Domáce kotly s cirkulujúcim fluidným lôžkom. Kotly s fluidnými pecami

Stacionárny fluidný kotol- stacionárny kotol na spaľovanie paliva vo fluidnom lôžku z inertného materiálu, popola alebo zmesí s časťou výhrevných plôch umiestnených v tejto vrstve.

Fluidná posteľ- fluidné lôžko, stav lôžka granulovaného sypkého materiálu, v ktorom sa pod vplyvom prúdu plynu alebo kvapaliny (skvapalňujúce látky), ktoré ním prechádzajú, častice tuhého materiálu navzájom intenzívne pohybujú. V tomto stave vrstva pripomína vriacu kvapalinu, ktorá získava niektoré svoje vlastnosti a svojím správaním sa riadi hydrostatickými zákonmi. V K. s. je dosiahnutý úzky kontakt medzi zrnitým materiálom a skvapalňujúcim činidlom, vďaka čomu je použitie K. účinné. v zariadeniach chemický priemysel kde je nevyhnutná interakcia tuhej a tekutej fázy (difúzia, katalytické procesy atď.).

Tabuľka podľa údajov JSC "NPO CKTI"

Hlavné črty spaľovania paliva, ktoré sú vlastné iba fluidnému lôžku, sú:

Intenzívne miešanie častíc paliva s plynovými bublinami, čo umožňuje zabrániť vzniku výrazných teplotných deformácií vo vrstve a v dôsledku toho vzniku trosky;

Zintenzívnenie prestupu tepla z fluidného lôžka na povrchy prenášajúce teplo (častica tuhého materiálu, ochladzujúca na povrchu potrubia premytá pracovnou tekutinou, v dôsledku rozdielu v hustote vydáva o niekoľko rádov viac tepla ako plyn častica rovnakého objemu, ochladenie na rovnakú teplotu; koeficient prestupu tepla do rúrok ponorených do fluidného lôžka je ~ 250 W / m2K v moderných peciach);

Intenzifikácia spaľovania tuhé palivo(v dôsledku zväčšenia špecifického povrchu oxidácie a neustáleho „obnovovania“ jeho povrchu v dôsledku intenzívneho pulzovania, rotácie, kolízií, drvenia a obrusovania na najjemnejší prach).

V peciach s fluidným lôžkom (obr. 1, 2) jemné uhlie hnedého a uhlie s veľkosťami kusov od 2 do 12 mm.

Teplota vrstvy sa z dôvodu zamedzenia tvorby trosky reguluje prívodom pary v množstve 0,3 - 0,6 kg / kg. Paru je možné nahradiť vodou striekanou striekacou pištoľou (spotreba vody 0,2-0,3 kg / kg).

Nevýhody pecí s fluidným lôžkom sú:

Odovzdávanie uhlíka až 20 - 30% z celkového množstva uhlíka v palive (preto sa tieto pece odporúčajú používať, ak je možné v pracovnom priestore kotla znovu spáliť prenášač 0 - 1 mm)

Troskovanie priestoru trysiek a samotných trysiek rozvodov vzduchu s nedostatočným dynamickým tlakom vzduchu;

Abrazívne opotrebenie teplonosných povrchov, zvlášť vysoké u povrchov ponorených do fluidného lôžka.

Obr. 1. Pec s fluidným lôžkom na plynné palivo.

1 - palivový bunker; 2 - skrutkový podávač; 3 - rošt; 4 - tryskacia komora pre prívod primárneho vzduchu; 5 - prívod sekundárneho vzduchu; 6 - uzávierka bunkra; 7 - fúkací ventilátor.

Obr. 2. Pec s fluidným lôžkom s ponorným výmenníkom tepla.

1 - mriežka na distribúciu vzduchu; 2 - výmenník tepla; 3 - podávač trosky; 4 - zapaľovací horák; 5 - zariadenie na hromadenie a odstraňovanie popola; 6 - závitovkový dopravník.

Za účelom pridať popis technológie na úsporu energie do katalógu, vyplňte dotazník a pošlite ho na adresu označené „do katalógu“.

K. tzv. A.M. Sidorov, riaditeľ,
do. tzv. A. A. Skryabin, zástupca riaditeľa pre vedu,
A.I. Medvedev, technický riaditeľ,
F.V. Shcherbakov, hlavný inžinier,
Výskumné centrum PO „Biyskenergomash“, Barnaul, altajské územie

O účelnosti použitia pecí s núteným nízkoteplotným fluidným lôžkom

Sľubným smerom v rozvoji priemyselnej a komunálnej energie je zavedenie vysoko účinných schém na organizáciu procesu spaľovania vo nútenej nízkoteplotnej fluidnej vrstve (FCC). Táto technológia poskytuje stabilné spaľovanie v objeme vrstvy a v priestore nad vrstvou. Umožňuje spaľovanie takmer každého druhu paliva a horľavého odpadu pri relatívne nízkej teplote (800 - 1 000 ° C) bez sintrovania vrstvy.

Pre pece s klasickým bublinkovým fluidným lôžkom sú charakteristické nízke rýchlosti skvapalňovania a podľa toho nie príliš vysoké tepelné namáhanie rozvodnej siete vzduchu (do 3 MW / m2). Procesy sa uskutočňujú v objeme vrstvy. Pálenie nad posteľou v dôsledku rýchleho ochladenia spaliny sa rýchlo zastaví, takže všetko fúkanie musí byť vedené pod vrstvou. Plocha nad stenami lôžka a pece sa využíva s nízkou účinnosťou, prebytočné teplo z lôžka sa musí odvádzať pomocou vykurovacích plôch ponorených do nej. Vďaka tomu sú pece s klasickou vrstvou veľké a objemné. Prácu ponorených povrchov navyše sprevádza ich intenzívne abrazívne opotrebenie. Napriek tomu nízky level teploty vrstiev, dokonca aj krátkodobé zastavenie skvapalňovania alebo miestne zvýšenie teploty sú nebezpečné v dôsledku spekania častíc vrstvy. To má za následok úzky rozsah riadenia.

Hlavným rozdielom medzi FCC a inými typmi fluidného lôžka je vysoká rýchlosť fluidizácie (3 - 10 m / s) - nútenie lôžka. Zároveň je zabezpečené nízke mechanické podhorenie (menej ako 1,5 - 2,5%) v dôsledku rozšírenia časti objemu nadložia pece smerom hore. To prispieva k návratu veľkých častíc do lôžka (recirkulácia) a k zníženiu prenosu malých častíc. FCC nemá ponorené vykurovacie povrchy a súvisiace problémy. Spoľahlivá prevádzka nástenných trubíc v zóne

dynamický efekt vrstvy je zabezpečený použitím efektívne prostriedky ochrana proti abrazívnemu opotrebeniu.

Vynútenie mriežky na distribúciu vzduchu má nasledujúce výhody:

• ■ poskytuje malé rozmery roštu a reaktora s fluidným lôžkom, a preto priaznivé podmienky na modernizáciu a rekonštrukciu inštalovaného zariadenia, nízke náklady a nízke náklady na opravy;
• ■ umožňuje spaľovanie paliva pri hrubšom drvení v porovnaní s klasickým fluidným lôžkom; v skutočnosti pre hnedé uhlie môže maximálna veľkosť hrudky dosiahnuť 30 - 50 mm;
• ■ poskytuje spoľahlivejšiu prevádzku vrstvy, pokiaľ ide o podmienky podložia, a následne rozširuje rozsah regulácie zaťaženia.

Technológia FCC predpokladá prevádzku lôžka v režime splyňovania paliva pri skutočných hodnotách prebytočného vzduchu α<1,0. Величина избытка определяется калорийностью и видом топлива и может составлять 0,3-0,7 (для бурых углей больше). Это позволяет еще более уменьшить габариты реактора и снизить затраты на подачу воздуха под решетку. Высвободившийся воздух увеличивает долю вторичного дутья, необходимого для дожигания уноса и продуктов газификации, - до 70%, что позволяет организовать активное вихревое движение топочных газов, способствующее повышению эффективности сгорания топлива. Теплонапряжение воздухораспределительной решетки в расчете на поданное топливо может достигать 10-15 МВт/м2.

Technológia FCC na vynútenie rozvodnej siete vzduchu je blízko cirkulujúceho fluidného lôžka (CFB) a má nasledujúce výhody:

■ možnosť integrácie kotlov FKS do štandardných článkov kotla;

■ absencia struskovania vykurovacích plôch;

■ dobrý výkon pecí FKS v porovnaní s pecami s mechanizovanou vrstvou z hľadiska nákladov, životnosti, spoľahlivosti a udržiavateľnosti;

■ nedostatok mlynárskeho vybavenia;

■ možnosť spaľovania širokého spektra palív a horľavého odpadu;

■ široké možnosti regulácie prevádzkových parametrov kotlov FKS a vysoká nosná stabilita, ktorá umožňuje ich použitie v spojení s parnými turbínami;

■ vysoké environmentálne ukazovatele pre emisie síry a oxidov dusíka.

