Proces spalania paliwa odbywa się w złożu stacjonarnym i fluidalnym (fluidyzowanym). W złożu stacjonarnym (rys. 13, a) kawałki paliwa nie przemieszczają się względem rusztu, pod którym dostarczane jest powietrze niezbędne do spalania. W złożu fluidalnym (rys. 13, b) cząstki paliwa stałego poruszają się intensywnie względem siebie pod wpływem ciśnienia powietrza o dużej prędkości. Złoże fluidalne istnieje w granicach prędkości od początku fluidyzacji do trybu transportu pneumatycznego.

Na ryc. 14 przedstawia strukturę warstwy stałej. Paliwo 4 wlane na płonący koks rozgrzewa się. Uwolnione substancje lotne spalają się, tworząc płomień ponadwarstwowy 5. Maksymalną temperaturę (1300-1500 °C) obserwuje się w strefie spalania cząstek koksu 3. W warstwie można wyróżnić dwie strefy: utleniającą, a > 1 ; regeneracyjny i< 1. В окислительной зоне продуктами реакции горючего и окислителя являются как С02, так и СО. По мере использования воздуха скорость образования С02 за­медляется, максимальное ее значение достигается при избытке воздуха а = 1. В восстановительной зоне ввиду недостаточного количества кислорода (а < 1) начинается реакция между С02 и горящим коксом (углеродом) с образованием СО. Концентрация СО в продуктах сгорания возрастает, а С02 уменьшается. Длина зон в зависимости от среднего размера 6К частиц топлива следую­щая: Ьг = (2 - 4) 6К; L2 = (4 - 6) 8К. На длины зон Lx и La (в сторону их уменьшения) влияют увеличение содержания лету­чих горючих V„, уменьшение зольности Ар, рост температуры воздуха.

Ponieważ strefa 2 oprócz CO zawiera Hg i CH4, których pojawienie się wiąże się z uwolnieniem substancji lotnych w celu ich spalenia, część powietrza dostarczana jest poprzez dysze nadmuchowe 3 umieszczone nad warstwą (patrz rys. 13, A). W złożu fluidalnym zawieszone są duże frakcje paliwa. Złoże fluidalne może być wysokotemperaturowe lub niskotemperaturowe. Niskotemperaturowe (800-900°C) spalanie paliwa osiąga się poprzez umieszczenie powierzchni grzewczej w złożu fluidalnym. Dynamika złoża fluidalnego (w zależności od jego wysokości hcn) – wydzielanie się składników gazowych (S08, SO, Na i 02) oraz zmiana temperatury i – przed

Ryż. 13. Schematy spalania paliw w złożu stałym i fluidalnym:

1 - dopływ powietrza; 2 - ruszt; 3 - pierścień dmuchawy

Umieszczony na ryc. 15. W odróżnieniu od złoża stałego, gdzie wielkość cząstek paliwa sięga 100 mm, kruszony węgiel o grubości 6” spalany jest w złożu fluidalnym< 25 мм. В слое содержится 5-7 % топлива (по объему). Коэффициент теплоотдачи к поверхностям, распо­ложенным в слое, довольно высок и достигает 850 кДж/(м2-ч. К)- При сжигании малозольных топлив для увеличения теплоот­дачи в слой вводят наполнители в виде инертных зернистых ма­териалов: шлак, песок, доломит. Доломит связывает оксиды серы (до 90 %), в результате чего снижается вероятность возникнове­ния низкотемпературной коррозии. Более niski poziom Temperatura gazu w złożu fluidalnym pomaga ograniczyć powstawanie tlenków azotu podczas spalania, których uwalnianie do atmosfery powoduje zanieczyszczenie środowisko. Dodatkowo eliminuje się żużlowanie sit, czyli przyklejanie się do nich mineralnej części paliwa.

Na uwagę zasługuje także krążące złoże fluidalne, którego cechą charakterystyczną jest podejście do pracy

Warstwa w trybie transportu pneumatycznego.

Palenisko ze stałym łóżkiem może być ręczne, półmechaniczne lub mechaniczne z rusztem łańcuchowym. Istnieją paleniska z rusztem bezpośrednim (ryc. 16, a) i rewersyjnym (ryc. 16, b) / napędzane zębatkami 2. Zużycie paliwa dostarczanego ze zbiornika 3 jest regulowane wysokością montażu bramy 4 (patrz ryc. 16, a) lub prędkość ruchu dozowników 7 (ryc. 16, b). W rusztach o ruchu wstecznym paliwo podawane jest na płachtę za pomocą miotaczy 8 typu mechanicznego (rys. 16, b, c) lub pneumatycznego (rys. 16, d). Małe frakcje paliwa spalają się w zawiesinie, a duże frakcje spalają się warstwą na ruszcie,

Pod którym dostarczane jest powietrze 9. Rozgrzewanie, zapłon i spalanie paliwa następuje w wyniku ciepła przenoszonego przez promieniowanie z produktów spalania. Żużel 6 za pomocą odżużlacza 5 (ryc. 16, a) lub pod wpływem własnego ciężaru (ryc. 16, b) wchodzi do bunkra żużla. Strukturę spalonej warstwy pokazano na ryc. 16, o. Rejon III spalania koksu po II strefie podgrzania napływającego paliwa (strefa I) zlokalizowany jest w centralnej części rusztu. Znajduje się tu również IV strefa renaturyzacyjna. Nierównomierny stopień spalania paliwa na całej długości rusztu powoduje konieczność stosowania sekcyjnego nawiewu powietrza. Większość utleniacza należy podawać do strefy III, mniejszą część do końca strefy reakcji koksu, a bardzo małą ilość do strefy // przygotowania paliwa do spalania i strefy V spalania żużla. Warunek ten jest spełniony poprzez stopniowe rozprowadzenie nadmiaru powietrza na całej długości

Ryż. 17. Schemat kotła z piecem fluidalnym i konstrukcja „czopa rozprowadzającego powietrze”

Kraty. Doprowadzenie jednakowej ilości powietrza do wszystkich sekcji może skutkować zwiększeniem nadmiaru powietrza na końcu blachy rusztowej, w efekcie czego w strefie III nie będzie wystarczającej ilości powietrza do spalania koksu (krzywa ag).

Główną wadą palenisk z rusztem łańcuchowym są zwiększone straty ciepła w wyniku niepełnego spalania paliwa. Zakres stosowania takich rusztów ogranicza się do kotłów parowych o wydajności D - 10 kg/si paliw o uzysku lotnym UD f = 20% i obniżonej wilgotności W" = 3,25% kg/MJ.

Tonnfa ze złożem fluidalnym stosowana jest na kotle o wydajności pary D = 75 t/h, pracującym na łupkach bitumicznych (rys. 17). W strefie niskotemperaturowego złoża fluidalnego znajdują się powierzchnie grzewcze przegrzania 8 i parowania 9. Paliwo dostarczane jest do warstwy 3 od góry, a powietrze ze skrzynki 6 wprowadzane jest przez „miski” (ryc. 17, b) umieszczone wzdłuż rusztu. Popiół usuwany jest z warstwy za pomocą układu odpopielania nr 7. Niewielkie frakcje paliwa spalają się w postaci zawiesiny nad warstwą. Przekazywanie ciepła do powierzchni wyparnych 2 w piecu U do przegrzewacza 11 i ekonomizera 10 odbywa się jak w kotle bębnowym.

Aby zapewnić niezawodną cyrkulację czynnika w powierzchniach odparowania 9 znajdujących się w warstwie, stosuje się pompę cyrkulacyjną 5.

Piece fluidalne charakteryzują się zmniejszoną emisją szkodliwych związków takich jak NOx, SO2, niskim prawdopodobieństwem żużlowania sit oraz możliwością (ze względu na niską temperaturę (gazy)) nasycenia objętości pieca powierzchniami grzewczymi. 44

Ich przyczyną jest zwiększone niecałkowite spalanie paliwa, wysokie opór aerodynamiczny 4 ruszty i 3 warstwy, wąski zakres regulacji wydatku pary w kotle.

