Продукция

Автоматизированные котлы с механической подачей топлива

Выберите вид топлива и котёл:

 

 
СТАТЬИ. 



 

МЕХАНИЗАЦИЯ ТОПОЧНОГО ПРОЦЕССА  

 
 

Для сжигания топлива в котле необходим специальный агрегат, называемый топочным устройством. Топочное устройство должно обеспечивать:

  • расчетную мощность котельного агрегатов
  • высокие аэродинамические качества
  • максимально возможную автоматизацию и механизацию топочного процесса
  • устойчивую работу котельного агрегата при различных режимах
 

В правильно сконструированной топке сжигание топлива происходит с минимальными потерями тепла от химического и механического недожога при максимально допустимых удельных напряжениях топочного объема и наименьшем коэффициенте избытка воздуха.

В зависимости от степени механизации подачи топлива и удаления шлака (золы) слоевые топки можно разделить на три основные группы:

  • топки с ручным обслуживанием
  • полумеханические топки
  • полностью механизированные топки

Для улучшения работы твердотопливных котлов, повышения их экономичности и облегчения труда обслуживающего персонала в настоящее время широко применяются различные средства механизации и автоматизации процесса сжигания твердого топлива в слоевых топках.

В топочных устройствах со слоевым сжиганием топлива механизируются три основные операции:

  • подача топлива в топку
  • процесс сжигания топлива (механическое шурование)
  • удаление золы и шлака

К преимуществам котла с механизированной топкой можно отнести: возможность работы на рядовых углях; нечувствительность к сильной спекаемости углей и повышенной зольности топлива; автоматическое удаление шлаков.

 

 

 

ТОПЛИВО ДЛЯ УГОЛЬНОГО КОТЛА  

 
 

Один из наиболее важных факторов, влияющих на работу современного механизированного котла — это топливо.

Уголь — топливо, образованное в результате распада и разложения растений под воздействием высокого давления и недостатка кислорода. Различают два вида углей: каменный и бурый.

Бурый уголь характеризуются большим выходом летучих (Vг>40%), содержанием золы (Ар=20—30%) и влаги

 

(Wр=30—40%). Теплота сгорания влажной беззольной массы не превышает 10–17 МДж/кг. Эти угли содержат много серы, они обладают малой механической прочностью и склонны к выветриванию и самовозгоранию.

Каменный уголь по сравнению с бурым более твердый, плотный и в меньшей степени подвержен самовозгоранию. Данный тип углей характеризуется сравнительно небольшой влажностью Wр=4—12%, зольностью Ар=5—20% и выходом летучих на горючую массу. Теплота сгорания влажной беззольной массы 23,9 МДж/кг.

Такие показатели топлива, как выход летучих, влажность и зольность зависят от места добычи топлива и напрямую влияют на процесс горения, а следовательно и на работу угольного котла в целом. Летучие вещества оказывают двоякое влияние на процесс горения. С одной стороны, от горящего факела летучих быстрее прогревается кокс, а с другой — летучие, образуя вокруг топливной частицы горящую оболочку, перехватывают весь кислород, и вследствие этого горение кокса сильно затормаживается или вообще не наблюдается до их выгорания. В зависимости от выхода летучих веществ каменные угли разделяются на марки:

  • длиннопламенный Д
  • газовый Г
  • газовый жирный ГЖ
  • жирный Ж
  • коксовый жирный КЖ
  • коксовый К
  • отощенный спекающийся ОС
  • слабоспекающийся СС
  • тощий Т

В зависимости от способа добычи, транспортировки, хранения и т. п. количество влаги Wp может колебаться для одного и того же сорта угля в больших пределах. Повышенная влажность приводит к снижению теплоты сгорания топлива и увеличению его расхода, к увеличению объема продуктов сгорания, а, следовательно, потерь тепла с уходящими газами. Кроме того, высокая влажность способствует выветриванию и самовозгоранию твердого топлива при его хранении. С повышением влажности ухудшается сыпучесть твердых топлив. В зимнее время высокая влажность может вызвать смерзание топлива.

Твердый негорючий остаток, получающийся после завершения преобразований в минеральной части топлива в процессе его горения, называют золой. Присутствие в топливе большого количества золы нежелательно, так как уменьшается содержание горючей массы в единице массы рабочего топлива, что ведет к снижению теплоты сгорания. В топочной камере при высоких температурах часть золы расплавляется, образуя раствор минералов, который называется шлаком. Частицы шлака, остающиеся на поверхностях нагрева котла на угле могут привести к эрозии металлических частей оборудования и ухудшается экономичность работы топочных устройств.

