Котлы, использующие данную технологию, относятся к третьей группе котлов малой мощности.
Изложенные факторы предопределяют наличие значительного до 30-40% механического недожога. Относительное перемешивание угля в ручных топках с помощью шуровки или в механических топках является недостаточным для полного выгорания горючих в угле, поэтому уже во второй половине прошлого века стала находить широкое применение технология сжигания твердого топлива в «кипящем слое». Ее сущность состоит в том, что кусок угля горит не на поверхности, а во взвешенном, псевдосжиженном состоянии, создаваемом потоком воздуха. Поднимаясь под напором воздуха и опускаясь вниз под действием силы тяжести, кусочек угля постоянно витает в топочном пространстве. При этом вся поверхность куска эффективно омывается кислородом, а образующаяся при горении корочка шлака сбивается за счет трения кусков друг о друга.
Вторым фактором, усложняющим процесс гетерогенного горения, является то, что уголь состоит из горючих элементов (углерода, водорода, серы) и негорючего балласта (в основном глинозем, кремнезем), являющегося источником образования золы и шлака. Горючие составляющие и негорючий балласт равномерно распределены по объему куска угля и, вследствие этого, при горении на поверхности куска образуется корочка шлака и золы, препятствующая доступу кислорода к несгоревшим горючим элементам внутри куска.
Это объясняется химическим составом угля и природой его горения. В отличие от газа и жидкого топлива, горящего в объеме гомогенно, горение угля является поверхностным (гетерогенным). Эффективность такого горения в существенной степени зависит от полноты омывания поверхности куска угля окислителем (кислородом из воздуха). При слоевом сжигании кусок угля лежит на подвижном или неподвижном основании и поверхность соприкосновения имеет плохой доступ к кислороду. Кроме того, часть поверхности куска угля соприкасается с соседним куском. Все это обуславливает неполный контакт поверхности куска угля с кислородом, а значит не достаточную эффективность процесса окисления (горения).
Вторая группа включает котлы с механическими топками (с шурующей планкой, подвижной горизонтальной колосниковой решеткой, наклонной переталкивающей решеткой и др.). Отечественными котлостроительными заводами представлена достаточно широкая номенклатура таких котлов (КВ-Р-0,63-95, УСШВ-1-14СП, КВр-0,715, КВм-1,16КсТЩП, КВ-Р-2,0-95(ТЛП), КЕВ-2,5-14-115-СО, КВ-Р-1,6-95 (ТЗП-РПК), КВ-Р-1,5-95Н, КВ-1,25-95 ОШп, КРZ-800, КWZ-1000-W и др.). Использование котлов с механическими топками в совокупности с устройством механизированного угольного склада и механизированными системами углеподачи и шлакозолоудаления, газоочистки может существенно повысить технико-экономические, экологические показатели, а также санитарно-гигиенические условия работы эксплуатационного персонала. Так, по данным заводов-изготовителей КПД таких котлов может достигать 80% и более на высококачественных сортированных углях. Однако при работе котлов с механическими топками на бурых и каменных углях низкого качества (зольность и влажность - более 20-30%, теплотворная способность - не более 3000-4000 ккал/кг, крупность кусков - от 1 до 40-50 мм), КПД не сможет превышать 65-70%.
Первая группа включает угольные котлы с ручными топками единичной мощностью до 300-500 кВт. Номенклатура таких котлов представлена рядом отечественных котлостроительных заводов (КВр-0,2 КБ, КВ-0,25-90Н,КВр-0,29 КБ, КВС-0,4-95Р, КВ-0,4-95Н, КВр-0,46 КБ-Н, КВр-0,5 и др.). Эффективность работы таких котлов относительно невысока и характеризуется КПД 60-70%, но только на сортированных каменных углях с малой зольностью, влажностью и высокой теплотой сгорания.
Угольные котлы малой мощности, выпускаемые отечественными котлостроительными заводами, можно условно разделить на три группы в зависимости от тепловой мощности и типа топочных устройств.
Обзор котельного оборудования и технологий сжигания угольного топлива
Учитывая социальное значение теплоснабжения в сфере ЖКХ и наличие огромного парка угольных котельных малой мощности, исключительную роль в решении проблемы эффективного теплоснабжения составляет формирование принципиальной концепции реконструкции. Такая концепция может быть сформирована на основе глубокого и всестороннего анализа состава и характеристик существующих котельных, способов сжигания твердого топлива и номенклатуры котлоагрегатов, серийно выпускаемых отечественными котлостроительными заводами.
В перспективе не следует ожидать значительного улучшения качества угля, т.к. большую часть прироста добычи энергетических углей намечается обеспечить за счет открытой добычи.
Угли, используемые в настоящее время в энергетике России, отличаются различными качественными характеристиками, определяющими энергетическую, экологическую и экономическую эффективность их использования. Зольность потребляемых углей колеблется от 8,7 до 51,7%, влажность от 8,1 до 50,2%, теплота сгорания - от 1900 до 6000 ккал/кг. Более 24% от общего объема потребляемых углей имеет зольность свыше 40%, около 19% - теплоту сгорания ниже 3000 ккал/кг.
Наиболее крупные общероссийские месторождения - Кузнецкий и Канско-Ачинский бассейны - расположены на юге центральной Сибири. Угольной зоной является вся южная Сибирь и Дальний Восток. Энергетические угли Урала, европейских бассейнов и месторождений имеют ограниченные возможности для роста добычи ввиду истощения запасов и высокой стоимости добычи.
Подавляющая часть угольных котельных малой мощности укомплектована чугунными секционными котлами и стальными сварными котлами единичной мощностью до 1 Гкал/ч с ручным обслуживанием. Работа таких котельных характеризуется низким эксплуатационным КПД (30-40%), неудовлетворительными экологическими показателями с содержанием в дымовых газах вредных окислов, золовых и сажестых частиц, существенно превышающих предельно допустимые концентрации, а также тяжелыми антисанитарными условиями работы эксплуатационного персонала в условиях запыленных и загазованных помещений.
Доля тепловой энергии от котельных с единичной мощностью менее 10 Гкал/ч (назовем их котельными малой мощности) составляет 10-20% от всего производства тепла. Именно от этой группы котельных осуществляется в большей степени теплоснабжение небольших муниципальных образований в регионах РФ. Значительная часть котельных малой мощности на обширных территориях Урала, Сибири и Дальнего Востока страны работает на каменных и бурых углях с широким диапазоном основных характеристик (фракционного состава, теплотворной способности и зольности).
В настоящее время около 32% тепловой энергии в Российской Федерации производится на крупных ТЭЦ, остальная часть приходится на выработку теплоты от промышленных и муниципальных котельных, число которых превышает 68 тыс., с ежегодной выработкой около 600 млн Гкал тепловой энергии.
Д.т.н., профессор, А.В. Смирнов,начальник кафедры «Теплосиловые установки»,Военный инженерно-технический университет, г. Санкт-Петербург
Котлоагрегаты малой мощности с топками высокотемпературного кипящего слоя в коммунальной энергетике
/ Котлоагрегаты малой мощности с топками высокотемпературного кипящего слоя в коммунальной энергетике
на РосТепло.ru в Яndex
Котлоагрегаты малой мощности с топками высокотемпературного кипящего слоя в коммунальной энергетике
Комментариев нет:
Отправить комментарий