení. Regulační systém uvnitř hořáku zajišťuje, že hořák startuje vždy s malým výkonem a teprve následně najíždí na potřebný výkon.

V přívodu oleje je snadno přístupný velkoobjemový olejový filtr s prodlouženými intervaly mezi čištěním, který chrání olejové ventily a trysky. Proplachovací systém zajišťuje správnou teplotu oleje dokonce ještě před zapálením.

Zapalovací transformátor zapaluje hlavní plamen a čidlo plamene kontroluje tvorbu plamene během doby předepsané pro zapálení.

PROVOZNÍ KONTROLA PLAMENE ZAPALOVACÍHO HOŘÁKU
Vzhledem k tomu, že ve spalovací komoře kotle v určitých provozních stavech (zapalování a stabilizace výkonu) hoří jak plamen olejových hořáků, tak i plamen práškových uhelných hořáků, je provozní kontrola plamene v daném případě řízena spalovacím automatem DURAG, který sestává z čidla plamene a regulátoru.

Regulace a kontrola olejového hořáku je prováděna integrovaným hlídačem plamene typu D-LE 603 UAF reagujícím na ultrafialové paprsky s vlnovou délkou od 280 do 410 nm. Protože je čidlo zaměřeno pouze na přesně vymezené pásmo spektrální citlivosti (přičemž se současně provádí analýza frekvence kolísání), je schopné sledovat jediný plamen, v daném případě plamen olejového horáku. Regulace a kontrola je prováděna dvoukanálovým mikroprocesorovým systémem. Regulátor skýtá vysokou technickou jistotu hoření.

PALIVO PRO ZAPALOVACÍ HOŘÁKY
Pro požadovaný výkon hořáku v rozmezí 200 - 500 kg/h LTO je navržen hořák DUNPHY TH 415 YM v provedení monoblokovém, s předehřevem oleje a plynule měnitelným výkonem v rozmezí 800 až 5000 kW.

Palivo pro hořáky je lehký topný olej L - ČSN 657991 dodávaný firmou PARAMO Pardubice.
Hustota při 20^oC je max. 910 kg/m³.
Kinem. viskozita při 40^oC je 3,3 - 18,0 mm²/s.

4) MONTÁŽ A PŘIPOJENÍ HOŘÁKŮ DUNPHY

Hořáky jsou umístěny na přední stěně kotle ve výšce cca. + 10,45 m, s regulovatelným sklonem 5^o - 15^o od horizontály ve směru plamene směrem dolů.

Oba hořáky jsou osazeny na hořákové příruby navařené do naklápěcího válce, uchyceného dvěma čepy do rámu navařeného na brutvankách kotle. Hořáky jsou připojeny na olejové hospodářství, na potrubí chladícího vzduchu, dále na přívod elektro a na přívodní informační a zabezpečovací rozvody. Dále je použit tlakový vzduch pro chlazení čidla DURAG.

Exhalace zapalovacích hořáků
Při provozu zapalovacích hořáků nedochází vlivem nedokonalého spalování LTO ke zvýšeným emisním limitům nad povolené hodnoty stanovené platnými předpisy. Toto bude splněno při všech provozních stavech olejových hořáků, tj. při najíždění kotlů, odstavování hořáků a při provozu hořáků pro stabilizaci hoření uhelného prášku.

Manipulace s hořáky
Pro snadnou manipulaci s hořáky je pod podlažím +12 m zavěšena v ose každého hořáku drážka z ocelového profilu s pojízdným kladkostrojem o nosnosti 500 kg.

Přístup k hořákům - rozebíratelné plošiny
Pro přístup k hořákům slouží plošiny s horní úrovní cca 9 m. Plošiny jsou ustaveny a lehce zakotveny na hlavním podlaží + 8 m. Pro provádění prací na napájecích hlavách jsou plošiny lehce rozebíratelné.

Elektrické připojení hořáků
Napájecím místem je stávající rozvaděč na podlaží + 8,0 situovaný v sousedství stávajících el. rozvaděčů osvětlení kotle K 6. Odtud bude provedeno propojení s ovládací skříní pro oba zapalovací hořáky DUNPHY umístěné rovněž na stěně kotelny. Odtud bude provedeno vrchní připojení po lávce s rozvaděčem na boku každého z hořáků.
Podrobnosti viz. výkres č. 4/2 Elektrické připojení hořáků - situace.

