Systematyzacja technologii spalania biopaliw jest dość złożona i zagmatwana. Wynika to z wysokiego tempa rozwoju zużycia biopaliw przez ludzkość. Opracowano ogromną ilość surowców biopaliwowych i w związku z tym metody ich spalania.

Różnią się przede wszystkim sposoby spalania biopaliw:

• Według rodzaju biopaliwa;
• Zgodnie z podstawowymi zasadami jego spalania.

Porównywać różne technologie spalania, należy dokładnie zapoznać się z klasyfikacją technologii spalania biopaliw.

Jak klasyfikować technologie spalania biopaliw:

• Przez wilgotność paliwa;
• W zależności od stopnia przygotowania paliwa.

Temperatura spalania biopaliwa jest bezpośrednio powiązana z poziomem jego wilgoci.

Technologie mokrego spalania biopaliw

Biopaliwo mokre nazywane jest odpadami drzewnymi – trocinami, torfem, odpadami rolniczymi pochodzenia zwierzęcego.

Charakterystyka:

• Ten typ biopaliwo jest najtrudniejsze do spalenia;
• Wilgotność - 31-55%;
• Poziom zawartości popiołu - wysoki;
• Rozmiar cząstek nie jest znormalizowany.

Technologie spalania nieoczyszczonych (suchych) biopaliw

Zalicza się do nich przede wszystkim odpady stolarskie – trociny, wióry, odpady z suszenia zboża, słomę, plewy itp.

Charakterystyka:

• Wilgotność paliwa - do 30%;
• Zawartość i wielkość popiołu nie mają jasno określonych norm.

Udoskonalone technologie spalania biopaliw

Rafinowane biopaliwo jest pellety paliwowe(w tym produkty prażone) i brykiety (podkładki paliwowe, ćwiartki), a także pył opałowy.

Charakterystyka tej kategorii:

• Minimalna wilgotność paliwa (około 10%);
• Minimalna zawartość popiołu (około 2%);
• Wielkość cząstek paliwa dostosowana jest do specjalnych norm.

Palić się różne rodzaje paliwa, ilość dostarczanego powietrza jest zmienna. W odniesieniu do dostarczanego powietrza wyróżnia się następujące sposoby spalania paliwa biologicznego:

1. Spalanie warstwowe

Najbardziej uważa się spalanie warstwowe znana metoda, był używany przez dłuższy czas. Stosowany jest przy spalaniu dużych, grudkowatych biopaliw. Istnieje kilka jego modyfikacji:

• palenie na stacjonarnym pochyłym ruszcie;
• spalanie w złożu fluidalnym.

Spalanie wirowe jest o jeden poziom wyżej na drabinie technologicznej niż spalanie warstwowe. Stosowany jest do pracy z paliwami drobnoziarnistymi.

Modyfikacje metody zależą od osi obrotu wiru:

• Spalanie z poziomą osią obrotu wiru;
• Spalanie z Oś pionowa.

Jest to najnowocześniejsza metoda spalania biopaliwa; do specjalnej komory dostarczana jest mieszanina powietrza z drobnymi cząsteczkami (ok. 0,2-0,5 mm) biopaliwa.

Jak spalać rafinowane biopaliwa?

Z uwagi na to, że produkt rafinowany został poddany wstępnej obróbce, można go spalić dowolną z powyższych metod. Ale dla każdego podtypu paliwa został on opracowany specjalna technologia palenie.

Granulki, pelety i płuczki nadają się do spalania w paleniskach warstwowych. Jednak w Europie do pracy z tego typu biopaliwami wykorzystuje się spalanie na pochodniach. Aby to zrobić, biomateriały muszą zostać rozdrobnione tak bardzo, jak to możliwe.

Paliwo pyłowe, jak już wspomniano, można spalać wyłącznie metodą pochodni. Inne metody spalania konkretny przypadek może być niebezpieczne! Możliwy jest zarówno wybuch, jak i niedopalenie materiałów.

Uwaga: niektóre rodzaje rafinowanych biopaliw mają bardzo specyficzne właściwości. Są to granulaty produkowane ze słomy, torfu, łusek i innych materiałów. Charakteryzują się dużą zawartością popiołu, ponadto ich popiół jest zdolny do zbrylania. Dlatego przy spalaniu tego podtypu biopaliwa konieczne jest jego stosowanie niskie temperatury- do 850 stopni.

Jak spalić nieprzygotowane, suche biopaliwo?

Do tego drobnoziarnistego paliwa biologicznego zaliczają się odpady poprodukcyjne i suszące, posiekana słoma, łuski itp. Funkcja ten typ charakteryzuje się dużą lotnością cząstek.

Optymalną opcją spalania byłoby spalanie w piecach wirowych o osi poziomej, a także w piecach wirowych o osi pionowej. Uwaga: jeśli znana jest wysoka zawartość popiołu w materiałach, należy się do tego zastosować alternatywna metoda palenie.

Jak spalić mokre biopaliwo?

Do biopaliwa podwyższony poziom wilgoć należy do odpadów tartacznych i Rolnictwo, torf itp. Proces spalania należy rozpocząć od suszenia materiałów.

Metody spalania:

• spalanie na ruchomym poziomym ruszcie;
• spalanie na ruchomym, pochyłym ruszcie;
• spalanie w złożu fluidalnym.

Co musisz wiedzieć, jeśli zamierzasz kupić kocioł na biopaliwo.

1. Dla efektywnego spalania paliwa temperatura w palenisku nie powinna być niższa niż 800 stopni Celsjusza;
2. Efektywne spalanie mokrego biopaliwa możliwe jest jedynie w przypadku przedpieca;
3. Kotły na biopaliwo działają wydajnie tylko w trybie nominalnym - 75-80% mocy;
4. Należy jasno określić wymaganą moc kupowanego kotła.

Proces pozyskiwania ciepła z biopaliw nie zawsze przypomina spalanie w prawdziwym tego słowa znaczeniu, ale raczej tlenie. Ale kocioł, nawet po wypaleniu paliwa w zbiorniku, będzie nadal ogrzewał pomieszczenie przez kilka godzin.

Dziś na rynku biokotłów można znaleźć:

• Palniki do konwersji kotłów na paliwo płynne na pellety;
• Wyposażenie kotła duża moc;
• Przemysłowe wytwornice pary na biopaliwo;
• Zautomatyzowane kotły małej mocy do domów prywatnych;
• Kominki wewnętrzne do spalania pelletu opałowego.

Historia biopaliw sięga kilkudziesięciu lat wstecz. Ale oto co ciekawy szczegół: byłego ZSRR zajmowała się tworzeniem kotłów na biopaliwo wyłącznie w celu utylizacji odpadów. Kraje europejskie postawiły sobie wyższy cel – uzyskanie jak najbardziej wydajnej maszyny grzewczej minimalne koszty o, i udało się!

Obecnie w Europie opracowano dość szeroką gamę typów kotłów na biopaliwo:

• kotły na biopaliwo prasowane – pellety i brykiety;
• kotły na biopaliwo suche (wilgotność do 30%);
• kotły na biopaliwo mokre (wilgotność do 55%);
• kotły do ​​spalania torfu;
• kotły opalane korą;
• kotły do ​​spalania innych surowców organicznych.

Nowoczesne kotły na biopaliwo kierowane są do różnych klientów: od prywatnych konsumentów po duże przedsiębiorstwa. Dlatego niezależnie od tego, w jakim celu kupujesz kocioł na biopaliwo, masz do dyspozycji bardzo szeroki i zróżnicowany wybór.

Kotłownie wykorzystujące biopaliwo surowe (do 55%) i suche (do 35%).

Obecnie w Europie opracowano dość szeroką gamę i rodzaj kotłów na biopaliwo: są to kotły na biopaliwo prasowane - pellety i brykiety (patrz paragraf 9), a także na biopaliwo suche (wilgotność do 30%) i biopaliwo mokre (wilgotność do 55%).

