Котломонтажсервис



SpyLOG


О компании
Услуги
Референц-лист
Новости

Форум
Консалтинг
Тендеры
Специальные предложения
Сделать заказ

Контакты
Вакансии
Карта сайта






баннер портал kotel film.gif
banner derevo animacion.gif
banner182x200.gif
banner_generadar FIN2.gif

SpyLOG
Рейтинг@Mail.ru


Бийский Котельный Завод

ЗИОСАБ

Дорогобужский Котельный Завод

'Lighthouse'

Промышленная группа 'Генерация'

Калужский турбинный завод


 


8 (903)  949-75-20

vacancy.gif 

 

 


Новости


19.02.2006  Теория сжигания древесины.

 

 

            Эффективное и полное сжигание является предпосылкой использования древесины как экологичного топлива. Кроме высокой степени утилизации энергии, процесс сжигания должен обеспечивать полное разложение древесины и отсутствие формирования неэкологичных компонентов.

Для поддержания непрерывного процесса сжигания необходимо выполнение нескольких основных условий:

  • Должна быть обеспечена адекватная смесь топлива и окислителя (воздуха) в контролируемом соотношении.
  • Пламя в топке котла должно передавать часть своего тепла поступающему топливу с целью обеспечения непрерывного процесса сжигания.

Важно понимать, что газы сгорают в виде пламени, которое нагревает твердые частицы, и что при сжигании древесины приблизительно 80% энергии выделяется в виде газов, а оставшаяся часть – в виде древесного угля.

При смешивании топлива с воздухом важно достичь хорошего контакта между кислородом воздуха и горючими компонентами древесины. Чем лучше контакт, тем быстрее и более полно происходит сгорание. Если топливо находится в газообразной форме, как природный газ, смешивание является оптимальным. При этом мы имеем два газообразных вещества, которые могут быть смешаны точно в необходимом соотношении. Сжигание тогда происходит быстро, и управление процессом горения также является быстрым, так как мы можем вводить больше или меньше топлива. С целью достижения таких же условий для древесины, необходимо распыление в виде очень мелких частиц (пыли). Эти частицы будут следовать за передвижением воздуха. Таким образом, можно достичь хорошего смешивания и сжигания, подобного сжиганию газа или мазута. Однако производство древесной пыли является очень дорогостоящим процессом и поэтому древесная пыли используется в Дании в ограниченной степени. На практике размер продаваемого древесного топлива может варьироваться в диапазоне от щепы до бревен.

По этой причине, технология сжигания древесины и других твердых видов топлива является более сложной, по сравнению с технологиями сжигания газа или мазута.

 

Стадии сжигания

Для обеспечения сжигания топливо должно пройти две стадии, которые показаны на рис.

 газификация горение SMALL.jpg

 Сушка

  • Газификация и сжигание
  • Догорание древесного угля.

 

При нагреве с поверхности древесины начинает испаряться влага. Следовательно, происходит два процесса. На поверхности древесины происходит газификация – пиролиз (пиролизом называется нагрев топлива без ввода газифицирующего агента – кислорода и воды). В то же время глубже, глубже, внутри древесины, растет температура, что приводит к испарению влаги из ее внутренних частей. По мере окончания процесса испарения влаги зона пиролиза распространяется внутрь древесины.

            Газ, образованный таким образом, воспламеняется над топливом и передает тепло для протекания процессов испарения и пиролиза. Процесс сжигания происходит непрерывно. Газифицированная древесина становится раскаленным древесным улем, вступающим в реакцию с кислородом до тех пор, пока не останется только зола.

 

Размер топлива

Чем крупнее частицы топлива, тем более продолжительным будет процесс сжигания. Представьте себе горстку опилок, быстро сгорающих при попадании в пламя. Между топливом и воздухом устанавливается хороший контакт, так как маленькие частицы быстро сохнут, выделяют газы и сгорают, приводя к высокой интенсивности горения.

Если вместо этого бросить в пламя бревно, пройдет длительное время до его полного сгорания. Это можно сравнить с большим куском мяса, который жарится в печи. Даже через час кусок будет все еще сырым внутри. По этой причине размер топлива является очень важным фактором, влияющим на скорость горения.