Spouštění a odstavování samozapalovacích hořáků
Spouštění a odstavování obou samozapalovacích hořáků je provedeno dle požadavku zadavatele ze společného velínu č. 5 (SVEOPu). Způsob propojení se současným instalovaným řídícím systémem ZAT Control Systém E, s analogovými signály 4 - 20 mA, binární signál 24V uvádí výkres č. 4/4 Schéma ovládání hořáků - ŘS ZAT.

Detailní schéma vlastního hořáku jakož i schéma ovládací skříně umístěné na stěně kotelny budou součástí dodávky hořáků DUNPHY.

Navrhované řešení umožnuje zapalovat a odstavovat hořáky z obrazovky řídícího systému kotle K 6. Určení výkonu je možno rovněž provádět potenciometry na obrazovce počitače.

Kromě ovládání hořáků z velínu je možné jejich zapalování a odstavení z úrovně + 8,0.

Chlazení hořáků DUNPHY
Vzhledem k tomu, že hořák v době mimo provoz bude vystaven značnému sálavému teplu kotle a to v podtlaku - 50 Pa až po přetlak +100 Pa, bude pro jeho chlazení použit vzduch z výtlaku vzduchových ventilátorů kotle, který z dlouhodobého měření vykazuje teplotu cca. + 50^oC a tlak 2,5 kPa. Vzduch bude přiveden samostatným vzduchovodem, provedeným z ocelového kruhového potrubí DN 150 zaústěného z rozšířeného potrubí (válce) za ventilátorem kotle a přivedeného do prostoru zapalovacích hořáků, kde bude rozvětveno na 2 x DN 100 a zaústěno k hlavám obou hořáků. Potřebné množství vzduchu činí pro každý zapalovací hořák 0,3 m³/sec., tj. celkem 0,6 m³/sec.

Na potrubí DN 100 k hořákům budou klapky se servopohony, které se budou automaticky otevírat při odstavení hořáků. Dále budou z tohoto potrubí provedeny odbočky v dimenzi DN 25 pro chlazení čidel hlídačů plamene DURAG.

Přívodní olejové potrubí, čištění hořáků od zbytků oleje
Přívodní olejové potrubí bude upraveno v úseku od stávajícího měřiče spotřeby oleje až k hořákům a v místě nad zapalovacími hořáky bude namontován pro každý z hořáků odvzdušňovací kus. Dále bude na přívodním potrubí ke každému hořáku uzávěr a filtr. Připojení bude dvoutrubkové pro možnost cirkulace nespáleného oleje.

Subdodávky zajišťovaly:

1. Liberecké kotlárny - Hölter s.r.o.
2. mum - s.r.o., U myslivny 1441, Hradec Králové 8
3. Petr Končel - SERVIS HOŘÁKŮ

Odborné konzultace a seřízení a první zapálení hořáků
Konzultantem technického řešení je zástupce výrobce firmy DUNPHY - Rochdale, Anglie, Dipl. Ing. Horst Jacobsen, který osobně asistoval při spouštění hořáků DUNPHY.

6) PROJEKT ÚDRŽBY

Údržba zapalovacích hořáků bude prováděna v souladu s technickými podmínkami výrobce a dále s přihlédnutím k provozním potřebám. Kromě odborných periodických prohlídek hořáků, budou prováděny za provozu další pravidelné prohlídky jejichž cílem bude:

• udržení čistoty hořáků
• udržení čistoty snímače čidla plamene
• udržení čistoty olejového hospodářství
• čištění olejových filtrů
• těsnost potrubí chladícího vzduchu
• správná funkce klapek se servopohony na vzduchovém potrubí
• těsnost olejového potrubí
• kontroly elektrorozvodů
• kontroly slaboproudu
• zjištění a identifikace mimořádných poruch

Konstrukce hořáků umožňuje opravu a čištění hořáků bez demontáže z kotle. Po snadné demontáži několika šroubů se odklopí celá část motoru turbíny a příslušenství do libovolné polohy. V daném případě, s ohledem na dispozici čela kotle K 6, je hořák v levé části navržen s pravým otevíráním (závěs hořáku je umístěn vpravo) a hořák v pravé části čela kotle je navržen s levým otevíráním.