Przeznaczenie takich kotłów jest bardzo zróżnicowane: oprócz tradycyjnego spalania wysokiej jakości tłoczonego biopaliwa (od gatunki iglaste) oraz niskiej jakości biopaliwa prasowane (z drzew iglastych i twarde drewno), a także na biomasę w postaci zrębków i trocin, opracowano kotły do ​​spalania torfu i mieszanek torfu, do spalania kory i mieszanek kory, do spalania innych surowców organicznych (w tym odpadów stałych, śmieci), a nawet do spalania recykling słabo palnych surowców.

Kotły na biopaliwo, w zależności od ich specyficzne cechy, może być skierowany do różnych segmentów rynku: od osób fizycznych, przez władze miejskie, przedsiębiorstwa posiadające dostęp do surowców lub produkujące surowce, po przedsiębiorstwa produkcyjne i odbiorców energii cieplnej.

Jak wspomniano powyżej, pionierami w rozwoju kotłów na biopaliwo byli naukowcy radzieccy, ale problem wydajnego spalania biopaliwa rozwiązali zachodni specjaliści, przede wszystkim z krajów Europy Północnej - Szwecja, Finlandia, Dania. Wzięli za podstawę rosyjski rozwój i doprowadzili go do perfekcji. Kosztowało ich to ogromne inwestycje, specjalne przepisy motywujące stosowanie biopaliw i ciągłą propagandę paliw przyjaznych środowisku. Jednak dla nich, podobnie jak dla Rosji, gospodarka jest najważniejsza. Każdy nowy sprzęt, a kotły na biopaliwo nie są wyjątkiem, ma na celu rozwiązanie głównego problemu - zarabianie pieniędzy przy wymianie przestarzałego sprzętu na nowy; W końcu inwestycje są po to, żeby zarabiać! Inwestowanie środków w wymianę zużytego sprzętu na nowy tylko po to, by go wymienić, jest niemoralne. Aby zarabiać na produkcji energii cieplnej, należy instalować kotły wysokosprawne, charakteryzujące się dużą sprawnością, a jednocześnie w pełni zautomatyzowane, wymagające minimalnych kosztów utrzymania i bardzo niezawodne. Wzmianki o tym, że tego typu urządzeń nie można instalować w przedsiębiorstwach przemysłu drzewnego, są bezpodstawne. Nawet w najbardziej odległych leśnych wioskach ludzie jeżdżą zagranicznymi samochodami i nie mają problemów ze skomplikowanym sprzętem. Możesz przeszkolić własny personel lub zawrzeć umowę na utrzymanie serwisu.

Niestety, Rosyjscy producenci Na razie nie mogą zaoferować takiego sprzętu do spalania biopaliw. Próby samodzielnego opracowania czegoś skutecznego nie powiodły się, choć skuteczność deklarowana jest na poziomie 90 - 95% (o wydajności można zobaczyć tutaj). Dlaczego nie udało się jeszcze stworzyć czegoś skutecznego? Po pierwsze, mają niewielką wiedzę na temat teorii spalania różnych rodzajów biopaliw. Po drugie, we wszystkich opracowaniach istnieje pewien rodzaj know-how, którego nie zawsze można dostrzec.

Przykład: w Rosji nadal jest wiele kotłów parowych na biopaliwo marek E i DKVR z paleniskiem i oświetleniem Pomerantsev, tj. z dodatkowym palnikiem na olej opałowy lub olej napędowy. Uważa się, że jest bardzo skuteczny. Wniosek ekspertów, którzy badali takie kotły, brzmi mniej więcej tak: „To jest przerażające!” I nie przesadzają. Tutaj krótki opis konsekwencje:

Zatem podczas spalania paliwa płynnego i trocin w tej samej komorze powstaje żużel, co z kolei może zmniejszyć promieniowanie cieplne paliwa płynnego. To nie duża liczba Ciepło, które powstaje w wyniku promieniowania ze spalania trocin w niskiej temperaturze, jest dość łatwe do obliczenia.

Zatem z powyższych faktów wynika, że ​​spalanie trocin jest zniszczeniem trocin i katastrofą energetyczną, jeśli spalanie następuje jednocześnie ze spalaniem oleju opałowego.

Informacje przedstawione powyżej są uproszczone, ponieważ istnieje szereg innych czynników, które mają istotny wpływ na rozważanie tego problemu…”

Skoro przypomnieliśmy sobie o oleju opałowym czy oleju napędowym, porozmawiajmy o oczywistej różnicy pomiędzy paliwem płynnym a biopaliwem. Jaka jest kaloryczność tego paliwa? Ale tak na marginesie, nie sama wartość (kcal/kg) jest istotna, ale fakt, że ta wartość – kaloryczność – jest zawsze stała. Dlatego proces spalania zachodzi automatycznie. A co z biopaliwem (mówimy tu o biomasie nieskompresowanej)? Wartość ta jest prawie zawsze zmienna. Czy w tym przypadku można ręcznie sterować procesem spalania i zarabiać na sprzedaży energii cieplnej? Producenci krajowi Kotły nie mogą jeszcze oferować pełnego zestawu automatyki i kontroli nad wydzielaniem ciepła i procesem spalania.

Jeśli nie ma takiej automatyzacji, to o jakiej wydajności na poziomie 90% możemy mówić? I jak możemy mówić o emisjach przyjaznych dla środowiska? Wręcz przeciwnie, niepełne spalanie biopaliw powoduje niezwykle wysoki poziom emisji do atmosfery. szkodliwe substancje, w którym długoterminowy zabijają wszystko, co rośnie i żyje na terenie takiej kotłowni – dotyczy to przede wszystkim lasów, zwierząt, a także przyszłych pokoleń ludzi.

Ale to nie jest najważniejsze. Do efektywnego spalania drewna konieczne jest, aby temperatura w całej objętości paleniska wynosiła co najmniej 800°C. W oferowanych kotły domowe W zasadzie jest to niemożliwe, ponieważ Konstrukcyjnie mają przestrzeń spalania ze ścianami chłodzonymi wodą, co zapobiega równomiernemu i wystarczająco wysokiemu nagrzewaniu paleniska. kotłownia spalająca biopaliwo

Dlatego na razie pozostaje tylko kupić kotły z importu i poczekać, aż zaawansowani rosyjscy producenci, na przykład ZIOSAB czy REMEX, opracują i zaczną produkować wydajne kotły domowe.

O czym jeszcze powinni pamiętać nabywcy kotłów na biopaliwo?

• 1. Bez wstępnego pieca nie da się efektywnie spalać biopaliw o wilgotności do 30%, a tym bardziej powyżej 30%.
• 2. Kotły na biopaliwo pracują wydajnie w trybie nominalnym (75% - 80% mocy), podobnie jak samochód, dla którego optymalna jest jazda na piątym biegu z prędkością 90 - 100 km/h.
• 3. Kotły na biopaliwo mają dolna granica spalanie na poziomie 30%. maksymalna moc. Dlatego ważne jest, aby projektanci jasno określili moc wybranego kotła. Przypadek „więcej nie mniej” nie ma tutaj zastosowania, ponieważ okoliczność ta ma ogromny wpływ na wydajność kotła.
• 4. Jest jeszcze wiele innych równie ważnych niuansów...

Kilka słów o tego rodzaju biopaliwie, jakim jest drewno opałowe. W niektórych regionach leśnych wymiana kotłów samochłonnych na kotły opalane drewnem została podniesiona do rangi priorytetu regionalnej polityki ciepłowniczej. Na rynku pojawiło się wiele nowych kotłów opalanych drewnem o mocy do 2 MW i większej oraz o deklarowanej sprawności 70% - 80%. A co z ceną? ... Tańsze za nic! Fantastyczna oferta: bardzo tanie kotły, brak kosztów obróbki drewna, wysoka wydajność itp. – o tym marzyła cała światowa energetyka przez ostatnie 50 lat. Musimy pilnie złożyć wnioski do Komitetu Noblowskiego. Dlaczego? Bo żeby w ciągu 1 godziny uzyskać 2 MW energii cieplnej trzeba spalić 1,5 metra sześciennego. drewno opałowe o średniej wilgotności (30%) o wydajności 80%. Wyobraź sobie, ile to jest 1,5 metra sześciennego. drewno:

Jak zorganizować spalanie, aby ta ilość spaliła się w ciągu 1 godziny ze sprawnością 80%? A w ciągu 1 dnia musisz przenieść 36 metrów sześciennych. drewno kominkowe Ilu silnych fizycznie palaczy potrzebuje taka kotłownia? Ile drewna opałowego potrzeba na taką kotłownię na całość sezon grzewczy? Tutaj konieczne jest utworzenie zespołu ze sprzętem do pozyskiwania drewna. Ile będzie kosztować paliwo i ile będzie kosztować 1 Gcal ciepła wyprodukowanego w takiej kotłowni, który zapłaci odbiorca?

