На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

Внедрение технологии кипящего слоя для утилизации древесных отходов с получением тепла и электроэнергии
В.М. Денисов, технический директор ЗАО СП «Энергософин»; к.т.н. Г.А. Рябов, ведущий научный сотрудник, ВТИ
Журнальчик "Анонсы теплоснабжения", № 6, (22), июнь, 2002, С. 11 – 13,
Задачка использования отходов лесопромышленного комплекса (ЛПК) для производства тепла и энергии является очень актуальной. По данным ФГУП «ГНЦ ЛПК» в конце 90-х годов потребление всех видов энергии ЛПК достигало 163 миллиардов кВт-ч в год, а собственные резервы по источникам энергии могли бы отдать до половины ее употребления. При всем этом в заготовке, вывозке древесины и лесопилении имеется положительный запас по своим ресурсам по сопоставлению с потребляемыми. Но до этого времени (кроме больших целлюлозно-бумажных комбинатов) эти отходы фактически не употребляются. Одной из обстоятельств этого является отсутствие недорого, автоматизированного и надежного устройства для сжигания отходов. Ряд реконструкций имеющихся газомазутных котлов и установка «самодельных» топок не решают масштабной задачки утилизации отходов ЛПК. Забугорные котлы, обычно, очень дороги не постоянно приспособлены к русским условиям. Нужно отметить, что наивысшую надежность и широкую номенклатуру котлов для древесных отходов можно обеспечить при использовании сил котельных заводов, сначала ОАО «Белэнергомаш». Но, в ряде всевозможных случаев для маленьких по мощности водогрейных котлов (&10397;1 МВт тепл.) может быть внедрение упрощенных решений.
Сооружение мини-ТЭЦ с выработкой тепла и электроэнергии целенаправлено лишь на больших леспромхозах. 1-ая мини-ТЭЦ с электрической мощностью 6 МВт и тепловой мощностью 16 Гкал/ч сооружается в текущее время в Вологодской области. Издержки на ее сооружение составляют около 100 млн руб. Разумеется, что срок окупаемости таковой установки достаточно велик, даже с учетом дешевизны горючего. Почти всегда довольно получения технологического пара и тепла; возможна также комплектация установки простейшими турбомашинами с маленький электрической мощностью (без реализации электроэнергии в сети).
Разработка кипящего слоя быть может применена для сжигания всех видов древесных отходов, даже ежели они имеют чрезвычайно высшую влажность, а сжигание происходит с добавкой мокроватых иловых стоков. Беря во внимание значимые капитальные издержки и необходимость наличия высококвалифицированного персонала, эта разработка более применима для критерий ЦБК и больших леспромхозов (указанная ранее мини-ТЭЦ в Вологодской обл.). Ниже на примере ТЭСЗ Архангельского ЦБК дан опыт запуска и освоения мощности котла с кипящим слоем.
Котлы типа КМ-75 обширно употребляются для сжигания коро-древесных отходов на ряде российских целлюлозно-бумажных комбинатах. Топочные устройства этих котлов с механической колосниковой сеткой разработаны еще в 60-х годах и до ближайшего времени числились довольно применимыми. Но, резкое удорожание мазута, который нужен для подсветки при меняющихся свойствах высоковлажных отходов, также низкая надежность колосниковой сетки востребовали внедрения новейших технических решений. Разработка кипящего слоя (КС), обширно всераспространенная за рубежом, сначала в Скандинавских странах, дозволяет на сто процентов исключить подсветку мазутом либо газом (не считая растопки), обеспечить наиболее высшую эффективность сжигания при наименьшем действии на окружающую среду. При всем этом новейшие на сто процентов автоматизированные котлы с КС имеют современный уровень дизайна и эксплуатации с внедрением микропроцессорной техники.
В конце 2000 г. ЗАО СП «Энергософин» поставило котел, в основном произведенный на ОАО «Белэнергомаш» (кроме колпачковой воздухораспределительной сетки), на ТЭС-3 Архангельского ЦБК. Все вспомогательное оборудование было также российского производства. Установка и наладку котла осуществляла компания «Севзапэнергомонтаж».
Поставка автоматики производилась через фирму «Валмет» (Финляндия). Индивидуальностью конструкции и монтажа было требование к наибольшему использованию несущих конструкций при сохранении барабана котла и его габаритных размеров в котельной ячейке. Но, при обследовании пришлось отрешиться от идеи сохранения металлоконструкций и поверхностей нагрева. Сохранение порталов и отметки барабана котлов привело к малой высоте топочной камеры.
Котел был рассчитан на сжигание коро-древесных отходов с влажностью 57% при паропроизводительности 66 т/ч (давление 4 МПА, температура 440 °С) без подсветки мазутом. Индивидуальностью системы подачи воздуха была схема с установкой вентилятора общего воздуха и отводом части воздуха опосля нижних пакетов трубчатого воздухоподогревателя к высоконапорному вентилятору подачи первичного воздуха под сетку. Вторичный воздух опосля верхнего пакета воздухоподогревателя подается к соплам вторичного дутья, размещенным на боковых стенах котла. Горючее подается по двум наклонным течкам с фронта котла. Для растопки предусмотрены две мазутные горелки; имеются также две нагрузочные горелки, размещенные на боковых стенках. В колпачковой беспровальной сетке имеются 6 окон отвода донной золы, соединенных попарно коробами с линиями отвода золы.