Efektywne spalanie stałego drobnoziarnistego paliwa (0-20 mm) można osiągnąć stosując zasadę złoża fluidalnego (fluidyzowanego), którego zastosowanie przy zgazowaniu paliw, w metalurgii żelaza i metali nieżelaznych, rafinacji chemicznej i ropy naftowej, budownictwie i innych gałęzi przemysłu pozwoliło na radykalne zintensyfikowanie szeregu procesów technologicznych.

Warstwa fluidalna charakteryzuje się prędkością powietrza pierwotnego, która przekracza granicę stabilności warstwy gęstej, ale jest daleka od prędkości wznoszenia się cząstek ośrodka. W tych warunkach wszystkie cząstki w warstwie ulegają intensywnemu wymieszaniu, poruszając się oscylacyjnie w górę i w dół i generalnie warstwa ma stosunkowo wyraźną górną granicę. Warstwa fluidalna paliwa stałego charakteryzuje się zwiększonym stężeniem w objętości komory spalania, a także zwiększoną prędkością względną w warstwie w0tп, co powoduje powstanie korzystne warunki do szybkiego spalania paliwa. W przeciwieństwie do gęstej (nieruchomej) warstwy, której opór aerodynamiczny wzrasta zgodnie z prawem mocy wraz ze wzrostem intensywności podmuchu, w warstwie fluidalnej opór nie zależy od tego współczynnika (ryc. 6.10, a).

Przy małych prędkościach nadmuchu warstwa pozostaje nieruchoma i pełni funkcję filtra. Po osiągnięciu krytycznej prędkości nadmuchu siła nacisku przepływu gazu w warstwie staje się równa sile grawitacji cząstek. Warstwa zaczyna się rozszerzać, a wraz z dalszym wzrostem prędkości powietrza cząsteczki zaczynają się poruszać. Objętość warstwy zwiększa się 1,2-1,8 razy w zależności od intensywności podmuchu, kształtu i wielkości cząstek. Opór złoża fluidalnego nie zmienia się wraz ze zmianą intensywności nadmuchu, ponieważ zwiększa to odległość między cząstkami, czyli zwiększa się powierzchnia przepływu gazu. W przypadku nadmiernego wzrostu prędkości nadmuchu cała warstwa ulega zawieszeniu i można ją usunąć z komory roboczej.

Warstwa upłynniona, podobnie jak ciecz, charakteryzuje się liniowym prawem spadku ciśnienia na jej wysokości (ryc. 6.10, b). Ciśnienie (opór) w złożu fluidalnym jest proporcjonalne do jego wysokości i gęstości „wrzącego” materiału. W przeciwieństwie do zawieszenia pneumatycznego, gdzie względna prędkość cząstek i gazu zbliża się do zera, złoże fluidalne jest oddzielne
okresach (kiedy cząstki opadają) osiąga kilka metrów na sekundę.

Pierwsze zastosowanie zasady złoża fluidalnego w urządzeniu spalania zapoczątkowano w 1944 roku pracami Moskiewskiego Instytutu Energetycznego w odniesieniu do niskoreaktywnych paliw drobnoziarnistych (AS, koksik), a następnie węgli brunatnych. Charakterystyka osobliwość Palenisko MPEI jest schemat dwuetapowy organizacja procesu spalania. Piece ze złożem fluidalnym stosowane są jako pierwszy etap, gdzie jest intensywny i głęboki przygotowanie termiczne paliwo: ogrzewanie, suszenie i uwalnianie gazów palnych o wysokiej temperaturze. Drugi stopień pieca fluidalnego stanowi komora dopalania gazu palnego emitowanego przez złoże fluidalne i zawartych w nim termicznie przygotowanych cząstek porywanych.

Kiedy takie paleniska działają na popiół, około jedna trzecia powietrza potrzebnego do spalania całkowite spalanie paliwo. Tworzenie gazu w złożu fluidalnym (rys. 6.11) przebiega podobnie jak w warstwie gęstej, z tym że strefy tlenowa i redukcyjna mają zwiększoną grubość. Temperaturę złoża fluidalnego utrzymuje się na poziomie uniemożliwiającym topnienie popiołu, aby uniknąć żużlowania warstwy. Można to osiągnąć instalując powierzchnie chłodzące warstwowo, z recyrkulacją spaliny itd.
W normalnie pracującym złożu fluidalnym nie występuje stopiony żużel.

Stosunkowo wysoka i dość równomierna temperatura na wysokości złoża (przy pracy na palniku popielnikowym wynosi około 1000°C), korzystne warunki hydrodynamiczne determinowane zwiększoną względną prędkością gazu oraz obecność dostatecznie rozwiniętej powierzchni utleniania drobnoziarnistego ziarniste paliwo zapewnia wysoką wydajność złoża fluidalnego jako pierwszego stopnia pieca półgazowego z warstwą wrzącej wody. W rozpatrywanych warunkach wydobywający się z warstwy palny gaz ma temperaturę około 1000°C i ciepło spalania 1,7-2,5 MJ/m 3 . Gęstość pozorna Przepływ ciepła na ruszcie strzałowym wynosi q n =4,7/7 MW/m2.

Drugi stopień pieca fluidalnego do dopalania i usuwania gazu można wykonać wg różne opcje. Na ryc. 6.12 przedstawia schemat jednokomorowego pieca fluidalnego z kotłem wodnym; Drugi stopień pieca ze złożem fluidalnym znajduje się bezpośrednio nad złożem. W warunkach produkcyjnych taka palenisko działała na koksiku i węglu z regionu moskiewskiego. Rozmiar paliwa 0-20 mm. Moc cieplna gorąca woda kocioł grzewczy około 5 MW. Przy pracy z koksikiem (Ar = 17,33%; Wp = 19,85%) pod ruszt dostaje się około 30% całkowitej ilości powietrza potrzebnego do spalania. sekcja na żywo 3-4%. Pozostała część powietrza jest dostarczana do Komora spalania nad złożem fluidalnym przez dwa rzędy dysz. Niezbędne chłodzenie złoża fluidalnego do osiągnięcia trybu bezżużlowego (1000°C) osiągane jest poprzez chłodzone wodą powierzchnie znajdujące się w złożu fluidalnym i włączone w obieg kotła.

Współczynnik przenikania ciepła ze złoża fluidalnego do powierzchni chłodzącej wynosi około 250-400 W/(m2*K). Przewidziano także wtrysk wody bezpośrednio do złoża fluidalnego, aby w razie potrzeby móc regulować jego temperaturę. Podczas pracy na węglu klasy BM pod Moskwą (A p = 19,8%; W p = 33,84%) do warstwy dostarczano około 50-60% całkowitego powietrza, a temperatura warstwy utrzymywała się na poziomie 900°C. Utrzymanie pożądanej zawartości popiołu w warstwie, co zapobiega jej wygaśnięciu i zapewnia niewielkie straty na skutek mechanicznego dopalenia przy zasysaniu, odbywa się poprzez ciągłe lub okresowe „przedmuchiwanie” warstwy przez szambo. Wysokość warstwy w stanie wrzenia utrzymuje się na poziomie 600-800 mm. Wymagane ciśnienie powietrza pod rusztem wynosi 3400-3900 Pa. Przy pracy na koksizie zużycie paliwa wynosi około 0,3 kg/s, a przy pracy na węglu pod Moskwą - 0,5 kg/s. W tym przypadku pozorna gęstość strumienia ciepła rusztu wielkopiecowego wyniosła q H - 4,8 MW/m 2 przy objętościowej gęstości wydzielania ciepła dla całej komory spalania g y = 0,17 MW/m.

