Рассматриваемые технологии сжигания местных видов топлива (МВТ) в котлах небольшой произ­водительности могут применяться практически на всех подлежащих реконструкции объектах при удов­летворении следующим требованиям:

• обеспечение номинальной тепло- и паропроизводительности котлов;

• высокая надёжность и экономичность работы оборудования;

• удовлетворительные экологические показатели.

Применение иных технологий допустимо в слу­чаях, когда перечисленные требования носят ме­нее строгий характер (например, достаточна пониженная нагрузка агрегата либо возможна значи­тельная подсветка факела природным газом или мазутом).

Выбор технологии при переводе котлов на МВТ определяется множеством факторов, важнейшими из которых являются:

• вид и качество топлива (в некоторых случаях — и количество);

• перспективные изменения в структуре топлив--ого баланса;

• требуемые показатели работы установки по­сле реконструкции;

• уровень подготовки обслуживающего персонала. Решение в каждом конкретном случае может

быть принято только после тщательного анализа ситуации на объекте и соответствующих расчётов.

ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

Названное топочное устройство является од­ним из самых современных и универсальных по используемому виду топлива (без ограничения влажности и зольности). Оно позволяет сжигать всю гамму древесных отходов собственного про­изводства или покупных, а также осуществлять совместное сжигание древесины и торфа. При этом обеспечиваются высокая экономичность котла и незначительные выбросы вредных веществ в ат­мосферу.

На деревоперерабатывающих предприятиях широко распространён следующий состав древес­ных отходов: опилки — 20%; щепа — 60%; кора — 20%. Влажность колеблется и может превышать 60%.

Для древесины температура начала выхода летучих равна приблизительно 170°С. Выход ле­тучих V^Г = 80%, сернистость Sc = 0,2-1,0 %.

Характеристики древесины различных пород риведены в таблице.

НАКЛОННАЯ КОЛОСНИКОВАЯ РЕШЁТКА

Колосниковая решётка предназначена для сжи­гания кородревесных отходов (КДО) в наклонном слое с перемещением по мере их выгорания и об­разования очаговых остатков.

Варианты:

1. Топка с наклонной (под углом 45°) беспро­вальной колосниковой решёткой, под которой рас­положен специальный шлаковыгружатель, произ­водящий шуровку горящего слоя топлива. Привод механизмов — гидравлический или электромеха­нический, колосники неподвижны.

2. Топка с наклонно-переталкивающей решёт­кой, состоящая из двух частей, причём вторая часть (короткая) предназначена для дожигания; колосники подвижные.

В обоих случаях в топке котла следует устано­вить горелку для розжига и организации дожига продуктов возгонки.

В топке организуются зоны подготовки топли­ва: на охлаждаемых водой трубах установлены два яруса специальных колосников, под которые под­водится воздух, активного горения с регулируемой толщиной слоя, камера с дожигающим устрой­ством. В нижней части расположены сопла остро­го дутья, через которые подаётся воздух, обеспе­чивающий дожигание провала. Дожигательная ре­шётка выполнена из поворотных колосников. По­ворот колосников осуществляется исполнитель­ным механизмом с электроприводом. С помощью дожигательной решётки осуществляется механи­зированное удаление золы и шлака из топки.

Возможна установка отдельно стоящего пред-топка с колосниковой решёткой, неохлаждаемой, из шамотного кирпича, обшитого стальным лис­том. Предтопок может быть установлен и непо­средственно под котлом.

Искрозолоуловитель устанавливается перед воздухоподогревателем для организации возвра­та уноса в топку на дожигание и состоит из ули­точного золоуловителя, транспортирующих трубо­проводов, циклона-отделителя золы и течки золы с клапаном-мигалкой.

Для подачи масла к гидроцилиндрам загрузчи­ка и колосников предназначена маслостанция. Её производительность и расход выбираются в зави­симости от необходимых усилий и скорости пере­движения КДО.

Так как на колосниках происходит горение КДО, то должна быть установлена система их охлажде­ния. Как правило, это либо хозяйственная, либо химочищенная, либо питательная вода. Её расход и температура на выходе определяются из расчё­та горения.

