Новые разработки в котельной технике

Авторы: Маштаков А. Н., техн. директор ОАО Бийский котельный завод, Сидоров А. М., директор НИЦ ПО "Бийскэнергомаш", Скрябин А. А., канд.техн.наук, Пузырев Е. М., канд.техн.наук
Источник: Материалы официального сайта НИЦ ПО "БИЙСКЭНЕРГОМАШ"

Маштаков А.Н., техн. директор ОАО Бийский котельный завод, Сидоров А.М., директор НИЦ ПО "Бийскэнергомаш", Скрябин А.А., канд.техн.наук, Пузырев Е.М., канд.техн.наук Рассмотренны новые разработки в котельной технике и пути оптимизации работы энергокомплексов, за счет вовлечение в топливный баланс альтернативных топлив.

Одним из путей оздоровления энергетики, в том числе коммунальной и промэнергетики, является вовлечение в топливный баланс альтернативных топлив. В послевоенные годы бурное развитие добычи угля, нефти и газа практически полностью вытеснило торф, растительные, древесные и другие горючие отходы из теплового баланса в СССР. Это было связано как с трудностью организации крупнотоннажного производства и заготовки этих топлив, так и с большими проблемами организации их эффективного сжигания. За рубежом эти виды топлив широко применялись и применяются сейчас, особенно в коммунальной и малой теплоэнергетике. Их использование часто дотируется государством, например, путем организации рубок ухода в лесничествах с производством дешевой щепы и при организации других природоохранных мероприятий.

Вступление России в полосу кризисов, в том числе энергетического, создает предпосылки для развития коммунальной и малой энергетики на базе использования дешевых и легкодоступных низкосортных местных топлив и горючих отходов. Обычно, доля топлива в стоимости отпускаемого тепла составляет 40-60 %. Поэтому переход от использования дорогих энергетических углей, газа и мазута к бесплатным горючим отходам и дешевым местным топливам дает существенные выгоды. Кроме того, применение своих топлив, разработка торфяников и местных месторождений низкосортных углей хотя и потребует затрат на ведение этих работ, но в целом также скажется положительно благодаря открытию новых рабочих мест в удаленных регионах. К тому же сжигание отходов, т.е. огневое обезвреживание горючих отходов – это наиболее простой и эффективный способ кардинального решения проблемы защиты окружающей среды от загрязнений. Сжигание отходов позволяет существенно поднять экономическую устойчивость и рентабельность предприятия еще и за счет исключения затрат на экологические штрафы, на вывоз отходов, мусора и на содержание предприятием пожароопасных свалок отходов.

Основным препятствием перехода на сжигание местных низкосортных углей, торфа, растительных и древесных отходов является сложность организации устойчивого топочного процесса. Самым простым по технологии является способ слоевого сжигания на колосниковых решетках. Однако, отходы и местные угли, как правило, в таких топках не горят.

Многолетний опыт, накопленный Бийским котельным заводом (БиКЗ), Центральным котлотурбинным институтом (НПО ЦКТИ), Научно – исследовательским центром ПО Бийскэнергомаш (НИЦ ПО БЭМ) и другими организациями, показывает, что практически все имеющиеся типовые топки и котлы не приспособлены для сжигания древесных отходов, торфа и низкокачественных топлив типа переувлажненных бурых и других сортов местных углей. Поэтому для реализации возможности перевода котельных на сжигание нетрадиционных топлив требуются новые топочные устройства и новые технологии сжигания. За рубежом после энергетического кризиса 70-80-х годов экономические и экологические соображения, принимаемые во внимание при проектировании и эксплуатации котельно-топочной техники, стали определяющими. При этом главным направлением улучшения технико-экономических и экологических показателей котельных установок стало развитие топок кипящего слоя с низкой температурой сжигания.

Топочные процессы с использованием низкотемпературного кипящего слоя или сильно загруженных инертными частицами (золой) циркулирующих потоков создают многократное увеличение тепловой инерции топки за счет введения частиц. Это стабилизирует топочный процесс, обеспечивает его изотермичность и позволяет осуществлять сжигание при относительно низкой температуре, порядка 800-1000°С.

Стремление к низкотемпературному сжиганию объясняется принципиальной возможностью снижения вредных выбросов в дымовых газах, по сравнению с широко применяемыми высокотемпературными процессами горения. При этом удовлетворяются жесткие санитарные нормы по оксидам серы и азота без применения дорогостоящих схем газоочистки.

Отечественный опыт и зарубежная практика показывают, что топки кипящего слоя соответствуют постоянно ужесточающимся и расширяющимся по номенклатуре ограничениям на выбросы широкого круга вредных веществ. Количество образующихся органических соединений типа угарного газа, бензапиренов, диоксинов и др. уменьшается благодаря равномерному и высокоэффективному перемешиванию и выжиганию в топочном объёме. Помимо этого при пониженной температуре топочного процесса возгонка минеральной части (золы) топлива минимальна и, следовательно, минимальны загрязнения поверхностей нагрева, а оксиды серы и кислые соединения других элементов типа хлора и фтора могут подавляться золой или серопоглотителями, например, дробленым известняком.

Рис.1 – Параметры работы котла до и после реконструкции

Таким образом, в результате реконструкции удалось получить более надежный и управляемый котел с КПД брутто не менее чем на 4% выше, чем до реконструкции. Надежность, безопасность и экологические характеристики новой топки не только не уступают слоевым и факельным топкам, но и превосходят их.

Список использованной литературы

1. Тихонов С.Б., Беломестнов Ю.А. Новая технология сжигания бурых углей в топках с низкотемпературным кипящим слоем с вертикальным вихрем. Электрические станции, № 11, 2000 г., с. 28-30.