Na ryc. Rysunek 6.13 pokazuje inne opcje drugiego stopnia pieca ze złożem fluidalnym. Na schemacie a - wariant pieca jednokomorowego ze złożem fluidalnym, w którym powietrze wtórne doprowadzane jest stycznie w celu intensyfikacji spalania powietrza wylotowego; na schemacie b połączenie pierwszego i drugiego stopnia wyścigu dwukomorowego odbywa się za pomocą specjalnego palnika turbulentnego; Na schemacie c komorę cyklonową z odżużlaniem ciekłym zastosowano jako drugi stopień pieca ze złożem fluidalnym. W latach 50-tych zbudowano i uruchomiono w ZSRR trzy piece fluidalne, co pokazało możliwość efektywne spalanie różne paliwa drobnoziarniste.

Szczególne zainteresowanie organizacją spalania paliw w złożu fluidalnym wynika z szeregu okoliczności. Do spalania można stosować różne paliwa, w tym paliwa niskiej jakości o wielkości cząstek 0-20 mm. Jednocześnie koszty energii potrzebnej do przygotowania paliwa są znacznie obniżone. Umiejscowienie powierzchni grzewczych w złożu fluidalnym, gdzie współczynnik przenikania ciepła wynosi 200-300 W/(m2*K), zapewnia znaczne zmniejszenie zużycia metalu w instalacji. Praca z warstwą stosunkowo niskotemperaturową (800-1000°C) prowadzi do znacznej redukcji zanieczyszczeń atmosfery związkami siarki, gdyż większość z nich pozostaje w warstwie i jest usuwana wraz z popiołem. Aby zwiększyć stopień wychwytywania siarki, do złoża fluidalnego można dodać wapno lub dolomit. Ze względu na niską temperaturę gazy opuszczające złoże fluidalne praktycznie nie zawierają tlenków azotu. Zmniejszona zostaje także sublimacja związków zasadowych w popiele paliwowym, co prowadzi do zmniejszenia zanieczyszczenia powierzchni grzewczych.

Schemat ideowy kotła z piecem fluidalnym z częścią powierzchni grzewczych umieszczonych w złożu pokazano na rys. 6.14. Przewidziano powrót do pieca wychwyconych pozostałości ze złoża fluidalnego, które zwykle zawierają znaczną ilość niespalonego węgla. Możliwy jest również schemat z dopalaniem spalin w specjalnym urządzeniu. Obecnie za granicą i w ZSRR eksploatowane są różne piece fluidalne, zarówno dla kotłów o dużej wydajności pary, jak i pracujące pod ciśnieniem (do 1 MPa), co prowadzi do dalszej intensyfikacji procesu spalania paliw stałych oraz doskonalenie wskaźników technicznych i ekonomicznych.

Wraz ze spalaniem paliwa stałego w złożu fluidalnym można zorganizować wysokoefektywne spalanie paliw gazowych i ciekłych. Aby to zrobić, upłynniona warstwa materiał obojętny(piasek, kawałki cegły itp.), w którym spalany jest gaz lub płynne paliwo. Nawierzchnie grzewcze kotła można także zamontować w takim złożu fluidalnym, co intensyfikuje wymianę ciepła.

Piece technologiczne ze złożem fluidalnym znajdują również szerokie zastosowanie w przemyśle, w szczególności do wypalania różnych materiałów zawierających siarkę (piryty, koncentraty miedzi, cynku i in.). Aby utrzymać temperaturę złoża na poziomie uniemożliwiającym żużlowanie, stosuje się elementy schładzane, które umieszczone są w złożu fluidalnym i odprowadzają nadmiar ciepła. Elementy te zwykle wytwarzają parę. Więcej informacji na temat tego typu instalacji technologii energetycznej można znaleźć w rozdziale. 18.

Stan rozpatrzenia projektu przez Radę Koordynacyjną: Nie rozważany. Obiekty realizacji: Przemysł, Kotłownie, RTS, CTS, CHP. Efekt wdrożenia:
- dla obiektu oszczędność na inwestycjach kapitałowych na budowę stacji do 10%, oszczędność paliwa, zwiększenie sprawności bloków kotłowych;
- Dla miasto zmniejszenie zużycia paliw, poprawa jakości i niezawodności źródeł ciepła, obniżenie stawek dla odbiorców. .

Stacjonarny kocioł fluidalny- kocioł stacjonarny do spalania paliwa w warstwie fluidalnej materiału obojętnego, popiołu lub mieszanin, z częścią powierzchni grzewczych umieszczoną w tej warstwie.

łóżko wodne- złoże fluidalne, stan złoża ziarnistego materiał sypki, w którym pod wpływem przepływającego przez niego strumienia gazu lub cieczy (środków upłynniających) cząstki materiału stałego intensywnie przemieszczają się względem siebie. W tym stanie warstwa przypomina wrzącą ciecz, nabywając część swoich właściwości, a jej zachowanie jest zgodne z prawami hydrostatyki. W K.s. uzyskuje się bliski kontakt pomiędzy materiałem ziarnistym a środkiem upłynniającym, co powoduje skuteczna aplikacja K. s. w aparaturze przemysłu chemicznego, gdzie konieczne jest oddziaływanie fazy stałej i ciekłej (dyfuzja, procesy katalityczne itp.).

Tabela według danych JSC NPO TsKTI

			Ilość	Termiczny moc, MW		Rok uruchomienia
	wieś Pussi, Estonia, firma AS „Repo”.				starożytny odpady/łupki
	wieś Jüri, Estonia, AS „ELVESO”	nowy bojler na ciepłą wodę			noże torf/ starożytny marnować
	wieś Kietaviškės, Litwa, DOMINGA HARDWOOD AB (wraz z Kazlu Rudos Metalas JSC)				starożytne odpady
	Mariampole, Litwa, „Marijampoles RK” (wraz z JSC „Kazlu Rudos Metalas”)	(wyposażenie nowego kotła w palenisko NTKS)			starożytny marnować
	Wieś Maksatikha, obwód Twerski, Maksatikhinsky DOK	(przebudowa istniejącego kotła)			starożytny marnować
		(wyposażenie nowego kotła w palenisko NTKS)			starożytny marnować
	Plunge, Litwa, AB „PLUNGES BIOENERGIJA” (wspólnie z JSC „Kazlu Rudos Metalas”)	(wyposażenie nowego kotła w palenisko NTKS)			starożytny marnować
	Wilejka, Białoruś, Mini-CHP na bazie RK nr 3 (wspólnie z Axis Industries JSC)	Nowy kocioł parowy D=22 t/h, p=24 bar, t=350°C			starożytny marnować	V ten moment- prowadzenie prac uruchomieniowych
	Wieś V.Sinyachikha, obwód swierdłowski, fabryka sklejki CJSC „Fankom”	Nowy kocioł parowy Odcinek 20-2.4-350 DF			starożytny marnować	Obecnie - etap produkcji sprzętu

Główne cechy spalania paliw właściwe wyłącznie złożu fluidalnemu to:

Intensywne mieszanie cząstek paliwa z pęcherzykami gazu, co pozwala uniknąć pojawienia się znacznych nierównowag temperaturowych w warstwie i w konsekwencji żużla;

Intensyfikacja przenoszenia ciepła ze złoża fluidalnego do powierzchni wymiany ciepła (cząstki twardy materiał schłodzenie na powierzchni rury przemytej płynem roboczym, ze względu na różnicę gęstości, wydziela o kilka rzędów wielkości więcej ciepła niż cząstka gazu o tej samej objętości schładzająca się do tej samej temperatury; współczynnik przenikania ciepła do rur zanurzonych w złożu fluidalnym wynosi w nowoczesnych piecach ~250 W/m2K);

Intensyfikacja spalania paliwa stałego (wyjaśniona wzrostem powierzchni właściwej utleniania i ciągłą „odnawianiem” jej powierzchni na skutek intensywnej pulsacji, rotacji, zderzeń, kruszenia i ścierania na drobny pył).