Zároveň si v porovnaní s CFB vyžaduje zavedenie technológie núteného fluidného lôžka výrazne nižšie kapitálové náklady.

Obzvlášť atraktívne sú možnosti zavedenia FCC spojené s rekonštrukciou kotolní. Umožňujú vám udržiavať a používať väčšinu nainštalovaného zariadenia, výrazne znižovať kapitálové náklady, a preto sú dostupné pre väčšinu priemyselných energií a verejných služieb. Investované prostriedky sa zároveň rýchlo vyplácajú a zvyšuje sa ziskovosť.

Základom pre zavedenie technológie FCC je zvyčajne:

■ nová výstavba so schopnosťou pracovať s nízkokvalitným uhlím;

■ potreba zabezpečiť spoľahlivé zásobovanie teplom a energiou (napríklad výmenou paliva, rozšírením rozsahu použitého uhlia, použitím miestnych nízko kvalitných palív alebo horľavého odpadu);

■ potreba znížiť náklady na palivo jeho nahradením lacnejším alebo zvýšením účinnosti jeho spaľovania;

■ potreba výmeny zastaraných opotrebovaných zariadení;

■ potreba zneškodniť horľavý odpad, ako napríklad odpad z prípravy uhlia, dreva a spracovania dreva, troska vrstvených kotlov atď.

Skúsenosti s prevádzkou kotlov s FCC

Dnes sme spolu s niekoľkými podnikmi implementovali pece s FCC na viac ako 50 objektoch. Ako príklady uvedieme podľa nášho názoru najzaujímavejšie z nich.

Príklad 1. Rekonštrukcia CHita CHPP-2 s prevádzkou vrstvených kotlov na spaľovanie uhlia Kharanor vo fluidnom lôžku. V období 1999-2003. pomocou technológie FCC bola vykonaná kompletná rekonštrukcia CHPP-2 Chita s prevedením vrstvových kotlov TS-35 na spaľovanie Khara-nor hnedého uhlia (Qrн = 2720 kcal / kg; Ap = 13,2%; Wр = 40%) vo fluidnom lôžku.

Potrebu rekonštrukcie spôsobila nízka účinnosť laminovaných kotlov a značné náklady na opravy. Úlohou bolo navyše zvýšiť produktivitu kotla až na 42 t / h.

Rekonštrukcia sa dotkla nasledujúcich kotlových jednotiek:

■ bol zmenený profil spodnej časti kúreniska. Reťazová mriežka bola demontovaná, predné a zadné sklo vysunuté nadol. Bočné steny sú pokryté ťažkým obložením vo výške od mriežky rozvodu vzduchu k osi chladiacich panelov, clony bočných stien zostávajú nezmenené;

■ na rozvodnej mriežke vzduchu sú nainštalované odnímateľné uzávery rozvodu vzduchu, ktoré zaisťujú rovnomerné skvapalnenie vrstvy, a dvojvrstvové odtokové potrubia sú chladené vodou, aby sa odstránila troska;

■ pre zapálenie kotla je v samostatnom vzduchovom potrubí pod roštom nainštalované zapaľovacie zariadenie. Horúce plyny vznikajúce pri spaľovaní motorovej nafty ohrievajú vrstvu zdola a zaisťujú vznietenie uhlia dodávaného do pece. Po stabilnom zapálení uhlia v lôžku sa zapaľovacie zariadenie vypne;

■ ostré trysky sú nainštalované na prednej a zadnej stene kúreniska. Vzduch predhriaty v ohrievači vzduchu je dodávaný do trysiek štandardným ventilátorom VD-13,5 × 1000;

■ dva vysokotlakové ventilátory VDN-8,5-I × 3000 boli dodatočne nainštalované na zabezpečenie skvapalnenia vrstiev;

■ balík prehrievača, druhý v rade plynov, ktorý sa nachádza v rotačnom plynovom potrubí, je zväčšený;

■ demontovali druhú v priebehu plynov kocku ohrievača vzduchu;

■ ekonomizér kotla sa zvýšil o 3,5 slučiek;

■ Lamely štandardného výfukového ventilátora D-15.5 boli zväčšené a motor bol vymenený za výkonnejší, čo súvisí so zvýšením produktivity kotla z 35 na 42 t / h.

Rekonštruovaná pec FCC sa zásadne líši od tradičných pecí s fluidným lôžkom, a to:

■ vysoká rýchlosť skvapalňovania (až 9-10 m / s), cacutopox CFB. Vďaka intenzívnemu miešaniu nedochádza k nerovnomernosti teploty a koncentrácie paliva v celej vrstve. Materiál vrstvy sa čiastočne odvádza do objemu kúreniska a pri intenzívnom ochladzovaní steká po zadnej stene späť do vrstvy a ochladzuje ju. Vďaka viacnásobnej cirkulácii vrstiev vo vnútri pece je zabezpečené dobré horenie horľavín;

■ iba 50-60% spaľovacieho vzduchu je dodávaných pod roštom, zvyšok vzduchu je privádzaný sekundárnymi tryskami. Nedostatok vzduchu v posteli vedie k čiastočnému splyňovaniu paliva a dvojstupňovému spaľovaniu;

■ Sekundárny vzduch privádzaný dýzami umiestnenými na prednej a zadnej stene pece vytvára silný vodorovný vír, ktorý prispieva k dodatočnému spaľovaniu plynov a tvorbe jemných častíc.

Použité technické riešenia umožnili výrazne zlepšiť výkonnosť kotla, najmä:

■ zvýšiť spaľovanie paliva bez použitia drahých oddeľovacích zariadení a návrat unášania použitého v kotloch CFB. Maximálne straty pri mechanickom podpaľovaní nepresahujú 2,5%;

■ rozšíriť hranicu regulácie teploty prehriatej pary v dôsledku zosilnenia výmeny tepla v peci v dôsledku horizontálneho víru;

■ regulujte teplotu lôžka zmenou prietoku vzduchu pod roštom bez použitia ponorných vykurovacích plôch. Pri prepnutí do režimu splyňovania teplota lôžka klesá. Závislosť teploty lôžka od rýchlosti prúdenia vzduchu pod mriežkou má výrazné maximum v bode ich stechiometrického pomeru; so zvyšovaním alebo znižovaním vzduchu v lôžku teplota klesá. Vďaka tomu kotol nemá žiadne obmedzenia zaťaženia kvôli vysokej teplote lôžka;

■ dosiahnuť mierne opotrebenie na konvekčných povrchoch, pretože 60 - 70% z celkového množstva strhnutia predstavuje prielom relatívne veľkých častíc (100 - 1 000 mikrónov), ktoré neklesli do vodorovného víru, zvyšok je veľmi tenký popol, ktorý má malý vplyv na opotrebenie;

■ znížiť emisie oxidov dusíka dvakrát (v pomere k vrstvovým a spaľovacím peciam). V dôsledku dvojstupňového spaľovania a nízkych teplôt lôžka v celom rozsahu regulácie zaťaženia a pri akomkoľvek prebytku vzduchu v peci nepresahuje maximálna koncentrácia NOx 200 mg / m3;

■ eliminovať významné straty chemickým podhorením. Koncentrácia oxidu uhoľnatého v dôsledku dodatočného spaľovania vo vertikálnom víre nepresahuje 100 ppm.

Porovnávacia charakteristika staničného kotla č. 7 pred a po rekonštrukcii je uvedená v tabuľke 1.

Tabuľka 1. Charakteristika kotla sv. Č. 7 Chita CHPP-2.

Výsledky testov uvedenia do prevádzky preukázali, že maximálny parný výkon kotla po rekonštrukcii je obmedzený výkonom odsávača dymu a predstavuje 44 t / h. Zlepšuje sa plnenie pece pri zaťaženiach nad 35 - 38 t / h, klesá obsah oxidu uhoľnatého v plynoch.

Podľa prevádzkových údajov sa režim spaľovania rekonštruovaných kotlov vyznačuje vysokou stabilitou. Teplotné odchýlky prehriatej pary v stacionárnom režime sú krátkodobé a nepresahujú ± 5 ° C. Teplotná nerovnováha pozdĺž šírky pece a pulzácie nie sú pozorované. Pracovná teplota vrstvy je 820-980 ° C.

Počas testov uvedenia do prevádzky sa zistilo, že minimálne tepelné zaťaženie, ktoré zaisťuje samovoľné zahriatie vrstvy, plne vyhovuje uvedenému harmonogramu zapaľovania kotla. Spotreba uhlia na udržanie minimálnej teploty lôžka je asi 1,5 t / h, čo je asi 15% spotreby paliva kotla pri menovitom zaťažení.

Kotol je naftový. Po stabilnom zapálení uhlia v lôžku pri teplote 500 - 550 ° C sa zapaľovacia tryska vypne, nastaví sa minimálna spotreba paliva a kotol sa naďalej zahrieva bez vonkajšieho zásahu do režimu spaľovania. Spotreba nafty na zahriatie vrstvy počas spaľovania zo studenej rezervy nie je vyššia ako 200 litrov. Po nečinnosti kotla menej ako 6 hodín sa spotreba nafty zníži na polovicu. Keď je kotol nečinný menej ako 3 hodiny, podpaľuje sa bez použitia kvapalného paliva, zatiaľ čo uhlie sa zapaľuje z tepla akumulovaného vo vrstve. Namiesto nafty je možné použiť vykurovací olej.