 

Влажность

Влажность топлива уменьшает количество содержащейся в нем энергии, выраженное в виде теплотворной способности Hn,V, так как часть энергии будет использована для испарения влаги. Сухая древесина имеет высокую теплотворную способность, и тепловой поток должен отводиться от топки для предотвращения перегрева и последующего повреждения материалов. Влажная древесина имеет низкую теплотворную способность, отнесенную на 1 кг общего веса. При этом, чтобы избежать уменьшения коэффициента полезного действия котла и обеспечить непрерывный процесс сжигания, топка должна быть теплоизолирована.

Для этого обычно используется огнеупорная футеровка стенок топки, сохраняющая выделяющееся тепло. Топка поэтому должна проектироваться для сжигания древесины определенной влажности.

Влажность древесины выше 55-60% общего веса делает очень трудной организацию процесса сжигания.

 

Зольность

Топливо содержит различные примеси в виде частей негорючих компонентов – золы. Образование золы является нежелательным, так как при этом требуется очистка дымовых газов от частиц с последующим захоронением золы и шлака. Зола древесины, в основном, формируется из частиц почвы и песка, которые поглощаются корой. Меньшая доля также попадает с солями, поглощенными в период роста деревьев.

Зола также содержит тяжелые металлы, вызывающие нежелательное экологическое воздействие. Однако содержание тяжелых металлов в золе древесины обычно более низкое, чем в золе других твердых видов топлива.

Особая характеристика золы – ее свойство сохранения тепла. В древесных печах слой золы формируют греющую поверхность на дне печи, которая передает тепло для догорания древесного угля. Для конструкций котлов, использующих решетку, зольность является важной характеристикой, с точки зрения защиты решетки от тепла пламени.

Древесина также содержит соли, что является важным для процесса сжигания. Это прежде всего, соли калия (K) и частично натрия (Na), приводящие к образованию липкой золы, которая может вызывать отложения в котле. Как правило, содержание K и Na в древесине настолько мало, что оно не вызывает проблем в традиционных отопительных технологиях.

 

Далее представлены таблицы сравнительных характеристик:

№1. Энергосодержание различных видов топлива.

№2. Факторы перерасчета

№3. Средние значения эмиссии СО2 и SO2 топлива на энергосодержание и на кг.

№4. Различные показатели биотоплива в сравнении с мазутом. 

 

Таблица №1.

 

Вид топлива

 

Объем

Энергосодержание

Содержа
ние
золы

Вес, тонн

М3 уплотнен
ного
объема

М3
вало
вого

объема

МВтч

ГДж

Гкал

Биотопливо

Древесная щепа,
35-45% влажности

0.25-0.31

0.38

1

0.70-0.75

2.5-2.7

0.6-0.7

1.2

Опилки,
50-55% влажности

0.28-0.33

0.32

1

0.60-0.65

2.2-2.3

0.5-0.6

1.2

Стружка, 10-15% влажности

0.12-0.14

0.15-0.20

1

0.50-0.55

1.8-2.0

0.4-0.5

0.5-0.8

Пеллеты,
8-12% влажности

1

1

1.4-1.7

4.5-5.0

16.2-18.0

3.9-4.3

0.5-0.8

Брикеты, 10-15% влажности

1

 

1.5-1.8

4.5-5.0

16.2-18.0

4.1-4.3

1

Древесный порошок,
4-6% влажности

1

 

4.5-5.0

4.8-5.2

17.3-18.7

4.1-4.5

0.4-0.6

Кусковой торф,
35% влажности

0.30-0.35

 

1

3.0-3.3

10.8-11.9

2.6-2.8

2-8

Ископаемое

топливо

Мазут

0.95-1

1

 

11.15

40.14

9.6

 

Дизельное топливо

0.83-0.85

1

 

11.8

42.48

10.1

 

Природный газ

 

1000

 

9.35

33.7

8

 

Уголь

0.9

 

1

5.5-7.5

19.8-27.0

4.7-6.5

5-30

 

 

Таблица №2.

