Логотип Рентехно
(044) 332-81-90
Рішення відновлювальної енергетики - Перевищуючи ваші очікування
enuaru

Принципи роботи теплогенераторів на альтернативних видах палива

Головна » Блог про ВДЕ » Принципи роботи теплогенераторів на альтернативних видах палива

Технології та принципи роботи теплогенераторів на альтернативних видах палива

У цій статті коротко розглянуті існуючі технології спалювання твердого біопалива, що застосовуються в експлуатованих системах генерації теплової енергії на відновлюваних видах палива від вітчизняних і закордонних виробників.

Спалювання на «колосникових» решітках

Спалювання на «колосникових» решітках - це найдавніший спосіб спалювання твердого палива. Як правило, ця технологія застосовується для спалювання крупнофракційного і кускового палива, що знаходиться на колосникових решітках, крізь шар якого продувається повітря. Має сучасні високотехнологічні модифікації, наприклад - спалювання в киплячому шарі. Найбільш популярні та ефективні різновиди: спалювання на нерухомій похилій колосниковій решітці; спалювання на рухомій похилій колосниковій решітці.

Сжигание биомассы на "колосниковых" решётках

-Технологія спалювання на нерухомій похилій колосниковій решітці

Ця технологія дозволяє ефективно спалювати всі види рафінованого і сухого біопалива, крім палива з високою зольністю і низькою температурою плавлення і спікання золи.

Топка, як правило, має форму паралелепіпеда. Колосники встановлюються каскадом (як черепичний дах) так, що кожен наступний колосник частково накриває попередній, при цьому між колосниками у вертикальній площині є щілина, через яку продувається повітря. Паливо шнеком або гідроштовхачем подається на самий верхній колосник. Під дією тиску, нових порцій палива, воно рухається в сторони і в низ, заповнюючи всю площу поверхні колосників. Напрямок руху дутьевого повітря збігається з напрямком руху палива, завдяки чому повітря також сприяє переміщенню палива в потрібному напрямку.

В найякісніших і технологічних топках над похилою поверхнею колосників є спеціальний притискний екран з вогнетривкого матеріалу, що витримує температуру 1650 ° С. Даний екран направляє полум'я від низу до верху, в протитечію руху палива. Це дає наступні переваги: полум'я проробляє довший шлях, ніж забезпечується більш повне згоряння палива, зменшується кількість іскор; піднімається над вологим паливом, полум'я підсушує його, покращуючи процес його спалювання; процес горіння протікає більш інтенсивно і з більш високою температурою.

Остаточне спалення палива відбувається на самому нижньому - горизонтальному колоснику зі щілинними отворами, через які зола просипається в зольник.

Переваги технології спалювання на нерухомій похилій колосниковій решітці: простота теплогенератора і мінімальна кількість рухомих частин, відповідно; низька ціна і короткий термін окупності; висока інтенсивність процесу спалювання на мінімальній площі дзеркала горіння, відповідно, обладнання займає мінімальну площу, має мінімальну масу; рекордно мале енергоспоживання - менш 1 кВт електроенергії на 1 МВт виробленої теплової; мінімальний час старту (кілька хвилин); дуже висока швидкість регулювання потужності (секунди); дуже широкий діапазон регулювання потужності - від 10 до 100%.

До недоліків технології відносяться: поганна ефективність або навіть неможливість роботи на паливах з високою зольністю зважаючи на блокування дуттєвих щілин колосникової решітки що спікається золою; середній термін служби футеровки внаслідок її прямокутного перетину.

 - Технологія спалювання на рухомій похилій колосниковій решітці

Ця технологія дозволяє ефективно спалювати всі види біопалива, крім пилоподібного. Однак, застосування даної технології для спалювання рафінованого палива має сенс тільки при використанні палив з високою зольністю і низькою температурою спікання золи (спалювання рафінованого палива з низькою зольністю економічно є більш ефективним на нерухомій колосниковій решітці або в вихорі).

Топка, як правило, має форму паралелепіпеда. Колосники встановлюються каскадом (як черепичний дах) так, що кожен наступний колосник частково накриває попередній. При цьому ряди колосників діляться на рухомі і нерухомі. Між колосниками у вертикальній і горизонтальній площинах є сопла, через які здійснюється дуття в шар палива і під нього.

Рухливі ряди колосників, рухаючись вперед і назад по нерухомих колосниках, зіштовхують паливо до низу решітки і при цьому шурують його, це істотно покращує умови горіння палив зі зниженою калорійністю і (або) підвищеною зольністю. Рухливі колосники наводяться в рух спеціальним приводом, як правило, - гідравлічним. У приводному механізмі зазвичай є можливість регулювання частоти зворотно-поступальних рухів колосників, чим забезпечується регулювання продуктивності решітки. Паливо шнеком або гідроштовхачем подається на самий верхній колосник. Під дією тиску нових порцій палива, воно рухається в сторони і в низ, заповнюючи всю площу поверхні колосників. Напрямок руху дутьевого повітря збігається з напрямком руху палива, завдяки чому повітря також сприяє переміщенню палива в потрібному напрямку.