Výsledkom rekonštrukcie bolo teda možné získať spoľahlivejší a ovládateľnejší kotol s hrubou účinnosťou minimálne o 4% vyššou ako pred rekonštrukciou. Spoľahlivosť, bezpečnosť a environmentálne vlastnosti novej pece nie sú len také dobré ako vrstvové pece a horáky, ale ich aj prekonávajú.

Aby sa zabránilo abrazívnemu opotrebovaniu vykurovacích plôch v kontakte s fluidným lôžkom, bola na Chita CHPP-2 použitá technológia povrchovej úpravy rúr pomocou materiálu odolného proti opotrebovaniu (obr. 1).

Vzhľadom na jednoduchosť konštrukcie a možnosť spaľovania akéhokoľvek nekvalitného paliva môže byť nové spaľovacie zariadenie vhodné na konštrukciu a rekonštrukciu kotlov na práškové uhlie a plynový olej malého a stredného výkonu. Prestavba kotlov na spaľovanie uhlia pomocou tejto technológie ušetrí nielen tekuté palivo na podpaľovanie, ale vylúči aj spotrebu vykurovacieho oleja na zapaľovanie horáka. Podiel vykurovacieho oleja použitého na tieto účely možno znížiť rádovo.

Príklad 2. Konštrukcia kotolne s tromi kotlami s FKS pecami... V roku 2003 spoločnosť OJSC Amuragrocenter postavila kotolňu s tromi kotlami KE-10-14-225S na spaľovanie zmesi hnedého uhlia (80%) a ovsenej šupky (20%) pomocou pecí FKS.

Na obr. 2 je znázornené osadenie zariadenia na vopred pripravené základy stavebných konštrukcií kotolne, ktorým je rám z ľahkého kovu s predvýrobnými stenovými panelmi sendvičového typu. Skúsenosti s výstavbou kotolní tohto dizajnu ukazujú možnosť zníženia celého cyklu výstavby kotolní s tepelnou kapacitou 15-30 Gcal / h za 5-6 mesiacov, bez skrývky.

Príklad 3. Výstavba kotolne s tromi parnými kotlami na spaľovanie hnedého uhlia z ložiska Itatskoye. V roku 2005 vedenie spoločnosti OJSC Altayvagon (Rubtsovsk, Altajské teritórium) prijalo rozhodnutie postaviť z ekonomických dôvodov vlastnú kotolňu s tromi parnými kotlami KE-25-14-225PS (obr. 3). V dôsledku výstavby dostal podnik vlastný zdroj energie vybavený vysoko účinnými kotlami vyrobenými podľa technológie FKS s účinnosťou 84 - 87%, ktoré spaľovali lacné hnedé uhlie z itatského ložiska (vlastnosti uhlia na pracovnú hmotnosť : рн = 3100 kcal / kg; Wр = 39%; Ap = 12%).

Na zvýšenie spoľahlivosti a trvanlivosti vyhrievacích plôch sita v oblasti fluidného lôžka sa používajú dva spôsoby ochrany rúr pred abrazívnym opotrebením (obr. 4). Vo výške 1 m od mriežky rozvodu vzduchu sú na potrubia pripevnené liatinové obloženia (trieda CHKh16, tvrdosť 400-450 HV, prevádzková teplota do 900 ° C), vo výške 1 m od obložení, vrstva samovolne sa taviacej zliatiny PR-NKh17SR4-40 / 100 (nanesená hrúbka vrstvy - od 0,5 do 1,4 mm, tvrdosť - 418 HV). Ako ukazujú prevádzkové skúsenosti, táto ochrana zaručuje spoľahlivú prevádzku stenových rúr.

Schéma kotla KE-25-14-225PS je znázornená na obr. päť.

Kotol je vybavený automatickým regulačným systémom, ktorý poskytuje všetky štandardné nastavenia, ochrany a alarmy pre kotly malého a stredného výkonu. Poskytuje spustenie kotla z chladného stavu a „horúci“ pohotovostný režim a prevádzku kotla v automatickom režime.

Kotol KE-25-14-225PS v súlade s požiadavkami SNiP a technológiou pece je vybavený meracím systémom, ktorý poskytuje kontrolu a registráciu nasledujúcich parametrov:

■ úroveň (výška) vrstvy (ovládacieho prvku);

■ hladina vody v bubne (prietok vody cez kotol) (kontrola a registrácia);

■ tlak pary v bubne (tlak vody na vstupe a výstupe z kotla) (regulácia);

■ tlak vzduchu v mriežke rozvodu vzduchu (ovládač);

■ vákuum v peci (riadenie);

■ podtlak na odsávači dymu (ovládač);

■ teplota spalín (regulácia);

■ teplota lôžka (kontrola a registrácia);

■ teplota zápalných plynov (regulácia);

■ teplota vody na výstupe z kotla v režime teplej vody (regulácia a registrácia);

■ spotreba pary (kontrola a registrácia).

Ovládacia a monitorovacia doska je znázornená na obr. 6.

Všetky automatizačné systémy sú spojené do jednej riadiacej schémy. Pracovisko obsluhy (vodiča kotla) je umiestnené v samostatnej miestnosti. Zároveň môže ovládať niekoľko kotlov a ďalšie technologické zariadenia.

Tabuľka 2. Výsledky skúšky kotla KE-25-14-225PS st. Kotolňa č. 3 „Altayvagon“ Rubtsovsk.

Tabuľka 3. Výsledky priemyselných skúšok kotlov KV-F-11.63-115PS st. Č. 1, 2 a 3 v centrálnej kotolni v Borzyi.

Poznámka: palivo - hnedé uhlie: 0 ^ = 3012 kcal / kg; Ap = 13,2%; Wp = 35,9%.

Správa a kontrola sa vykonáva z počítača zo samostatnej miestnosti po sieti alebo z dotykovej obrazovky na ovládacom paneli. Pohľad na ovládací panel kotla je znázornený na obr. 7.

Výsledky testov kotla KE-25-14-225PS (tabuľka 2) preukázali vysokú účinnosť, nízke emisie NOx (300-385 mg / Nm3) a CO (80-300 mg / Nm3). So zvýšením zaťaženia z 30 na 100% sa obsah paliva v strhávaní pohyboval v rozmedzí 10 - 21% so zodpovedajúcou zmenou mechanického horáka z 1,59 na 3,87%. Účinnosť kotla v celom rozsahu zaťaženia sa pohybovala v rozmedzí 84,9 - 86,3%. Teplota pary bola 204 - 225 ° C. Teplota fluidného lôžka bola v priemere 890 ° C a bola zaistená spoľahlivá beztlaková prevádzka kotla. Špecifická spotreba ekvivalentného paliva bola 188,3 kg / MW.

Príklad 4. Rekonštrukcia kotolne výmenou opotrebovaných kotlov za dva teplovodné kotly s FKS pecami... V rokoch 2005-2006. V meste Mogocha na Trans-Bajkalskom území bola rekonštruovaná kotolňa bytových a komunálnych služieb výmenou opotrebovaných kotlov za dva kotly na ohrev vody KEV-10-95PS (obr. 8) za pece FKS na spaľovanie Kharanoru hnedé uhlie.

Hlavné technické vlastnosti kotla:

■ vykurovací výkon 6,98 MW (6 Gcal / h);

■ tlak vody na vstupe najviac 0,8 MPa (8,0 kgf / cm2);

■ tlak vody na výstupe nie je menší ako 0,24 MPa (2,4 kgf / cm2);

■ teplota vody na výstupe nie vyššia ako 95 ° C;

■ Účinnosť kotla (brutto) 85,87%;

■ celková spotreba paliva 2596 kg / h. Konštrukčným znakom kotla je prítomnosť kúreniska FKS, inštalovaného v spodnej časti spaľovacej komory kotla, tvoreného tehlovými stenami zbiehajúcimi sa ku dnu. Pec FKS sa skladá z roštu na distribúciu vzduchu (plocha - 2,4 m2) so vzduchovým boxom dole, vypaľovacej komory s tryskou, odtokového potrubia vrstvy a zariadenia na odstraňovanie trosky. Odnímateľné liatinové čiapky sú inštalované na mriežke v poradí chodieb. Vzduch je dodávaný pod roštom z vysokotlakového ventilátora VDN 8,5 × 3000-I (17000 m3 / h; 75 kW).

Systém prípravy paliva dodáva do lôžka uhlie s veľkosťou častíc až 25 - 30 mm. Posteľ sa do postele privádza dvoma podávačmi PTL 600 s demontovanými rotormi.

Pred zapálením kotla sa na rozvodnú sieť naleje inertné plnivo. Ako inertné kamenivo sa používa piesok, jemný štrk alebo troska s frakciami 1 až 6 mm. Výška naliatej vrstvy je 250 - 350 mm.