Ale nasze drewno opałowe ma wilgotność 50%. Problemy spalania materiałów przy takiej wilgotności omawialiśmy już powyżej. Rzeczywista sprawność takich kotłów nie może przekraczać 30%! Aby nie być bezpodstawnym kto posiada taką kotłownię proszę o zamontowanie licznika ciepła na styku kotłowni. Obliczy ciepło wyprodukowane przez kotłownię na sezon grzewczy. Czy wiesz ile drewna spalono w tej kotłowni? Wartość opałowa drewno opałowe 2660 kcal/kg lub 1,729 Gcal/m3 Wydajność możesz łatwo obliczyć:

Wydajność = E/Q x V,

gdzie E to ilość wytworzonej energii, Q to ciepło spalania paliwa, a V to objętość spalonego paliwa w metrach sześciennych.

Wydajność nie będzie większa niż 30%! Niestety w takich kotłowniach nie ma liczników ciepła i odbiorcy muszą płacić nie za otrzymane ciepło, ale za ilość ciepła, którą należało uzyskać przy sprawności na poziomie 80%. Ciekawy? Sprawdź to! I obliczcie jaki jest realny koszt 1 Gcal dla takiej kotłowni.

Kotłownie na biopaliwo - informacje ogólne

Dlaczego ogólnie korzystne jest stosowanie biomasy jako paliwa? Istnieją dwie ogólnie przyjęte odpowiedzi: istnieją względy ekonomiczne i środowiskowe. Ekologia jest szczególnie ważna dla zachodnich konsumentów, ale w Rosji „zaawansowanych” producentów energii jest tylko kilku, czy to osoba fizyczna ogrzewająca swój dom, czy przedsiębiorstwo ogrzewające swoją produkcję i pomieszczenia administracyjne, czy duża kotłownia miejska, pomyśl o środowisku.

Szkoda! Jednak dla wszystkich konsumentów kwestia ekonomii jest bardzo ważna. Najnowsze obliczenia a analiza cen głównych paliw pokazuje, że w wielu przypadkach biomasa jest lepsza tradycyjne typy paliwo (nie tylko drewno opałowe czy węgiel, ale także paliwo płynne – olej napędowy i olej opałowy) zgodnie z ekonomiką użytkowania. Oczywiście w tym przypadku trzeba patrzeć nie na cenę 1 tony paliwa, ale na koszt 1 kW energii wytworzonej przy wykorzystaniu tego paliwa. Zwracamy uwagę tabela porównawcza 1 koszt 1 kW energii wyprodukowanej przy użyciu różne rodzaje paliwo. Jak widać biopaliwo jest dobrą alternatywą dla tych regionów, gdzie istnieją rezerwy drewna, a koszt odpadów drzewnych nie jest zbyt wysoki ze względu na ich znaczną ilość.

Szczególnie opłacalne jest instalowanie kotłowni na biopaliwo w przedsiębiorstwach zajmujących się przetwórstwem leśnym i drewnem. Ponadto tendencje rozwojowe w rosyjskim kompleksie paliwowo-energetycznym wskazują, że ceny paliw płynnych i gazu będą stale rosły do ​​poziomu światowego. W związku z tym wykorzystanie biomasy jako paliwa staje się coraz bardziej istotne dla Ciebie i dla mnie. Bardzo ważne jest, aby zrozumieć, że każdy rodzaj biopaliwa ma swoją własną, specjalną i specyficzną technologię. Kotłownie przeznaczone na biomasę o wilgotności mniejszej niż 30% nie będą efektywne przy spalaniu biopaliw mokrych o zawartości wody około 50%, ani biopaliw rafinowanych.

Surowce mokre nie będą się palić, gdyż wymagają bardzo wysokiej temperatury wewnątrz kotła, co nie ma sensu osiągać w przypadku stosowania bardziej suchej biomasy. Rafinowane paliwo, pelety, będzie się palić w takim kotle, ale jednocześnie straci ekonomiczną wykonalność, ponieważ koszt kotła na pelety jest niższy niż w przypadku stosowania mokrej lub suchej (do 35%) biomasy - trocin, drewna chipsy itp. W kolejnych rozdziałach krótko opiszemy istniejących technologii spalanie biopaliwa różna wilgotność. Nawiasem mówiąc, w Rosji pojawiły się pierwsze kotły na biopaliwo (podobnie jak wiele innych genialnych rozwiązań). Do lat 60. ubiegłego wieku w ZSRR opracowano i zainstalowano wiele takich kotłów.

Jednak sytuacja gospodarcza i polityczna była wówczas inna. Dlatego zadanie projektantów kotłów zostało postawione inaczej: „Najważniejsze jest recykling!” Europa natomiast z powodzeniem wykorzystała sowiecki rozwój w tej dziedzinie do rozwiązania nieco innego problemu (a dokładniej radykalnie innego): osiągnięcia maksymalnej efektywności w celu obniżenia kosztów wytwarzanej energii. W tym celu bardzo dogłębnie zbadali naturę spalania różnych rodzajów biopaliw. Spalanie biopaliwa ma wiele niuansów. Na przykład: wióry opałowe z wierzchołków drzew iglastych zawierają igły sosnowe. Podczas spalania igieł sosnowych (w wyniku łańcucha reakcje chemiczne) w palenisku tworzy się zasada sodowa.

Nie trzeba wyjaśniać, czym jest alkalia sodowa dla kotłów stalowych. Istnieją jednak technologie, które pozwalają zneutralizować szkodliwe skutki - i europejscy producenci również o tym wiedzą. Dziś jednak w Rosji są producenci kotłów, którzy twierdzą, że w kotle przeznaczonym do spalania biomasy o wilgotności 30% są w stanie skutecznie spalić niemal każde biopaliwo. Jednak analiza przeprowadzona przy użyciu zagraniczni specjaliści pokazało, że sprawność takich kotłów będzie wyjątkowo niska (o wydajności - przeczytaj nasz artykuł). Ponadto spalanie biomasy w takich kotłach stoi w sprzeczności z samą ideą wykorzystania biomasy jako paliwa przyjaznego dla środowiska, zastępującego szkodliwe dla środowiska paliwa kopalne.

Szkodliwe emisje w przypadku nieprawidłowego spalania biomasy są one duże i mają bardzo szkodliwy wpływ na środowisko środowisko, ludzie, rośliny i świat zwierząt. Dziś rosyjscy producenci i konsumenci niewiele myślą o konsekwencjach, ale zaczną się one objawiać w dłuższej perspektywie - na zdrowiu przyszłych pokoleń. Jeśli mówimy o ekonomii użytkowania takich kotłów, sytuacja jest dość godna ubolewania - niska wydajność i ogromne „zjadanie” paliwa nie prowadzi do wzrostu zysków przy inwestycji w taki kocioł, ale do jego utraty. Oczywiście decydującym argumentem producenta jest koszt projektu; ale czy warto kupować dom, jeśli nie można w nim mieszkać? W w tym przypadku rzeczywiście „skąpiec płaci dwa razy”, jeśli nie więcej…

Kotłownie wykorzystujące biopaliwa surowe (do 55%) i suche (do 35%)

Obecnie w Europie opracowano dość szeroką gamę i rodzaj kotłów na biopaliwo: są to kotły na biopaliwo sprężone - pellety i brykiety (patrz paragraf 9), a także biopaliwo suche (wilgotność do 30%) i biopaliwo mokre (wilgotność do 55%). Przeznaczenie tego typu kotłów jest bardzo zróżnicowane: oprócz tradycyjnego spalania wysokiej jakości biopaliwa prasowanego (z drzew iglastych) i niskiej jakości biopaliwa prasowanego (z drzew iglastych i liściastych), a także biomasy w postaci zrębków i trocin, opracowano kotły do ​​spalania torfu i mieszanek torfowych, do spalania kory i mieszanek kory, do spalania innych surowców organicznych (m.in. odpadów stałych, śmieci), a nawet do recyklingu surowców trudnopalnych. Kotły na biopaliwo, w zależności od ich specyfiki, mogą być kierowane do różnych segmentów rynku: od osób prywatnych, przez władze miejskie, przedsiębiorstwa posiadające dostęp do surowców lub produkujące surowce, po przedsiębiorstwa produkcyjne i odbiorców energii cieplnej.