Воздух для сжигания КДО разделён на два по­тока: первичный и вторичный. Первичный воздух подаётся под наклонные колосники топки и пред­назначен для организации основного горения. Этот воздух должен быть подогретым. Вторичный воз­дух предназначен для дожигания продуктов непол­ного сжигания КДО. Этот воздух подаётся в то­почный объём выше наклонных колосников. Ме­сто его ввода определяется аэродинамикой пото­ка дымовых газов. На всех воздуховодах устанав­ливается отсечная и регулирующая арматура. При этом первичный и вторичный воздух целесообразно подавать индивидуальными вентиляторами.

При сжигании КДО образуется лёгкая летучая зола, которая уносится потоком дымовых газов из топки в конвективную часть котла, где часть этого уноса осаждается. Одновременно с летучей золой может уноситься из слоя какое-то количество мел­ких фракций КДО, которые также могут оседать в конвективной части котла. Для их сбора, накопле­ния и последующего удаления под конвективной частью котла должны быть установлены бунке­ры. Причём, в зависимости от содержания горю­чих в уловленном уносе, он должен возвращаться ча дожигание или удаляться вместе с золой.

В целом для сжигания КДО, например, на котле ДКВр-20 необходимо дополнительно установить следующее оборудование:

• топливный бункер;

• загрузчик КДО с приводом;

• наклонную колосниковую решётку с приводами;

• систему охлаждения колосников топки;

• маслостанцию;

• вентилятор, воздуховоды и регулирующую ар­матуру;

• систему подогрева дутьевого воздуха;

• систему сбора и удаления уноса из котла;

• систему очистки дымовых газов;

• дымосос для удаления дымовых газов;

• систему автоматического регулирования ра­боты топки и необходимый КИПиА.

Стоимость оборудования — 125 тыс. евро без НДС и транспортных расходов. Суммарная сто­имость реконструкции — около 12 млн. руб. РФ.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Технология разработана на основе установок Игнифлюид" (Франция) и "Дуклафлюид" (Чехо­словакия), а также решётки ТНУ (топка низкосорт­ных углей) ЦКТИ и Кусинского машиностроитель­ного завода.

Топочное устройство ВЦКС (высокотемператур-чый циркулирующий кипящий слой) представляет собой узкую наклонную подвижную решётку в виде бесконечной ленты, собранной из чугунных колос-чиков трёх типов: ведущих и ведомых (основных) правых и левых. Колосниковое полотно решётки ВЦКС имеет обратный ход. Рама колосниковой ре­шётки представляет собой сварную конструкцию с расположенным внутри её воздушным коробом, разделённым поперечными перегородками на шесть зон: пять дутьевых рабочих и одну, пред-

назначенную для уплотнения. В раме также рас­положены валы со звёздочками, привод решётки, боковые и поперечные (межзонные) уплотнения.

Топка оснащена механической подачей топли­ва, системами распределения первичного и вто­ричного воздуха и системой золоудаления. Мак­симальный размер подаваемого куска топлива в виде древесных отходов (опилок, щепы, коры) не должен превышать 150 мм.

Решётка имеет дутьевые зоны для подачи пер­вичного воздуха из главного короба от дутьевого вентилятора. Зоны герметично отделены друг от друга, что позволяет регулировать выход воздуха под решёткой и варьировать нагрузкой котлоагре-гата в достаточно широком диапазоне. Для при­вода колосниковой решётки применяется редуктор.

Наличие развитой системы вторичного (остро­го) дутья способствует реализации двухступенча­той схемы подачи воздуха в топку. Недогоревшие частицы топлива и золы улавливаются в камере осаждения уноса и возвращаются в топку на до­жигание с помощью воздушного эжектора.

Для подачи и распределения древесного топ­лива применяется узел топливоподачи — шнеко-вый питатель и разгонная плита с углом наклона 45° к горизонту.

Кипящий слой без специального инертного на­полнителя образуется и функционирует над пер­выми тремя-четырьмя дутьевыми зонами. Послед­ние зоны служат для догорания не полностью вы­горевших в слое наиболее крупных кусков топ­лива. В дутьевые зоны решётки воздух подаётся из коллектора первичного дутья по отдельным па­трубкам, снабжённым шиберами для оперативно­го управления топочным процессом.