 

МВт

ГДж

Гкал

Этн

Бте

1 МВт

1

3,6

0,86

0,086

3,412

1 ГДж

0,278

1

0,239

0,024

0,948

1 Гкал

1,163

4,148

1

0,100

3,969

1 Этн

11,63

41,87

10,00

1

39,69

1 Бте

0,239

1,055

0,252

0,025

1

МВт-Мегаватт часы

ГДж-Гигаджоули

Гкал-Гигакалории

Этн-Эквивалент тонны нефти

Бте-Британская тепловая единица

 

Таблица №3.

Тип топлива

СО2

SO2

кг СО2/МВтч

кг СО2/тонн

кгSО2/МВтч

кг 2/тонн

Биотопливо

Древесная щепа, 35-40% влажности

-

-

0,04

0,09

Пеллеты,

12-15% влажности

-

-

0,04

0,17

Кусквой торф, 35% влажности

378

1206

0,72

2,3

Ископаемое

топливо

Мазут

276

3075

1,8

20

Дизельное топливо

256

3024

0,34

4

Природный газ

201

1879*

0

0*

Уголь

339

2377

1,7

12

*) кг СО2/1000 куб.м.

 

Таблица №4.

 

Размеры

Примерное количество для замены 1 куб.м. солярки, тонн

Валовый вес, кг/куб.м.

Энергосодержание МВт/тонн

 

Диаметр, мм

Длина

Пеллеты

6-12

Максимум 4 диаметра

2,1

600-700

4,75-4,85

Брикеты

60-80

Примерно 1,5 диаметра

2,2

550-650

4,65-4,75

Древесное топливо, 50% влажность

 

 

4,3-4,6

250-350

2,25-2,35

Солярка

 

 

 

850

11,9

 

 

Выбор котельного оборудования.

Как начать? Рекомендации помогут вам сберечь время.

Организация и принятие правильных решений – ключевые факторы успеха

Ошибки на этапе проектирования могут привести к увеличению инвестиционных затрат или некорректной работе оборудования в течение многих лет. Поэтому эти работы должны выполняться квалифицированной и профессиональной командой.

1.      Определение потенциального проекта

Износ оборудования, устаревшая технология, низкая рентабельность, жесткое экологическое регулирование – все эти факторы могут заложить основу для необходимости реконструкции отопительных установок. Перед непосредственным началом проведения проекта необходимо проведение маркетингового исследования для выявления нужд и потребностей конечного пользователя.

2.      Предварительное техническое обоснование

Когда потенциальный проект определен, должна быть произведена инвентаризация:

·         Тип помещения для установки, т.е. жилой дом, коммерческое или промышленное строение

·         Текущее потребление энергии, ее источник и стоимость

·         Состояние текущей системы отопления, ее расположение и возможности для ее развития

·         Отапливаемая площадь и потребление горячей воды

·         Возможные технические решения

Иногда практически сразу выявляются факторы, указывающие на предпочтение обработанного топлива. Например, особые требования к транспорту, ограниченность складского помещения, необходимость в автоматизированной установке с повышенной эксплуатационной безопасностью. Доступность же топлива может указать на экономическую эффективность использования первичного топлива, даже при малых мощностях.

Анализ полученной информации позволяет сравнить несколько технологических решений для выявления наиболее оптимального и прийти к выбору доступной установки требуемой мощности.

3.      Анализ затрат

Предварительное техническое обоснование предоставляет заказчику более четкую карту возможных технических и экономических альтернатив. Важно, чтобы различные факторы, как стоимость оборудования, опыт поставщика, доступность установки, оценивались одновременно. Поиск самого дешевого оборудования ни в коем случае не должен становится ключевым фактором при планировании биоэнергетического проекта.

4.      Оценка предварительного технического обоснования и затрат

Результаты предварительного технического обоснования и анализ затрат являются основой для дальнейшего планирования. Оценка результатов анализа должна помочь в принятии решения о дальнейших мерах для всех вовлеченных сторон.

5.      Техническое обоснование

Само техническое обоснование представляет собой углубленное изучение параметров второго пункта. Особое внимание должно уделяться проектированию размеров установки. Должна быть произведена оценка способов эффективизации использования энергии во избежание выбора отопительной системы недостаточной или избыточной мощности.