Jak wspomniano powyżej, pionierami w rozwoju kotłów na biopaliwo byli naukowcy radzieccy, ale problem efektywnego spalania biopaliw rozwiązali specjaliści zachodni, przede wszystkim z krajów Europy Północnej - Szwecja, Finlandia, Dania. Wzięli za podstawę rosyjski rozwój i doprowadzili go do perfekcji. Kosztowało ich to ogromne inwestycje, specjalne przepisy motywujące stosowanie biopaliw i ciągłą propagandę paliw przyjaznych środowisku. Jednak dla nich, podobnie jak dla Rosji, gospodarka jest najważniejsza. Każdy nowy sprzęt, a kotły na biopaliwo nie są wyjątkiem, ma na celu rozwiązanie głównego problemu - zarabianie pieniędzy przy wymianie przestarzałego sprzętu na nowy; W końcu inwestycje są po to, żeby zarabiać!

Inwestowanie środków w wymianę zużytego sprzętu na nowy tylko po to, by go wymienić, jest niemoralne. Aby zarabiać na produkcji energii cieplnej, należy instalować kotły wysokosprawne, charakteryzujące się dużą sprawnością, a jednocześnie w pełni zautomatyzowane, wymagające minimalnych kosztów utrzymania i bardzo niezawodne. Wzmianki o tym, że tego typu urządzeń nie można instalować w przedsiębiorstwach przemysłu drzewnego, są bezpodstawne. Nawet w najbardziej odległych leśnych wioskach ludzie jeżdżą zagranicznymi samochodami i nie mają problemów ze skomplikowanym sprzętem. Możesz przeszkolić własny personel lub zawrzeć umowę serwisową. Niestety, rosyjscy producenci nie mogą jeszcze oferować takiego sprzętu do spalania biopaliw. Próby samodzielnego opracowania czegoś skutecznego nie powiodły się, choć skuteczność deklarowana jest na poziomie 90-95%. Dlaczego nie udało się jeszcze stworzyć czegoś skutecznego? Po pierwsze, mają niewielką wiedzę na temat teorii spalania różnych rodzajów biopaliw.

Po drugie, we wszystkich opracowaniach istnieje pewien rodzaj know-how, którego nie zawsze można dostrzec. Przykład: w Rosji nadal jest wiele kotłów parowych na biopaliwo E i DKVR z paleniskiem i oświetleniem Pomerantsev, tj. z dodatkowym palnikiem na olej opałowy lub olej napędowy. Uważa się, że jest bardzo skuteczny. Wniosek ekspertów, którzy badali takie kotły, brzmi mniej więcej tak: „To przerażające!” I nie przesadzają. Oto krótki opis konsekwencji: „Trociny zawierają popiół. Popiół zawiera różne metale. Jeśli metale te zostaną wystawione na działanie bardzo wysokich temperatur, ulegną stopieniu. Stopiony popiół nazywany jest żużlem i tworzy duże „skały” w komorze spalania.

Żużel może również tworzyć się przed rurami kotłów i izolować je od ciepła promieniowania wytwarzanego przez olej opałowy! Zatem podczas spalania paliwa płynnego i trocin w tej samej komorze tworzy się żużel, co z kolei może zmniejszyć promieniowanie cieplne paliwa płynnego. Niewielką ilość ciepła, jaka powstaje w wyniku promieniowania ze spalania trocin w niskiej temperaturze, można dość łatwo obliczyć. Zatem z powyższych faktów wynika, że ​​spalanie trocin jest zniszczeniem trocin i katastrofą energetyczną, jeśli spalanie następuje jednocześnie ze spalaniem oleju opałowego. Informacje przedstawione powyżej są uproszczone, ponieważ istnieje szereg innych czynników, które mają istotny wpływ na rozważanie tego problemu!

Skoro przypomnieliśmy sobie o oleju opałowym czy oleju napędowym, porozmawiajmy o oczywistej różnicy pomiędzy paliwem płynnym a biopaliwem. Jaka jest kaloryczność tego paliwa? Ważna jest jednak nie sama wartość (kcal/kg), ale fakt, że ta wartość – kaloryczność – jest zawsze stała. Dlatego proces spalania zachodzi automatycznie. A co z biopaliwem (mówimy tu o biomasie nieskompresowanej)? Wartość ta jest prawie zawsze zmienna. Czy w tym przypadku można ręcznie sterować procesem spalania i zarabiać na sprzedaży energii cieplnej? Krajowi producenci kotłów nie są jeszcze w stanie zaoferować pełnego zestawu automatyki i kontroli nad wydzielaniem ciepła i procesem spalania.

Jeśli nie ma takiej automatyzacji, to o jakiej wydajności na poziomie 90% możemy mówić? I jak możemy mówić o emisjach przyjaznych dla środowiska? Wręcz przeciwnie, niepełne spalanie biopaliwa prowadzi do uwolnienia do atmosfery niezwykle szkodliwych substancji, które w dłuższej perspektywie zabijają wszystko, co rośnie i żyje na terenie takiej kotłowni – dotyczy to przede wszystkim lasów, zwierząt, a także przyszłych pokoleń ludzi. Ale to nie jest najważniejsze. Aby spalanie drewna było efektywne, temperatura w całej objętości paleniska powinna wynosić co najmniej 800°C. W proponowanych kotłach domowych jest to w zasadzie niemożliwe, ponieważ Konstrukcyjnie mają przestrzeń spalania ze ścianami chłodzonymi wodą, co zapobiega równomiernemu i wystarczająco wysokiemu nagrzewaniu paleniska. Dlatego na razie pozostaje tylko kupić kotły z importu i poczekać, aż zaawansowani rosyjscy producenci, na przykład ZIOSAB czy REMEX, opracują i zaczną produkować wydajne kotły domowe.

O czym jeszcze powinni pamiętać nabywcy kotłów na biopaliwo?

1. Efektywne spalanie biopaliw o wilgotności do 30%, a nawet powyżej 30% bez wstępnego pieca nie jest możliwe.
2. Kotły na biopaliwo pracują wydajnie w trybie nominalnym (75-80% mocy), podobnie jak samochód, dla którego optymalna jest jazda na piątym biegu z prędkością 90-100 km/h.
3. Kotły na biopaliwo mają dolną granicę spalania wynoszącą 30% mocy maksymalnej. Dlatego ważne jest, aby projektanci jasno określili moc wybranego kotła. Przypadek „więcej nie mniej” nie ma tutaj zastosowania, ponieważ okoliczność ta ma ogromny wpływ na wydajność kotła.
4. ...I jest wiele innych, równie ważnych niuansów...

Kilka słów o tego rodzaju biopaliwie, jakim jest drewno opałowe. W niektórych regionach leśnych wymiana kotłów samochłonnych na kotły opalane drewnem została podniesiona do rangi priorytetu regionalnej polityki ciepłowniczej. Na rynku pojawiło się wiele nowych kotłów opalanych drewnem o mocy do 2 MW i większej oraz deklarowanej sprawności na poziomie 70-80%. A cena?.. Tańsza tylko za darmo! Fantastyczna oferta: bardzo tanie kotły, brak kosztów obróbki drewna, wysoka wydajność itp. – o tym marzyła cała światowa energetyka przez ostatnie 50 lat. Musimy pilnie złożyć wnioski do Komitetu Noblowskiego. Dlaczego? Ponieważ aby w ciągu 1 godziny uzyskać 2 MW energii cieplnej należy spalić 1,5 m3 drewna o średniej wilgotności (30%) przy sprawności 80%.