Systém spaľovania kotla obsahuje nádrž na naftu, palivové čerpadlo, mechanické a jemné filtre a armatúry. Kotol sa zapaľuje zahriatím vrstvy horúcimi plynmi privádzanými pod rošt, ktoré vznikajú pri spaľovaní kvapalného paliva v zapaľovacej komore. Regulácia teploty vrstvy počas vypaľovania sa vykonáva zmenou spotreby východiskového paliva.

Na zníženie strát pri mechanickom podpaľovaní je v kotle k dispozícii dvojstupňový systém spätného unášania. Prvý stupeň funguje rozšírením kúreniska smerom hore, čo umožňuje oddeliť najväčšie častice vyletujúce z lôžka. Na šikmých stenách spodnej časti pece sa častice valia späť do objemu fluidného lôžka. Konvekčný zväzok kotla funguje ako druhý stupeň. Horľavé častice, ktoré sa v ňom zachytia, sa vracajú do pneumatického dopravného potrubia do nadvrstvového priestoru.

Na kotle je usporiadané dvojstupňové spaľovanie. Časť vzduchu (asi 70%) vstupuje pod mriežku rozvodu vzduchu. Zvyšný vzduch sa privádza cez ostré trysky do spaľovacej komory. Primárny aj sekundárny vzduch sú dodávané z jedného ventilátora VDN 8,5 × 3000-I.

Za kotlom je inštalovaný dymový odsávač DN-12,5 × 1500 (75 kW).

Inštalované kotly sú stále v prevádzke, hodnotenie zamestnancov je pozitívne.

Príklad 5. Rekonštrukcia centrálnej kotolne inštaláciou troch staničných kotlov s FKS pecou... V roku 2006 bola v meste Borzya zrekonštruovaná centrálna kotolňa inštaláciou troch nových teplovodných kotlov KV-F-11.63-115PS, stanice č. 1,2 a 3. Schéma kotla je znázornená na obr. deväť.

Základné konštrukčné vlastnosti kotla:

■ vykurovací výkon 11,63 MW (10 Gcal / h)

■ tlak vody na vstupe najviac 1,0 MPa (10,1 kgf / cm2);

■ hydraulický odpor kotlovej jednotky 0,18 MPa (1,8 kgf / cm2);

■ teplota vody na vstupe nie je nižšia ako 70 ° C;

■ teplota vody na výstupe nie viac ako 115 ° C;

■ Účinnosť kotolne (brutto) 84%;

■ Odhadovaná spotreba paliva (hnedé uhlie Kharanorsk) 4112 kg / h.

Výsledky priemyselných skúšok nových kotlov sú uvedené v tabuľke. 3.

Príklad 6. Výstavba pilotnej priemyselnej elektrárne na výrobu polokoksu z Berezovského hnedého uhlia pomocou reaktora FKS. V roku 2006 bola v kotolni JSC Berezovskij 1 otvorená jama uvedená do prevádzky experimentálno-priemyselná energeticko-technologická jednotka na výrobu koksu z hnedého uhlia Berezovskij (Qrn = 16168 kJ / kg, Ap = 2,93%, Wр = 34,1%) so zachovaním tepelného výkonu kotla.

Jednotka je navrhnutá na základe sériového teplovodného kotla KV-TS-20. Funkciou inštalácie je použitie reaktora FKS.

Uhlie z bunkra sa privádza do fluidného lôžka štyrmi žľabmi umiestnenými z prednej časti kotla. V reaktore sa pri teplotách 580 - 700 ° C uskutočňuje jeho pyrolýza sprevádzaná spaľovaním prchavých látok a jemných častíc z lôžka. Vzduch pod rošt reaktora je dodávaný z vysokotlakového ventilátora VDN-8,5 × 3000.

Z reaktora vstupuje výsledný polokoksový „prepad“ do rúrkového chladiča.

Ochladí sa tam na teplotu 100 - 120 ° C a pomocou systému dopravníkov sa privedie do skladovacieho zásobníka.

Výsledkom termochemického spracovania uhlia v reaktore s fluidným lôžkom je polokoks (Qrn = 27251-27774 kJ / kg, Ap = 7,95-8,25%, Wr = 4,2-3,42%).

Hmotnostný výnos polokoksu je asi 25% spotreby uhlia dodávaného do kotla.

Jednotka energetiky pracuje s optimálnymi pomermi primárneho a sekundárneho vzduchu a dodávaného paliva, čo umožňuje pri minimálnych tepelných stratách a škodlivých emisiách pre danú konštrukciu získať 20 Gcal / h tepla a zabezpečiť stabilný výkon polokoksu požadovaná kvalita s dobrými ekonomickými ukazovateľmi. Odhadovaná doba návratnosti investičných nákladov nie je dlhšia ako 17,5 mesiaca.

Odošlite svoju dobrú prácu do znalostnej bázy je jednoduché. Použite nasledujúci formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí využívajú vedomostnú základňu pri štúdiu a práci, vám budú veľmi vďační.

Zverejnené na http://www.allbest.ru/

Ministerstvo školstva a vedyRuská federácia

Vzdelávacia agentúra

Dajte im VPO AltSTU. Polzunova I.I.

Oddelenie „Zásobovanie teplom a plynom a vetranie »

Laboratórne práce

na kurze „Zariadenia na výrobu tepla“

„Tepelný výpočet fluidných kotlov“

Dokončené:

študenti TGV-31

OD Kráľovná

ÁNO. Lipesin

Skontroloval: S.M. Kislyak

Barnaul 2006

1. Zóna fluidného lôžka

2. Odvodenie vypočítaných závislostí

2.1 Výpočet fluidného lôžka

2.2 Výpočet prestupu tepla v peci

Bibliografia

1. Zóna fluidného lôžka

Metóda výpočtu fluidného lôžka je založená na rovnici tepelnej rovnováhy v lôžku, ktorá obsahuje:

tepelný príkon:

Teplo uvoľnené počas spaľovania paliva v objeme fluidného lôžka;

Fyzické teplo privedené do lôžka fluidizáciou vzduchu a paliva;

spotreba tepla:

So spaľovacími produktmi prebytočný vzduch a popol z postele;

Teplo vnímané vykurovacími plochami v kontakte s materiálom NTKS;

Teplo na zahriatie unášača sa vrátilo do NTKS;

Teplo odvedené z vrstvy na odvedenie popola (vrstvového materiálu).

Hlavným problémom je určiť podiel paliva, ktoré reaguje vo vrstve (z celkového spáleného paliva) a prenos tepla na vykurovacie plochy. Podiel hrubého koksu, ktorý vo vrstve vyhorí, je určený jeho charakteristikami zrna, rýchlosťou fluidizácie a rýchlosťou recirkulácie častíc. Tých. pri výpočtoch je potrebné použiť charakteristiku zrna koksu.

Pre praktické výpočty týkajúce sa návrhu nových a rekonštrukcie existujúcich kotlov je vzhľadom na výrazne premenlivé fyzikálne, termofyzikálne vlastnosti, distribúciu veľkosti častíc paliva a zložitosť procesov vhodné vyvinúť približnú výpočtovú metódu.

S prihliadnutím na dostupnosť overených metód na výpočet spaľovania plameňa práškového uhlia sa v metodike výpočtu LTS (nízkoteplotné fluidné lôžko) navrhuje stanovenie spotreby spáleného paliva v dodatočnom spaľovaní unášaním .

Pri výpočte je potrebné zohľadniť zmenu zlomku prenášaných častíc D ун, ktorá závisí od pracovnej rýchlosti vo vrstve w кс. Posledne uvedené je možné určiť až po výpočte prebytočného vzduchu. Táto okolnosť vedie k nutnosti zaviesť závislosť D ун = f (w кс), ktorá je s dostatočnou presnosťou linearizovaná v pracovnom rozsahu rýchlostí (37 m / s).

Navrhovaná technika teda umožňuje výpočet hlavných prevádzkových charakteristík fluidného lôžka (prebytočný vzduch, rýchlosť na výstupe z lôžka, spotreba spáleného paliva, prúdenie vzduchu pod roštom) pre dané konštrukčné charakteristiky a teplotu lôžka.