Техническое обоснование должно затрагивать тип биотопливной системы и требуемого топлива, доступность топлива и возможности его поставки, спецификацию компонентов системы и закупки, требования муниципалитетов, экологические и экономические требования.

Техническое обоснование должно уделять более пристальное внимание вопросам обеспечения постоянной и бесперебойной поставки топлива, производимого лесным или сельским секторами хозяйства.

Сотрудничество с лесопильными, лесозаготовительными организациями, мебельным производством, позитивно влияет на успех проекта. В случае с облагороженным топливом, малое производство пеллетов или их импорт могут быть приемлемым вариантом.

6.      Процесс принятия решения

Основой для принятия решения всеми сторонами является техническое обоснование. В случае позитивного решения каждый участник должен полностью осознать и принять условия соглашения, указанные в документации и контрактах проекта.

7.      Внедрение

Внедрение проекта включает в себя следующее:

·         Соглашение о поставке энергии (включая объем поставок, стоимость и условия оплаты).

·         Планирование и проектирование биоэнергетической отопительной системы и оборудования.

·         Составление рабочего задания на поставку. Желательно отдавать предпочтение конкурентоспособным предложениям, нежели самым дешевым. Это дает возможность малым предприятиям предложить гибкие решения, которые зачастую ведут к пониженным затратам эксплуатации.

·         Оценка представленных на рассмотрение предложений. Полезно навести справки о поставщике, свяжитесь с его предыдущими заказчиками. Отдавайте предпочтение профессиональной поддержке, нежели низким капитальным затратам.

·         Закупка биоэнергетической системы и компонентов.

·         Переговоры и принятие предложения о поставке. Переговоры должны проводиться на профессиональном уровне с несколькими наиболее привлекательными поставщиками и заканчиваться подписанием контракта.

·         Начало производства оборудования, работы на участке.

·         Инспекция и доводка. Гарантийный срок начинается с момента проведения инспекции.

·         Запуск в эксплуатацию. 

 

Выбор Биотопливной Установки Оптимальной Мощности Сэкономит Вашей Организации Время, Деньги и Нервы. 

Самое важное на этапе проектирования – точный расчет параметров

Выбор правильного размера биотопливной котельной тем важней, чем больше потребителей подключено к энергосистеме. Более того, чем крупнее система, тем важнее иметь резервный и пиковый котлы.

При сравнении различных энергетических установок можно выявить существенный диапазон конструктивных различий. Котлы на твердом топливе отличаются от дизельных или газовых. Отличается также и оборудование по сжиганию первичного и облагороженного топлива. Поэтому рассматривать эти два типа с точки зрения выбора оптимальных размеров мы будем по отдельности.

Выбор мощности котельной для первичного топлива

Для этой группы характерны сравнительно высокие капитальные затраты на оборудование по сжиганию топлива, а также по его хранению и подаче. Более широкий диапазон требований к оборудованию по подаче, хранению и сжиганию твердого топлива обуславливает более высокую стоимость такого оборудования по сравнению с мазутными и газовыми установками. Стоимость отопительной системы в значительной степени зависит от ее мощности.

Поэтому, чтобы эффективно использовать оборудование в течение года, необходимо выбрать оптимальную мощность котла.

Максимальное потребление энергии приходится лишь на сравнительно короткий промежуток времени – на самые холодные зимние дни. Объем энергии, потребляемой в этот период, сравнительно невелик и составляет 10-15% годового потребления. Разумнее всего производить эту энергию на ископаемом топливе.

Регулирование котла на твердом топливе ограничено определенным диапазоном мощности котла. При низкой загрузке котлы на твердом топливе работают с избытком воздуха или в режиме старт-стоп. Это влечет за собой низкий КПД. Обычно такие котлы не могут работать с нагрузкой ниже 20-25% от максимальной мощности, сохраняя при этом приемлемые эксплуатационные параметры. Поэтому большие котлы невозможно начинать эксплуатировать раньше, чем поздней осенью, и они, как правило, подлежат остановке ранней весной.

