На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

Внедрение технологии сжигания в кипящем слое как один из путей решения внедрения местных низкосортных топлив в энергетику страны
Шемякин В.Н., зав. отделением, к.т.н. Карапетов А.Э., зав. Лабораторией, ОАО "НПО ЦКТИ"
Русская Федерация – наикрупнейшая энергетическая держава. Потребление энергии в Рф составляет около 1 миллиардов. тонн условного горючего (здесь) в год [1].
Основными стратегическими направлениями в длительной гос политике являются энергетическая и экологическая сохранность, также энергетическая и финансовая эффективность.
Ежели в области реструктуризации РАО "ЕЭС Рф" имеется определенная ясность и объективная действительность ее завершения, то в области малой энергетики таковой ясности нет.
В тоже время надежное и высококачественное снабжение тепловой энергией потребителей и бесперебойная работа промышленных компаний – очень непростая и ответственная задачка энергетиков, потому что впрямую связана с обеспечением удобного проживания людей. Нельзя забывать, что платежи за тепло и горячую воду в среднем составляют до 50% квартирной платы обитателей, а 20-30% (время от времени и поболее) расходной части бюджетов городских образований употребляется на нужды теплоснабжения [2,3].
При всем этом следует иметь в виду, что главные фонды малой энергетики (тепломеханическое оборудование и термо сети) разработаны и построены в 50-70-х годах прошедшего столетия, физический (до 60-70%) и моральный износ их очевидны. И на эту область энергетики приходится более 30% топливного баланса страны.
Главным направлением в области совершенствования малой энергетики (увеличение энергобезопасности и энергосбережения) является создание широкой государственной сети автономных тепло - и энергогенерирующих объектов на базе новейших высокоэффективных быстро окупаемых видов оборудования и технологий с внедрением дешевеньких местных топливо-энергетических ресурсов.
Размещение их обязано быть очень приближено как к источникам употребления (компаниям, поселкам, малым городкам), так и источником горючего, сначала другим: местным низкосортным углям, сланцам, торфу, древесным, сельскохозяйственным и иным отходам, в особенности возобновляемым. При всем этом необходимо иметь в виду, что зона децентрализованного энергосбережения Рф обхватывает 70% местности страны. Основная часть сельского населения, в особенности северных регионов, испытывают огромные трудности с организацией устойчивого тепло- и электроснабжения.
В большинстве высокоразвитых государств Европы толика энергоресурсов, вырабатываемых из возобновляемых источников сырья, составляет 10-20% (в особенности высока толика в скандинавских странах), в США по тем же технологиям делается 5% всей электроэнергии с повышением в наиблежайшей перспективе до 8%. В Рф эта толика не превосходит 0,5% [4].
Истраченные невозобновляемые ресурсы – это средства изъятые у сегодняшнего и будущих поколений, это утраченный энергетический потенциал страны. Не считая того, сжигание ископаемых углеводородных топлив является источником выбросов наиболее 60% парниковых газов.
Беря во внимание индивидуальности климата РФ и достаточную сложность и дороговизну ветроэнергетических и солнечных установок, для РФ на данном шаге более освоенным, многообещающим и дешевеньким представляется внедрение биомассы и дешевеньких местных топлив.
Так, лишь на Северо-Западе РФ запасы торфа оцениваются в 1254 млн. здесь (валовый потенциал) и в 782 млн. здесь (технический, вероятный для внедрения при нынешних разработках); ежегодные запасы сельскохозяйственных, древесных отходов и ТБО скромнее: соответственно 4,6 и 1,4 млн. здесь [5].
При всем этом следует иметь в виду, что неиспользованные отходы являются суровой экологической неувязкой. Даже спелый перестойный лес и неликвидная древесина и отходы (43% либо 368 млн. м
– перестой и 9 млн. пл. м
неликвидная древесина в год в Ленинградской обл.) являются препятствием для оптимального ведения лесного хозяйства и, что еще пока нигде не учитывается, доп источником СО
(в итоге действий гниения) [6].
Беря во внимание приоритетность новейших разработок, повышающих эффективность оборудования и технологий и использующих возобновляемые и другие источники энергии, ОАО "НПО ЦКТИ" проводит работы в этом направлении, ориентируясь на создание особых топочных устройств и, при способности, новейших котлов. Главные усилия в крайние годы были ориентированы на освоение технологии сжигания топлив в кипящем слое – традиционном низкотемпературном пузырьковом (НТКС).
