Вихревые технологии сжигания лузги подсолнечника на мини тепловой электростанции

Вихревые технологии сжигания лузги подсолнечника на мини-ТЭЦ

Освобождение цен на энергоносители привело к резкому росту составляющей себестоимости выпускаемой продукции, обусловленной затратами предприятий на топливные ресурсы. В связи с этим руководители предприятий, имеющие собственное энергохозяйство, изыскивают все возможности по экономии тепловой и электрической энергии, принимают решения о замене угля, газа или мазута, используемых в качестве топлива на собственных котельных, на дешевые низкокалорийные виды топлива и всевозможные отходы производства. Однако перевод энергоисточников на сжигание твердого низкокалорийного топлива — проблема достаточно сложная. Здесь требуется применение принципиально новых технологий сжигания, которые должны обеспечивать современные экологические требования, быть более экономичными и менее чувствительными к качеству сжигаемого топлива. топливо утилизация электрический энергия При кажущейся простоте применения в качестве топлива местного сырья, возникают серьезные проблемы. Попытка их сжигания в типовых котлах, топочные устройства которых спроектированы на конкретный класс твердого топлива, приводит к химическому и механическому недожогу, и в результате — к снижению КПД котлов, превышению в разы допустимых норм вредных выбросов СО, NOx, количества твердых частиц.

При утилизации такого специфического топлива как лузга подсолнечника оказалось эффективным применение вихревого способа сжигания. При этом упрощается система топливоподготовки, которая не требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Примером внедрения таких технологий является мини-ТЭЦ в г. Кировограде (Украина), на которой в октябре 2009 г. были полностью завершены монтажные и пуско-наладочные работы котельного оборудования. На мини-ТЭЦ установлены два паровых котла Е-16−24−350ДВ, работающие на лузге подсолнечника или природном газе (резервное топливо на время отсутствия лузги). При стабильной работе котлов достигаются высокие экологические показатели: содержание СО в уходящих газах -150−250 ppm, NOх — не более 90 ppm, а содержание золы менее 1 г/м3, что позволяет применять не слишком дорогие механические системы золоулавливания.

Таким образом на предприятии выполнена первоочередная задача: утилизация отходов производства — подсолнечной лузги в количестве 135−140 т в сутки и получение до 36 т/ч перегретого пара с давлением 24 кгс/см2 и температурой 350 ОС, используемого на технологию, отопление и ГВС. Утилизацию избыточно вырабатываемого пара и производство электрической энергии обеспечит паровая турбина мощностью 0,8 МВт, которая будет установлена в ближайшее время.

Каждый из котлов Е-16−24−350ДВ оснащен двумя, независимо работающими вихревыми топками, с общей камерой дожигания. КПД котла составляет 82−85%. В процессе пуско-наладочных работ определено, что эффективное сжигание достигается при работе обеих топок при нагрузке котла близкой к номинальной. Попытки увеличить нагрузку котлоагрегата показали, что топки могут справиться и с большим, чем проектное значение, количеством лузги, но из-за конвективной поверхности нагрева, не рассчитанной на такую производительность, а также из-за не развитой теплообменной поверхности экономайзера увеличивается температура уходящих газов, что усложняет эксплуатацию котла на форсированных режимах.

Изменение характеристик топлива (в результате изменения влажности лузги, нестабильной работы основного производства (поставщика топлива) или изменения сорта семечки) приводит к нарушению нормального режима горения, что усложняет проведение режимной наладки. Значение минеральной составляющей лузги может изменяться от 2 до 25%, что вызывает большую сложность определения характера отложений на внутренних поверхностях котла.

Во время проведения пуско-наладочных работ использовалась лузга с высокой теплотворной способностью — 4350 ккал/кг, при расчетной — 3660 ккал/кг и значительной минеральной частью. В результате этого, при длительной непрерывной работе котла, из-за наличия в составе золы легко плавящихся при сравнительно низких температурах соединений щелочных металлов, на стенках топки образуются отложения. Возникает необходимость периодически останавливать котлоагрегат для обслуживания. В настоящее время для чистки топок и поверхностей нагрева приходится один раз в сутки останавливать поочередно каждую из топок котла, а это, в свою очередь, требует наличия некоторого запаса по мощности у котлов, либо наличие резервного котла на время чистки из-за уменьшения паропроизводительности.

Для сглаживания влияния нестабильных характеристик топлива на работу котла, а также для увеличения периода непрерывной работы планируется применение ряда конструктивных, технологических методов и различных способов механизации и автоматизации, таких как: удаление золы и шлака с помощью механического устройства; очистка конвективных поверхностей нагрева при помощи стационарно установленных механических устройств периодической обдувки, работающих в автоматическом режиме и др. Это позволит увеличить степень механизации и автоматизации, упростит процесс эксплуатации, а так же уменьшит объемы ручного труда.

При работе на резервном топливе (природном газе) каждый котел вырабатывает по 11−12 т/ч перегретого пара с температурой 330 ОС. Снижение производительности и температуры перегрева в данном случае обусловлено необходимостью сбрасывать достаточно большое количество воздуха через сопла, участвующие в образовании вихря при сжигании лузги, во избежание их перегрева, что, в свою очередь, приводит к большим избыткам воздуха и понижению температуры продуктов горения.

В целом результаты испытаний можно считать хорошими, несмотря на некоторые недостатки и неудобства обслуживания. Котлы полностью справляются с поставленными задачами — утилизируют отходы производства, получают пар с необходимыми параметрами и полностью отвечают экологическим требованиям. Не стоит забывать, что котлы не используют природный газ, а работают на бесплатном топливе, что, несомненно, приводит к их быстрой окупаемости. Для рассмотренной в данной статье мини-ТЭЦ расчетный срок окупаемости составляет около 2,5 лет.