Промислові котли на твердому паливі - традиція та альтернатива - Журнал АКВА-ТЕРМ - опалення,
Як приклад розглянемо вугільний водотрубний котел з ручною топкою КВ-Р-0,8-95 (рис. 1) потужністю 800 кВт, який випускає завод «Дорогобужкотломаш» (Смоленська обл.) і призначений для отримання гарячої води температурою до 95 °С при тиск до 6 бар. Він складається з камери топки, конвективного газоходу і рами з топковим пристроєм. Топкова камера екранована трубами, що входять до колекторів. На бічному екрані встановлено контрольний пристрій, який підтримує необхідне розрідження в топці. Конвективна поверхня нагрівання розташована у триходовому газоході. На стельовій частині є лючки для очищення та огляду. Котел оснащений теплоізольованими бункерами для збирання золи. Піддувало і дверцята для видалення золи та провалу розташовані на передній частині котла. Котел має газощільне виконання та заводську теплоізоляцію. Передбачено встановлення вентиляторів для примусової подачі повітря. Крім того, для очищення котла може застосовуватися генератор ударних хвиль, що встановлюється в кожухах на бічних екранах камери згоряння. Паливо – кам'яне вугілля, яке спалюється на нерухомій колосниковій решітці. Залежно відтипу вугілля, можливе спалювання із підігрівом повітря. Завантаження палива та чищення котла виконуються вручну.
Поряд з топками з шуруючою планкою поширені механізовані топки різних конструкцій. Ланцюгова механізована топка оснащена, наприклад, котел КВЗ-ТС-4 потужністю 4,64 МВт, що випускається заводом «Бум-маш» (Іжевськ) для спалювання кам'яного або бурого вугілля.
Спеціально для спалювання антрациту розроблено казани Carbocal (рис. 3) німецької фірми Omnical. Вони оснащуються однією або двома шахтними топками та мають потужність від 0,5 до 2,5 МВт. Оптимальний режим горіння досягається поєднанням розподіленого первинного та регульованого вторинного притоку повітря в топку. Поданняпалива в бункер-накопичувач і далі в шахту котла відбувається шланговими транспортерами. Відходи згоряння видаляються в зольник за допомогою шнекового транспортера. Робота котлів повністю автоматизована, підтримується дистанційне керування.
Найбільшу частину українського парку вугільних казанів становлять агрегати вітчизняного виробництва. На нашому ринку представлено обладнання заводів Борисоглібського котельно-механічного (Воронезька обл.), Іжевського котельного, Кіровського (Калузька обл.), Нижегородського машинобудівного, Псковського котельного, "Балткотломаш" (Санкт-Петербург), "Пролетарський авангард" (Санкт-Петербург) , «Сибтепломонтаж» (Новосибірськ), «Уралкотломаш» (м. Березовський, Свердловська обл.) та інших підприємств. Список цей далеко не сповнений - тільки в Санкт-Петербурзі налічується понад десять виробників котельного обладнання на твердому паливі.
За нашими відомостями, обсяги продажів імпортних твердопаливних котлів промислової потужності в Україні поки що поодинокі. Зарубіжна техніка представлена продукцією Ferroli (Італія), Thermax (Індія), Erensan (Туреччина) та деяких інших компаній.
Деревина спалюється у вигляді дров або таких дрібних структур, як стружка та тирса. Найзручніший вид деревного палива – пелети, що отримуються з подрібнених та спресованих відходів деревообробки. Гранули мають діаметр від 4 до 10 мм і довжину від 20 до 50 мм. Теплота згоряння 1 кг пелет – понад 4 кВт•год/кг (3440 ккал/кг).
Застосовуються наступні варіанти спалювання деревних відходів: у вихрових пальниках (для дрібних відходів), на колосникових гратах (рухомих і нерухомих, з розподільчим стокером або без), в реторті, киплячому шарі, піролізних пристроях, в печі, що обертається.
Найпоширеніший тип спалювання деревного палива - на рухомих колосникових гратах. Рух її колосників забезпечує переміщення палива, що горить, і видалення золи. Первинне повітря подається безпосередньо під колосники, вторинний та третинний – через бічні канали. Температура згоряння деревини – близько 1200 °С.