- Реконструкция имеющихся котлов с подменой колосниковой решётки для слоевого сжигания на топочное устройство кипящего слоя.
- Установка серийного котла, оснащённого специально разработанным предтопком кипящего слоя.
- Создание принципиально новейшего котла с кипящим слоем.
Во всех вариантах базисным техническим решением являлась установка в нижней части топочной камеры воздухораспределительной решётки колпачкового типа, также оснащение котельной установки растопочным устройством, высоконапорным вентилятором и системами подачи горючего (с плавным регулированием производительности) и вывода золошлаковых отходов.
В табл.1 приведены главные внедрения данной технологии для сжигания древесных отходов и торфа. Как видно из таблицы работы в основном выполнялись на серийно выпускаемых котлах производства ОАО "Бийский котельный завод", реконструированных под сжигание топлив в кипящем слое.
Эксплуатация котлов на топливах био происхождения (древесные отходы, торф) подтвердила возможность удачного их сжигания (с довольно высочайшими экономическими показателями: к.п.д. 85-89% и удовлетворительными экологическими показателями: выбросы NО
, выбросы СО в пределах 1000 мг/нм
) в топочных устройствах НТКС.
Таблица 1.
На рис.1-3 приведены эксплуатационные данные котла КВ-Д-5,5-125 при сжигании в кипящем слое фрезерного торфа. Дисперсный состав торфа и песка представлен на рис.4, а свойства торфа – в табл.2.
При сжигании древесных отходов в котле КВ-Д-5,5-125 получены в целом подобные характеристики.
Довольно больших характеристик, как по степени выгорания горючего, по экономичности процесса, так и по экологическим показателям, удалось достичь при сжигании древесных отходов на паровых котлах типа КЕ-10-14 и КЕ-25-24-350, реконструированных на кипящий слой.
В таблице 3 приведены данные режимной карты котла КЕ-25-24-350 при сжигании в нем древесных отходов с влажностью 50% и теплотворной способностью 1917 ккал/кг.
Таблица 3.
*Пониженный к.п.д. разъясняется высочайшим излишком воздуха вследствии необходимости подавать воздух на остывание верхней стабилизационной горелки (не находилась в работе), также для обеспечения расчетного значения температуры перегрева пара.
На всех котлах поддерживается фактически однообразный воздушный режим, когда на малой перегрузке толика первичного воздуха стремится к 100% от общего подаваемого на горение, а на наибольшей – не превосходит 45-50%, остальной воздух подается в виде вторичного либо третичного в надслоевое место и топочный размер. На рис.5 представлен график соотношения первичного и вторичного воздуха на котле КЕ-10-14 при сжигании в нем древесных отходов в виде опилок.
В процессе освоения технологии сжигания топлив био происхождения в топках НТКС объединение столкнулось с рядом проблем.
С одной стороны, трудности конструктивного и проектного порядка, в особенности при реконструкциях имеющихся котлов, связанные с необходимостью учета имеющихся проектных и компоновочных решений и частичного использования имеющегося оборудования.
С иной – самые большие трудности были соединены с отсутствием подабающего подготовительного опыта по сжиганию этих довольно специфичных топлив по сравнимо новейшей технологии кипящего слоя.
Из главных проблем, вызванных специфичностью топлив, следует отметить:
- Необходимость поддержания стабильного режима "кипения" слоя в критериях неизбежных подшлаковываний материала слоя и золы горючего и при наличии больших тяжеловесных включений в подаваемом горючем. Эта неувязка решалась конструктивно (выбор соответственной воздухораспределительной сетки и узла удаления материала слоя) и режимными мероприятиями (лучший аэродинамический режим слоя, рециркуляция дымовых газов под сетку). На рис.6 показан один из крайних вариантов воздухораспределительной сетки с воздушным коробом.
- Необходимость обеспечения требуемых характеристик котла (производительности, температуры пароперегрева) в критериях нестабильных черт сжигаемого горючего (вероятные колебания влажности в зависимости от сезона либо источника доставки горючего от 25 до 60%, переменная величина содержания маленьких пылевых фракций (опилок, шлифовальной пыли) в спектре от 0 до 60% по массе от подаваемого в котел горючего и пр.).
