Много лет назад подавляющее большинство котлов работали на твердом топливе; однако преимущества использования природного газа подняли вопрос о том, какой тип котла будет более экономичным. В последние годы внедрение современных технологии для твердотопливных котлов продвинулись далеко вперед. Это и системы электромеханической автоматизированной подачи топлива и частотное регулирование и автоматическое оборудование для удаления золы. Тем не менее, даже имея современное оснащение необходимо следовать основным принципам правильной эксплуатации котлов на твердом топливе.
твердое топливо
Сжигание древесных отходов
Основным мотивом применения котельных на твердом топливе является то, что используемое топливо является более дешевой альтернативой газу или нефтепродуктам, что может привести к более быстрой окупаемости предприятий.
Использование твердого топлива в виде древесных отходов возникают некоторые трудностей при эксплуатации. Проблемы возникают, если не обеспечивается постоянная и непрерывная подача топлива, а также размер древесных отходов, который используется в котле не соответствует требованиям.
Для решения этих проблем необходимо применять оборудование для калибровки топлива, его измельчение, поддержание равномерного содержания влаги, предохранение от замерзания или образование комков, а также предотвращение от пожаров в системах подачи или в системах удаления золы.
Чтобы воспользоваться преимуществами котлов на древесных отходах, необходимо соблюдать несколько принципов, касающихся расхода топлива и горение.
Ниже приводиться три основных момента для оптимизации работы твёрдотопливного котла
Непрерывная и равномерная подача топлива
Система должна постоянно контролировать подачу топлива, так как даже незначительное прекращение подачи может вызвать нарушение выходной мощности.
Дозирование подачи топлива в котел должна соответствовать требованиям нагрузки иначе тепловой процесс не будет находиться в равновесии.
Частицы древесных отходов почти всегда имеют разные размеры. По этой причине подача и дозирование топлива должно осуществляться так, чтобы поддерживался постоянный выход тепловой энергии в топке котла.
Однородная консистенция топлива обеспечивает большую и равномерную площадь поверхности горения и предотвращает слишком горячие зоны или холодные зоны внутри топки.
Соотношение топлива и первичного воздуха
Чаще всего котлы на твердом топливе используют слишком много воздуха для сгорания. Когда соотношение воздух/топливо не сбалансировано, сгорание происходит преждевременно, что не только снижает эффективность, но также может привести к повреждению элементов топки.
Когда твердое топливо сгорает, оно проходит несколько этапов.
В начале происходить нагрев топлива и испарение содержащейся в ней влаги. После высыхания топливо начинает выделять летучие горючие газы. По мере поступления воздуха газы воспламеняются и высвобождают тепловую энергию. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не останется только углерод. Последним этапом является удаление золы.
Процесс подачи воздуха под решетку должен быть так организован, чтобы не происходило преждевременное возгорание топлива на колосниковой решетке котла. Преждевременное возгорание быстро сокращает срок службы колосников, а также ухудшает теплопередачу и приводит к уносу частиц золы с дымовыми газами.
Поток летучих газов должен подниматься в верхнюю часть топки, в которой и должно происходить сгорание газов, передающие тепловую энергию экранным трубам котла.
Подача Вторичного воздуха
Как только нагретое топливо вступает в реакцию с воздухом, подающееся под топку и при этом выделяются летучие газы, используется дополнительная подача воздуха для сильного смешивания с газами и их воспламенением с выделением тепла.
Необходимо стремиться к достижению стехиометрической горючей смеси, которая обеспечивает полное сгорание топлива без остатка избыточного окислителя в продуктах сгорания.
По мере высвобождения летучих веществ из
топлива, они встречают потоки воздуха под высоким давлением из наддувных форсунок. Бурное перемешивание вторичного воздуха
и летучих горючих газов завершают процесс сгорания, высвобождая тепло, которое нагревает радиационные и конвективные поверхности парового или водогрейного котла.
При недостатке воздуха для избыточного горения образуется большое количество угарного газа, что приводит к потерям тепла и снижению эффективности.
Избыток воздуха для горения приводит к потере тепла, поглощаемой избыточным воздухом, и также
снижение эффективности.
Задача состоит в том, чтобы найти «золотую середину» для вторичного воздуха.
Неправильная эксплуатация может привести к дополнительному времени для обслуживания. При правильной эксплуатации твердотопливные котлы могут быть очень надежными, устойчивыми и экономически эффективным.
Компания ООО «Мастер Ватт» предлагает полностью автоматизированные котельные на базе технологий чешских фирм ТН s.r.o. и PBS PE для сжигания древесных отходов с высоким влагосодержанием, номинальной мощностью до 10 МВт.
Котлы для сжигания древесных отходов с комбинированной топкой
Оптимальным решением для сжигания древесных отходов/твердого топлива с высоким содержанием горючих летучих веществ является комбинация водотрубной топки и дымогарной конвективной части котла.
Дымогарная напорная часть котла
Напорная часть твердотопливного котла выполнена в стандартном трехходовом исполнении. В нижней части корпуса котла находиться цилиндрическая пламенная труба, куда попадают дымовые газы из топки котла и далее проходят через второй и третий ход в виде конвективных пучков.
Топочная часть котла
Топочное устройство выполнено в виде конструкции с несколькими зонами сжигания (газификация, горение, дожигание), что позволяет обеспечить низкие эмиссионные лимиты, а также добиться устойчивого и надежного процесса сжигания.
Конструкция топки с установленными зонами сжигания позволяет еще в пространстве топки отделить из дымовых газов значительную часть жестких частиц, повышая при этом долговечность газовых труб в котельном теплообменнике, и одновременно достигать низких эмиссионных лимитов.
Наклонный передвижной колосник в котле гарантирует сжигание проблемного топлива (например, топлива высокой влажности).
Золоудаление
Золоудаление происходит без перерыва процесса горения. При движении колосника зола попадает в отвал и через запорный (створчатый) клапан направляется гидравлическому транспортеру в контейнер, находящийся под котлом.
Удаление твердых частиц из дымовых газов осуществляется в мультициклоне, работающем на основе центробежной силы.
Автоматика
Установка полностью автоматизирована и постоянно контролируется с помощью ПЛК. Потоки воздуха и скорость подачи топлива постоянно и автоматически регулируются с помощью частотно-регулируемых приводов, обеспечивая нужные параметры на выходе котла. Двигатели подачи топлива, вентиляторы сгорания и вытяжной вентилятор работают от частотно-регулируемых приводов, чтобы обеспечить необходимое смешивание воздуха с топливом.
Автоматизированная система управления обеспечивает следующие функции:
― управление процессом подачи топлива в топку
― регулирование количества подаваемого первичного и вторичного воздуха
― управление системой подогрева топлива
― регулирование разрежения в топке
― золоудаление
― поддержание заданных технологических параметров теплоносителя
Диапазон регулировки мощности
Котлы обеспечивают широкий диапазон регулировки мощности (20 ― 100%), благодаря системе подачи топлива шнеками, передвижном колосником, регулировкой первичного и вторичного воздуха, удалению дымовых газов дымосом, а тажке применением частотных преобразователей.