 

 

 

ТОПЛИВО ДЛЯ КОТЛА НА ПЕЛЛЕТАХ  

 
 

Древесные гранулы (пеллеты) появились как разновидность альтернативного промышленного топлива сравнительно недавно, но, благодаря особенностям процесса сгорания, при котором получение тепла происходит при сравнительно небольшом количестве выделяемых вредных веществ, получили широкое распространение во всем мире. Топливные гранулы — пеллеты — нормированные цилиндрические изделия, изготавливаются путём

 

прессования с помощью большого давления из высушенной и измельчённой древесины или другой биомассы без применения каких-либо связующих элементов. В результате получается компактный продукт, удобный для хранения и перевозки. Размеры древесных гранул составляют 6-8 мм в диаметре и 5-70 мм длинной, в зависимости от используемого сырья и технических характеристик гранулятора. Теплотворная способность варьируется от 3500 до 4500 ккал/кг.

По качеству топливные гранулы можно разделить на два класса:

  • промышленные гранулы
  • гранулы первого класса.

При производстве промышленных гранул допускается незначительное присутствие коры и связующих веществ. Промышленные гранулы используются в установках большой и средней мощности. При производстве гранул первого класса исключается применение связующих веществ, а также коры. Гранулы первого класса используются в первую очередь в небольших и средних пеллетных котлах, печах и каминах (приблизительно до 1 МВт).

Сравнительная характеристика топливных гранул (пеллет)

Характеристика Промышленные гранулы Гранулы первого класса
Диаметр, мм до 25 6 ÷ 12
Теплотворная способность, ккал/кг 3600 4500
Влажность, % до 12 до 10
Зольность, % 1,5 0,7
Насыпная плотность кг/м3 500 600
Содержание частиц размером меньше 3 мм, % 1,5 0,8

Процесс горения пеллет, как у любого твердого топлива, условно можно разделить на три основных этапа:

  • Первый этап — испарение воды. Так как пеллеты содержат очень малое количество влаги — всего 6-10%, данный этап не занимает много времени.
  • Вторым этапом сгорания пеллет, является этап выхода и сгорания летучих горючих. До 80% тепловой энергии, высвобождающейся при сжигании пеллет, высвобождается на данном этапе. Если в момент выхода летучих не обеспечить достаточное количество окислителя в камере сгорания, то они будут попросту выброшены в наружу с уходящими газами.
  • Третий этап горения — сгорание древесного угля. В древесном угле, оставшемся после газификации пеллет, находится всего около 20% тепловой энергии. Тем не менее очень важно обеспечить нужное количество кислорода в топке для обеспечения полного сгорания.

В отличие от топливных брикетов, пеллеты невозможно сжигать в обычных котлах, предназначенных для дров, каменного угля или другого твердого топлива. Для пеллет необходима специальная конструкция топки, которая оборудуется подвижной колосниковой решеткой, или другими приспособлениями, обеспечивающими перемешивание топлива и предотвращение спекания.

Для этого компания «Балткотломаш» разработала котел на пеллетах, который бы отвечал современным требованиям и учитывал все особенности сжигания пеллетных гранул.

 

 

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ  

 
 

В зависимости от производства, при котором образуются древесные отходы, их можно подразделить на два вида: отходы лесозаготовок и отходы деревообработки.

Отходы лесозаготовок — это отделяемые части дерева в процессе лесозаготовительного производства. К ним относятся хвоя, листья, неодревесневшие побеги, ветви, сучья, вершинки, откомлевки, козырьки, фаутные

 

вырезки ствола, кора, отходы производства колотых балансов и т. п.

В своем естественном виде отходы лесозаготовок малотранспортабельны, при энергетическом использовании они предварительно измельчаются в щепу.

Отходы деревообработки — это отходы, образующиеся в деревообрабатывающем производстве. К ним относятся: горбыль, рейки, срезки, короткомер, стружка, опилки, отходы производства технологической щепы, древесная пыль, кора.

По характеру биомассы древесные отходы могут быть подразделены на следующие виды: отходы из элементов кроны; отходы из стволовой древесины; отходы из коры; древесная гниль.