Wyobraź sobie, co to jest 1,5 m3 drewna! Jak zorganizować spalanie, aby ta ilość spaliła się w ciągu 1 godziny ze sprawnością 80%? A w ciągu 1 dnia trzeba przewieźć 36 m3 drewna opałowego. Ilu silnych fizycznie palaczy potrzebuje taka kotłownia? Ile drewna opałowego potrzebuje taka kotłownia na cały sezon grzewczy? Tutaj konieczne jest utworzenie zespołu ze sprzętem do pozyskiwania drewna. Ile będzie kosztować paliwo i ile będzie kosztować 1 Gcal ciepła wyprodukowanego w takiej kotłowni, który zapłaci odbiorca? Ale nasze drewno opałowe ma wilgotność 50%. Problemy spalania materiałów przy takiej wilgotności omawialiśmy już powyżej. Rzeczywista sprawność takich kotłów nie może przekraczać 30%!

Aby nie być bezpodstawnym kto posiada taką kotłownię proszę o zamontowanie licznika ciepła na styku kotłowni. Obliczy ciepło wyprodukowane przez kotłownię na sezon grzewczy. Czy wiesz ile drewna spalono w tej kotłowni? Wartość opałowa drewna opałowego wynosi 2660 kcal/kg lub 1,729 Gcal/m3. Można łatwo policzyć

Efektywność: Wydajność = E/Q*V,

gdzie E to ilość wytworzonej energii, Q to ciepło spalania paliwa, a V to objętość spalonego paliwa w m3. Wydajność nie będzie większa niż 30%! Niestety w takich kotłowniach nie ma liczników ciepła i odbiorcy muszą płacić nie za otrzymane ciepło, ale za ilość ciepła, którą należało uzyskać przy sprawności na poziomie 80%. Ciekawy? Sprawdź to! I obliczcie jaki jest realny koszt 1 Gcal dla takiej kotłowni.

Kotły i kominki na pellet i brykiet

W Europie średnio 50% producentów brykietu i 64% producentów peletu ma odbiorców posiadających zainstalowane kotły średniej mocy – od 100 kW do 1 MW. Zazwyczaj takie piece są instalowane w dużych domach prywatnych, w których mieszka wiele rodzin, a także w szkołach, małych firmach i instytucjach urzędowych. Przewagą kotłowni na pellet w porównaniu do innych kotłowni w mieście jest niewielki i przyjazny dla środowiska zasobnik na paliwo, który można umieścić nawet wewnątrz budynku. Nie jest to możliwe ani w przypadku kotłowni na olej napędowy, ani na mokrą biomasę. Specyficznym produktem są kominki na pellet i brykiet.

Działają nie jako kotły, ale jako nagrzewnice powietrza i dlatego nie wymagają instalacji rurowej. Najczęściej stosuje się je (a także tradycyjne kominki) Jak dodatkowe środki ogrzewanie, choć niewielkie, o mocy do 10 kW, wystarczy do ogrzania prywatnego domu, jeśli zostanie prawidłowo umieszczone. Główne zalety kominków to: automatyczny proces spalania, łatwość obsługi, niewielka ilość popiołu, regulacja ciepła, szybkie nagrzewanie powietrza w ogrzewanym pomieszczeniu. Dodatkowo instalując taki kominek zyskujesz niezrównaną przyjemność estetyczną.

Palniki do montażu na kotłach na paliwo ciekłe

Obecnie liczba sprzedaży małych palników w Europie szybko rośnie. Jeśli w 2000 r. w samej Szwecji sprzedano 6000 spalarni, to w 2001 r. w Szwecji liczba ta wzrosła do 12 000 sztuk. 86% producentów pelletu i 83% producentów brykietu ma odbiorców posiadających zainstalowane palniki małej mocy. Na początku lat 90-tych praktycznie cała sprzedaż pelletu kierowana była do dużych kotłowni, dziś jednak rynek spalarni rośnie w bardzo szybkim tempie. W latach 90-tych produkowano kotły na paliwo ciekłe o małej mocy (do 100 kW). rozpowszechniony w Rosji. Instalowano je w domach prywatnych, domkach letniskowych, małych firmach itp.

Żywotność samych kotłów jest dość długa, ale palniki psują się szybciej. Należy je wymienić, a jest to kosztowna operacja. Ogólnie akceptowane, niedrogie rozwiązanie w Europie w przypadku przejścia z systemu olej napędowy na pellet - modyfikacja (regulacja) starego kotła z palnik diesla nowy palnik na pellet. Jednak kotły płynne paliwo nie są przeznaczone do spalania paliwa tworzącego popiół, dlatego w takich przypadkach wymagane jest dość częste czyszczenie palnika, aby uniknąć spadku wydajności lub zasypania komory spalania popiołem. Jak często należy to robić? prosta obsługa zależy od pory roku, a także od jakości użytego granulatu. Aby szybciej i wysokiej jakości sprzątanie Wypalacz popiołu często korzysta ze specjalnego odkurzacza („odciągacza popiołu”). Inną popularną metodą jest wkładanie zwykły odkurzacz worek na popiół. Obecnie w Europie coraz większą popularnością cieszą się elektrociepłownie – kogeneracja i energia elektryczna – pracujące na pelletach.

Częściowo są to stacje nowo powstałe ciepłownictwo miejskie osiedla, mikrodzielnice itp., częściowo - zmodernizowane stare kotłownie, które wcześniej działały na paliwie płynnym lub węglu.

Rozdrobnione odpady drzewne (kora, zrębki, trociny) mają wartość opałową w suchej masie 18,20 MJ/kg. Po mechanicznym odwodnieniu w prasach mają wilgotność W P = 55...60% i wartość opałową około 6 MJ/kg. Odpady są zwykle spalane kotły regeneracyjne, wyposażone w paleniska warstwowe z pochyłym rusztem. Ogrzane powietrze dostarczane jest pod ruszt. Na ruszcie pochyłym, pod wpływem ciepła promieniowania odbieranego ze spalin, następuje nagrzewanie, suszenie i zapłon odpadów, a następnie wydzielanie i spalanie substancji lotnych - CO, H 2, węglowodorów. Pozostałość koksu spalana jest na ruchomym mechanicznym ruszcie łańcuchowym.

Aby rozpalić kocioł i zapewnić stabilne spalanie, stosuje się palniki olejowe lub gazowe. Spaliny opuszczające kocioł wykorzystywane są do suszenia odpadów. Zmniejszenie zawartości wilgoci w odpadach do 40% zwiększa sprawność i stabilność pracy kotła oraz zmniejsza zużycie oleju opałowego lub gazu

W celulozowniach i papierniach, obok produkcji celulozy, wykorzystuje się technologię termochemicznego przetwarzania odpadów drzewnych w celu uzyskania cukrów i żywic, na bazie których produkowane są drożdże paszowe i alkohole techniczne. Produktem ubocznym tej produkcji jest lignina, w skład której wchodzą polisacharydy, grupy fenolowe i żywice. Oryginalna lignina jest mokrą masą zawierającą do 65% wody, 21% węgla, 2% wodoru i 1,4% siarki. Ciepło spalania suchej masy wynosi około 20 MJ/kg. Uzysk ligniny w rosyjskim przemyśle celulozowo-papierniczym wynosi około 5 milionów ton rocznie.

Lignina spalana jest w piecach komorowych kotłów parowych wyposażonych w młyny wentylatorowe. Paliwo podsusza się podgrzanym powietrzem i spalinami z kotła.