Минимальные выбросы и максимальный эффект достигается только при равномерной загрузке. Поэтому проектирование котельной, сравнение различных технологических решений и описание проекта должно производиться профессионалами. Экономия на данном этапе ведет к более высоким инвестиционным затратам или незапланированным остановкам оборудования в период эксплуатации.

Опыт показывает, что биотопливная котельная должна покрывать 50-60% максимальной потребности. При мощности в 60% от максимальной потребности котел обеспечивает 80-85% потребности в тепле с 1 сентября по 15 мая. Если период использования котла превышает указанный интервал, то и объем производства энергии больше.

П календарю отопительный сезон составляет примерно 6120 часов. Для биотопливного котла принято отношение между произведенным теплом (МВтч) и мощностью (МВт), называемое эквивалентом полной нагрузки в часах или временем использования. Для биотопливных котельных этот эквивалент составляет 3000-5000 часов в зависимости от климатической зоны. Если годовое потребление энергии для тепловой системы известно, то легко, пользуясь этим соотношением, вычислить необходимую мощность котла.

Пример

Максимальная мощность для системы составляет 2000 кВт, а полная потребность в энергии – 5000 МВтч. Котел на первичном топливе выбирается так, чтобы 80% годовой потребности в энергии или 4000 МВтч вырабатывались на биотопливе. Остальные 1000 часов покрываются за счет резервного котла, критериями для выбора которого являются малые капитальные вложения, даже если цена на топливо выше. Мощность основного котла, поэтому, выбирается равной 50% максимальной загрузки, т.е.1 МВт.

Выбор мощности котельной для облагороженного топлива

Котлы на облагороженном топливе обладают более широким диапазоном регулирования нагрузки. Котлы на пеллетах можно топить, в принципе, при минимальной нагрузке на грани с остановом. Котлы на брикетах обычно не обладают такой гибкостью. Как правило, такие котельные на 30% дешевле, чем для сжигания первичного топлива. Это приводит к тому, что котел на облагороженном топливе часто выбирают большей мощности по отношению к максимальной потребности.

Пример

Чаще всего оправдывают себя котлы такой мощности, которая покрывает 65-70% максимальной потребности. Такие котлы покрывают 90-95% годовой потребности в энергии. Превышение этих цифр обходится дорого, если учесть, что количество печного топлива, замещаемого в моменты пиковых нагрузок, невелико.

Максимальная мощность для системы составляет 2000 кВт, а полная потребность в энергии – 5000 МВтч. Для облагороженного топлива выбирается котел, покрывающий 90% годовой потребности в энергии, т.е. 4500 МВтч. Оставшиеся 500 МВтч производятся резервным котлом, как правило, на ископаемом топливе. Мощность основного котла, поэтому, выбирается равной 65% максимальной загрузки, т.е. 1,3 МВт.

Все сказанное относится, прежде всего, к проектированию новых котельных. Для конверсии существующих котельных на пеллеты, достаточно оснастить существующие котлы горелками. При этом также следует учитывать свободные площади, мощность существующих котлов, возможности заноса нового оборудования и использования существующих дымоходов. Желательно, кроме тех случаев, когда речь идет  о чисто резервных котлах, не подсоединять к дымоходу больше одного котла, поскольку котлы тогда могут нарушать работу друг друга.

Важно, чтобы резервный котел подключался к системе автоматически при достижении основным котлом максимальной нагрузки. При использовании только основного котла для покрытия повышенных энергопотребностей высок риск коррозии в котле и значительного уменьшения срока эксплуатации котла.

 

Способы сжигания

В настоящее время очень актуален вопрос получения тепловой и электрической энергии при сжигании различных видов биотоплива.

 

К биотопливам можно отнести отходы различных производств: лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий (кору, ветки, опилки, щепу), предприятий целлюлозно-бумажной промышленности (кору, опилки, лигнин), предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции (подсолнечную лузгу, солому, шелуху от риса и орехов, отходы сахарного тростника – багассо) и специально получаемую в последнее время на «энергетических плантациях» древесину.