Прикладом вітчизняного обладнання зазначеного типу можуть бути водогрійні котли серії КВТ (рис. 4) потужністю від 100 до 3000 кВт, які пропонує компанія «Килимові котли» (Володимирська обл.). Вони призначені для спалювання відходів деревообробки та рослинництва будь-якої вологості (тирса, стружка, кора, тріска) та підготовленої деревини (дрова, пелети). Горіння сипкого або шматкового палива відбувається на похилих чавунних колосникових гратах. Спалювання проводиться у чотирьох зонах: сушіння, виділення летких частинок та їх загоряння, інтенсивного горіння, допалу у факелі. У всі зони організовано подачу повітря дутьевыми і дожиговымивентиляторами. Паливо подається на верхню сходинку колосникових грат шнековим транспортером або гідроштовхачем. Залежно від потужності обладнання, зольник очищається вручну чи шнековим транспортером без зупинки котла.
У великій кількості таку техніку виготовляють і за кордоном. Як приклад можна навести водотрубні двоходові котли WoodMatic італійської фірми Ferroli, призначені для спалювання підготовленої деревини та деревних відходів. Паливо подається шнековим транспортером, розпалювання - газовим або рідкопаливним пальником, згоряння - на колосникових гратах. Теплообмін здійснюється як конвекцією, і випромінюванням. Робота котла контролюється автоматикою: датчики теплових характеристик керують швидкістю подачі деревини на решітку, вентиляторами первинного та вторинного повітря залежно від виду палива.
Інший приклад - котли BioMatic потужністю від 220 до 500 кВт, що випускаються австрійською фірмою Herz для спалювання тріски та пелет. Принцип роботи котла показаний на рис 5. Теплообмін у вертикальних димогарних трубах посилюється турбулізаторами, що виконують також функцію очищення. Управління процесом горіння повністю автоматизоване.
Різні котли з колосниковими ґратами для деревного палива в нашій країні випускають ПГ "Генерація" (м. Березовський, Свердловська обл.), "Теплоуніверсал" (Санкт-Петербург), "Уралтехмонтаж" (Іжевськ) та інші заводи. Серед зарубіжних виробників можна назвати Arimax (Фінляндія), Danstoker (Данія), Faci та Uniconfort (Італія), Grandeg (Латвія).
Поряд з прямим спалюванням деревини застосовується піроліз - спалювання змішаних з повітрям піролізних газів, що утворюються в результаті температурного розкладання деревини без повітря. Головні переваги цієїтехнології – велика тривалість горіння одного завантаження та відсутність необхідності у дорогих пристроях очищення димових газів. Піроліз може застосовуватися для спалювання не тільки деревного палива, а й різних твердих побутових та промислових відходів, у тому числі й токсичних (гума, тверді опади стічних вод та ін.).
За такою схемою працюють установки Pyromat ECO австрійської компанії KOB потужністю 150 кВт. Ширина області завантаження – 550 чи 1080 мм залежно від виконання. Це дозволяє продовжити час спалювання одного завантаження до трьох днів. Управління котлом повністю автоматизоване, горіння та газорозподілення контролюються мікропроцесорною панеллю Ecotronic. Паливо – дрова, пеллети, деревні відходи. (Фірма KOB Mаwera (Австрія), що також спеціалізується на деревних котлах, увійшли до складу Viessmann, і їх техніка стане доступною в нашій країні через представництво цього концерну.)
За кордоном дерев'яні піролізні казани потужністю понад 100 кВт виготовляє також фінська компанія Sermet. Як приклад українських піролізних котлів назвемо дерев'яні газогенераторні установки серій Еу (номінальна потужність – від 100 до 400 кВт) та Еу-К (від 150 до 500 кВт), які пропонує компанія «Екодрев» (Твер).
Твердим котельним паливом можуть бути не тільки традиційні горючі речовини, такі як дерево, вугілля або торф. Розроблено технології, що дозволяють використовувати з цією метою цілий комплекс відходів – різноманітних органічних речовин, які нерідко утилізуються без вигоди чи навіть за плату. Біомаса, рослинні відходи, стебла, лушпиння, шкірка та інші відходи сільського господарства та промисловості можуть бути використані для отримання теплової енергії.
Приклад вітчизняного обладнання для широкого діапазону твердого паливаможе бути продукція підприємства «Петрокотел-ВЦКС» (Санкт-Петербург). Пропоновані фірмою котли КВ-ФО, КВ-ТС, КЕ, ДКВр потужністю від 1,3 до 2,3 МВт, обладнані топками киплячого високотемпературного шару, застосовуються для спалювання деревних і промислових відходів, відсівів, вугілля різних сортів.
Один із світових лідерів серед виробників обладнання для спалювання твердого палива – індійський концерн Thermax. Котли серій Combipac, Multimax, Multipac та Woodpac дозволяють спалювати 135 різних видів твердого палива. Вид обладнання, його характеристики та технічні особливості, система автоматики та регулювання вибираються безпосередньо під конкретний тип палива, потреби у тепловій потужності та інші умови роботи обладнання.