W piecach fluidalnych (rys. 1, 2) spala się miał węgla brunatnego i kamiennego o wielkości kawałków od 2 do 12 mm.

Temperaturę warstwy, aby uniknąć żużlowania, reguluje się wprowadzając parę wodną w ilości 0,3-0,6 kg/kg. Istnieje możliwość zastąpienia pary wodą natryskową za pomocą pistoletów natryskowych (zużycie wody 0,2-0,3 kg/kg).

Wadami pieców ze złożem fluidalnym są:

Odwęglanie wynosi do 20-30% całkowitego węgla z paliwa (dlatego zaleca się stosowanie tych palenisk, jeśli możliwe jest dopalanie, 0-1 mm ubytku w przestrzeni roboczej kotła);

Zażużlanie przestrzeni międzydyszowej i samych dysz kratek rozprowadzających powietrze przy niewystarczającym dynamicznym ciśnieniu powietrza;

Zużycie ścierne powierzchni wymiany ciepła, szczególnie duże w przypadku zanurzonych w złożu fluidalnym.

Ryż. 1. Piec półgazowy ze złożem fluidalnym.

1 - bunkier paliwowy; 2 - podajnik ślimakowy; 3 - ruszt; 4 - skrzynka nadmuchowa do dostarczania powietrza pierwotnego; 5 - dopływ powietrza wtórnego; 6 - żaluzja zbiornika; 7 - wentylator dmuchawy.

Ryż. 2. Piec fluidalny z zanurzonym wymiennikiem ciepła.

1 - kratka rozprowadzająca powietrze; 2 - wymiennik ciepła; 3 - podajnik żużla; 4 - palnik pilotowy; 5 - urządzenie do gromadzenia i usuwania popiołu; 6 - przenośnik ślimakowy.

W celu Dodaj opis technologia oszczędzania energii do Katalogu, wypełnij ankietę i wyślij ją na adres zaznaczone „do katalogu”.

Spalanie paliw w złożu fluidalnym

Nowoczesny rozwój energetyka oraz pogarszająca się sytuacja ekologiczna na świecie wymagały poszukiwania i rozwoju rozwiązań bardziej postępowych i przyjaznych środowisku czyste technologie spalanie paliw stałych.

Za jeden z obiecujących kierunków zapewniających przyjazność dla środowiska stosowania stałych paliw niskiej jakości w elektrowniach przyszłości należy uznać ich spalanie w kotłach z piecami ze złożem fluidalnym o różnych modyfikacjach: klasycznym, obiegowym, aerospoutingu za pomocą urządzeń aerosoutingu, ponieważ zmniejsza to znacznie emisję SO 2 i NO x już na etapie spalania.

1.1. Spalanie paliw stałych w piecach kotłowych z klasycznym złożem fluidalnym

Ryż. 1.1. Schematy instalacji ze złożem fluidalnym: a – złoże fluidalne klasyczne: b – złoże fluidalne obiegowe; c – złoże fluidalne pod ciśnieniem; 1 – powietrze główne; 2 – zasilanie paliwem; 3 – powietrze wtórne; 4 – wylot popiołu; 5 – powrót porwania; 6 – produkty spalania; 7 – cyklon; 8 – powierzchnia grzewcza; 9 – turbina i sprężarka

Na ryc. 1.1. Pokazano schemat pieca z klasycznym złożem fluidalnym bąbelkowym. W szampańskim złożu fluidalnym o godz ciśnienie atmosferyczne węgiel (lub inny paliwo stałe) jest spalany w złożu cząstek stałych (zwykle wapienia), które jest fluidyzowane za pomocą powietrza do spalania dostarczanego pod złoże. Warstwa jest podgrzewana gorącym powietrzem lub gazami za pomocą specjalnego urządzenia palnik gazowy. Kotły fluidalne projektowane są tak, aby temperatura złoża mieściła się w przedziale 815–870 o C. Możliwość pracy w temp. niskie temperatury prowadzi do kilku korzyści. Ze względu na niską temperaturę wiązania SO 2 może być stosowany jako sorbent niedrogie materiały takich jak wapień i dolomit. Kiedy do warstwy dodaje się wapień lub dolomit, w wyniku reakcji pomiędzy CaO i SO2 powstaje CaSO4. W zależności od zawartości siarki w paliwie i ilości sorbentu, emisję SO 2 można zmniejszyć o 90% lub więcej. Termiczne tlenki azotu powstają w temperaturach powyżej 1300 o C. Wraz ze spadkiem temperatury szybkość reakcji tworzenia NO x znacznie maleje. W temperaturach 815–870 o C ilość NO x powstających w złożu fluidalnym jest znacznie mniejsza niż w tradycyjnych kotłowniach pracujących w wyższych temperaturach.

Technologia spalania w złożu fluidalnym (FBC) ma cała linia korzyści w porównaniu ze spalaniem pyłu węglowego paliw stałych.

Obejmują one:

– prostota konstrukcji;

– możliwość spalania węgli niskiej jakości;

– bezpieczeństwo eksploatacji;

– brak młynów drobnomielących;

– wiązanie SO 2 i SO 3;

– tłumienie NOx (do 200 mg/m3).

Dzięki intensywnemu mieszaniu temperatura w całym złożu fluidalnym wyrównuje się, dzięki czemu warstwę można uznać za izotermiczną. Powierzchnie grzewcze opuszczone do złoża fluidalnego charakteryzują się bardzo wysokim współczynnikiem przenikania ciepła. Ułatwia to zniszczenie warstwy granicznej na powierzchni wymiany ciepła, a także bezpośredni kontakt cząstek z powierzchnią odprowadzania ciepła.

Wadami tej technologii spalania jest zużycie ścierne powierzchni grzewczych znajdujących się w warstwie; wysokie wartości dopalania mechanicznego, ograniczające moc kotłów wyposażonych w piece ze złożem fluidalnym do 250 t/h. Kotły o większej mocy wymagają większych rusztów, co stwarza trudności w zapewnieniu jednakowej prędkości nadmuchu.

Idealnym paliwem do kotłów ze złożem fluidalnym jest łupek bitumiczny, który charakteryzuje się dużą reaktywnością oraz dużą zawartością popiołu, co decyduje o dużej masie materiału, dzięki czemu temperatura spalania jest stabilizowana, następuje szybkie wysychanie paliwa i dobre wypalenie.

Przy stosowaniu niskopopiołowych węgli Kansk-Achinsk wymagany jest duży dodatek materiału obojętnego. Spalanie węgli o dużej zawartości soli metali alkalicznych jest bardzo korzystne w przypadku stosowania w piecach ze złożem fluidalnym, gdzie praktycznie nie dochodzi do odparowania soli. Rodzi to możliwość wykorzystania w energetyce tzw. węgli „słonych”.

Przykładem tego są doświadczenia przemysłowe związane z wprowadzeniem w USA złoża fluidalnego do spalania węgli żużlowych „słonych”.

W 1986 roku firma Babcock-Wilcox przekształciła kocioł opalany mechanicznie w elektrociepłowni Montana-Dakota w jednostkę ze złożem fluidalnym. Kocioł ten został pierwotnie zaprojektowany do wytwarzania pary o wydajności 81,9 kg/s (295 t/h) pod ciśnieniem 9 MPa i temperaturze 510 o C do spalania węgla brunatnego ze złoża Belakh.

