Термомасляные котлы на биотопливе

Д. Чубарев

Котлы с высокой эксплуатационной температурой теплоносителя (термомасляные котлы) – высокоэффективная техника, преимущества которой особенно ярко проявляются при использовании возобновляемых видов топлива. Этот вид техники приобретает в последние годы все большее распространение в промышленности

Термомасло – это высокотемпературный органический теплоноситель (далее по тексту термомасло, ВОТ), дистиллированный продукт глубокой переработки нефти. Благодаря высокому содержанию циклических насыщенных углеводородов термомасло имеет низкую температуру замерзания и высокую термическую стабильность. Высокотемпературные органические теплоносители в отопительной технике используются преимущественно в жидком агрегатном состоянии.

Химические, физические и реологические свойства термомасел позволяют эффективно использовать их в качестве теплоносителя. В энергетике и промышленности используются термические масла с рабочей температурой в диапазоне от +150 до 400°С. При этом масла разных марок, несмотря на одинаковую рабочую температуру, могут существенно отличаться по вязкости и удельной теплоемкости. Поэтому теплоноситель выбирают с учетом специфики технологического процесса и характеристик оборудования.

Преимущества термомасла как теплоносителя:

широкий диапазон рабочих температур;
высокие показатели теплоемкости и коэффициента теплоотдачи;
регулируемое оптимальное распределение тепла.

Термомасло циркулирует в системе по замкнутому контуру. Благодаря термической стабильности и отсутствию контакта с воздухом или другими веществами ВОТ сохраняет свои химические и физические свойства на протяжении всего гаран тийного срока службы (при условии соблюдения температурного режима эксплуатации). Термомасло циркулирует в системе с невысоким рабочим давлением, что делает оборудование более простым и безопасным. Высокотемпературные органические теплоносители не образуют отложений и химически нейтральны по отношению к различным металлам и сплавам. Поэтому коллекторы, змеевики, баки и другие элементы масляного контура не подвергаются коррозии и не засоряются в процессе эксплуатации.

Благодаря такому набору свойств и характеристик термомасляные системы отличаются высокой эффективностью, надежностью, простотой обслуживания и низкими эксплуатационными расходами. Поэтому в последние годы они все чаще используются в теплоэнергетике и на производствах с высоким регулируемым потреблением тепловой энергии в качестве альтернативы традиционным паровым системам.

Основой аргумент в пользу термомасляных котлов на твердом биотопливе – это низкая себестоимость производства тепла, особенно важная с учетом постоянного роста цен на природный газ, мазут, энергетический уголь и другие энергоносители. В отличие от традиционных видов топлива, в биотопливных установках может использоваться дешевое или условно бесплатное биотопливо:

топливные гранулы (пеллеты);
продукты переработки древесины (древесная щепа, опилки, кора, стружка);
сельскохозяйственные отходы (лузга подсолнечника, рисовая шелуха, солома);
торф или торфяные брикеты/пеллеты;
некондиционная продукция и отходы пищевой промышленности и др.

Производители оборудования выпускают биотопливные котлы, топки которых приспособлены для сжигания разнообразного топлива в том числе сырого (влажностью до 60%) или крупных фракций.

Термомасляные котлы в промышленности

Применение ВОТ – это разумная альтернатива и практичное решение для различных производственных процессов, связанных с передачей тепла при высоких рабочих температурах. Использование термомасла в качестве теплоносителя обеспечивает:

передачу тепловой энергии потребителям при невысоком рабочем давлении в системе;
возможность точного управления температурой в широком диапазоне;
короткое время запуска и простое управление работой системы в целом.

Термомасляные котлы используются в производственных процессах предприятий различных отраслей: от деревопереработки и сельского хозяйства до фармацевтики и металлургии. Они могут служить источниками тепловой энергии в таких технологических процессах, как:

сушка древесины, пиломатериалов и сельскохозяйственной продукции;
пропитка, ламинирование и нанесение покрытий;
экструдирование, формовка, литье и прессование;
анодирование и термическая обработка металлов;
нагрев производственного оборудования (прессов, барабанов, вальцов);
подогрев резервуаров, наливных хранилищ и др.

Коэффициент полезного действия современных термомасляных котлов в стандартной конфигурации достигает 85% (при оснащении котла воздушным экономайзером эффективность установки повышается). Высокий КПД и возможность работы на недорогих видах топлива обеспечивают низкие расходы на технологические процессы, связанные с нагревом теплоносителя до высоких температур при невысоком давлении.

Несмотря на пока еще недостаточное распространение в Украине, технология использования термомасляных котлов в промышленности хорошо отработана. Они широко используются за рубежом, потому что имеют ряд преимуществ перед традиционными паровыми котлами.