Ług czarny zawierający około 60% substancji organicznych ma właściwości zbliżone do ligniny. Ług suchy ma wartość opałową około 16 MJ/kg. Ług natryskiwany jest za pomocą mechanicznych dysz zgrubnych w piecach komorowych kotłów. Po odparowaniu z kropelek wilgoci drobne cząstki sklejają się, tworząc koksowane granulki, zwane w trakcie pracy żużlem. Popiół spada pod palenisko, więc spalanie zachodzi częściowo w warstwie, a częściowo w objętości paleniska. W związku z tym stosuje się dwustopniowy dopływ powietrza do paleniska: powietrze pierwotne dostarczane jest do warstwy żużla, powietrze wtórne doprowadzane jest do obszaru, w którym znajdują się dysze. Główny przepływ powietrza stanowi 50,60% całkowitego przepływu. Uwolnione ciepło jest częściowo zużywane na reakcję rozkładu ługu (piroliza).

AE Karapetow, dyrektor generalny,
LLC „IC KotloProject”, Petersburg

W artykule przedstawiono analizę schematy projektowe kotłów i sposobów spalania biopaliw, a także rozważa typowe błędy popełniane podczas eksploatacji tego typu kotłów.

Etapy spalania biopaliwa

Spalanie jest złożonym procesem, na który składają się kolejno zachodzące reakcje jednorodne i heterogeniczne. Zasadniczo spalanie przebiega w trzech etapach: suszenie, uwalnianie i spalanie substancji lotnych, spalanie stałego węgla (pozostałość koksu). Czas potrzebny na każdą z tych reakcji zależy od właściwości paliwa, jego skład frakcyjny, na temperaturę, na warunki spalania. Eksperymentalne spalanie małych cząstek wykazuje wyraźny rozdział w czasie pomiędzy fazami spalania części lotnych i pozostałości koksu. W przypadku większych cząstek fazy te nakładają się na siebie, jednak nawet w paleniskach do spalania drewna można zaobserwować dość wyraźne oddzielenie faz spalania.

W niektórych metodach spalania, np. na ruchomym ruszcie, te kolejne reakcje zachodzą jednocześnie różne strefy komorę spalania kotła, co pozwala znacznie zoptymalizować proces spalania, oczywiście pod warunkiem prawidłowej konstrukcji kotła. Ponadto rozdzielenie etapów umożliwia osiągnięcie znacznej poprawy efektywności środowiskowej instalacji jako całości. Natomiast spalanie w złożu fluidalnym charakteryzuje się jednoczesnym występowaniem wszystkich trzech etapów procesu w jednej objętości i w warunkach intensywnego mieszania. Dzięki temu ciepło powstające podczas spalania substancji lotnych i pozostałości koksowych jest szybko i skutecznie przekazywane na cząstki świeżego materiału i wykorzystywane na odparowanie wilgoci i uwolnienie substancji lotnych.

Warunki efektywnego spalania

W anglojęzycznej literaturze dotyczącej spalania biopaliw często można spotkać określenie „Trzy T” – Temperatura, Czas, Turbulencja („Trzy T” – temperatura, czas, turbulencja czy mieszanie). Te „Trzy T” Aby osiągnąć całkowite i wysoce wydajne spalanie, należy spełnić trzy warunki. Główne narzędzia służące spełnieniu warunków są następujące:

▪ prawidłowo dobrane wartości naprężeń cieplnych objętości spalania i lustra spalania dla zastosowanej metody spalania;

▪ konfiguracja komory spalania zapewniająca w razie potrzeby dociśnięcie gorących produktów spalania do obszaru, do którego dostarczane jest świeże paliwo, eliminowanie występowania stref zastoju itp.;

▪ rozmieszczenie powierzchni odprowadzających ciepło w komorach spalania i dopalania, biorąc pod uwagę charakterystykę, przede wszystkim wilgotność spalanego paliwa;

▪ możliwie równomierne dostarczanie paliwa, eliminujące jednorazowe załadunki dużych porcji paliwa;

■ równomierne rozłożenie warstwy paliwa na ruszcie (np spalanie warstwowe), zachowując wymaganą wysokość warstwy, zapewniając wymieszanie i w razie potrzeby przetarcie warstwy;

▪ organizacja nadmuchu powietrza, zapewniająca równomierne pole temperatur w całej objętości i przekroju komory spalania;

■ świadczenie kontrola operacyjna za kluczowe parametry(temperatura gazów w strefach spalania, dopalania, na wyjściu z komory spalania; zawartość O 2 i CO w gazach opuszczających kocioł);

▪ aby móc w trybie pilnym wpłynąć na poziom temperatury w palenisku kotła – zorganizować recyrkulację spalin (w opcji – wtrysk pary) do różnych stref spalania.

Należy zauważyć, że za główny czynnik ograniczający jakość spalania biopaliwa należy uznać mieszanie gazów spalinowych z powietrzem, przy jednoczesnym zapewnieniu wymagana temperatura i czas przebywania w komorze spalania można osiągnąć bez żadnych problemów.

Schemat dopływu powietrza do paleniska

Najważniejszym parametrem decydującym o procesie spalania biopaliwa jest nadmiar powietrza α (w literaturze angielskiej używany jest symbol λ), będący stosunkiem ilości powietrza dostarczanego do określonej strefy spalania do ilości teoretycznie niezbędnej. W kotłach na biopaliwo z piecami warstwowymi i piecami ze złożem fluidalnym stosuje się tradycyjny, stopniowy dopływ powietrza do paleniska. W tym schemacie część powietrza (doładowanie, powietrze pierwotne) jest dostarczana pod ruszt, a część do obszaru nad rusztem, ewentualnie w kilku poziomach (dopalanie – powietrze wtórne i trzeciorzędne). Taki schemat ma na celu zapewnienie wysokiej jakości mieszania (turbulencji) wdmuchiwanego powietrza z produktami zgazowania i niepełne spalanie wstając z rusztu. W takim przypadku możliwa jest praca kotła przy niskich wartościach całkowitego nadmiaru powietrza opuszczającego kocioł. spaliny, co znacznie zmniejsza wielkość strat ciepła ze spalinami (patrz rys. 1).

Przy stopniowanym dopływie powietrza możemy mówić o podziale komory spalania kotła na dwie strefy: komorę spalania i komorę dopalania. Strefy te mogą być po prostu umieszczone jedna nad drugą, jak to jest powszechne w kotłach ze złożem fluidalnym, lub mogą być konstrukcyjnie oddzielone, w takim przypadku często używa się terminu „piec wstępny” w odniesieniu do komory spalania. Całość paliwa oraz część powietrza, tzw. „doładowania”, czyli powietrza pierwotnego, dostarczane jest do komory spalania, która wprowadzana jest pod warstwę paliwa od dołu (pod ruszt). W komorze spalania przygotowywane jest paliwo (odparowanie wilgoci, uwolnienie substancji lotnych) i jego częściowe spalanie. Podczas spalania mokrego paliwa do odparowania wilgoci potrzebna jest znaczna ilość energii cieplnej, dlatego z reguły w komorze spalania nie umieszcza się powierzchni grzewczych odprowadzających ciepło. Powietrze wtórne „dopalające” wprowadzane jest do górnej części komory spalania lub na wejściu do komory dopalania. Czasami, aby uzyskać bardziej równomierne zasilanie, trzeciorzędny podmuch organizuje się wzdłuż przepływu gazów w komorze spalania. Zaleca się osłonięcie komór dopalania.

Spalanie etapowe, w którym utrzymywana jest atmosfera redukująca w komorze spalania i zapewniony jest minimalny nadmiar powietrza na wylocie, jest skutecznym podstawowym sposobem redukcji NOx bez specjalnych (lub wtórnych) środków. Dzięki spalaniu etapowemu można osiągnąć redukcję NOx o około 50% w przypadku paliw o niskiej zawartości azotu i około 80% w przypadku paliw o wysokiej zawartości azotu). Aby jednak wykorzystać ten potencjał redukcji, należy spełnić szereg warunków, a mianowicie:

▪ utrzymanie współczynnika nadmiaru powietrza pierwotnego α pierwotnego rzędu 0,7 (patrz rys. 2);

▪ utrzymywanie temperatury w strefie odzysku nie wyższej niż 1150 O C;

▪ zapewnienie czasu przebywania gazów w strefie redukcji wynoszącego co najmniej 0,5 s.