Использование биотоплива в качестве источника энергии позволяет сохранить баланс кислорода–углекислого газа в атмосфере Земли и тем самым снизить последствия «парникового эффекта». Это соответствует пунктам Киотсого протокола (Киото-97), который ратифицировала Россия в конце 2004 года. Усиливающийся интерес к биотопливам вызывает необходимость повышения внимания к вопросам эффективности выпускающихся в настоящее время и перспективных установок для сжигания биотоплив.

Для биотоплив могут применяться практически все способы сжигания, применяемые для твёрдых топлив: плотный неподвижный и подвижный слои, кипящий слой, топки скоростного горения (системы ЦКТИ-Померанцева), вихревой и циклонный способ, прямоточные и противоточные газогенераторы.

В то же время сжигание биотоплив имеет ряд особенностей (табл. 1):

– высокая парусность частиц;

– высокая относительная влажность (до 60%);

– необходимость специального оборудования системы подачи и измельчения топлива (особенно это относится к древесным отходам);

– большой выход летучих;

– относительно низкая температура плавления золы и «короткий» шлак

Сжигание биомассы 

Существует несколько способов сжигания древесных отходов:

—     слоевой;

—     факельный;

—     вихревой;

—     циклонный;

—     кипящий слой.

 

Наибольшее распространение получил слоевой способ. Сущность данного способа заключается в том, что относительно неподвижный слой горящих частиц продувается воздухом.

Существует шесть основных принципов организации слоевого сжигания:

1.   в горизонтальном слое;

2.   в наклонном слое;

3.   комбинация наклонного и горизонтального;

4.   в вертикальном слое;

5.   в зажатом слое (в предтопке скоростного горения);

6.   кучевое сжигание.

 

В отличие от  большинства отраслей хозяйства, лесная промышленность способна использовать свои отходы, чтобы удовлетворять свои энергетические потребности. При механической переработке древесины большая часть потребностей в тепловой энергии может покрываться за счет имеющихся отходов. Фактически лесопильная промышленность имеет потенциал производить излишек тепловой и электрической энергии и поэтому может поддержать другие  процессы переработки в комплексном производстве, испытывающие недостаток  энергии, например производство пиломатериалов, фанеры или древесностружечных плит, а в сельской местности  обеспечить поставку электричества местному населению.

Использование энергии из отходов

Предприятие  или промышленный комплекс,  располагающий уже готовым древесным топливом должен иметь несколько альтернативных  способов  преобразования отходов в энергию. Ниже перечислены возможные способы применения для производимого тепла. Исследуя рис. 5, 7 и 9 и главу 2, станет ясно, какие способы более выгодны: производство тепловой энергии, производство электрической энергии или производство обеих видов энергии на одном предприятии.

Выбор наиболее эффективного и недорогого способа использования энергии из древесных отходов, соответствующего агента отопления требует в каждом случае индивидуального подхода.

 

Агент отопления

Краткая характеристика возможного применения

 

Горячий воздух

Для непосредственной сушки:

а) пиломатериалов

б) клееной фанеры

в) материала ДСП

Горячая вода и подогретое масло

Как непрямые средства для снабжения тепловой энергией для:

г) кондиционирование бревен (обработка воздухом)

д) сушка пиломатериалов и фанеры

е) приготовление клея и резины

ж) горячее прессование фанеры и ДСП

з) отопление помещений

Пар

Может быть использован, как средство отопления для всех вышеуказанных областей применения, а также:

и) получение механической энергии для передачи рабочему оборудованию с использованием системы валов и ременных передач (в прошлом многие предприятия получали энергию таким образом, многие из которых и сейчас успешно работают)

 к) непосредственно, с помощью небольших паровых турбин, приводить оборудование, такое как насосы подачи воды в котел, вытяжные вентиляторы, большие воздушные компрессоры и т.д.,

л) произведенный избыток пара можно продать близлежащим потребителям для промышленного, коммерческого и коммунального использования

м) производить электричество с помощью турбинного генератора, для того чтобы помочь удовлетворить потребности предприятия в энергии

н) в случае не комплексных лесопильных предприятий и предприятий по производству фанеры, на которых производится отходов больше, чем им требуется для удовлетворения собственных потребностей в тепловой энергии, можно рассматривать производство электричества на месте для удовлетворения своих потребностей в электричестве и продаже его избытка коммунальному хозяйству.