Jednakże wysoka zawartość związków sodu w popiele lotnym doprowadziła do silnego żużlowania pieca i zanieczyszczenia przegrzewacza. Przed przebudową za pomocą urządzenia ze złożem fluidalnym moc ograniczono do 50 MW przy mocy projektowej 72 MW. Aby uniknąć żużla i zanieczyszczenia powierzchni grzewczych oraz zapewnić pracę przy pełna moc zastosowano złoże fluidalne. Nowa instalacja ze złożem fluidalnym o przekroju 12,2 x 7,9 m został zabudowany w starym kotle przy minimalnych zmianach powierzchni dociskowych sit. Kratka rozprowadzająca powietrze i otaczające ją ścianki chłodzone były wodą. W warstwie umieszczono przegrzewacz i parownik, aby zapewnić niezbędną produkcję pary i przegrzanie pary oraz ograniczyć temperaturę warstwy do 815 o C. Prędkość gazu w warstwie wynosiła 3,7 m/s, a głębokość warstwy w stanie eksploatacyjnym Do włączenia i uruchomienia instalacji nawiew powietrza prowadzono przez osiem sekcji. Ponieważ węgiel brunatny ze złoża Belakh jest paliwem wysoce reaktywnym, nie przewidziano zwrotu popiołów lotnych. Ze względu na niską zawartość siarki i dużą zawartość zasadowości w paliwie, jako materiał warstwowy zastosowano piasek. Kocioł został oddany do użytku w maju 1987 roku. Obecnie blok ten przenosi obciążenie 80 MW bez żużla i zanieczyszczeń powierzchniowych. Zmierzone stężenia NOx wyniosły 0,14 g/MJ.

Doktorat JESTEM. Sidorov, dyrektor,
Doktorat A. A. Skriabin, Zastępca Dyrektora ds. Nauki,
A.I.Medvedev, dyrektor techniczny,
F.V. Szczerbakow, główny inżynier,
Centrum badawcze PA „Biyskenergomash”, Barnauł, terytorium Ałtaju

O możliwości stosowania pieców z wymuszonym niskotemperaturowym złożem fluidalnym

Obiecującym kierunkiem rozwoju energetyki przemysłowej i komunalnej jest wprowadzenie wysoce efektywnych schematów organizacji procesu spalania w wymuszonym niskotemperaturowym złożu fluidalnym (FFL). Ta technologia zapewnia stabilne spalanie w objętości warstwy i przestrzeni nad warstwą. Umożliwia spalanie niemal każdego rodzaju paliwa i odpadów palnych w stosunkowo niskiej temperaturze (800-1000°C) bez spiekania warstwy.

Paleniska z klasycznym pęcherzykowym złożem fluidalnym charakteryzują się niskimi współczynnikami upłynnienia i co za tym idzie niezbyt dużymi naprężeniami cieplnymi kratki rozprowadzającej powietrze (do 3 MW/m2). Procesy prowadzone są w objętości warstwy. Spalanie nad warstwą szybko ustaje ze względu na szybkie ochłodzenie gazów spalinowych, dlatego cały podmuch musi zostać doprowadzony pod warstwę. Powierzchnię nad warstwą i ekranami spalania wykorzystuje się z małą wydajnością; nadmiar ciepła z warstwy należy usunąć poprzez zanurzone w niej powierzchnie grzewcze. W rezultacie paleniska z klasyczną warstwą mają Duża powierzchnia i nieporęczny. Dodatkowo eksploatacji powierzchni zanurzonych towarzyszy intensywne zużycie ścierne. Pomimo niskiego poziomu temperatur złoża, nawet krótkotrwałe zaprzestanie upłynniania lub lokalny wzrost temperatury jest niebezpieczne ze względu na spiekanie cząstek złoża. To z góry określa wąski zakres regulacji.

Główną różnicą pomiędzy FKS a innymi typami złoża fluidalnego jest duża (3-10 m/s) prędkość skraplania – tłoczenie złoża. W tym przypadku zapewnione jest niskie podpalenie mechaniczne (poniżej 1,5-2,5%) dzięki rozszerzeniu przekroju przestrzeni spalania nad warstwą w kierunku ku górze. Sprzyja to powrotowi dużych cząstek do warstwy (recyrkulacja) i ogranicza usuwanie małych cząstek. FKS nie posiada powierzchni grzewczych zanurzonych w warstwie i problemów z tym związanych. Niezawodne działanie rury ekranowe w strefie

dynamiczny efekt warstwy zapewnia użytkowanie Skuteczne środki ochrona przed zużyciem ściernym.

Kratka rozprowadzająca wymuszony nawiew powietrza ma następujące zalety:

• ▪ zapewnia małe wymiary reaktora siatkowego i fluidalnego, a co za tym idzie, korzystne warunki dla modernizacji i przebudowy zainstalowany sprzęt, niski koszt i niskie koszty napraw;
• ■ umożliwia spalanie paliwa o grubszym rozdrobnieniu w porównaniu do klasycznego złoża fluidalnego; właściwie dla węgla brunatnego największy rozmiar kawałek może osiągnąć 30-50 mm;
• ■ zapewnia więcej niezawodne działanie warstwę w zależności od warunków występowania, a tym samym rozszerza zakres kontroli obciążenia.

Technologia FKS zakłada pracę warstwy w trybie zgazowania paliwa przy rzeczywistych wartościach nadmiaru powietrza α<1,0. Величина избытка определяется калорийностью и видом топлива и может составлять 0,3-0,7 (для бурых углей больше). Это позволяет еще более уменьшить габариты реактора и снизить затраты на подачу воздуха под решетку. Высвободившийся воздух увеличивает долю вторичного дутья, необходимого для дожигания уноса и продуктов газификации, - до 70%, что позволяет организовать активное вихревое движение топочных газов, способствующее повышению эффективности сгорания топлива. Теплонапряжение воздухораспределительной решетки в расчете на поданное топливо может достигать 10-15 МВт/м2.

Technologia FKS wtłaczania kratki rozprowadzającej powietrze jest zbliżona do cyrkulującego złoża fluidalnego (CFB) i ma następujące zalety:

▪ możliwość integracji kotłów FKS w standardowe ogniwa kotłowe;

▪ brak żużlowania powierzchni grzewczych;

▪ dobra wydajność palenisk FKS w porównaniu do zmechanizowanych palenisk warstwowych pod względem kosztów, żywotności, niezawodności i łatwości konserwacji;

▪ brak wyposażenia młyna;

▪ możliwość spalania szerokiej gamy paliw i odpadów palnych;

■ szerokie możliwości regulacji parametrów pracy kotłów FKS oraz wysoka stabilność nośności, co pozwala na ich współpracę z turbinami parowymi;

▪ wysoka efektywność ekologiczna w zakresie emisji tlenków siarki i azotu.

Jednocześnie w porównaniu do CFB wprowadzenie technologii wymuszonego złoża fluidalnego wymaga znacznie niższych kosztów kapitałowych.

Szczególnie atrakcyjne możliwości wdrożenia FCS stanowią te związane z przebudową kotłowni. Pozwalają zaoszczędzić i wykorzystać większość zainstalowanego sprzętu, znacznie obniżyć koszty inwestycyjne, a zatem są przystępne dla większości przemysłowych przedsiębiorstw energetycznych i użyteczności publicznej. Jednocześnie zainwestowane środki szybko się zwracają, a rentowność wzrasta.

Zazwyczaj podstawą wprowadzenia technologii FCC jest:

▪ nowa konstrukcja z możliwością pracy na węglu niskogatunkowym;

▪ konieczność zapewnienia niezawodnych dostaw ciepła i energii (np. poprzez wymianę paliwa, poszerzenie asortymentu wykorzystywanego węgla, wykorzystanie lokalnych paliw niskiej jakości czy odpadów palnych);

▪ konieczność ograniczenia kosztów paliwa poprzez wymianę na tańsze lub zwiększenie efektywności jego spalania;

■ konieczność wymiany przestarzałego, wyeksploatowanego sprzętu;

▪ konieczność utylizacji odpadów palnych, takich jak odpady z przeróbki węgla, drewna i jego obróbki, żużle z kotłów warstwowych itp.

Doświadczenie w obsłudze kotłów z systemem FCS

Do tej pory wraz z wieloma przedsiębiorstwami wdrożyliśmy piece z FCS w ponad 50 obiektach. Jako przykłady podamy naszym zdaniem najciekawsze z nich.