Изменение конструкции топочных экранов, на­ряду с большей высотой топочного пространства, позволяет обеспечить условия для внутренней сепарации крупных частиц топлива и возврата уно­са в активную зону горения, что обеспечивает сни­жение потерь тепла с механическим недожогом топлива. В котельной установке применяется двух­ступенчатая схема процесса сжигания, когда под решётку подаётся не весь необходимый для горе­ния воздух, а лишь его часть, обеспечивающая ожижение и поддержание кипящего слоя. Осталь­ной воздух подаётся во вторую ступень в количе­стве, необходимом для полного выгорания пода­ваемого топлива. Воздух к соплам вторичного ду­тья подаётся от отдельного вентилятора возврата уноса и вторичного дутья.

Применение двухступенчатой подачи воздуха в топку также способствует лучшему выгоранию частиц топлива и является внутритопочным ме­роприятием для снижения газообразных вредных выбросов (NOx). С целью улучшения зажигания влажного топлива котёл комплектуется воздухо­подогревателем, причём подогретый воздух пода­ётся как под решётку, так и на вторичное дутьё.

Боковые стены топочной камеры выложены из огнеупорного кирпича (зажигательный пояс), что необходимо для устойчивости воспламенения топ­лива ухудшенного качества и надёжной работы котельной установки.

Зола и очаговые остатки транспортируются под­вижной решёткой в систему золоудаления, кон­струкция которой выбирается заказчиком.

Необходимы строительные работы по установ­ке топки под котлом и фундаментов дополнитель­ных тягодутьевых машин (ТДМ) а также изоляци-онно-обмуровочные работы. Стоимость рекон­струкции (например, котла ДКВр-20) — около 11 млн. руб. РФ.

ВИХРЕВОЕ СЖИГАНИЕ ИЗМЕЛЬЧЁННЫХ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

При разработке настоящей технологии (НПП "Экоэнергомаш") использованы некоторые элемен­ты пылеугольного сжигания топлива, низкотемпе­ратурного вихря В.В.Померанцева, а также пред­ложенной профессором Г.А.Кнорре схемы сжига­ния в циклонах.

С применением численного и аэродинамиче­ского моделирования были отработаны следующие вопросы:

• оценка удерживающей способности вихря по отношению к твёрдой фазе;

• оптимальные геометрические параметры;

• расположение и ориентация сопел дутья;

• осевая рециркуляция потока;

• поля скоростей;

•коэффициенты аэродинамического сопротив­ления.

На практике топочные камеры котлов типа ДКВр, ДЕ, КЕ и других реконструируются для подачидре-весных отходов и воздушного дутья для организации устойчивого вихря с вертикальной осью вращения.

Вихревые топки характеризуются интенсивным горением и поэтому требуют непрерывной дози­рованной подачи топлива.

Для стабилизации горения влажных древесных отходов применяются традиционные меры — по­догрев дутьевого воздуха и утепление топки. Мо­гут быть применены дополнительные схемы, на­пример, с двухсторонним воспламенением слоя и тангенциальной подачей острого дутья, позволя­ющие распространить выжигание уноса и топоч­ный процесс в надслоевой объём.

Рядом с котлом устанавливается расходный бункер объёмом 20-30 м3 нижней отметкой ~2 м.

Для дозирования и подачи топлива из расход­ного бункера в топку котла используется шнек с частотным приводом.

Остальные элементы топливоподачи известны.

Наиболее важным фактором, влияющим на по­казатели работы топочной камеры и котла в це­лом, является влажность топлива. Расчётами и опытом определена граница между сухими и сы­рыми отходами, которая находится на уровне 40-45 %.

Для получения и сжигания сухих отходов (влаж­ность около 20%) необходима сушилка; для сжи­гания сырых отходов нужен подогрев воздуха в воздухоподогревателе.

КПД котла на сухих отходах — до 85-87 %; на сырых отходах — около 70%.

Производительность при этом составляет 0,7-0,8 номинальной.

В целом вихревая технология сжигания измель­чённой древесины имеет следующие преимуще­ства по сравнению с другими схемами:

• горение топлива непосредственно в топочной камере котла без строительства предтопка;

• высокая степень выгорания;

• отсутствие заноса поверхностей нагрева по газовому тракту котла;

• сравнительно невысокая стоимость.