Obr. 1. Schéma kotla s fluidným lôžkom

1 - systém distribúcie vzduchu (pre fluidizáciu a spaľovanie musí byť do lôžka dodávaný vzduch);

2 - systém na odstraňovanie popola a sorbentu odpadu; 3 - systém dodávky uhlia a vápenca; 4 - štartovací systém (horák): 5 - uhlie a vápenec; 6 - para; 7 - systém na zber popolčeka: mechanický zberač prachu; vreckový filter; 8 - výfukové plyny; 9 - systém tepelnej kontroly; 10 - popol; 11 - ekonomizér; 12 - napájacie čerpadlo; 13 - línia návratu nespáleného popola do fluidného lôžka

2. Odvodenie vypočítaných závislostí

2.1 Výpočet fluidného lôžka

teplota varu výmeny paliva

Tepelná bilancia vo vrstve je nasledovná:

(1.1)

kde je dostupné teplo paliva, kJ / kg;

sl - prebytočný vzduch vo vrstve;

- spotreba paliva spaľujúceho v posteli, kg / s;

B je spotreba paliva privedeného do kotla, kg / s;

w je teplota vrstvy, K;

- entalpia produktov spaľovania, vzduchu, popola pri teplote lôžka, kJ / kg;

k j - koeficient prestupu tepla na teplosmenné povrchy, W / m 2 K;

H j - výhrevná plocha v kontakte s fluidným lôžkom, m 2;

t cf - teplota pracovného prostredia, K;

K ci - rýchlosť cirkulácie (pomer prietoku cirkulujúceho materiálu k prietoku privádzaného paliva v 1., 2. okruhu);

t ci - teplota strhnutia zachyteného v i-tom zberači popola, K;

t odtok - teplota odvedeného popola (vrstvového materiálu), K.

Celková rýchlosť a rýchlosť obehu v 1., 2. okruhu sa určujú z materiálovej bilancie obvodov a je možné ich zapísať ako:

kde: D = (1- 1) (1-2)

1, 2 - integrálna účinnosť zberačov popola 1, 2 stupne.

Ak vezmeme do úvahy, že J v B p = V pri 0 s v t v B p = Q v s v t v, kJ / kg a:

rovnicu (1.1) možno prepísať do pohodlnejšej formy:

Odhadovaná spotreba paliva spaľovaného v lôžku pozostáva zo spotreby čerstvého paliva, ktoré reaguje v objeme LTS, ktorého veľkosť je väčšia ako unášaná, ako aj z odovzdania odovzdaného na dohorenie,

Za predpokladu, že všetko unášané palivo spätne spaľujúce reaguje v objeme vrstvy, máme:

Frakcia strhnutých častíc v privádzanom palive v rozsahu rýchlostí 37 m / s takmer lineárne závisí od pracovnej rýchlosti plynov na výstupe z vrstvy w p, t.j.

D un = X + Yw str.

Pracovná rýchlosť plynov na výstupe z lôžka sa určuje z rovnice prietoku:

Vymenovaním

Prietok vzduchu privádzaného pod lôžko (na zabezpečenie špecifikovaného prebytočného vzduchu a teploty fluidného lôžka) sa určuje z (1.1a):

Prebytočný vzduch na výstupe z vrstvy sa (podľa definície) rovná:

2.2 Výpočet prestupu tepla v peci

Na výpočet teploty plynov na výstupe z pece sa používa vzorec regulačnej metódy:

Ta - teoretická teplota horenia, K;

M - koeficient-t, berúc do úvahy povahu rozloženia teploty pozdĺž výšky pece;

y 0 = 5,67 · 10 -11 - emisivita absolútne čierneho telesa, kW / (m 2 · K 4);

w cf - priemerný koeficient tepelnej účinnosti vykurovacích obrazoviek;

F st - celá plocha stien spaľovacej komory;

b t - stupeň čiernosti pece;

c - koeficient zachovania tepla;

Vc av je priemerná celková tepelná kapacita produktov spaľovania.

Použitie tohto vzorca na výpočet nadvrstvového objemu pecí s fluidným lôžkom približuje konštrukčnú schému k tradičnej schéme, ale vyžaduje špecifikáciu metodiky a stanovenie (s prihliadnutím na špecifiká pecí NTKS) adiabatického spaľovania. teplota. V tomto prípade je adiabatická teplota výrazne nižšia ako v prípade pecí vrstvených a jednoprechodových kotlov. Je to spôsobené spaľovaním väčšiny (až 6090%) paliva priamo v objeme vrstvy, ktorá má dostatočne nízku teplotu (1120 - 1220 K).

Výraz pre stanovenie uvoľňovania tepla v peci (zodpovedajúci adiabatickej teplote spaľovania) teda môžeme napísať v tvare:

kde: je maximálny možný únik tepla v peci (t. j. únik tepla, ktorý by nastal, keby sa v nadvrstvovej zóne spálilo všetko palivo)

Entalpia plynov opúšťajúcich vrstvu, kJ / kg,

Odhadovaná spotreba paliva, spaľovanie v kotle a priamo v posteli, kg / s,

К т - podiel paliva spáleného vo vrstve,

Teplo privádzané sekundárnym (studeným alebo ohrievaným) vzduchom;

KJ / kg; (1,11)

Spotreba vzduchu pre kotol a vstrekovaný pod vrstvu, nm 3 / s;

Teplo privádzané do pece nasávaným vzduchom, kJ / kg;

Entalpie sekundárneho a studeného vzduchu, kJ / kg;

Teplo privádzané recirkulačnými plynmi a plynmi vyvrhnutými strhávaním spod odstránených lapačov, kJ / kg;

Teplo sa vrátilo do pece s unášaním zavedeným do objemu nad vrstvou

KJ / kg (1,12)

kde je početnosť unášacieho obehu, ktorý sa vracia nad vrstvu,

c zl - tepelná kapacita popola (odletieť) pri teplote v spätnom systéme odletu t c, kJ / kgK.

Adiabatická teplota sa stanoví podľa J-tabuľky s vypočítaným prebytkom vzduchu na výstupe z pece, berúc do úvahy entalpiu popola, rovnajúcu sa

kde K c je celková rýchlosť obehu určená vzorcom (1.2).

Za rovnakých podmienok sa určuje entalpia plynov na výstupe z pece, ktorá je zahrnutá do výrazu na stanovenie priemernej celkovej tepelnej kapacity produktov spaľovania Vc av.

Koncentrácia popola v produktoch spaľovania sa počíta ako:

Tepelná bilancia kotlovej jednotky

Tepelný výpočet spaľovacej komory

Zoznam literatúry

1. Tepelný výpočet kotlov malého a stredného výkonu: Metodický návod / S.М. Kislyak; Alt. štát tech. un-t je. I.I. Polzunov. - Barnaul: Vydavateľstvo AltSTU, 2006.-57s.

2. Radovanovič. M., Spaľovanie paliva vo fluidnom lôžku, - M.: Energoatomizdat, 1990. - 248.

Zverejnené na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Návrh a tepelný výpočet kotlovej jednotky. Vlastnosti kotla, prepočet paliva na pracovnú hmotnosť a výpočet spaľovacieho tepla. Stanovenie úniku vzduchu. Výpočet prestupu tepla v peci a hrúbky sálajúcej vrstvy. Výpočet prehrievača.

semestrálna práca, pridané 4. 8. 2011


Popis kotolne a jej tepelný diagram, výpočet tepelných procesov a tepelný diagram kotla. Stanovenie únikov vzduchu a koeficientov prebytočného vzduchu pre plynové potrubia, výpočet objemov vzduchu a produktov spaľovania, tepelné straty, účinnosť pece a spotreba paliva.

dizertačná práca, pridané 15. 4. 2010


Palivo, jeho zloženie, objemy vzduchu a produkty spaľovania pre určitý typ kotla. Základné zloženie paliva. Pomer prebytočného vzduchu v kúrenisku. Objemy produktov spaľovania. Tepelná bilancia kotla, výpočet spotreby paliva za celú dobu jeho prevádzky.

test, pridané 16/12/2010


Používanie prístrojov s fluidným lôžkom. Materiálové, tepelné, hydrodynamické, hydraulické a konštrukčné výpočty sušiča s fluidným lôžkom. Výber pomocného vybavenia: ohrievač vzduchu, cyklón, ventilátor, podávač, vykladač.

semestrálna práca, pridané 8. 7. 2017


Základné zariadenie kotla DE16-14GM. Teplo spaľovania paliva; nasávanie vzduchu, jeho nadmerné koeficienty pre jednotlivé plynové kanály; entalpia produktov spaľovania. Tepelná bilancia kotla, spotreba paliva. Výpočet prestupu tepla v spaľovacej komore.

seminárna práca pridaná 30. 1. 2014


Vlastnosti metodiky pre tepelný výpočet kotlov typu DKVR, ktoré neobsahujú prehrievač. Odhaľovanie objemu a zloženia spalín. Stanovenie spotreby paliva, adiabatická teplota spaľovania. Výpočet liatinového ekonomizéra VTI, zväzku vykurovacích potrubí.

príručka, pridané 3. 6. 2010


Parametre spalín privádzaných do sušičky. Prietok vzduchu, rýchlosť plynu a priemer sušiča. Výška fluidného lôžka. Výpočet hrúbky škrupiny, dna. Výpočet podávača, ventilátora. Metódy zvyšovania intenzity a efektívnosti inštalácie.

semestrálna práca, pridané 23. 2. 2016


Charakteristika surovín používaných na výrobu expandovaného hlineného piesku a hlavné procesy prebiehajúce pri spaľovaní. Komunikačné cesty medzi vlhkosťou a materiálom. Princíp vytvárania fluidného lôžka. Výpočet spaľovania zemného plynu a tepelnej bilancie.

semestrálna práca, pridané 18. 8. 2010


Experimentálne štúdium závislosti hydraulického odporu vrstvy od fiktívnej rýchlosti plynu. Stanovenie kritickej rýchlosti plynu: rýchlosť fluidizácie a voľná pohyblivá rýchlosť. Výpočet ekvivalentného priemeru častíc monodispergovanej vrstvy.

laboratórne práce, doplnené 23.03.2015


Klasifikácia metód spracovania plastových nádob. Princíp vytvárania fluidného lôžka. Pec s fluidným lôžkom, jej schéma. Rozloženie výrobnej linky na triedenie odpadu. Zmena odolnosti vrstvy sypkých materiálov od rýchlosti sušenia.