В найякісніших і технологічних топках над похилою поверхнею колосників є спеціальний притискний екран з вогнетривкого матеріалу, що витримує температуру 1650 гр. С. Даний екран направляє полум'я від низу до верху, в протитечії руху палива. Це дає наступні переваги: полум'я проробляє довший шлях, ніж забезпечується більш повне згоряння палива, зменшується кількість іскор; піднімається над вологим паливом, полум'я підсушує його, покращуючи процес його спалювання.

Остаточне згорання палива відбувається на самому нижньому - горизонтальному колоснику зі щілинними отворами, через які зола прокидається в зольник.

Переваги технології спалювання на рухомий похилій колосникових гратах: можливість роботи на паливах з низькою енергетичною цінністю, високою вологістю і зольністю, низькою температурою спікання золи; висока стабільність процесу спалювання складних видів палива; високі екологічні показники процесу спалювання, що особливо важливо для утилізації складних і сильно забруднених видів палива.

Недоліки технології: середня складність конструкції теплогенератора, велика кількість рухомих частин, відповідно, - висока ціна і тривалий термін окупності; велика займана площа і маса обладнання; великий час старту і зупинки, відносно низька швидкість зміни потужності; експлуатаційні витрати вище середнього; середній термін служби футеровки внаслідок її прямокутного перетину.

Спалювання в «вихрових» топках

Більш технологічний спосіб спалювання твердих біопалив. Як правило, застосовується для спалювання дрібнофракційних палива (розмір часток - до 6 мм), в т.ч. пилоподібного. При цьому способі велика частина палива не знаходиться на решітці, а обертається в вихровому потоці дутьевого повітря, тобто це - спосіб спалювання палива в підвішеному стані. Спалювання в вихорі ідеально підходить для сухої тирси і стружки, шліфувального пилу, подрібненої соломи, лушпиння соняшника тощо. Різновиди даної технології: спалювання з горизонтальною віссю обертання вихору і спалювання з вертикальною віссю обертання вихору.

Сжигание биомассы в "вихревых" топках

Топка найчастіше має форму циліндра. На внутрішній поверхні камери згоряння є розташовані тангенціально дуттьєві отвори. Дуттєве повітря, що нагнітається вентиляторами, через тангенціальні сопла потрапляє в зону горіння, створюючи вихровий рух суміші повітря і палива. Частинки палива при цьому знаходяться в підвішеному стані - витають в повітрі, рухаючись по максимально довгій траєкторії. При цьому виникає відцентрова сила що притискає частинки палива до внутрішньої розпеченої поверхні топки, сприяючи більш повному їх згоранню і перешкоджаючи виносу недогорілих частинок з топки. Паливо подається в топку з горизонтальною віссю обертання також тангенціально, а в топку з вертикальною віссю обертання може подаватися в зону розрядження по осі зверху.

Переваги технології спалювання в вихорі: простота теплогенератора і мінімальна кількість рухомих частин, відповідно; низька ціна і короткий термін окупності; висока інтенсивність процесу спалювання, відповідно, обладнання займає невелику площу, має відносно низьку масу; мінімальні експлуатаційні витрати; короткий час старту; висока швидкість регулювання потужності; дуже широкий діапазон регулювання потужності - від 10 до 100%; максимальний термін служби футеровки внаслідок її циліндричної форми (гарантія - до 8 років); висока універсальність - дозволяє спалювати горбиль, дрова тощо, при додаванні відповідних пальників може працювати на газі або дизельному паливі (в якості альтернативи).

Недоліки технології: висока питомість енергоспоживання; поганна ефективність роботи на паливах з високою вологістю і зольністю (але тільки з низькою температурою плавлення золи) з огляду на покриття внутрішньої поверхні топки спікається золою; складність видалення спеченої золи.

Спалювання в «піролізному» котлі

Піролізний котел - різновид твердопаливного, як правило, водогрійного котла, в якому паливо (наприклад, дрова) і  летючі речовини що виходять з нього згорають окремо. Зазвичай як синонім вживається назва газогенераторний котел, зрідка роблять відмінність. Фактично, піроліз (розкладання і часткова газифікація під дією нагрівання) відбувається при будь-якому способі спалювання твердого органічного палива.

Сжигание твердого биотоплива в "пиролизном" котле

Піролізні котли ефективні на паливі з високим вмістом летких сполук - деревинні (дрова, деревні відходи, паливні брикети та пелети), бурому вугіллі; деякі моделі споживають кам'яне вугілля (класу «горіх 1» або «камінь») і навіть кокс. Даний тип котлів пред'являє досить високі вимоги до вологості палива - для дров не більше 20-35%. Це пов'язано з тим, що водяна пара розбавляє піролізні гази і заважає горінню (див. нижче), при роботі на вологому паливі потужність різко падає або котел взагалі згасає. У ситуаціях, коли сухого палива немає - це серйозний недолік.