Poziom temperatury w komorze spalania w funkcji frakcji powietrza pierwotnego

Głównym celem stopniowania dopływu powietrza jest uniknięcie skoków temperatury w komorze spalania, a zwłaszcza w komorze spalania (strefie). Z jednej strony temperatura w komorze spalania musi być na tyle wysoka, aby zapewnić normalną szybkość reakcji utleniania, ale z drugiej strony wysokie temperatury powodują szereg poważne problemy:

▪ żużlowanie na skutek topnienia popiołów paliwowych, które może prowadzić do pogorszenia warunków spalania, problemów z urządzeniami odpopielającymi, a w przypadku pieców ze złożem fluidalnym – do zakłócenia procesu „wrzenia” i wyłączenia kotła;

▪ zniszczenie wykładziny, uszkodzenie rusztu (przepalenie rusztu);

▪ wzrost emisji NOx.

Dla różne sposoby palenie wartości krytyczne temperatury są różne. Dla spalania warstwowego wartość ta mieści się w przedziale 10501150 O C (w komorze spalania), a dla złoża fluidalnego około 900 O C, co wynika z tendencji obojętnego materiału warstwy (piasku) do tworzenia aglomeratów . Wskazane jest utrzymywanie temperatury w osłoniętej komorze dopalania na poziomie nie przekraczającym 1200°C.

W przypadku braku odprowadzających ciepło powierzchni grzewczych w komorze spalania procesy zachodzące w niej można, z pewną dozą konwencji, uznać za adiabatyczne. W tym przypadku temperatura w komorze spalania zależy od dwóch czynników – wilgoci paliwa i nadmiaru powietrza. Na ryc. 3 zależności te przedstawiono graficznie.

Z wykresu wynika, że ​​utrzymanie podkrytycznego zakresu temperatur w komorze spalania jest możliwe zarówno przy pracy z dużym nadmiarem powietrza, jak i w trybie poniżej stechiometrycznego. Niektóre Negatywne konsekwencje duży nadmiar powietrza omówiono powyżej, do nich można dodać zwiększone usuwanie cząstek paliwa z warstwy i co za tym idzie, duże straty przy mechanicznym niedopaleniu w porywaniu, a także wzrost poboru mocy na skutek nadmiernego zużycia powietrza doładowującego.

Zatem do utrzymania optymalne temperatury w komorze spalania nadmiar powietrza w niej powinien być utrzymywany poniżej stechiometrycznego, a współczynnik nadmiaru powietrza pierwotnego α jest tym niższy, im niższa jest wilgotność podawanego paliwa. Oczywiście przy spalaniu biopaliw suchych, gdy potencjał obniżenia temperatury na skutek obniżenia α najpierw się wyczerpie, warto rozważyć kwestię umieszczenia w komorze spalania powierzchni odprowadzających ciepło. Dla pieców ze złożem fluidalnym próg wilgotności wynosi około 40%, dla spalania warstwowego - 30%.

Przy spalaniu biopaliw o bardziej tradycyjnych wartościach wilgotności Wp, = 45-55% (co dotyczy odpadów drzewnych) można w pierwszej kolejności zalecić następujące wartości α:

▪ dla spalania w złożu fluidalnym α najpierw = 0,4-0,55 (temperatura w złożu wynosi 850°C);

▪ dla spalania na rusztach ruchomych α najpierw = 0,7 (temperatura w komorze spalania wynosi 1150°C).

Zagadnienie zapewnienia efektywności nawiewu powietrza wtórnego

Podmuch wtórny zapewnia dopływ utleniacza do produktów niecałkowitego spalania paliwa opuszczających komorę spalania, a także do drobnych cząstek niespalonego paliwa usuniętych z warstwy (podpalenie). Skuteczność wtórnego podmuchu można ocenić z jednej strony na podstawie zawartości CO w spalinach i zawartości węgla resztkowego w porywaczu, a z drugiej strony na podstawie całkowitego nadmiaru powietrza w spalinach. Jak mniej niż wartość wszystkie te parametry, tym bardziej efektywny jest system powietrza wtórnego. Główne czynniki wpływające na efektywność:

▪ objętość komory dopalania zapewniająca wymagany czas przebywania gazów i cząstek w strefie wysokie temperatury;

■ zapewnienie temperatury w komorze dopalania normalna prędkość występowanie reakcji utleniania;

s „aerodynamika” komory dopalania. Pod tym pojęciem należy rozumieć całokształt konfiguracji geometrycznej komory dopalania, umiejscowienie w niej dysz powietrza wtórnego oraz zasięg wychodzących z nich strumieni.

Faktycznie, właściwa organizacja podmuch wtórny to organizacja takiej aerodynamiki komory dopalania, w której:

▪ zapewnione jest dobre wymieszanie produktów spalania z powietrzem;

▪ nie ma stref stagnacji;

■ zapewnione jest równomierne pole temperaturowe;

■ utrzymywany jest minimalny nadmiar powietrza na wylocie.

Należy pamiętać, że kluczową rolę w procesie mieszania odgrywa nie sama prędkość, ale moc (lub zasięg) strumienia, która zależy nie tylko od prędkości, ale także od średnicy wylotowej mieszalnika. dysza. W ten sposób tę samą moc strumienia można uzyskać poprzez zmniejszenie prędkości i zwiększenie średnicy, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów energii potrzebnej do wytworzenia ciśnienia powietrza przed dyszą. Oczywiście musi istnieć pewien dolny próg prędkości, z jaką strumień opuszcza dyszę, po przekroczeniu której system traci wydajność. Według podanych danych dla kotłów z paleniskami warstwowymi, dolna granica prędkości powietrza wtórnego mieści się w przedziale 30-40 m/s.

Osobnym aspektem jest zmniejszenie prędkości wylotu powietrza z dysz, a co za tym idzie, zasięgu strumieni, gdy kocioł pracuje przy zmniejszonych obciążeniach. Aby tego uniknąć, zastosuj następujące rozwiązania:

▪ zastosowanie dysz o zmiennym przekroju, co pozwala na płynną regulację pola przekroju wylotu;

▪ zmianę ilości dysz poprzez ich wyłączenie za pomocą przepustnic, przy czym realizowana jest regulacja dyskretna z całkowitą powierzchnią sekcja wyjściowa.

Należy uznać, że rozwiązania te dotyczą dość dużych kotłów, których jednostkowa moc cieplna przekracza 20 MW. W przypadku kotłów o mniejszej mocy, które służą głównie do spalania biopaliwa, akceptowalna jest praca przy zmniejszonym obciążeniu i zwiększonym nadmiarze powietrza.

Typowe błędy podczas obsługi kotłów na biopaliwo

W tym podrozdziale chciałbym się skupić nie na analizie licznych schematów konstrukcyjnych kotłów i sposobów spalania biopaliwa, ale na typowe błędy dopuszczalne podczas pracy tych kotłów. W zasadzie kluczowym błędem jest naruszenie prawidłowego bilansu powietrza, czyli praca ze zwiększonym nadmiarem powietrza, głównie z powodu nadmiernego podmuchu pierwotnego. Głównym powodem celowego zwiększania przez personel przepływu powietrza pod rusztem jest chęć obniżenia temperatury w komorze spalania, aby zminimalizować ryzyko zniszczenia wykładziny i uszkodzenia rusztów (w stosunku do rusztów ruchomych) lub tworzenie się placków i aglomeratów materiał obojętny(nakładany na złoże fluidalne). Strach (czasami irracjonalny) przed reżimem zgazowania, w którym w komorze spalania możliwe są trzaski i eksplozje, wyjaśnia kolejny charakterystyczny błąd obsługi - pracę z nadmierną próżnią w piecu kotła, czasami do 100-150 Pa. Jednocześnie personel z reguły uważa na wtórny wybuch i stara się go nie używać, jeśli to możliwe.