Úvod

Na dodávku tepla pre povrchový komplex a vykurovanie šácht v baniach na Ukrajine sa používajú vlastné kotolne, z ktorých značný počet pracuje na tuhé palivo. Je to spôsobené dostatočnými zásobami tepelného uhlia, avšak podiel znehodnoteného uhlia s obsahom popola až 50% na celkovej bilancii tuhého paliva v krajine sa blíži k 39% a v budúcnosti sa bude zvyšovať k vývoju tenkých švov. Pri spaľovaní uhlia s vysokým obsahom popola klesá účinnosť uhoľných kotlov, ich tepelný výkon nedosahuje vypočítanú hodnotu, v dôsledku čoho klesá spoľahlivosť dodávky tepla spotrebiteľom.

Jednou z efektívnych technológií na spaľovanie nízko kvalitného a vysoko popola (až 80%) uhlia je použitie nízkoteplotného fluidného lôžka (LFB). Táto metóda spaľovania paliva sa vyznačuje vysokou úrovňou miešania paliva a okysličovadla, zvýšenou dobou zdržania paliva v spaľovacej zóne v porovnaní s vrstvovými pecami, intenzívnym odvodom tepla na vykurovacie povrchy, absenciou pohyblivých častí v objeme pece, možnosťou spaľovania palív rôzneho zloženia a kvality v jednej jednotke, znížený až o 1–5% obsah paliva v lôžku. Technológia NTKS uľahčuje zapaľovanie paliva, zabraňuje spekaniu častíc paliva a struskovaniu konvekčných vykurovacích plôch.

1. Relevantnosť témy

V súvislosti so zvýšením podielu znehodnoteného uhlia s obsahom popola až 50%, spojeným so zvýšením počtu tenkých vrstiev v krajine, je dôležité používať kotly s nízkoteplotným fluidným lôžkom schopné s použitím tohto druhu paliva.

V súčasnosti je riadenie kotlovej jednotky s nízkoteplotným fluidným lôžkom vykonávané manuálne obsluhou a nie je vždy úspešné a v dôsledku toho je sprevádzané vynúteným neproduktívnym výpadkom zariadení, v najhoršom prípade úplné zastavenie technologického procesu.

Tieto kotolne sa na území Ukrajiny používajú už dlho. Za celé obdobie nedošlo k vylepšeniu automatizačných systémov objektov. V súvislosti s reštrukturalizáciou a prechodom na trhové mechanizmy v energetickom sektore na Ukrajine sa zvyšujú požiadavky na kotlové zariadenia. Bohužiaľ, zastarané zariadenie nie je schopné dosiahnuť kotlovú jednotku na požadované vlastnosti. Je potrebné modernizovať automatizačné zariadenie kotolne.

2. Charakteristika automatizačného objektu

Spaľovanie vo fluidnom lôžku je jednou z technológií spaľovania tuhých palív v energetických kotloch, pri ktorých sa v peci vytvára fluidné lôžko z častíc paliva a nehorľavých materiálov. Táto technológia bola predstavená v energetickom priemysle z chemického priemyslu okolo 70. rokov. ...

Obrázok 1 - Spôsoby spaľovania tuhého paliva
(animácia: 4 snímky, 20 opakovacích cyklov, 26 kilobajtov)

2.1 Technológie spaľovania paliva

Pri prúdení plynu smerom nahor môže byť zaťaženie tuhou látkou v troch stavoch:

• v pokoji, keď je rýchlosť plynu nízka a nedokáže zdvihnúť častice, je to charakteristické pre vrstvené pece;
• v režime pneumatického transportu, keď sa častice prepravujú rýchlym prúdom plynu - v komorových peciach;
• vo fluidnom stave pri strednej rýchlosti plynu, keď pri prechode cez vrstvu „tlačí“ častice a zväčšuje ich hrúbku, čím znižuje hustotu, ale nie je schopný časticu vynášať z vrstvy. Tento posledný režim sa vytvára vo fluidných peciach.

Fluidné lôžko môže byť vysokoteplotné a nízkoteplotné (800–900 ° C), v súčasnosti sa z mnohých dôvodov takmer vždy používa druhé. Najmä v ňom je veľmi efektívne potlačené uvoľňovanie oxidov dusíka a je možné použiť ponorený povrch, na ktorý je extrémne vysoký koeficient prestupu tepla (zohriate častice paliva s ním prichádzajú do priameho kontaktu a časť tepla je prenášané nie konvekciou, ale tepelnou vodivosťou). Na nastavenie teploty vrstvy, aby sa zabránilo struskovaniu, je možné zavádzať vodu a paru, ale v zásade kvôli vysokej abrazívnosti tejto vrstvy nie sú pece s jej použitím náchylné na struskovanie.

Do fluidného lôžka sa zavádza značné množstvo inertných plnív - troska, piesok, dolomit, vápenec; zvyšujú prestup tepla. Dolomit a vápenec navyše viažu až 90% oxidov síry na uhličitany. Palivom môže byť uhlie (vrátane vo forme zvyškov v popole z kotlov s nízkou účinnosťou), ropné bridlice, rašelina, drevo a iný odpad.

Pece s fluidným lôžkom nie sú citlivé na kvalitu paliva z hľadiska jeho chemického zloženia, ale sú citlivé na rovnomernosť frakčného zloženia častíc paliva a inertné plnenie. Spaľovanie v týchto peciach je intenzívnejšie ako v bežných vrstvených, ich rozmery sú menšie; Vyžadujú však vytvorenie mriežky na distribúciu vzduchu a väčšieho ventilátora. Medzi ďalšie nevýhody tohto typu kúreniska patria:

• odstránenie až 20–30% celkového uhlíka v palive (preto sa tieto pece odporúčajú používať, ak existuje možnosť dodatočného spaľovania v pracovnom priestore kotla prenášanie veľkosti 0–1 mm);
• struskovanie priestoru dýzy a samotných dýz rozvodných roštov vzduchu s nedostatočným dynamickým tlakom vzduchu;
• veľmi vysoké abrazívne opotrebenie teplonosných povrchov, zvlášť vysoké pri ponorených.

Účinok intenzívneho spaľovania, podobný tomu, ktorý sa pozoruje pri spaľovaní vo fluidnom lôžku, sa dá dosiahnuť neustálym pretrepávaním roštu kúskami paliva akejkoľvek veľkosti; avšak kvôli zníženiu pevnosti roštového kovu pri vysokých teplotách je tento spôsob v praxi ťažko realizovateľný.

Na zabezpečenie prevádzky plynových turbín na tuhé palivo (ako súčasť vysokotlakového parného generátora CCGT) možno použiť fluidné pece pod tlakom do 16 kgf / cm² s hlbokým čistením plynu od popola.

2.2 Popis technológie NTKS

V posledných rokoch bol zvýšený záujem o kotly vybavené fluidnými alebo fluidnými pecami (obrázok 2). Tieto pece zaujímajú medzipolohu medzi vrstvenými a svetlicami. Spájajú sa s vrstvovými pecami predovšetkým možnosťou spaľovania drvených kusov s veľkosťou hrudky do 10–20 mm a prítomnosťou roštu, ktorým sa do vrstvy privádza vzduch. So zvýšením rýchlosti vzduchu vháňaného cez vrstvu prichádza okamih, keď aerodynamická sila pôsobiaca na každú časticu paliva prekoná sily vzájomného trenia častíc. Ďalšie zvýšenie spotreby vzduchu vedie k pseudolitikácii palivových častíc, zdá sa, že vrstva vrie (odtiaľ názov fluidné lôžko), zvyšuje sa jej výška a pórovitosť.

Minimálna rýchlosť, pri ktorej začína pseudolitifikácia, sa nazýva prvá kritická rýchlosť Wcr1; pri druhej kritickej rýchlosti Wcr2 sa aerodynamická sila rovná gravitácii častíc paliva a začína ich intenzívne odstraňovanie z vrstvy. Oba tieto parametre majú striktne definované hodnoty iba pre monodisperzný materiál s konštantnou hustotou a vrstva, ako je známe, pozostáva z polyfrakčného inertného materiálu a častíc paliva rôznej hustoty.

Skutočné pece s fluidným lôžkom pracujú pri rýchlostiach od Wcr1 do Wcr2. Existujú pece s konvenčným alebo stacionárnym fluidným lôžkom (keď je rýchlosť v ňom blízka Wcr1) a pece s cirkulujúcim fluidným lôžkom (keď je rýchlosť blízka Wcr2). V druhom prípade sa značná časť nespáleného paliva odstráni z vrstvy, ktorá sa potom zachytí v horúcich cyklónoch a vráti sa späť na spálenie.