Przykład 1. Rekonstrukcja CHPP-2 Chita z konwersją kotłów warstwowych na spalanie węgla Kharanorsky'ego w złożu fluidalnym. W latach 1999-2003. Wykorzystując technologię FKS przeprowadzono całkowitą przebudowę CHHITA CHPP-2 z przeniesieniem kotłów warstwowych TS-35 na spalanie węgla brunatnego Khara Norsk (Qrn = 2720 kcal/kg; Ap = 13,2%; Wр = 40% ) w złożu fluidalnym.

Konieczność przebudowy spowodowana była niską sprawnością kotłów warstwowych i znacznymi kosztami remontów. Dodatkowo celem było zwiększenie wydajności kotła do 42 t/h.

Rekonstrukcja objęła następujące elementy kotła:

■ zmieniony został profil dolnej części paleniska. Zdemontowano osłonę łańcucha, przednie i tylne szyby wysunięto w dół. Ściany boczne pokryte są grubą okładziną na wysokości od kratki nawiewu do osi paneli chłodzących; przesłony ścian bocznych pozostają niezmienione;

▪ na kratce rozprowadzającej powietrze zamontowane są zdejmowane kołpaki rozprowadzające powietrze, zapewniające równomierne upłynnienie warstwy, oraz dwie rury do drenażu chłodzonej wodą warstwy w celu usunięcia żużla;

■ do rozpalenia kotła w osobnej skrzynce powietrznej pod rusztem montuje się urządzenie rozpalające. Gorące gazy powstające podczas spalania oleju napędowego podgrzewają warstwę od dołu i zapewniają zapłon węgla dostarczanego do paleniska. Po stabilnym zapłonie węgla w warstwie urządzenie rozpalające zostaje wyłączone;

■ dysze ostrego nadmuchu są zamontowane na przedniej i tylnej ścianie paleniska. Powietrze podgrzane w nagrzewnicy dostarczane jest do dysz za pomocą standardowego wentylatora VD-13,5×1000;

▪ w celu zapewnienia upłynnienia warstwy dodatkowo zamontowano dwa wentylatory wysokociśnieniowe VDN-8,5-I×3000;

▪ powiększono drugi pakiet przegrzewaczy wzdłuż przepływu gazu, umiejscowiony w obrotowym kanale gazowym;

▪ zdemontowano drugą kostkę nagrzewnicy powietrza wzdłuż przepływu gazu;

▪ ekonomizer kotła zwiększono o 3,5 pętli;

▪ powiększono łopatki standardowego oddymiacza D-15.5 i wymieniono silnik na mocniejszy, co wiąże się ze wzrostem wydajności kotła z 35 do 42 t/h.

Zrekonstruowany piec z FKS zasadniczo różni się od tradycyjnych pieców ze złożem fluidalnym, a mianowicie:

■ duża prędkość upłynniania (do 9-10 m/s), kakutopox CFB. Dzięki intensywnemu mieszaniu nie występują nierównomierne temperatury i stężenia paliw na powierzchni warstwy. Materiał warstwowy jest częściowo wprowadzany do objętości pieca i po intensywnym ochłodzeniu spływa po tylnym sicie z powrotem do warstwy, chłodząc ją. Dzięki powtarzalnej cyrkulacji materiału warstwy wewnątrz pieca zapewnione jest dobre spalanie materiałów palnych;

▪ tylko 50-60% powietrza biorącego udział w procesie spalania dostarczane jest pod ruszt, pozostała część powietrza dostarczana jest poprzez dysze nadmuchowe wtórne. Brak powietrza w warstwie powoduje częściowe zgazowanie paliwa i dwustopniowe spalanie;

▪ powietrze wtórne dostarczane poprzez dysze umieszczone na przedniej i tylnej ścianie pieca tworzy silny, poziomy wir, który przyczynia się do dopalania gazów i wyniesionych miałów.

Zastosowane rozwiązania techniczne pozwoliły znacząco poprawić parametry użytkowe kotła, a w szczególności:

▪ zwiększyć spalanie paliwa bez stosowania kosztownych urządzeń separacyjnych i powrotnych stosowanych w kotłach CFB. Maksymalne straty przy podpaleniu mechanicznym nie przekraczają 2,5%;

▪ rozszerzyć granicę kontroli temperatury pary przegrzanej poprzez intensyfikację wymiany ciepła w piecu wywołaną wirem poziomym;

■ regulować temperaturę warstwy poprzez zmianę przepływu powietrza pod rusztem bez stosowania zanurzonych powierzchni grzewczych. Po przejściu do trybu zgazowania temperatura warstwy spada. Zależność temperatury warstw od natężenia przepływu powietrza pod rusztem ma wyraźnie wyrażone maksimum w punkcie ich stosunku stechiometrycznego; wraz ze wzrostem lub spadkiem ilości powietrza w warstwie temperatura maleje. Dzięki temu kocioł nie ma ograniczeń obciążenia ze względu na wysoką temperaturę złoża;

■ osiągnąć umiarkowane zużycie powierzchni konwekcyjnych, ponieważ 60-70% całkowitego porwania to poślizg stosunkowo dużych cząstek (100-1000 mikronów), które nie wpadły w poziomy wir, reszta to bardzo drobny popiół, który ma niewielki wpływ na zużycie;

▪ zmniejszenie emisji tlenków azotu 2-krotnie (w porównaniu z piecami warstwowymi i pochodniami). Ze względu na dwustopniowe spalanie i niskie temperatury złoża w całym zakresie obciążeń regulacyjnych oraz przy ewentualnym nadmiarze powietrza w palenisku, maksymalne stężenie NOx nie przekracza 200 mg/m3;

▪ wykluczyć znaczne straty na skutek niedopalenia chemicznego. Stężenie tlenku węgla powstałego w wyniku dopalania w wirze pionowym nie przekracza 100 ppm.

Charakterystykę porównawczą kotła stacji nr 7 przed i po rekonstrukcji podano w tabeli 1.

Tabela 1. Charakterystyka kotła Nr art. Nr 7 Chitinskaya CHPP-2.

Nazwa parametru	Oznaczający
	Przed rekonstrukcją	Po rekonstrukcji
Wydajność, t/h	35	42
Ciśnienie pary, MPa	3,8	3,8
Temperatura pary, °C	440	440
Temperatura wody zasilającej, °C	105	105
Strata ciepła przy mechanicznym niedopaleniu,%	4,5	2,5
Sprawność kotła brutto,%	82	86
Zakres kontroli obciążenia,%	40-100	52-100
Nadmiar powietrza za paleniskiem	1,4	1,3
Temperatura gazów spalinowych, °C	175	180
Stężenie CO (nie więcej), mg/m3	4000	100
Stężenie NOX (nie więcej), mg/m3	450	200

Wyniki badań regulacyjnych wykazały, że maksymalna wydajność pary kotła po remoncie jest ograniczona wydajnością oddymiacza i wynosi 44 t/h. Poprawia się napełnienie pieca przy obciążeniach powyżej 35-38 t/h, zmniejsza się zawartość tlenku węgla w gazach.

Z danych eksploatacyjnych wynika, że ​​sposób spalania zrekonstruowanych kotłów charakteryzuje się dużą stabilnością. Odchylenia temperatury pary przegrzanej w trybie stacjonarnym są krótkotrwałe i nie przekraczają ±5°C. Nie obserwuje się nierównowagi temperatur na całej szerokości pieca i pulsacji. Temperatura pracy warstwy wynosi 820-980°C.

Podczas testów rozruchowych stwierdzono, że minimalne obciążenia cieplne zapewniające samonagrzewanie warstwy w pełni odpowiadają zadanemu harmonogramowi spalania kotła. Zużycie węgla na utrzymanie minimalnej temperatury złoża wynosi około 1,5 t/h, co stanowi około 15% zużycia paliwa dla kotła przy obciążeniu znamionowym.