В зависимости от формы и размера частиц древесные отходы обычно подразделяются на следующие группы: кусковые древесные отходы и мягкие древесные отходы.

Кусковые древесные отходы — это откомлевки, козырьки, фаутные вырезки, горбыль, рейка, срезки, короткомеры. К мягким древесным отходам относятся опилки и стружки.

Важнейшей характеристикой измельченной древесины является ее фракционный состав. Фракционный состав есть количественное соотношение частиц определенных размеров в общей массе измельченной древесины. Фракцией измельченной древесины называют процентное содержание частиц определенного размера в общей массе.

Измельченную древесину по размерам частиц можно подразделить на следующие виды:

  • древесную пыль, образующуюся при шлифовании древесины, фанеры и древесных плит; основная часть частиц проходит через сито с отверстием 0,5 мм
  • опилки, образующиеся при продольной и поперечной распиловке древесины, они проходят через сито с отверстиями 5...6 мм
  • щепу, получаемую при измельчении древесины и древесных отходов в рубительных машинах; основная часть щепы проходит через сито с отверстиями 30 мм и остается на сите с отверстиями 5...6 мм
  • крупную щепу, размеры частиц которой больше 30 мм

Отдельно стоит отметить особенности древесной пыли. Древесная пыль, образующаяся при шлифовании древесины, фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит не подлежит хранению, как в буферных складах котельных, так и в складах межсезонного хранения мелкого древесного топлива ввиду ее высокой парусности и взрывоопасности. При сжигании древесной пыли в топочных устройствах должно быть обеспечено выполнение всех правил по сжиганию пылевидного топлива, предупреждающих возникновение вспышек и взрывов внутри топочных устройств и в газовых трактах паровых котлов и  водогрейных котлов.

 

 

 

ОСОБЕННОСТИ СЖИГАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ  

 
 

Технологические свойства древесной биомассы оказывают существенное влияние на конструкцию топочных устройств, в которых осуществляется ее сжигание, и в значительной мере определяют при этом показатели работы паровых и водогрейных котлов на древесных отходах.

Основными факторами, влияющими на горение щепы и древесных отходов являются: влажность, зольность

 

и фракционный состав.

Влияние влажности древесной биомассы на эффективность работы котельных установок чрезвычайно существенно. При сжигании абсолютно сухой древесной биомассы с малой зольностью эффективность работы котлоагрегатов, как по их производительности, так и по КПД приближается к эффективности работы котлоагрегатов на жидком топливе (котлы на дизельном топливе, мазуте и т.д.) и превосходит в некоторых случаях эффективность работы котлоагрегатов, использующих некоторые виды каменных углей.

Повышение влажности древесной биомассы неизбежно вызывает снижение эффективности работы котельных установок. С ростом влажности быстро падает низшая теплота сгорания, растет расход топлива, затрудняется горение. При влажности 10% и зольности 0,7% низшая теплота сгорания составит 16,85 МДж/кг, а при влажности 50% всего 8,2 МДж/кг. Таким образом, расход топлива котлом при одинаковой мощности изменится более чем в 2 раза при переходе с сухого топлива на влажное. Это следует знать и постоянно разрабатывать и проводить мероприятия по недопущению попадания в древесное топливо атмосферных осадков, почвенных вод и т. п.

Зольность древесной биомассы затрудняет ее сжигание. Наличие в древесной биомассе минеральных включений обусловлено применением недостаточно совершенных технологических процессов заготовки древесины и ее первичной обработки. Необходимо отдавать предпочтение таким технологическим процессам, при которых загрязнение древесных отходов минеральными включениями может быть сведено к минимуму.

Фракционный состав измельченной древесины должен быть оптимальным для данного вида топочного устройства. Отклонения в размере частиц от оптимального, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения снижают эффективность работы топочных устройств. Рубительные машины, применяемые для измельчения древесины в топливную щепу, не должны давать больших отклонений в размере частиц в сторону их увеличения. Вместе с тем наличие большого количества слишком малых частиц также нежелательно.

Получение экономии топлива в котельных, работающих на древесных отходах, зависит от того, насколько обслуживающий персонал обеспечивает своевременную квалифицированную разработку и проведение мероприятий для эффективной и экономичной работы котлоагрегатов на основе знания специфических особенностей древесной биомассы, рассматриваемой как топливо.