Obydwa czynniki razem powodują, że zawartość tlenu w spalinach często osiąga, a czasami przekracza 10% (α>2). W rezultacie:

▪ Sprawność kotła spada o 4-5% na skutek zwiększonych strat ze spalinami w porównaniu do normalnej pracy przy α = 1,4-1,5;

■ z warstwy paliwa usuwana jest duża ilość cząstek (stacjonarnych lub wrzących), które nie mają czasu na wypalenie się w komorze spalania, co prowadzi do wzrostu strat przy niedopaleniu mechanicznym do wartości q 4 = 3- 4%, natomiast wartości q 4 = są całkiem osiągalne 0,5-1,5%;

■ przyczynia się do zwiększonego porywania i niedopalenia w porywaniu ostry wzrost powstawanie trwałych osadów zewnętrznych na konwekcyjnych powierzchniach grzewczych kotłów.

Wnioski te opierają się na doświadczeniach autora zdobytych podczas rozruchów, przeprowadzania prób eksploatacyjnych i rozruchowych oraz udziału w analizach wypadków kotłów na biopaliwo, głównie przy zastosowaniu technologii spalania w złożu fluidalnym i na ruszcie skośno-przepychającym. Na przykład rażące naruszenia reżim powietrzny praca kotła KV-R-11.63-150, przebudowanego do spalania łupków bitumicznych w złożu fluidalnym (łupki bitumiczne, oczywiście, nie jest biopaliwem, ale jest do niego zbliżony pod względem reaktywności), stała się przyczyną wypadku , który rozwijał się według następującego algorytmu: stopniowe zatykanie pierwszego pakietu konwekcyjnego wzdłuż przepływu gazów prowadziło do zmniejszania przekroju poprzecznego przejścia gazów, prędkości na pozostałym odcinku wielokrotnie wzrastały na skutek zużycia erozyjnego, w kilku rurkach utworzyły się przetoki, w wyniku czego nastąpiło cementowanie złogów na niemal całej powierzchni pakietu.

W wyniku niezadowalającej wydajności kotłów typu KVD-1,2M zainstalowanych w kotłowni we wsi. Lyaskel (Republika Karelii) i spalaniu odpadów drzewnych o wilgotności 50-55%, oprócz wyjątkowo niskiej sprawności (poniżej 70%) i poważnego braku mocy, doszło do dużego przenoszenia niespalonych cząstek z kotła , które zostały przeprowadzone od komin i osiedlili się na terenie przylegającym do kotłowni. W wyniku badań (przeprowadzonych w 2007 roku) zidentyfikowano przyczyny zarówno planu projektowego – niewystarczającą objętość komory spalania, złe umiejscowienie dysz powietrza wtórnego, niewystarczającą powierzchnię grzewczą, niesprawną instalację odpopielania, jak i pracującą plan - praca z nadmiarem powietrza w spalinach α =2,1-2,6, podciśnienie za kotłem 210-240 Pa.

Inny przykład: podczas regulacji reżimowej kotła wodnego KVm-3.0 D o mocy cieplnej 3 MW w 2014 roku udało się osiągnąć zauważalny wzrost sprawności kotła (o 5-7%) niemal wyłącznie poprzez optymalizację reżim powietrzny. W kotle spalano odpady drobnofrakcyjne o dużej suchości (W t r<15%) на наклонно-переталкивающей решетке. В данном случае конструкция котла была лишена недостатков, за исключением не совсем продуманной системы подвода вторичного воздуха. Перед началом наладочных испытаний котел эксплуатировался с сильно завышенным первичным дутьем (т.е. при высоких значениях α перв), вследствие чего топливо выгорало (и частично выносилось), не достигая последних рядов колосников решетки, т.е. почти вся зола покидала котел с уносом, разрежение поддерживалось в диапазоне 80-100 Па, температура газов в камере сжигания (неэкранированной) не превышала 750 О С, избыток воздуха в уходящих газах достигал α=2. Путем перенастройки воздушного режима в сторону значительного сокращения первичного дутья и снижения разрежения в топке до 40-50 Па удалось достичь:

▪ równomierny rozkład i spalanie paliwa na całej długości rusztu;

▪ zmniejszenie udziału popiołów lotnych z prawie 100% do 55%, przy zawartości substancji palnych w żużlu nie przekraczającej 7,2%;

▪ temperatura gazu w komorze spalania wynosi około 880°C;

▪ współczynnik nadmiaru powietrza w spalinach α=1,36.

Charakterystykę kotła po regulacji eksploatacyjnej podano w tabeli.

Dość duże wartości zawartości gazów palnych w porywach i CO w spalinach tłumaczy się wspomnianą już niezadowalającą pracą układu powietrza wtórnego, który nie zapewnia skutecznego mieszania („turbulencji”) powietrza dopalającego z produktami spalania.

Wniosek

Jak przekazać personelowi obsługującemu informacje o prawidłowych metodach sterowania kotłami na biopaliwo, pozwalając na ujawnienie wszystkich możliwości urządzenia? Jak zastąpić utarte koncepcje bezpiecznej i ekonomicznej eksploatacji, wynikające z doświadczeń eksploatacji starych kotłów węglowych, w których czasami w ogóle nie było dmuchu wtórnego? Wiadomo, że nie wszystkie kotłownie małej mocy posiadają profesjonalnie wykonane mapy reżimów, a tam gdzie takie istnieją, nie zawsze monitoruje się ich przestrzeganie.

Wydaje się, że najskuteczniejszym sposobem rozwiązania tego problemu jest minimalizacja wpływu czynnika ludzkiego na proces sterowania pracą kotła, tj. głęboki stopień automatyzacji procesu spalania. Podejście to z powodzeniem wdraża się w kotłach średniej mocy; przykładem są kotły parowe ze złożem fluidalnym do spalania odpadów drzewnych, w opracowaniu których autor miał okazję uczestniczyć. Tryb powietrza w tych kotłach jest utrzymywany w następujący sposób: natężenie przepływu powietrza pierwotnego jest ściśle powiązane z zasilaniem paliwem, a wentylator powietrza wtórnego jest sterowany przez regulator w oparciu o zawartość tlenu w spalinach. Schemat ten pozwala na utrzymanie pracy przy minimalnym nadmiarze powietrza, rzeczywiste wartości zawartości tlenu w gazach za kotłem wynoszą O 2 = 3-5% (ryc. 4).

Ryż. 4. Wyświetlacz panelu sterującego kotła KE-25-24-350, przebudowanego do spalania odpadów drzewnych w złożu fluidalnym. Obiekt - mini-CHP Vileika, Wilejka, Republika Białorusi. Regulator utrzymuje zawartość tlenu w gazach za kotłem (przed stalowym ekonomizerem) O 2 =3%.

Oczywiste jest, że wyposażenie elektrowni małej mocy w rozbudowany system automatyki znacząco wpłynie na ich koszt, należy jednak mieć świadomość, że ten wzrost kosztów zostanie zrekompensowany wyższą efektywnością. W każdym razie idąc tą drogą - pełna automatyzacja kotłów na biopaliwo, nawet małej mocy -

przyjeżdżają czołowi zagraniczni dostawcy sprzętu. Oprócz czujników tlenu instalacje wyposażone są w czujniki do pomiaru CO w spalinach, co pozwala na redukcję nadmiaru powietrza do poziomu kotłów gazowych.

Literatura

1. Nussbaumer, Thomas. Spalanie i współspalanie biomasy: podstawy, technologie i podstawowe środki redukcji emisji. Energia i paliwa. T. 17. 2003.

2. Sjaak Van Loo, Jaap Koppejan. Podręcznik spalania i współspalania biomasy. Londyn: EARTHSCAN, 2008.

3. V.N. Shemyakin, A.E. Karapetow, S.V. Kryłow. Doświadczenie w praktycznym wdrażaniu technologii złoża fluidalnego w energetyce przemysłowej i komunalnej. Postępowanie CKTI. OJSC NPO TsKTI, 2009, 298 s.

4. Nickiewicz E.A. Projektowanie zespołów kotłowych. M.: Państwowe Wydawnictwo Energetyczne, 1951.

5. Aleksandrow V.G. Kotły parowe małej i średniej mocy. L.: Energia, 1972.

6. Iwanow Yu.V. Efektywne spalanie gazów palnych nadwarstwowych w piecach. Tallinn: Estońskie Wydawnictwo Państwowe, 1959.