У піролізних котлах топка розділена на дві частини. У першій частині (газифікуюча камера, або камера завантаження) при нестачі кисню повільно горить і піролізується паливо, а гази що виділяються при цьому, догорають у другій частині (т. з. камера згорання), куди подається вторинне повітря (подвійне дуття). Відведення тепла з камери завантаження мінімізується. В існуючих конструкціях ці простори розділяє колосник, на якому лежить паливо; первинне повітря проходить крізь шар палива зверху вниз. Таким чином, характерною відмінністю піролізних котлів від інших побутових котлів є верхнє дуття. Топки такої конструкції мають підвищений аеродинамічний опір, тому тяга їх, як правило, примусова. Часто з технологічних міркувань вона реалізується за допомогою димососа, а не дутьевого вентилятора (більше характерного для невеликих котлів); в статтях зазвичай  вживається термін «вентилятор».

Дрова (або інше паливо) завантажуються на колосник. Їх підпалюють, дверцята закриваються і запускається димосос. При нестачі повітря і під дією високої температури (200-800 ° C і вище) відбувається обвуглювання і виділення деревного газу, тобто власне піроліз. Продукти що виділилися (в основному вуглеводні, чадний газ і водень, плюс азот з первинного повітря) надходять під колосник. Там до продуктів піролізу підмішуєтся вторинне повітря, в якому летючі згорають; частина тепла при цьому повертається до нижнього шару дров і підтримує піроліз. Отримане тепло може бути використано для нагріву будь-яких теплоносіїв - води, повітря.

Основний конкурент піролізних котлів в сфері спалювання дров - традиційні котли з єдиної топкою з нижнім дуттям. При цьому слід мати на увазі, що в багатьох їх сучасних моделях теж є можливість подачі вторинного повітря в факел (в деяких старіших котлах все повітря подавалося під колосник, внаслідок чого летючі речовини могли згоряти не повністю).

Звичайний діапазон навантаження котлів 50-100%, ККД в ньому зберігається на рівні 85-92%; при розвантаженнях до 30% робота можлива, але виробники часто не рекомендують це.

Переваги технології: регульований (подачею первинного повітря) процес горіння дозволяє працювати з однією закладкою досить тривалий час, до 12 годин (у звичайних дров'яних котлів близько 3-4 годин, однак у котлів верхнього горіння цей показник більше - від 30 годин на дровах, до 6 -7 днів на вугіллі), можна забезпечити автоматичне регулювання параметрів; повне згоряння палива - як наслідок, гарантована економічність горіння, рідше треба чистити зольник і газоходи; двоступеневе спалювання дозволяє знизити надлишок повітря у вихідних газах (підвищує економічність); процес горіння піролізних газів легко піддається управлінню і регулюванню, що дозволяє автоматизувати роботу такого котла приблизно в тій же мірі, що і роботу газових або рідкопаливних котлів; зниження викидів шкідливих речовин в атмосферу (зокрема, висока температура у верхній камері пригнічує CO); застосування даного типу котлів стимулює до відмови від застосування непідсушеного палива, що підвищує ефективність господарювання; можливість спалювання великих (навіть неколотих) дров; як наслідок, економічність даного типу котлів в порівнянні з «традиційними» аналогами може бути вище на 4-7%.

Недоліки технології: більш висока (в 1,5-2 рази) вартість; енергозалежність - без димососа працювати не можуть; вимогливість до вологості палива; у деяких моделей помічені зміни потужності в процесі спочатку зростаючого, потім затухаючого виходу летючих в ході піролізу закладки - до 40%; на малих (нижче 50%) навантаженнях горіння нестабільно, відзначається утворення дьогтю в газоходах; температура зворотної води повинна бути не менше 60 ° C (рідко 40 °), щоб уникнути випадання в газовому тракті конденсату і низькотемпературної корозії (це звичайна вимога до казанів, проблема легко вирішується прямим підмішуванням води до зворотного); в дров'яний піролізний котел не можна організувати автоматичну подачу палива (потрібні великі дрова); разом з тим є пелетні піролізні котли; значна частина публікацій про піролізні котли носить яскраво виражений рекламний характер, в результаті сформувати об'єктивне уявлення про них часом проблематично.

Компанія Рентехно пропонує вам свої послуги з перекладу традиційних зерносушарок, які працюють на дизельному паливі або газі, на більш дешеві види палива, такі як солома, щепа, пелети або торф.


Друкувать
Будівництво промислових сонячних електростанцій
Устаткування для сонячних електростанцій
Інвестиції в сфері поновлюваних джерел енергії

Залишилися питання по призначенню наших послуг?
Залиште нам заявку. Наші фахівці проконсультують Вас

Тема вашого запиту
Замовити дзвінок

^