Сжигание.

1. Жаротрубные и водотрубные котлы.

2. Слоевые  топки.

3. Вихревые и циклонные топки

4. Топки с кипящим слоем.

В лесной промышленности достаточно большое значение имеет широкий диапазон систем сжигания с большим выбором оборудования для каждой категории. Большое значение для горения имеет размер частиц. В то время как мелкофракционное топливо, такое как шлифовальная пыль и стружка могут сжигаться в виде суспензии (во взвешенном состоянии), более крупное по размеру топливо, такое как щепа и более крупные дробленые отходы, которые требуют больше времени на горение, обычно сжигаются на решетках. Решение, подбирать оборудование для сжигания под имеющееся в распоряжении топливо, или производить топливо согласно требованиям предпочтенного оборудования, может быть принято только после проведения тщательного анализа.

Традиционными методами сжигания дробленого топлива для получения пара или горячей воды стали использование жаротрубных и водотрубных котлов с использованием слоевого метода сжигания на решетке. В отличие от стандартных газов и мазутных котлов, котлы, работающие на древесном топливе должны иметь крупную камеру сгорания с высокой топкой и медленной подачей топлива вследствие низкой скорости горения и большой влажности такого топлива.

Необходимость большого по размеру котла вместе с необходимостью приобретения оборудования для производства топлива требует капитальных затрат в 1.5-4 раза больше, чем  для котлов , работающих на мазуте. Как показано в табл. 9 ожидаемая эффективность сгорания (коэффициент полноты сгорания) при сжигании древесных отходов будет составлять 65-75% по сравнению с 80%  при сжигания мазута и газа. Трудности автоматического сжигания, слабая реакция на пиковые потребности, необходимость удаления золы являются другими недостатками, которые нужно взвесить при проектирование котельной на древесном топливе.

Прямое сжигание шлифовальной пыли и сильно измельченного древесного топлива представляет в некотором роде более легкий способ, при котором энергия от сжигания топлива может быть использована для  отопления сушильных камер, воздушных сушильных аппаратов и котлов. Однако, еще имеются некоторые сомнения относительно использования различных систем прямого сжигания и различных газификаторов древесины, т.к.  они еще в достаточной степени себя не показали, хотя они и имеют многообещающие перспективы.

Здесь дано краткое описание основных систем сжигания за исключением газификации и пиролиза без их сравнения, т.к. каждая система имеет свои преимущества и должна быть оценена, рассматривая каждый конкретный случай в соответствии с условиями, подходящими для того или иного предприятия. Однако следует отметить, что пределы мощности, технология и затраты на упоминаемое оборудование противоречивы для средних по размеру предприятий в развивающихся странах.

Жаротрубные и водотрубные котлы

Котлы бывают двух категорий: жаротрубные и водотрубные. Жаротрубные котлы главным образом используются, где давление пара не более 20 кг/см2  (на небольших или средних по размеру производствах) и хорошо подходят к требованиям для тепловой энергии в деревообрабатывающей промышленности. Они относительно не дорогие и действуют по  принципу прохождения горячих газов по стальным трубкам, установленным в водной рубашке.

Водотрубные котлы состоят из трубок, сваренные таким образом, что образуются завершенные стенки, окружающие камеру сгорания, через которые течет вода для нагревания. Благодаря достоинствам их конструкций, водотрубные котлы применяются исключительно в тех случаях, где давление пара превышает 10 кг/см2 и используются в основном для обеспечения движущей силы в турбинных генераторах.

Оба типа могут собираться из блоков на участке. Их мощность, как правило, менее 22500 кг пара/час. Все  сборочные и сварочные работы для компонентов таких котлов выполняются на участке.