Zapłon kotła rozpoczyna się od oleju napędowego. Po stabilnym spaleniu węgla w warstwie w temperaturze 500-550°C wyłącza się dyszę pilotową, ustawia się minimalne zużycie paliwa i kocioł kontynuuje grzanie bez zewnętrznej ingerencji w tryb spalania. Zużycie oleju napędowego do ogrzewania warstwy podczas rozpalania z rezerwy zimnej wynosi nie więcej niż 200 litrów. Po przestoju kotła krótszym niż 6 godzin zużycie oleju napędowego zmniejsza się o połowę. W przypadku postoju kotła krócej niż 3 godziny rozpalanie odbywa się bez użycia paliwa ciekłego, natomiast rozpalenie węgla następuje od ciepła zgromadzonego w warstwie. Zamiast oleju napędowego można stosować olej opałowy.

Tym samym w wyniku przebudowy udało się uzyskać kocioł bardziej niezawodny i sterowalny, o sprawności brutto o co najmniej 4% wyższej niż przed przebudową. Niezawodność, bezpieczeństwo i właściwości środowiskowe nowego paleniska są nie tylko porównywalne z paleniskami warstwowymi i palnikowymi, ale także je przewyższają.

Aby zapobiec zużyciu ściernemu powierzchni grzewczych stykających się ze złożem fluidalnym, w CHITA CHPP-2 zastosowano technologię napawania rur materiałem odpornym na zużycie (rys. 1).

Biorąc pod uwagę prostotę konstrukcji oraz możliwość spalania dowolnego paliwa niskiej jakości, nowe urządzenie spalające może znaleźć zastosowanie przy projektowaniu i rekonstrukcji kotłów pyłowych i olejowo-gazowych małej i średniej mocy. Przestawienie kotłów na węgiel z wykorzystaniem tej technologii pozwoli nie tylko zaoszczędzić paliwo płynne do rozpałki, ale także wyeliminuje zużycie oleju opałowego do rozpalenia pochodni. Udział oleju opałowego wykorzystywanego do tych celów można zmniejszyć o rząd wielkości.

Przykład 2. Budowa kotłowni składającej się z trzech kotłów z paleniskami FKS. W 2003 roku firma Amuragrocenter OJSC wybudowała kotłownię z trzema kotłami KE-10-14-225S do spalania mieszanki węgla brunatnego (80%) i łuski owsianej (20%) w piecach FKS.

Na ryc. Rysunek 2 przedstawia montaż urządzeń na wcześniej przygotowanych fundamentach konstrukcji budowlanych budynku kotłowni, którymi jest lekka metalowa rama z prefabrykowanymi płytami ściennymi typu warstwowego. Doświadczenie w budowie kotłowni tej konstrukcji wskazuje na możliwość skrócenia pełnego cyklu budowy kotłowni o wydajności cieplnej 15-30 Gcal/h w ciągu 5-6 miesięcy, z wyłączeniem operacji usuwania izolacji.

Przykład 3. Budowa kotłowni z trzema kotłami parowymi do spalania węgla brunatnego ze złoża Itat. W 2005 roku kierownictwo OJSC Altaivagon (Rubtsovsk, terytorium Ałtaju) podjęło decyzję o budowie własnej kotłowni z trzema kotłami parowymi KE-25-14-225PS (ryc. 3), podyktowanej względami ekonomicznymi. W wyniku budowy przedsiębiorstwo otrzymało własne źródło energii, wyposażone w wysokosprawne kotły wykonane w technologii FKS o sprawności 84-87%, spalające tani węgiel brunatny ze złoża Itatskoe (charakterystyka węgla dla masy roboczej: pH = 3100 kcal/kg Wр = 39%;

Aby zwiększyć niezawodność i trwałość powierzchni ekranów grzejnych w strefie działania złoża fluidalnego, zastosowano dwie metody zabezpieczenia rur przed zużyciem ściernym (rys. 4). Na wysokości 1 m od kratki rozprowadzającej powietrze, na rurach mocowane są okładziny żeliwne (gatunek ChH16, twardość 400-450 HV, temperatura pracy do 900°C), na wysokości 1 m od okładzin, zabezpieczenie nakłada się metodą natryskiwania gazowego warstwy samotopliwego stopu PR-NH17SR4-40/100 (grubość nanoszonej warstwy - od 0,5 do 1,4 mm, twardość - 418 HV). Jak pokazuje doświadczenie eksploatacyjne, zabezpieczenie to gwarantuje niezawodną pracę rur sitowych.

Schemat kotła KE-25-14-225PS pokazano na ryc. 5.

Kocioł wyposażony jest w system automatycznego sterowania, który zapewnia wszystkie standardowe regulacje, zabezpieczenia i alarmy dla kotłów małej i średniej mocy. Zapewnia rozruch kotła ze stanu zimnego i postoju „gorącego” oraz pracę kotła w trybie automatycznym.

Kocioł KE-25-14-225PS, zgodnie z wymaganiami SNiP i technologią działania pieca, jest wyposażony w układ pomiarowy zapewniający kontrolę i rejestrację następujących parametrów:

▪ poziom (wysokość) warstwy (kontroli);

▪ poziom wody w bębnie (przepływ wody przez kocioł) (kontrola i rejestracja);

▪ ciśnienie pary w bębnie (ciśnienie wody na wlocie i wylocie kotła) (kontrola);

▪ ciśnienie powietrza w kratce rozprowadzającej powietrze (sterowanie);

▪ podciśnienie w piecu (kontrola);

▪ podciśnienie na oddymiaczu (sterowanie);

▪ temperatura spalin (kontrola);

▪ temperatura warstwy (kontrola i rejestracja);

▪ temperatura gazów spalinowych (kontrola);

▪ temperatura wody opuszczającej kocioł w trybie ciepłej wody użytkowej (kontrola i rejestracja);

▪ zużycie pary (kontrola i rejestracja).

Panel sterowania i monitorowania pokazany jest na rys. 6.

Wszystkie systemy automatyki są połączone w jeden obwód sterujący. Miejsce pracy operatora (operatora kotła) zlokalizowane jest w oddzielnym pomieszczeniu. Może jednocześnie sterować kilkoma kotłami i innymi urządzeniami procesowymi.

Tabela 2. Wyniki badań pracy kotła KE-25-14-225PS st. Nr 3 kotłowni Altaivagon, Rubtsovsk.

Tabela 3. Wyniki badań przemysłowych kotłów KV-F-11.63-115PS st. Nr 1, 2 i 3 w kotłowni centralnej w Borzyi.

Charakterystyka	Sztuka. nr 1		Sztuka. Nr 2		4,6	10,1	4,9	9,5	4,2	9,8
Zużycie wody, m3/h	218	218	210	210	200	200
Stężenie CO, mg/nm3 (a=1,4)	405	360	180	382	477	438
Stężenie NOX, mg/nm3 (oc=1,4)	347	353	235	409	297	207
Zawartość palna w porwaniu,%	10	14,5	15,8	15,5	11,9	13
Przepływ powietrza na warstwę, Nm3/h	7200	13410	6900	13760	8210	12940
Całkowity przepływ powietrza na kocioł, Nm3/h	10000	20600	11000	22400	12000	20600
Temperatura złoża fluidalnego, °C	765	810	726	792	742	792
Sprawność kotła brutto,%	89,9	84,4	86,3	84,3	84,6	83,5
Specyficzne zużycie paliwa standardowego, kg/Gcal	155,1	155,8	158,9	161,9	160,2	161,3

Uwaga: paliwo - węgiel brunatny: 0^=3012 kcal/kg; Ar=13,2%; Wp=35,9%.

Sterowanie i monitorowanie odbywa się z komputera znajdującego się w wydzielonym pomieszczeniu poprzez sieć lub z ekranu dotykowego na panelu sterowania. Widok panelu sterującego kotła pokazano na rys. 7.

