Головна будівельна премія країни - IBUILD

Твердотопливные паровые котлы – современный подход

А. Бондаренко

Современные компактные автоматические твердотопливные паровые котлы малой и средней мощности, которые могут работать на твердом топливе – серьезная альтернатива другим источникам тепловой энергии

Паровые котлы предназначены для обеспечения технологическим паром производственных предприятий различных отраслей: промышленных, сельскохозяйственных и предприятий пищевой промышленности. Пар используется для выработки электрической энергии, участвует в производстве конечного продукта, а так же в виде высокотемпературного теплоносителя, имеющего высокий коэффициент теплопередачи. Для каждого способа использования пара требуются разные параметры температуры, давления и степени «сухости».

Паровые котлы бывают жаротрубные, водотрубные, с барабанами и без них, а сам тип котла во многом зависит от производительности и параметров пара. Например, для выработки большого количества пара нецелесообразно использовать барабанный котел из-за большой толщины стенок, для чего расходуется много металла, что влияет на стоимость изделия и его вес. Поэтому для общепроизводственного назначения используются в основном жаротрубные котлы барабанного типа, которые вырабатывают насыщенный пар. Давление в таких котлах редко превышает 23 бар, а для производства перегретого пара (до 250°С), котел может быть оборудован пароперегревателем. Если жестких требований к качеству пара нет, т. е. пар используется для увлажнения конечного продукта, часто используют скоростные парогенераторы. Их недостаток в том, что они не могут стабильно работать на твердом топливе, потому что изготавливаются по принципу газовой колонки – имеют развитую поверхность из трубного змеевика и поэтому работа с инерционным твердым топливом затруднена, а использование газа приводит к увеличению затрат. Для производства электроэнергии требуется сухой перегретый пар высокого давления. В связи с этим изготавливаются водотрубные котлы с барабанами для сбора пара, а иногда – в гибридном исполнении: в них основная часть пара вырабатывается в водотрубной части котла (радиационная), а конвективная часть (жаротрубно-дымогарная) используется как экономайзер.

Большая часть промышленных паровых котлов, производящихся в Украине, за последние 30 лет конструктивно не изменилась (серии ДКВР, Е, БГМ и др.). В качестве топлива для таких котлов используется газ, а устаревшие технологии не позволяют уменьшить его расход, что приводит к увеличению затрат. Импортные котлы более экономичны, но у них высокая стоимость, а использование газа не снимает зависимость от дорогого топлива.

В последние годы возрастает потребность в твердотопливных паровых котлах – они могут быть установлены в самых отдаленных от газовых магистралей местах, а при переезде на другую площадку при смене места производства владелец такого котла относительно легко может забрать его с собой.

Современных разработок твердотопливных паровых котлов отечественного производства очень мало, в основном это те же устаревшие газовые котлы, которые оснащаются предварительными топками для использования твердого топлива. Такая модернизация не всем подходит, так как это требует дополнительных инвестиций, увеличивает размер самого котла, а в итоге потребитель получает тот же технологически устаревший котел.

Учитывая большой спрос на компактные автоматические паровые котлы малой и средней мощности (до 30 тонн пара в час), которые могут работать на твердом топливе с гранулометрическими показателями (пеллета, щепа, уголь), инженеры днепровского предприятия «Либератор» создали для рынка паровых котлов абсолютно новое изделие – твердотопливный паровой котел Liberator STM (рис. 1). Данные котлы отличаются своей компактностью, способностью работать на «агропеллете» (пеллеты из лузги подсолнечника), и не уступают по экологическим параметрам своим зарубежным аналогам.

Изображение автоматического твердотопливного котла Рис. 1. Внешний вид твердотопливного парового котла

Автоматический паровой котел Liberator STM – горизонтальный, гибридного типа. Котел состоит из водотрубной экранной топочной части и конвективной части дымогарного типа. Конвективная часть одноходового типа состоит из цилиндрического барабана, внутри которого установлен пучок дымогарных труб, закрепленных в трубной решетке. Количество труб рассчитано таким образом, чтобы осуществить эффективный теплообмен и выдержать скорость продуктов горения внутри дымогарных труб в пределах, обеспечивающих вынос золы, содержащейся в дымовых газах, без осаждения на внутренней поверхности труб. Водотрубная обрешетка топочного пространства воспринимает лучистую составляющую процесса горения и одновременно исполняет роль опорной конструкции для барабана котла. Трубы обмурованы специальным жаростойким составом, герметизирующим топочное пространство и служащим в качестве теплоизолирующего слоя. Для сбора пара на барабане установлен паровой колпак, который также служит для сепарации пара (сухопарник). «Обогреваемый» барабан с пучком конвективных труб установлен над топкой на водотрубной конструкции. В нижней части котла расположены левый и правый коллекторы водотрубных экранных поверхностей нагрева, торцы коллекторов имеют осевые патрубки с заглушками для ремонта/чистки – т. н. «срезаемые штуцера».

«Сердце» котла – механизированная топка с чугунными колосниками. Топка оснащена шамотной футеровкой и системой подвижных колосников, выполненных из специального жаропрочного и износостойкого сплава. Автоматический поджиг топлива осуществляется специальными нагревательными элементами, сквозь которые продувается воздух – воздух нагревается до высоких температур и воспламеняет топливо. Наддув первичного воздуха исключает перегрев нагревателей и их выход из строя. Такой способ розжига позволяет выполнить поджиг топлива в максимально короткое время и с минимальной стартовой порцией, что снижает уровень дыма при розжиге и обеспечивает плавное воспламенение начальной порции топлива, исключая эффект «пиролизного хлопка».

Изображение технических характеристик твердотопливного парового котлаТаблица. Основные технические характеристики котлов

Кроме того, этот способ подходит для разного топлива, включая агропеллеты из лузги подсолнечника. При работе на разных видах топлива также важно поддерживать соотношение топливо/воздух для обеспечения полного сгорания топлива. Регулирование разрежения в топке котла выполняется путём изменения частоты вращения (производительности) дымососа, управляемого частотным регулятором. Неполное сгорание топлива приводит к его коксованию и отложениям на стенках топки и дымоходов, что, в свою очередь, ведёт к снижению КПД котла и к последующей остановке для проведения мероприятий по чистке топки и дымохода. Точное поддержание соотношения топлива и воздуха, подаваемого в топку котла, производится регулятором на основе специального алгоритма, реализованного программой. Для безопасной эксплуатации котла в алгоритме работы системы управления предусмотрены предупредительная сигнализация и защита котла при выходе за допустимые пределы технологического параметра, влияющего на безопасность.

Все процессы работы котла автоматизированы (включая удаление золы и очистку жаропрочных труб), автоматизация выполнена на основе микропроцессорного устройства с программным обеспечением собственной разработки.

Отрадно, что в Украине в последнее время появляется все больше продукции, которая не уступает по качеству зарубежным аналогам, но значительно дешевле, и имеет полностью замкнутый цикл производства и обслуживания на территории Украины.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!


Вас может заинтересовать:



Оставьте комментарий

Telegram