Надежность. Благодаря низкому давлению в системе замкнутого цикла и отсутствию агрессивного химического воздействия на детали оборудования установки с ВОТ отличаются высокой надежностью и редко требуют ремонта.

Универсальность. Термомасляные котлы позволяют точно контролировать температуру нагрева теплоносителя, циркулирующего в системе.

Простота. Термомасляные системы отличноподдаются автоматизации и могут работать без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Они просты в обслуживании, не требуют дорогостоящей подготовки теплоносителя и регулярной чистки системы от отложений.

Благодаря опыту использования котлов с ВОТ в различных отраслях промышленности, компания «ЭкоЭнергоПроект» имеет проверенные схемы и испытанные решения, позволяющие создавать системы различной конфигурации под любые технологические процессы, использующие высокотемпературные теплоносители. Такие системы легко автоматизируются и адаптируются под различные производственные нужды. Возможна интеграция термомасляных установок в существующие технологические процессы.

Термомасляные котлы как альтернатива паровому оборудованию

Устаревшие паровые промышленные и коммунальные котельные по эффективности уступают современным термомасляномым котельным.

Даже в современных паровых установках наблюдаются значительные безвозвратные потери теплоносителя (пара и подготовленной воды) при продувках котла.
Эксплуатация парового котла требует дорогой подготовки воды.
В конструкции паровых котельных есть большое количество вспомогательного оборудования, которое дает дополнительные потери тепла и снижает эффективность системы в целом.

Несмотря на то, что термомасляная система по своей архитектуре похожа на паровые установки, в ее составе значительно меньше вспомогательного оборудования. Поэтому термомасляные котлы отличаются высоким КПД, низкой стоимостью эксплуатации, высокой надежностью и компактными размерами.

Стоимость инсталляции термомасляной системы зависит от ее мощности и комплектации.

Пример реализации

В качестве примера реализации термомасляной котельной на твердом биотопливе, выполненной по проекту компании «ЭкоЭнергоПроект», приведем данные ее технико-экономических показателей, см. табл. 1.

Таблица 1. Технико-экономические показатели котельной на ВОТ

Проект выполнен в рамках проведения работ по расширению производства по изготовлению стройматериалов. Рабочим проектом предусматривается установка одного термомасляного котла BHO.500.T01 «BETA KAZAN» (Анкара, Турция) мощностью 582 кВт, работающего на древесных гранулах (пеллетах). Котельная встроена в производственный цех, спроектирована для функционирования в автоматическом режиме без постоянного присутствия обслуживающего персонала и предусматривает установку наружного склада топлива с автоматической подачей в оперативный бункер котла. Расчетный срок эксплуатации котельной – 20 лет. На рисунке 1 показана компоновка котельной.

Рис. 1. Внешний вид котельной с ВОТ на древесных пеллетах

Стены котельного зала выполняются из стеновых сэндвич-панелей. Крыша выполняется из кровельных сэндвич-панелей по стальным пролетам. Полы – бетонные, армированные. Под техоборудование (силос для хранения и оборудование для приема и загрузки топлива) проектом предусмотрены местные фундаменты.

Основное оборудование котельной приведено на рисунке 2.

В таблице 2 приводятся технические данные термомасляного котла BHO.500.T01 «BETA KAZAN» мощностью 582 кВт.

Рис. 2. Технологическая схема котельной с ВОТ на древесных пеллетах

Максимальная температура теплоносителя (термомасла АМТ-300Т) на выходе из котельной +180 °С (Δ=20°C). Режим работы котельной – круглосуточный на протяжении всего года. Количество часов работы котельной 8400 ч/год. В помещении котельного зала предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция для подачи воздуха из расчета 3-кратного воздухообмена плюс необходимый воздух для горения топлива в топке котла. Данные по расходу топлива приведены в табл. 4.

Автоматика котла BHO.500.T01, поставляемая комплектно, обеспечивает:

Автоматический процесс сжигания топлива.
Автоматическую подачу топлива из бункера котла в камеру сгорания.
Контроль минимального та максимального давления масла в котле.
Контроль температуры и давления масла на выходе из котла.
Контроль температуры продуктов сгорания.
Управление циркуляционными насосами термомасла.
Управление насосом подпитки масла.
Контроль разрежения в дымовой трубе.
Контроль производительности дымососа и др.

Термомасляные котлы на твердо биомассе – высокоэффективное оборудование с длительным сроком эксплуатации – потребляет недорогое топливо, использование таких систем экономически обосновано, выгодно и перспективно.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!