Wyniki badań kotła KE-25-14-225PS (tab. 2) wykazały wysoką sprawność, niską emisję NOx (300-385 mg/nm3) i CO (80-300 mg/nm3). Zawartość materiałów palnych w porwaniu wraz ze wzrostem obciążenia od 30 do 100% zmieniała się w zakresie 10-21%, przy odpowiedniej zmianie spalania mechanicznego od 1,59 do 3,87%. Sprawność kotła wahała się w całym zakresie obciążenia 84,9-86,3%. Temperatura pary wynosiła 204-225°C. Temperatura złoża fluidalnego wynosiła średnio 890°C i zapewniała niezawodną, ​​bezżużlową pracę kotła. Jednostkowe zużycie paliwa równoważnego wyniosło 188,3 kg/MW.

Przykład 4. Przebudowa kotłowni poprzez wymianę wyeksploatowanych kotłów na dwa kotły wodne z paleniskami FKS. W latach 2005-2006 W mieście Mogocha na terytorium Zabajkału zrekonstruowano kotłownię mieszkaniową i usług komunalnych, wymieniając zużyte kotły na dwa kotły wodne KEV-10-95PS (ryc. 8) z piecami FKS do spalania węgla brunatnego Kharanorsky .

Główne parametry techniczne kotła:

▪ moc grzewcza 6,98 MW (6 Gcal/h);

▪ ciśnienie wody na wlocie nie przekracza 0,8 MPa (8,0 kgf/cm2);

▪ ciśnienie wody na wylocie jest nie mniejsze niż 0,24 MPa (2,4 kgf/cm2);

■ temperatura wody na wylocie nie wyższa niż 95°C;

▪ sprawność kotła (brutto) 85,87%;

■ całkowite zużycie paliwa 2596 kg/h. Cechą konstrukcyjną kotła jest obecność paleniska FKS zainstalowanego w dolnej części komory spalania kotła, utworzonej przez ceglane ściany zbiegające się do dołu. Palenisko FKS składa się z kratki rozprowadzającej powietrze (pow. 2,4 m2) ze skrzynią powietrzną w dolnej części, komory rozpalającej z dyszą, rury spustowej warstwy oraz urządzenia odżużlającego. Na kratce montowane są zdejmowane żeliwne zaślepki w kolejności korytarzowej. Powietrze dostarczane jest pod kratkę za pomocą wentylatora wysokociśnieniowego VDN 8,5×3000-I (17 000 m3/h; 75 kW).

Układ przygotowania paliwa dostarcza do warstwy węgiel o wielkości cząstek do 25-30 mm. Podawanie do warstwy odbywa się za pomocą dwóch podajników PTL 600 ze zdemontowanymi rotorami.

Przed rozpaleniem kotła na kratkę rozprowadzającą powietrze nasypany jest obojętny wypełniacz. Jako obojętny wypełniacz stosuje się piasek, drobny kruszywo lub żużel o frakcjach 1-6 mm. Wysokość wylewanej warstwy wynosi 250-350 mm.

Układ opalania kotła składa się ze zbiornika oleju słonecznego, pompy paliwa, filtrów mechanicznych i dokładnych oraz armatury. Kocioł opalany jest poprzez podgrzanie warstwy gorącymi gazami dostarczanymi pod ruszt, powstającymi podczas spalania paliwa ciekłego w komorze zapłonowej. Temperaturę warstwy podczas rozpałki reguluje się poprzez zmianę zużycia paliwa rozpałkowego.

Aby ograniczyć straty powstałe na skutek niedopalenia mechanicznego, kocioł wyposażono w dwustopniowy system porywania powrotu. Pierwszy etap polega na rozbudowie pieca do góry, co pozwala na oddzielenie największych cząstek wylatujących z warstwy. Wzdłuż nachylonych ścian dolnej części pieca cząstki cofają się do objętości złoża fluidalnego. Drugi etap to wiązka konwekcyjna kotła. Uwięzione w nim cząstki palne są zawracane poprzez pneumatyczne linie transportowe do przestrzeni nadwarstwowej.

Kocioł posiada spalanie dwustopniowe. Część powietrza (około 70%) dostaje się pod kratkę rozprowadzającą powietrze. Pozostała część powietrza wprowadzana jest do komory spalania poprzez ostre dysze nadmuchowe. Zarówno powietrze pierwotne, jak i wtórne dostarczane jest z jednego wentylatora VDN 8,5×3000-I.

Za kotłem zainstalowana jest klapa oddymiająca DN-12,5×1500 (75 kW).

Aktualnie zainstalowane kotły działają, opinie personelu są pozytywne.

Przykład 5. Przebudowa kotłowni centralnej poprzez montaż trzech kotłów stacyjnych z paleniskiem FKS. W 2006 roku w mieście Borzya przeprowadzono remont kotłowni centralnej, instalując trzy nowe kotły wodne KV-F-11.63-115PS, stacje nr 1, 2 i 3. Schemat kotła przedstawiono na rys. 9.

Główne cechy konstrukcyjne kotła:

■ moc grzewcza 11,63 MW (10 Gcal/h)

▪ ciśnienie wody na wlocie nie większe niż 1,0 MPa (10,1 kgf/cm2);

▪ opór hydrauliczny zespołu kotła wynosi 0,18 MPa (1,8 kgf/cm2);

▪ temperatura wody na wlocie wynosi co najmniej 70°C;

■ temperatura wody na wylocie nie wyższa niż 115°C;

▪ sprawność kotłowni (brutto) 84%;

▪ szacunkowe zużycie paliwa (węgiel brunatny Kharanor) 4112 kg/h.

Wyniki badań przemysłowych nowych kotłów podano w tabeli. 3.

Przykład 6. Budowa pilotażowego zakładu technologii energetyki przemysłowej do produkcji półkoksu z węgla brunatnego Bieriezowskiego z wykorzystaniem reaktora FKS. W 2006 roku w kotłowni OJSC Razrez Bieriezowski 1 uruchomiono pilotażową przemysłową instalację energetyczno-technologiczną do produkcji półkoksu z węgla brunatnego Bieriezowskiego (Qrn = 16168 kJ/kg, Ap = 2,93%, Wр = 34,1%) przy zachowaniu mocy cieplnej kotła.

Instalacja została zaprojektowana w oparciu o seryjny kocioł wodny KV-TS-20. Cechą szczególną instalacji jest zastosowanie reaktora FKS.

Węgiel z zasobnika podawany jest do złoża fluidalnego czterema zsypami umieszczonymi w przedniej części kotła. W reaktorze w temperaturach 580-700°C odbywa się jego piroliza, której towarzyszy spalanie części lotnych i drobnych cząstek usuniętych z warstwy. Powietrze pod ruszt reaktora dostarczane jest za pomocą wentylatora wysokociśnieniowego VDN-8,5×3000.

Z reaktora powstały półkoks „przelewa się” do chłodnicy rurowej.

Schłodzony tam do temperatury 100-120°C, transportowany jest systemem przenośników do leja zasypowego.

W wyniku termochemicznej obróbki węgla w reaktorze ze złożem fluidalnym otrzymuje się półkoks (Qrn = 27251-27774 kJ/kg, Ap = 7,95-8,25%, Wр = 4,2-3,42%).

Uzysk wagowy półkoksu stanowi około 25% zużycia węgla dostarczanego do kotła.

Instalacja energetyczno-technologiczna pracuje przy optymalnych proporcjach powietrza pierwotnego i wtórnego oraz dostarczanego paliwa, co pozwala przy minimalnych dla tego projektu stratach ciepła i szkodliwych emisji uzyskać 20 Gcal/h ciepła i zapewnić stabilną produkcję półkoksu wymaganą jakość przy dobrych wskaźnikach ekonomicznych. Szacowany okres zwrotu kosztów inwestycji to nie więcej niż 17,5 miesiąca.