Топка экранирована газоплотными панелями, нижняя часть которых футерована. В верху топки располагается фестон, а в поворотном газоходе два пакета пароперегревателя с уменьшенной по сопоставлению с котлом КМ-75 поверхностью. Регулирование температуры перегрева осуществляется при помощи пароводяного теплообменника. В конвективной шахте поочередно расположен верхний пакет водяного экономайзера, верхний пакет трубчатого воздухоподогревателя, нижние пакеты (всего 3 шт.) трубчатого воздухоподогревателя, в рассечку меж которыми установлен входной пакет водяного экономайзера.
1-ый же запуск котла показал, что отходы просто возгораются при температуре слоя около 400 °С, котел способен набирать и поддерживать нагрузку по пару методом конфигурации расхода отходов. В 1-ый период эксплуатации был выявлен ряд недочетов, которые были устранены в процессе освоения мощности котла. А именно, была усовершенствована раздача горючего по сечению сетки методом установки особых сопел с подачей в их пара, улучшена система водопитания и заменен один пакет водяного экономайзера, выполнено усовершенствование схемы подачи воздуха под сетку с установкой доп воздуховода, установлены сажеобдувочные аппараты.
Все эти технические решения были реализованы к сентябрю 2001 г. Не считая того, при пуске котла в сентябре 2001 г. отмечено забивание отходами одной из течек подачи горючего. Оно оказалось соединено с короблением данной течки при запусках котла от лучистого тепла близкорасположенной растопочной горелки. Течка была восстановлена, а регламент запуска был доработан. Сразу опосля запуска удалось добиться номинальной паропроизводительности с номинальными параметрами пара. При всем этом температура уходящих газов была близка к расчетной (около 190 °С). Содержание горючих в слое не превышало 0,5%. Горючие в пробе уноса также были невелики – 1,7%. Величина утрат с механическим недожогом не превосходит 0,6%, а с хим недожогом – 0,01%. В итоге КПД котла составил около 85%. Удавалось также поддерживать и поболее высочайшие перегрузки по пару вплоть до 75 т/ч. Выбросы NOx составляли 50-100 мг/нм
, а СО до 100 мг/нм
.
Были выполнены также работы по изменению критерий подачи вторичного воздуха. В итоге наилучшей признана встречно-смещенная схема подачи с приоткрытыми соплами. Отмечено, что уже через двое суток опосля запуска происходит понижение температуры перегрева, что соединено с заносом пароперегревателя. Опосля обдувки тепловосприятие растет до обычного; обдувку следует создавать более 1-го раза в день.
Сопоставление тепловосприятий поверхностей нагрева с расчетными (как по обычной методике, так и по новейшей методике ВТИ) показало, что тепловосприятие топки и фестона несколько выше расчетного, пароперегревателя приблизительно равно расчетному, экономайзера и воздухоподогревателя меньше расчетного. Невзирая на определенные успехи во внедрении технологии кипящего слоя на ТЭС-3 Архангельского ЦБК при его долговременной эксплуатации еще пока не достигнут проектный КПД котла. Это соединено, сначала, со сложными действиями при сжигании разных отходов, включая отходы фанерного производства. Они носят полный нрав взаимосвязанных действий хим перевоплощений при горении горючего в слое и взаимодействия материала слоя с продуктами сгорания и золой, также аэродинамических и массообменных действий в слое и надслоевом пространстве. В итоге при долговременной эксплуатации происходит укрупнение материала слоя (агломерация частиц), что просит увеличения скорости сжижения для предотвращения «посадки» слоя. Возрастает разница температур в слое, расход вторичного воздуха миниатюризируется, что усугубляет условия его смешения с главным потоком и затягивает горение по высоте топки. Увеличение скорости в слое приводит к повышению выноса частиц из топки и загрязнению хвостовых поверхностей нагрева с подходящим ростом температуры уходящих газов и понижению КПД котла.
Выполненный ВТИ и ОАО «Белэнергомаш» расчетный анализ работы котла, гидродинамики слоя и смешения вторичного воздуха, также исследования ВТИ по физико-химическому составу горючего золы и донной золы дозволил найти главные предпосылки недочетов в работе слоя. В итоге были рекомендованы мероприятия по дренажу и регенерации слоя, подводу вторичного воздуха, обдувке хвостовых поверхностей нагрева, которые должны обеспечить надежную и эффективную работу котла с кипящим слоем ТЭС-3 Архангельского ЦБК. Опыт наладки и освоения этого котла будет применен в проектах новейших котлов с кипящим слоем.
Выводы 1. На ТЭС-3 Архангельского ЦБК внедрен котел с кипящим слоем российского производства для сжигания коро-древесных отходов различного свойства. Его эксплуатация дозволяет обеспечить экономию дорогостоящего мазута (по последней мере 2 т/ч), понизить издержки на ремонт котла и уменьшить вредные выбросы.
2. Опыт наладки и освоения котла выявил ряд недочетов и особенностей режимов слоевого сжигания биотоплива, более принципиальной из которых является агломерация материала слоя. Предложены мероприятия по совершенствованию работы котла, реализация которых обеспечит долгосрочную и надежную эксплуатацию котла с высочайшей эффективностью.
Рекомендуем еще поглядеть по теме .
      
Наши филиалы: Санкт-Петербург / Новосибирск / Екатеринбург / Нижний Новгород / Самара / Омск / Москва /