Je dôležité si uvedomiť, že vo peciach s fluidným lôžkom predstavuje množstvo horľavého materiálu zvyčajne malú časť hmotnosti lôžka; je založené na inertnom materiáli alebo palivovom popole (pri spaľovaní uhlíkov s vysokým obsahom popola). Intenzívne miešanie pevných častíc pod vplyvom skvapalneného vzduchu prechádzajúceho vrstvou zrnitého materiálu zaisťuje zvýšený prenos tepla a hmoty vo vrstve. Ponorenie vyhrievacích plôch do fluidného lôžka umožňuje udržiavať teplotu na takej úrovni, aby lôžko netrpelo.

Obrázok 2 - Schéma kotla so stacionárnym fluidným lôžkom pri atmosférickom tlaku:
1 - panely na výrobu pary; 2 - membránové sito; 3 - cyklón; 4 - filter; 5 - komín; 7 - uhlie; 8 - vápenec; 9 - tuhé častice z cyklónu; 10 - preprava vzduchu; 11 - spaľovací vzduch; 12 - odstraňovanie trosky; 13 - fluidné lôžko.

Medzi hlavné výhody spôsobu spaľovania tuhého paliva vo fluidnom lôžku patria:

• je poskytnutý vysoký koeficient prestupu tepla;
• dlhodobý pobyt častíc v posteli umožňuje spaľovať uhlie s vysokým obsahom popola a odpadmi z výroby;
• je možné vytvoriť kompaktnejšie spaľovacie zariadenie bez systému na prípravu prachu a zároveň znížiť špecifické kapitálové náklady na výstavbu kotolne, ako aj náklady na opravy;
• prídavok vápenca do lôžka viaže palivovú síru so zvyškami popola, čo znižuje emisie oxidu siričitého spolu so spalinami do atmosféry;
• nízke teploty v lôžku (800 - 950 ° С) zabezpečujú absenciu tepelných oxidov dusíka, čo v niektorých prípadoch znižuje emisie oxidov dusíka do atmosféry.

V Nemecku, USA, Fínsku a niektorých ďalších krajinách sa zhromaždili rozsiahle skúsenosti s používaním fluidných pecí v energetike. V posledných rokoch sa venovala veľká pozornosť cirkulačným peciam s fluidným lôžkom. Tieto kotly sa vyznačujú predovšetkým prítomnosťou cyklónov, v ktorých sú zachytávané veľké častice odstránené z vrstvy (obrázok 3). Tepelné napätie prierezu v týchto peciach dosahuje 4–8 MW / m2 a rýchlosť plynu v lôžku je 3–8 m / s. Podobné parametre pre pece so stacionárnym fluidným lôžkom sa rovnajú 2 MW / m2. a 1–2,5 m / s. Pece s cirkulujúcim fluidným lôžkom sa vyznačujú vyšším stupňom spaľovania paliva (približne 99% oproti 90 - 95% pre stacionárne fluidné kotly), môžu pracovať s nižším pomerom prebytočného vzduchu (1,1–1,15 namiesto 1,2–1, 25). .

Systém dodávky paliva pre kotly s cirkulujúcim fluidným lôžkom je jednoduchší, sú menej náročné na kvalitu paliva a sú lepšie prispôsobené jeho stupňovitému spaľovaniu, ktoré je nevyhnutné na zníženie emisií oxidov dusíka. Takéto pece umožňujú viazať viac ako 90% síry v molárnom pomere Ca / S = 2, zatiaľ čo na viazanie 80–90% síry v stacionárnych peciach s fluidným lôžkom je potrebné viacej vápenca (Ca / S = 3).

Najväčší cirkulujúci fluidný kotol v Európe postavil Zurgi v Duisburgu (Nemecko). Do polovice roku 1987 pracoval asi 10 tisíc hodín. Parný výkon kotla je 270 t / h, tlak živej pary je 14,5 MPa, teplota prehriatia je 535 ° C.

Obrázok 3 - Schéma kotla s cirkulujúcim fluidným lôžkom pri atmosférickom tlaku:
1 - uhlie a vápno; 2 - sekundárny vzduch; 3 - reaktor s fluidným lôžkom; 4 - odparovacia časť; 5 - cyklón; 6, 11 - parné kotly; 7 - elektrostatický odlučovač; 8 - ohrievač vzduchu; 9 - komín; 10 - popol; 12 - chladič materiálu; 13 - vzduch; 14 - primárny vzduch.

Nedávno sa významne rozšíril výskum tlakových fluidných pecí (obrázok 4). Hlavnou výhodou takýchto pecí je možnosť kombinovaného cyklu, keď sa para generovaná v kotle používa v parnej turbíne, a produkty vysokotlakového spaľovania v plynovej turbíne. Zároveň sa zvyšuje termodynamická účinnosť cyklu, celkové rozmery spaľovacích zariadení sú ešte skvapalnenejšie (o takmer 60% v porovnaní s klasickými kotlami) a znižujú sa škodlivé emisie do atmosféry.

Široké zavedenie kotlov s fluidnými pecami pod tlakom je obmedzené skutočnosťou, že stále existuje množstvo nevyriešených problémov. Napríklad produkty spaľovania, ktoré sa používajú v plynovej turbíne, si vyžadujú dôkladné čistenie. V takom prípade nemožno použiť textilné filtre kvôli vysokej teplote plynov a mechanické zberače popola neposkytujú požadovaný stupeň čistenia plynov. Druhým nevyriešeným problémom je zabezpečenie hustoty zariadenia pracujúceho pod tlakom až do 1,4 MPa.

Obrázok 4 - Schematický diagram zariadenia s fluidným lôžkom pod tlakom:
1 - jednotka plynovej turbíny; 2 - výfukové plyny; 3 - cyklón; 4 - popol; 5 - komora s fluidným lôžkom pod tlakom; 6 - jednotka parnej turbíny; 7 - uhlie a vápno; 8 - vzduch.

Už v roku 1976 americká energetická spoločnosť Electric Electric oznámila výstavbu demonštračnej energetickej jednotky s výkonom 170 MW s tlakovou fluidnou pecou. Predbežné testy sa uskutočnili na hustej prevádzke v Leasenhead (Veľká Británia). Potvrdili, že emisie anhydridu síry a oxidov dusíka sú výrazne znížené, zvyšuje sa účinnosť lopatkového zariadenia GTU v produktoch spaľovania.

2.3 Automatizácia kotlových jednotiek

Kontrola priebehu tepelnotechnického procesu spolu s plnením úloh havarijných blokácií zabezpečuje udržiavanie technického režimu v prísnom súlade s normami technologických predpisov. Riešenie týchto problémov úplne vylučuje odstavenie kotlov z dôvodu nekontrolovaného porušovania hraníc technologických predpisov a tiež prudko zvyšuje bezpečnosť prevádzky všetkých technologických systémov.

Obrázok 5 - Bloková schéma regulácie parametrov kotla vybaveného spaľovacou komorou nízkoteplotného fluidného lôžka:
1 - ventilátor ventilátora; 2 - pohon MEO; 3 - rozmetadlo paliva; 4 - kotol; 5 - priamy cyklón; 6 - ekonomizér; 7 - cyklóny prvého a druhého stupňa čistenia spalín;
8 - odsávač dymu; 9 - doplňovacie potrubie; 10, 11, 12, 13, 14 - regulátory, respektíve vákuum, hladina, odtok trosky, spotreba vzduchu a paliva.

Štruktúrny diagram automatizácie kotlových jednotiek (obrázok 5) poskytuje nasledujúce činnosti:

1. Kontrola parametrov sledovania:

• teplota spalín;
• tlak vzduchu;
• zriedenie v peci kotlovej jednotky;
• teplota vzduchu počas zapaľovania;
• teplota vo vrstve;
• teplota horúcej vody alebo tlak pary v kotlovom bubne;
• spotreba teplej vody alebo pary;
• prúd motora fúkacieho ventilátora;
• prúd motora odsávača dymu;
• tlak pred a po kvapalnom palive;
• teplota plynu pred ekonomizérom a odsávačom dymu;
• tlak vody pred ponorenými vykurovacími plochami;
• tlak teplej vody za kotlom;
• výboj pred ekonomizérom, cyklónom, odsávačom dymu;
• obsah kyslíka v spalinách;
• úroveň fluidného lôžka;
• hladina vody v bubne kotla (pre parné kotly).

2. Alarm a ochrana:

• nízky tlak vzduchu;
• výboj v kúrenisku je nízky;
• teplota v posteli je vysoká alebo nízka;
• nedostatok prietoku vody cez kotol;
• tlak pary je vysoký;
• teplota vody je vysoká;
• núdzová úroveň v kotlovom bubne;
• teplota počas zapaľovania je vysoká;
• pri horení kotla žiadny plameň.

