Представлены основные положения технологии сжигания в кипящем слое (КС), конструктивные особенности котлов с КС на биотопливе. Наряду с преимуществами данной технологии рассмотрены эксплуатационные проблемы, особое внимание уделено вопросам шлакования и образования наружных отложений в котлах с КС.

Статья опубликована в журнале "Академия энергетики" № 2 (70), апрель 2016 г.

А.Э. Карапетов, ООО «ИЦ КотлоПроект», г. Санкт-Петербург

Сжигание биотоплив в топках кипящего слоя

Концепция технологии сжигания в кипящем слое

 Cжигание осуществляется в ванне раскалённого инертного материала, причём массовая доля топлива в объёме всего слоя не превышает 2-10% (1). Активное перемешивание ("кипение") частиц способствует интенсификации теплообмена в кипящем слое, происходит быстрая и эффективная подготовка (испарение влаги, выход летучих) топлива и его сгорание. Это позволяет сжигать в топках кипящего слоя самые низкосортные топлива, сжигание которых в традиционных топочных устройствах крайне неэффективно, а порой и невозможно.

Кипящий слой организуется на неподвижной воздухораспределительной решётке, под которую подаётся ожижающий агент – воздух. Температура кипящего слоя поддерживается в диапазоне 700-900С, что позволяет избежать шлакования слоя, а также минимизировать образование вредных газообразных выбросов. Если в котлах, сжигающих топливо с высокой теплотой сгорания, для поддержания этой температуры в слой необходимо вводить специальные теплоотводящие элементы, то при сжигании высоковлажного топлива (различные виды древесных отходов, торф) такая необходимость, как правило, отпадает, т. к. тепло, выделяемое при сгорании в слое расходуется на испарение влаги.

Для стабильной работы топок кипящего слоя важна подготовка топлива, а именно обеспечение равномерного фракционного состава. Кипящий слой твёрдых частиц существует в диапазоне между скоростью начала ожижения и скоростью уноса. Значения этих скоростей находятся в прямой зависимости от диаметра частиц, т.е. частицы, размер которых значительно превышает допустимый, опустятся на дно слоя и будут исключены из процесса горения, а мелкие пылевые частицы безвозвратно вынесутся из слоя. 

Обычно максимальный размер частиц топлива для установок кипящего слоя ограничивают 10-12 мм для угля или сланца и 80 мм для топлив биологического происхождения (2). При этом минимально возможное количество пылевых фракций является положительным фактором. В зависимости от вида топлива и среднего размера его частиц подбирается засыпка (инертный материал). Для угля или сланца в качестве засыпки может служить собственная зола, а для малозольных топлив (торф, древесные отходы), как правило, применяется сеяный песок.

В котлах с кипящим слоем организуется двухступенчатая подача воздуха: первичный высоконапорный воздух, который подаётся под решётку кипящего слоя и служит ожижающим агентом и вторичный (возможно в несколько ярусов), подаваемый над слоем для дожигания летучих и вынесенных из слоя мелких пылевых фракций.

На рис.1 представлен продольный разрез котла КЕ-25-40-440, реконструированного для сжигания древесных отходов в кипящем слое.

Для ознакомления с полным текстом журнальной версии статьи направьте пожалуйста запрос, воспользовавшись формой обратной связи или нашим электронным адресом: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Статья опубликована в журнале "Академия энергетики" № 2 (70), апрель 2016 г.