- Отсутсвие достоверных данных для схожих топлив, а именно, по эффективности работы поверхностей нагрева как в топке, так и в конвективной части котла затрудняет выполнение расчетных обоснований конструктивных решений по топке и определение конечных характеристик по котлу.
Рис.6. Воздухораспределительная сетка котла
            КЕ-25-24-350.
В итоге приходится предугадывать ряд страховочных мероприятий, таковых как применение отмеченной выше рециркуляции дымовых газов, орошения сухих топлив, повышение поверхностей пароперегревателя и пароохладителя, завышенный спектр конфигурации расходов первичного и вторичного воздухов, применение чистки поверхностей нагрева и др.
Эксплуатация реконструированных котлов подтвердила необходимость экранирования стенок топочной камеры над слоем, что дозволяет исключить шлакование стенок.
В критериях промышленной эксплуатации доказана возможность растопки котлов на древесных же отходах (правда, пока в ручном режиме), что дозволяет исключить растопочное горючее: газ, мазут, дизельное горючее.
В протяжении ряда лет начиная с 1989 г. ОАО "НПО ЦКТИ" вместе с ОАО "Ленинградсланец" поочередно проводит работы по внедрению технологии сжигания горючих сланцев в критериях промышленно-отопительных котельных в топках кипящего слоя [7]. В итоге этих работ с начала 1990-х годов в промышленной эксплуатации на объектах Ленинградской области находятся несколько котлов, оснащённых топками кипящего слоя для сжигания горючих сланцев Ленинградского месторождения. Список этих котлов приведён в табл. 4.
Таблица 4.
 В 2001 г. был введен в эксплуатацию 1-ый из вновь устанавливаемых в котельной 3-го района шахты "Ленинградская" новейших котлов КВ-Р-11,63-150. Котел показал устойчивую работу в спектре мощностей 35 - 105% от номинальной. Характеристики работы котла по результатам испытаний на номинальной перегрузке приведены в таблице 4.
=2035 ккал/кг, зольностью А
=46,36%, содержанием карбонатов (СО
=15,42%, влажностью W
= 10,26%. Сланец подавался к котлу опосля щелевого грохота с шириной ячейки 13 мм. Фракционный состав в целом соответствует приведённому на рис.7.
Рис.7.
Таковым образом, в итоге исследований и долголетнего опыта промышленной эксплуатации можно сделать вывод, что при сжигании местных низкосортных топлив в кипящем слое удалось воплотить все достоинства, соответствующие для данной технологии сжигания, сначала - глубочайшей степени выгорания горючего и низких значений вредных газообразных выбросов. Следует отметить также отсутствие (благодаря низкому температурному уровню процесса горения) устойчивых отложений на трубах конвективных поверхностей нагрева, что является серьёзной неувязкой, к примеру при пылевидном сжигании сланца. Имеющие место сыпучие отложения просто устраняются постоянным применением газоимпульсной системы чистки. Найдены и отработаны надёжные конструкторские решения, определены рациональные условия эксплуатации. Неувязка понижения пылевидных выбросов лежит быстрее в экономической, ежели технической, плоскости, потому что решается путём внедрения наиболее действенного, да и наиболее дорогостоящего, газоочистного оборудования.
В целом же, для ускоренного и широкого внедрения технологии сжигания местных низкосортных топлив (сначала био происхождения) в кипящем слое, требуется предстоящее обобщение имеющегося опыта с целью выработки обоснованных советов по расчетной методике топочных устройств.
[1] – Академия энергетики, №1 (15), 2007 г.
[2] – Энергосбережение, №3, 2006 г.
[3] – Энергосбережение, №4, 2006 г.
[4] – Энергосбережение, №2, 2006 г.
[5] – Берг Коллегия, №3, 2006 г.
[6] – Академия энергетики, №6, 2006 г.
[7] – В.Н.Шемякин, А.Э.Карапетов, Г.Б.Фрайман, Е.М.Пудовкин, "Сжигание горючих сланцев в котлах с топками кипящего слоя", Труды ЦКТИ, вып.287, СПб, 2002.
Наши филиалы: Санкт-Петербург / Новосибирск / Екатеринбург / Нижний Новгород / Самара / Омск / Москва /