Универсальный котел на альтернативных видах топлива

Универсальный котел на альтернативных видах топлива

Давний опыт стран Европейского союза (ЕС) в использовании биомассы в качестве топлива является отличным наглядным примером для других стран, где потенциал биомассы составляет десятки и сотни миллионов тонн условного топлива в год, и основная часть которого может и должна быть применена в коммунальном хозяйстве. Сейчас большая часть всех возобновляемых энергоресурсов, потребляемых в ЕС, составляет биомасса. Почти все государства ЕС уделяют значительное внимание развитию технологий использования биомассы. В России эта область разработана в гораздо меньшей степени. Однако каждый год на территории нашей страны вырабатывается до 14-15 млрд т биомассы, суммарная энергия которой равнозначна примерно 8 млрд т у.т. Согласно оценкам экспертов, технически возможно ежегодно получать до 150 млн т у.т. в результате использования биомассы.

Для развития данного направления в энергетике и коммунальном хозяйстве России нужна разработка современного высокоэффективного оборудования использования биомассы. К нему можно причислить конструкцию универсального котла, спроектированную в г. Челябинске для прямого сжигания биомассы (древесного топлива).

Как показывает практика, стабильная работа котла на древесных отходах во многом зависит от технического решения (устройства) по транспортировке топлива прямиком в топку котла. Большинство производителей котельного оборудования используют шнековую подачу топлива. Это главным образом вызвано простотой изготовления. На практике шнековая подача топлива требует более качественной подготовки топлива по фракции. Для этого нужна установка дополнительного оборудования по измельчению крупнокусковых древесных отходов — шредеров, дробилок, измельчителей. В противном случае, из-за отсутствия контроля за фракционным составом топлива, шнеки часто заклинивает, в результате чего происходит остановка котла и нарушение режима горения. На практике также доказано, что даже использование щепы после рубительной машины часто приводит к нарушениям работы шнекового транспортера и не решает вопросы надежности топливоподачи и работы котла.

Для ликвидации этих узких мест системы топливоподачи в спроектированной схеме котла предусмотрен питатель топлива с гидравлическим приводом. Габаритные размеры питателя в сечении составляют 500×700 мм. Это дает возможность использовать топливо, неоднородное по фракционному составу: кора, ветки, обрезь, отторцовка. В данном техническом решении кроется первый момент универсальности котла.

По теории сжигания биомассы, горение древесных опилок проходит в гетерогенном режиме, т.е. в режиме гетерогенного воспламенения — резкого перехода от кинетического к диффузионному режиму протекания гетерогенной реакции. Процесс горения состоит из следующих стадий:

1. подсушивание топлива и нагревание до температуры начала выхода летучих веществ;

2. воспламенение летучих веществ и их выгорание;

3. нагревание кокса до воспламенения;

4. выгорание горючих веществ из кокса.

На практике одним из ключевых факторов, обеспечивающих качественное и стабильное горение древесных отходов, является их исходная влажность. Чем она выше, тем дольше длится процесс горения.

В рассматриваемой конструкции топки котла с учетом теории горения древесных отходов использованы следующие технические решения:

■ для сокращения времени протекания стадии горения 1 предусмотрено наличие горизонтального колосника и верхнего свода радиационного излучения;

■ для стадий горения 2 и 3 установлен наклонный колосник и нижний свод радиационного излучения;

■ стадия горения 4 проходит на нижнем горизонтальном колоснике.

Для полного сгорания вредных веществ (CO) имеются двухзонный регулируемый подвод воздуха и два радиационных свода (верхний и нижний).

В этом случае универсальность топки состоит в том, что из-за технических решений стало реальным использование исходного топлива влажностью в широком диапазоне от 10 до 60% (натуральная влажность).

При выборе конструкции теплообменника в техническое задание на разработку котла были заложены (и выполнены) следующие требования.

1. Теплообменник водотрубный со змеевиковыми поверхностями нагрева. Как считают специалисты компании, использование газотрубных теплообменников для работы на таком виде топлива, как древесные отходы, неоправданно из-за быстрого засорения дымогарных труб отложениями золы и сажи, в результате чего происходит снижение мощности котла и КПД. Применение импульсных систем очистки дымогарных труб от отложений приведет к усложнению и удорожанию котельного агрегата.

2. Радиационная часть поверхностей нагрева должна занимать до 30%.

3. Конвективная часть поверхностей нагрева должна занимать 70%.

4. Поверхности теплообмена должны быть изготовлены в блочном исполнении для своевременной и малотрудоемкой операции по их демонтажу для очистки или замены.

5. КПД при работе на твердом топливе должен составлять не менее 80%.

6. Низкая металлоемкость с качественной теплоизоляцией.

Универсальность котельного агрегата заключается также в том, что топка приспособлена к установке теплообменников разных марок. Это в первую очередь позволит перестраивать имеющиеся угольные котлы, переводя их на сжигание древесных отходов. Помимо этого, можно заменять топки со шнековой подачей при изменении фракционного состава используемого топлива.

Подводя итог, следует подчеркнуть, что главными преимуществами разработанной конструкции котла на древесных отходах являются:

■ надежная, проверенная технология сжигания, подходящая для всех видов древесных отходов;

■ большой диапазон фракционного состава древесных отходов, применяемых в качестве топлива;

■ возможность сжигания древесных отходов повышенной влажности;

■ использование теплообменников разных конструкций и фирм.

Рубрики2

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


*