Высокотемпературный кипящий слой (ВТКС)

Технология сжигания углей в кипящем слое на узкой наклонной подвижной колосниковой решетке возникла в середине 1950-х годов во Франции и получила название Игнифлюид (Ignifluid). В нашей стране эта технология имеет достаточно широкое распространение и известна под названием ВТКС (высокотемпературный кипящий слой). Также для этой технологии применяются и другие названия: можно встретить топки ТНУ (топки для низкосортных углей), ВЦКС (высокотемпературного циркулирующего кипящего слоя), ТЛКС (топки ленточные кипящего слоя).

Концепция данной технологии заключается в сжигании угля в кипящем слое, состоящем из сжигаемого топлива (в традиционном кипящем слое сжигание топлива происходит в слое инертного материала). Кипящий слой образуется на узкой подвижной решетке, наклоненной к горизонту под углом 8-15°. Под решетку, в зону активного горения подается примерно 50% необходимого для горения воздуха, т.е. сжигание осуществляется в газификационном режиме. Дожигание продуктов неполного сгорания осуществляется в топочном объеме путем вдувания вторичного воздуха.

Топка котла КВ-РФ-29-150

 Частицы золы в кипящем слое при достижении температуры начала деформации имеют склонность к взаимному слипанию и объединению без включения частиц углерода (эффект Годеля) с образованием крупных агломератов, которые опускаются на решетку и перемещаются ею в шлаковый бункер.

Отличительной особенностью технологии сжигания в ВТКС является высокое теплонапряжение зеркала горения в зоне кипящего слоя, значения которого должны находиться в пределах qv= (8 – 15) 10⁶ ккал/м²ч.
В котлах с топками ВТКС возможно успешное сжигание широкой гаммы углей: антрацитов и тощих углей, озоленных каменных углей, низкосортных бурых углей.

 Основными преимуществами технологии ВТКС являются:

• высокая скорость протекания гетерогенной реакции горения угля;
• низкое содержание горючих в шлаке, реально достижимы величины q4(шл)<1,0% для каменных углей и q4(шл)<0,5% для бурых углей;
• большая универсальность по сжигаемому топливу - в котлах с топками ВТКС возможно успешное сжигание широкой гаммы углей: антрацитов и тощих углей, озоленных каменных углей, низкосортных бурых углей;
• высокие показатели маневренности – диапазон изменения нагрузки котла 20 – 100%;
• быстрая растопка котла, например, время вывода водогрейного котла тепловой мощностью 10 МВт с топкой ВТКС из холодного состояния на номинальную нагрузку не превышает 40-60 мин;
• отсутствие необходимости в растопочном топливе;
• привычные методы эксплуатации, незначительно отличающиеся от обычных слоевых котлов.

ООО «ИЦ КотлоПроект» обладает богатым опытом как в проведении реконструкций существующих котлов с оснащением их топками ВТКС, так и в создании новых котлов с топками ВТКС. Отличительные особенности и конкурентные преимущества наших разработок основаны на инновационных способах (конструктивных и режимных): 

Монтаж газоплотных секций водогрейного котла КВ-РФ-29-150 с топкой ВТКС

• поддержания оптимальной температуры в зоне горения;
• минимизации процессов шлакования угля и образования непродуваемых воздухом зон на колосниковой решетке;
• обеспечение высокой температуры возвращаемого в топку уноса;
• применение воздуха в качестве охлаждающего агента в панелях охлаждения боковых уплотнений колосниковой решетки;
• применение технологии высокоточного стального литья при изготовлении колосникового полотна решетки;
• применение системы ШЗУ сухого типа, с использованием вибротранспортеров.

Вновь создаваемые котлы с топками ВТКС имеют современную газоплотную конструкцию; глубокую степень автоматизации процессов горения, подачи топлива и шлакозолоудаления; гибкую систему ввода вторичного воздуха с использованием сопел с регулируемой площадью выходного сечения; оригинальные решения по улавливанию и возврату в топку частиц уноса.
На наш взгляд, оптимальная область применения технологии ВТКС – паровые и водогрейные котлы промышленной и коммунальной энергетики в диапазоне мощностей от 4,5 до 60 МВт.