Постоянный рост цен на энергетические ресурсы, в том числе на углеводородное топливо является одной из основных проблем в современной энергетике. Большинство используемых энергоресурсов – природный газ, уголь, нефть – относятся к исчерпаемым. Разработка вновь открытых месторождений в отдаленных и труднодоступных районах приводит к необходимости использовать более совершенное и надежное оборудование. Доставка данных ресурсов к конечному потребителю усложняется, так как появляется необходимость строительства новых инженерных сооружений для их транспортирования. Таким образом, происходит удорожание производства и транспортировки топливных ресурсов, и, как следствие, рост цен на топливо. Одно из решений данной проблемы – использование местных видов топлив для производства тепловой энергии, таких как торф и отходы деревообрабатывающей промышленности.
В качестве причин, определяющих перспективность использования древесных отходов, можно указать:
• возможность организации тепло- и электроснабжения фактически на бесплатном топливе;
• возможность увеличения мощности и расширения производства деревообрабатывающих предприятий за счет использования собственных энергоресурсов;
• доступность для отдаленных населенных пунктов, которые, как правило, характеризуются наличием большого количества отходов, низким энергопотреблением при наличии печного отопления, высокой стоимостью привозного топлива (мазута и угля) и, как следствие, низким экономическим и социальным уровнем жизни [3].
Перевод существующего энергетического оборудования с высокоуглеродистого жидкого или газообразного топлива на твердое местное топливо требует модернизации основного и вспомогательного оборудования котельной. Данный вопрос рассмотрен на примере перевода парового котла марки ДКВР-6,5-13, работающего на мазутном топливе, на древесные отходы.
Для перевода котла на древесные отходы необходимо выполнить комплекс следующих мероприятий:
– демонтаж газомазутных горелок;
– реконструкция воздуховодов, подающих воздух на горение к горелкам, с последующим объединением при помощи металлического короба с дальнейшим вводом его в топку котла;
– устройство наклонной колосниковой решетки;
– устройство дополнительных лючков и лазов для очистки топки от частиц несгоревшего топлива;
– устройство на фронте котлоагрегата отверстий для загрузки топлива вручную.
Колосниковая решетка выполняется из стального листа толщиной 6 мм. Для крепления колосниковой решетки в топке котла, изготавливается стальной каркас, выполненный из двутавров и уголков. Уголки применяются для крепления опоры к конструктивным элементам топки.
Колосниковая решетка устанавливается под определенным углом, выбранным исходя из необходимости равномерного сжигания топлива. Для сжигания топлива в стальном листе предусматриваются отверстия для подачи воздуха на горение из-под решетки. Разработанные конструкции колосниковой решетки и рамы для ее крепления представлены на рис. 1.
Рис. 1. Конструкции рамы и колосниковой решетки
Такая конструкция позволяет осуществлять слоевой процесс сжигания древесной биомассы с оптимальным по высоте слоем топлива различного фракционного состава и возможностью автоматизированной работы топочного устройства с регулируемым расходом подаваемого в топку воздуха. Следует, однако, отметить, что данная конструкция не приспособлена для сжигания древесной пыли. Загрузка древесных опилок и мелкой стружки осуществляется при помощи автоматизированного шнекового забрасывателя. Бункер с древесными отходами располагается снаружи здания котельной. Забор древесных отходов производится из бункера при помощи вертикального шнека, далее, наклонным шнеком, древесные отходы попадают в бункер-дозатор, откуда уже происходит заброс в котёл требуемого количества топлива, в соответствии с заданной программой. Для загрузки более крупных древесных отходов вручную (щепа, крупные обрезки древесины) необходимо предусмотреть отверстия на фронте котла, расположенные по обе стороны от основного топливоприемного отверстия.
Древесина и древесная биомасса довольно существенно различается по своим физико-техническим характеристикам. Это определяет необходимость обобщения уже имеющихся данных по свойствам древесины, а также проведение экспериментальных исследований там, где мы сталкиваемся с нехваткой данных [2]. На эффективность процесса сжигания древесной биомассы оказывают влияние такие факторы, как влажность и зольность, а также фракционный состав. Влияние влажности древесной биомассы на эффективность работы котельных установок чрезвычайно существенно. При сжигании абсолютно сухой древесной биомассы с малой зольностью эффективность работы котлоагрегатов как по их производительности, так и по КПД приближается к эффективности работы котлоагрегатов на жидком топливе и превосходит в некоторых случаях эффективность работы котлоагрегатов, использующих некоторые виды каменных углей [1]. В связи с этим особое значение имеет использование древесного топлива с минимальными показателями влажности и зольности.
Зольность древесины различных пород дерева отличается незначительно и согласно рекомендациям нормативного метода теплового расчета котельных агрегатов [4] принимается равной 1 % сухой массы древесины, однако может существенно варьироваться в зависимости от различных технологических процессов переработки древесины. При использовании для конкретной котельной установки в качестве местного вида топлива древесных отходов, поступающих преимущественно с одного предприятия можно с уверенностью предположить, что показатель зольности этого топлива будет колебаться незначительно. Таким образом, разработка конкретных технических решений для удаления спекшегося шлака от легкоплавких минеральных включений данного вида древесных отходов упрощается.
В то же время, получение высококачественного сухого древесного сырья в течение всего периода эксплуатации котельного агрегата не представляется возможным. Показатель влажности древесной биомассы может колебаться в пределах 40-70 %. При переводе котельного агрегата на древесные отходы с высокой влажностью возникает необходимость увеличения конвективных и хвостовых поверхностей нагрева для обеспечения снижения температуры уходящих газов до 110-120 °С. Это позволит повысить КПД котла за счет уменьшения потерь теплоты с уходящими газами. При сжигании древесных отходов нет необходимости поддерживать температуру уходящих газов выше температуры точки росы, так как древесная биомасса не содержит серы и фосфора, т. е. появление сернокислотной коррозии хвостовых поверхностей нагрева и дымовой трубы исключается. [1]
Помимо использования в качестве топлива древесных отходов, возможно использование торфа, который является местным видом топлива для многих районов нашей страны. Для сжигания в данном котельном агрегате наиболее подходит кусковой торф, который производится в полевых условиях комплексом специальных машин, и по калорийности не уступает дровам, бурому углю, сланцам, низкосортному каменному углю.
С экологической точки зрения использование древесных отходов в качестве топлива наносит меньший вред окружающей среде благодаря отсутствию в выбросах таких вредных веществ как оксид серы. При сжигании древесных отходов снижается температура уходящих газов, что повышает КПД котла и снижает тепловое загрязнение атмосферы. Экономическая выгода использования древесных отходов, как бросового топлива, не используемого после переработки древесины, очевидна. Затраты на техническое перевооружение котла для работы на древесных отходах сравнительно небольшие, следовательно, срок окупаемости очень мал. Дальнейшая экономия средств позволит направить их на реализацию других экономически выгодных проектов. В целом, перевод котла с жидкого или газообразного топлива на местные виды топлива имеет множество преимуществ, начиная от простоты реализации и выполнения необходимых работ по переоборудованию котла и заканчивая экономической и экологической эффективностью.
Библиографическая ссылка
Павлов Д.А., Семикова Е.Н. МОДЕРНИЗАЦИЯ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА ДКВР-6,5-13 ПРИ ПЕРЕВОДЕ НА МЕСТНЫЕ ТВЕРДЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 309-311;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=32310 (дата обращения: 17.08.2024).