 

Слоевые топки

В слоевых топках топливо сжигается слоями на полу из огнеупорного материала или решетке. Такие топки можно разделить на два класса:

Топки, сжигающие топливо кучами (толстыми слоями), в которые топливо подается из предтопки партиями  с помощью специальных механизмов через спускные желоба на решетки или с помощью  непрерывно работающих винтовых подающих устройств, где топливо сжигается на огнеупорном полу или решетке. Первичный воздух для сжигания вводится через порты, расположенные  по  четырем сторонам каждой  камеры сгорания и тепло передается поверхности котла, расположенной над камерой сгорания и позади нее.

Такие топки могут использоваться при сжигании топлива влажностью до 65%, независимо от размера и формы, хотя они требуют больше внимания и значительного времени на формирование и сжигание слоя и имеют низкую эффективность (коэффициент полноты сгорания) порядка 50-60%.  В некоторых топках топливо высокой влажности может подаваться в основание слоя с помощью гидравлических цилиндров, позволяя отходам сгорать более медленно и полностью. Устройство топки с более чем одной камерой сгорания  позволяет удалять золу из одной, в то время как в других производится сжигание.

Топки с тонким слоем сжигают дробленое топливо влажностью 55-60%. В таких топках тонкий слой топлива располагается по решетке. Существуют наклонные решетки, решетки с отверстиями и другие, которые позволяют топливу продвигаться вдоль решетки в камеру сгорания, в то время как первичный воздух поступает снизу, а затем их можно разгрузить с помощью систем удаления, например золоудаления.

Распределительные устройства, использующий пневматические и механические распределители, используются  в больших по размерах топках для равномерного распределения дробленого топлива или более мелких частиц влажностью до 45-50% в зоне горения камеры сжигания, что позволяет более мелким частицам сгорать в взвешенном состоянии, а более крупным падать на решетку и сгорать там.

Суспензионные и циклонные топки

Суспензионные и циклонные топки – доказавшая себя технология, которая многие годы использовала измельченный в порошок каменный уголь, а сейчас приспособлена для использования древесного топлива.

Суспензионные топки сжигают тонкие фракции древесного топлива во взвешенном состоянии либо в специальных камерах сгорания либо в коробках сжигания в высокотурбулентной  среде, образующейся под воздействием горящего воздуха . Чтобы эффективно проходил процесс горения нужно, чтобы размеры древесных частиц были не более 6 мм, а влажность не более 15%. Такие установки особенно подходят для использования в сушильных камерах и аппаратах для сушки пиловочника, фанеры и ДСП.

 

Не считая то, что эффективность сжигания (коэффициент полноты сгорания) в таких топках составляет примерно 75%, они хорошо реагируют на колебание нагрузки. Недостатком является необходимость обеспечивать защиту от взрыва, в связи с тем, что используются мелкие частицы топлива.

В случае циклонных топок измельченное древесное топливо размером максимум 3.5 мм и 12% влажности смешивается на первой ступени топки и сжигается во внешней циклонной топке.

Топки со сжиганием в псевдоожиженном слое

Топки со сжиганием в псевдоожиженном слое способны сжигать необработанное дробленое топливо с влажностью 55-60% в турбулентной зоне над кипящим слоем инертного кварцевого песка. Топливо во время сжигания поддерживается во взвешенном состоянии с помощью высокой скорости  форсирующего через слой песка воздуха, в результате чего песок приобретает свойства жидкости.

Совместное производство тепла и электричества.

Одновременное производство тепловой и электрической энергии может быть достигнуто получением пара высокого давления, который перед использованием его для отопления  проходит через турбогенератор для получения электроэнергии. Поэтому, чем просто производить электроэнергию из древесных отходов, коэффициент преобразования (эффективность преобразования)  для которой составляет 25-30% , наибольшую выгоду представляет совместное производство тепловой и электрической энергии, коэффициент преобразования которых составляет порядка 75%.

Использование конденсирующего турбогенератора с одной или двойной автоматической экстракцией.

 "ЛЕС И БИЗНЕС" №6(16) АВГУСТ 2005



 


Котломонтажсервис

Телефон: 89039497520





115230, г. Москва, проезд Хлебозаводский, д. 7, стр. 9, этаж 2, пом.9, комн.9
Тел.: 8 (903) 949-75-20
E-mail: kotel@kotel.ru