3. Diaľkové ovládanie mechanizmov kotlovej jednotky:

• odsávač dymu - na diaľku;
• ventilátor ventilátora - diaľkovo blokovaný s odsávačom dymu a ochranným obvodom kotlovej jednotky;
• spätný ventilátor dúchadla č. 1 a č. 2 - diaľkovo blokovaný ventilátorom;
• rozmetač uhlia - diaľkovo blokovaný ventilátorom a ochranným obvodom kotlovej jednotky;
• čerpadlo na prívod kvapalného paliva - diaľkové a miestne s reguláciou plameňa v závislosti od počtu zapaľovacích dýz;
• vykladač popola;
• vibrátor;
• dopravník na odstraňovanie popola;
• vykladač zachytených častíc z prvého stupňa čistenia plynu.

4. Automatická regulácia

závery

Vyššie ceny energetických zdrojov, nedostatok vlastných palivových zdrojov, zníženie kvality uhlia a zvýšenie požiadaviek na zníženie znečisťovania životného prostredia si vyžadujú zavedenie pokročilejšej metódy spaľovania uhlia do výroby.

Práve dostupnosť palivových a energetických zdrojov určuje tempo a rozsah rozvoja jednotlivých regiónov priemyselnej a poľnohospodárskej výroby. Hlavnými úlohami sú zabezpečenie komplexnejšieho spracovania surovín, vytvorenie zariadení a technológií šetriacich zdroje a výrazné zníženie strát a odpadu. V posledných rokoch oživila reštrukturalizácia palivovej zmesi s cieľom znížiť závislosť od ropy a plynu záujem o uhlie v mnohých krajinách.

Pri písaní tejto práce nie sú dokončené kvalifikačné práce magistera. Dátum konečného dokončenia práce: 15. decembra 2012. Plné znenie práce a materiály k téme práce je možné získať od autora alebo jeho vedúceho po tomto dátume.

Zoznam prameňov

1. J.V. Viskin Spaľovanie uhlia vo fluidnom lôžku a využitie jeho odpadu, Doneck 1997, - 283 s.
2. Surgai M. Priority na vugillu a cena neprimeraného podceňovania / M. Surgai // Viche. Verkhovnoyi kvôli časopisu Ukrajina. Kyjev, 2008. Č. 3. - s. 40–45.
3. Ovládacie zariadenia R - 25. Technický popis a návod na obsluhu. - M.: Závod tepelnej automatiky, 1985. - 48 s.
4. Fayerstein L.M. a ďalšie. Referenčná kniha o automatizácii kotolní / M .: Energoatomizdat, 1985. - 296s.
5. Makhorin K.E. Spaľovanie paliva vo fluidnom lôžku / K.E. Makhorin, P.A. Khinkis K.: Naukova Dumka, 1989. - 204 s.
6. Kirichkov V.N., Silvestrov A.N., Konštrukcia adaptívnych modelov dynamických objektov na základe experimentálnych údajov. К.: Škola Vishcha. Vedúce vydavateľstvo, 1985. - 68 s.
7. Makroklimatické oblasti sveta s chladným a miernym podnebím: GOST 25870-83. [Účinné od 1. 7. 1984]. - M.: Štátny výbor pre štandardy ZSSR, 1983.
8. Neyezhmakov S.V. Štúdia matematického modelu fluidnej pece banského autonómneho ohrievača vzduchu S.V. Neyezhmakov // Pratsi Taurian State Agricultural Technological University.
   - VIP. 8. T. 10. - Melitopol: TDATU, 2008. S. 173–180.
9. O výsledkoch vývoja analytických a numerických metód na hodnotenie makrokinetických charakteristík procesov termochemického spracovania jednotlivých častíc paliva vo fluidnom lôžku / [Korchevoy Yu. P., Maistrenko A. Yu., Patskov VP atď.] . Kyjev, 1994. - 77 s. - (Preprint / Ústav problémov úspory energie Národnej akadémie vied Ukrajiny, odbor EPE).

Práce na vytvorení výkonných domácich kotlov s CFB sa začali v roku 1987 a uskutočnil ich veľký tím organizácií: VTI, NPO CKTI, SKB VTI, PO Sibenergomash, KazNIIenergetiki, UPI, MPEI. Vďaka nízkej teplote (850 - 900 o C) poskytuje spaľovanie paliva v CFB zníženie výťažku oxidov dusíka a po pridaní vápenca sú oxidy síry potlačené.

Spotreba vápenca je 3 - 6 kg na 1 tonu prírodného paliva alebo na kotol s parným výkonom 500 t / h - 0,2 - 0,4 t / h.

Množstvo vápenca je možné znížiť v prípade palív s vysokým obsahom zlúčenín alkalických zemín, napríklad v prípade uhlí v povodí Kansk-Achinsk, ktorého minerálna časť obsahuje až 40% alebo viac zlúčenín vápnika a horčíka.

Vzduch je dodávaný dvoma ventilátormi. Primárny ofukovací ventilátor dodáva vzduch cez rošt do kúreniska a k pseudohydraulickým uzáverom. Ventilátor sekundárneho vzduchu vháňa vzduch do kúreniska v troch úrovniach.

Kotly s CFB sú vyrobené podľa rovnakej schémy: spaľovacia komora s výhrevnou plochou prehrievača, cyklónmi a vonkajšou konvekčnou rúrou v jeho hornej časti, v ktorej sú umiestnené ekonomizér a ohrievač vzduchu.

Po cyklónoch sa popol vracia popolníkovou bránou do spodnej časti spaľovacej komory. Pevné častice nespáleného paliva sa odstránia z pece a vrátia sa cez cyklóny späť do lôžka. Horúci popol za cyklónom sa privádza do externých chladičov popola.

Zberačom primárneho popola je rázový odlučovač pozostávajúci z odstupňovaných prvkov v tvare písmena U (oddeľovač kanálov) zavesených na streche kotla, ktoré tvoria labyrint medzi plynom a pevnými látkami (obr. 1.2). Prvé dva rady zberača popola sú umiestnené v kúrenisku pred vstupom do vodorovného plynového potrubia. Popol, ktorý sa v nich zachytil, sa vracia do pece pozdĺž zadnej steny. Pevné látky zhromaždené v ostatných radoch odlučovača (vo vodorovnom dymovode) sa posielajú do násypky a vracajú sa späť na dno pece pomocou štyroch L-ventilov

Obrázok 1.2. Oddeľovač kanálov: 1 - plynné a tuhé častice; 2 - pevné častice vrátené do pece; 3 - pevné látky sa vrátili do zásobníka

Posledne uvedené sa používajú na riadenie obsahu materiálu v peci reguláciou obtoku z násypky do pece. Organizácia dvojstupňovej primárnej separácie s kanálovým odlučovačom v peci znižuje hodnotu potrebnej vonkajšej cirkulácie častíc.

Tento typ pece sa používa pre kotly s tepelným výkonom od 20 do 500 MW. V rámci federálneho programu „Energia priateľská k životnému prostrediu“ bol vypracovaný a realizuje sa projekt výstavby pilotného priemyselného kotla s CFB typu E-220-9,8-540 AFS spoločnosti JSC „Belenergomash“ na spaľovanie popola. popol v Nesvetay GRES. Kotol je určený na efektívne spaľovanie popola s nízkou reakciou s popolom s hodnotou Q nr = 4100 - 500 kcal / kg s obsahom popola 40% a obsahom síry až 2%, bez osvetlenia vykurovacieho oleja v celom prevádzkovom rozsahu zaťaženia, s minimálnym emisie znečisťujúcich látok do atmosféry (zníženie emisií síry o 90% a NO x - nie viac ako 300 mg / m 3).

Hlavnou výhodou kotla je možnosť jeho umiestnenia v rozmeroch existujúceho článku kotla bez použitia drahých systémov na odsírenie dusíkom.

Obr. 1.3. SDPP s kotlami CFB na ASH zhoršenej kvality:

1 - komplex na spracovanie popola; 2 - uhlie a vápencová ekonomika; 3 - kotol s CFB; 4 - parná turbína; 5 - zberač popola; 6 - generátor; 7 - odsávač dymu; 8 - komín

Kotol je prototypom technického opätovného vybavenia mnohých elektrární v Rusku, ktoré spaľujú kvalitné tuhé palivá s nízkou reaktivitou, vysokým obsahom popola, vlhkosti a síry. Je veľmi dôležité, aby v takomto kotle bolo možné spaľovať rôzne palivá z hľadiska druhu a kvality bez podstatných prevádzkových zmien a s výrazným zlepšením environmentálnych vlastností.

Kotol využíva technológiu CFB s kompaktnými rázovo-zotrvačnými oddeľovačmi (obr. 1.2), ktorá sa úspešne použila na mnohých kotloch od spoločnosti Babcock-Wilcox (USA).

Podobné kotly boli vyvinuté pre ďalšie TPP: EP-250-16,8-545 BKFN na uhlie blízko Moskvy a kuznecké uhlie triedy „T“; E-170-9,8-540-DFN pre rašelinu (obrázok 1.3).