Технологічна схема спалювання високовологого фрезерного торфу від «Екоенергомаш» - Публікації
А.М. Шарапов, директор ЗАТ "Екоенергомаш"
К.Г. Фандюхін, начальник КБ ЗАТ "Екоенергомаш"
А.М. Сидоров (к.т.н.), директор ТОВ НДЦ ВО "Бійськенергомаш"
Питання зниження витрат на придбання енергоресурсів сьогодні є одним із найважливіших для більшості промислових підприємств. Тим часом дешеве місцеве низькосортне паливо найчастіше не використовується через те, що енергетичний комплекс не адаптований до його спалювання. ЗАТ «Екоенергомаш» пропонує вирішення даної задачі, що дозволяє не тільки досягти серйозних економічних вигод, а й значно знизити навантаження від шкідливих викидів на навколишнє середовище.
Протягом останніх 10-ти років підприємство розробляє технології утилізації промислових та побутових відходів, здійснює проектування котлів, котелень, котельно-допоміжного обладнання з урахуванням особливостей того виду біопалива, яке спалюватиметься, а також веде підряди на проектування, ремонт та будівництво об'єктів котлонагляду та об'єктів газового господарства (з повним комплексом робіт від діагностування, проектування, модернізації до монтажу та пуско-налагодження). У своїй діяльності «Екоенергомаш» робить ставку на покращення екологічних показників котлів, котельно-топочних пристроїв та котельного обладнання, залучення горючих відходів у тепловий баланс підприємств та заміщення дорогого палива доступними місцевими видами палива, у тому числі відходами виробництва.
Технології спалювання торфу
Класична схема спалювання торфу, як свідчить світова практика, полягає у будівництві торфопереробних комплексів, з постачанням на ТЕЦ сухих паливних гранул, що значно знижуєпиління палива при транспортуванні та зменшує його вибухо-пожежонебезпечність. Проте обладнання з виробництва гранул дороге та енергоємне, його ресурс роботи дуже обмежений.
За зверненням замовника з України, який поставив умову максимально скоротити експлуатаційні витрати на паливо-приготування, підприємством «Екоенергомаш» розроблено технологічну схему організації спалювання високовологого фрезерного торфу на ТЕЦ для отримання 24 МВт електроенергії (для чого потрібно вироблення 160 т/год пара з параметрами 4 440).
Простий аналіз зміни вмісту в паливі від зміни його вологості показує, що ефективніше використовувати сухе паливо. Однак висушувати торф, здобутий практично з болота, до вологості 10% є досить складним завданням, особливо коли його необхідно підготувати до спалювання близько 80 т/год.
Спалювання фрезерного торфу в енергетичних котлах зі смолоскипними топками характеризується рядом серйозних проблем, головними з яких є вибухо-пожежонебезпечність систем паливопідготовки (що включають сушку та розмелювання палива), а також інтенсивне шлакування поверхонь нагріву котла.
Усунення зазначених недоліків досягається застосуванням способу спалювання в киплячому шарі. Це дозволяє ефективно використовувати низькокалорійне вологе паливо, з високим виходом летких, без його попереднього розмелювання до пилоподібного стану та сушіння до пожежонебезпечного стану. Дана технологія забезпечує вимоги щодо вибухо-пожежної безпеки і оскільки процес спалювання здійснюється при температурах до 1000 0 С, що гарантує відсутність шлакування поверхонь нагріву. Однак, мала щільність частинок торфу і висока їх парусність визначають застосування невеликих швидкостей зрідження шару (близько 2 м/с). Це призводить дозбільшення площі повітророзподільних грат з відповідним збільшенням її вартості та експлуатаційних витрат. Оптимальним рішенням є гранулювання переподрібненої частини торфу перед подачею в киплячий шар, що дозволяє забезпечити високу надійність використання технології спалювання у ФКС із швидкостями у шарі.
На представленій схемі запропоновано такі технічні рішення (рис. 1). Для зниження загальних витрат за підготовку палива, застосований спосіб попереднього поділу фрезерного торфу на дві фракції. Велика фракція (5...25 мм), після поверхневого підсушування, подається безпосередньо в топку киплячого шару. Дрібна фракція йде на стандартний гранулятор, і далі, минаючи лінію охолодження і досушування гранул, що використовується в класичних схемах (до необхідних для тривалого зберігання гранул вологості і температур), подається в топку.
Паливо (торф) зі складу сирого палива (1), обладнаного за нормативними вимогами для фрезерного торфу, подається до відділення підготовки палива. На першому етапі торф, проходячи через гуркіти (2), поділяється за фракційним складом.
Велика фракція подається на конвеєр, що продувається (3), де відбувається видалення поверхневої вологи. Підсушена велика фракція торфу надходить у паливний бункер (4) і далі живильником (5) подається в топку ФКС (6).
Дрібна фракція подається на доподрібнення у молоткових млинах (7). На ділянці млина перед подачею палива на подрібнення, передбачається встановлення магнітних відділників металевих домішок. Подрібнена торф'яна маса надходить у сушарки шнекові (8), де транспортування палива відбувається при постійному ворушенні палива шнеком. Низькопотенційна пара з ступеня промислового відбору парової турбіни (9), так звана парасвоїх потреб, подається в парову сорочку, підігріває торф і випаровує вологу. Сконденсована пара, як і конденсат від парової турбіни (9) через систему конденсатного господарства (10), повертається в деаератор (11) поживної лінії парового котла (12). При виборі сушарок враховувався той факт, що пряме сушіння торфу димовими газами не допускається.
Підсушений до вологості 10..15% торф подається екструдер (13) для отримання паливних гранул, потім паливні гранули надходять безпосередньо в топку ФКС (6), в цьому випадку в ролі паливного живильника виступає сам екструдер.
Топка ФКС при роботі на комбінованому торфі (кускової + гранули) забезпечує ефективну підтримку необхідних параметрів роботи котла при якісному спалюванні торфу. Підтримка низькотемпературного процесу горіння дозволяє уникнути інтенсивного зашлакування поверхонь нагріву котла, неминучих при шаровому спалюванні.
Повітря, що йде на горіння під шар палива, підігрівається теплом димових газів в повітропідігрівачі котла. Розподіл вторинного повітря по зонах топкового об'єму дозволяє запобігти інтенсивному винесення ще незгорілої дрібної фракції торфу, що утворюється при руйнуванні шматків і гранул у зоні горіння.
При необхідності в бункер (4) подається паливне паливо - низькосортне вугілля, яке, у випадку, якщо вологість торфу ФКС, що надходить в топку, перевищить розрахункові значення, можна використовувати як стабілізатор горіння. У цей бункер передбачається лінія введення кальцію для придушення сірки у викидах за котлом.
Як сушильний агент виступає зворотне повітря. Проходячи через паливо, що висушується, повітря виносить вологу і частину торф'яного пилу. Після сушарок відпрацьоване запилене повітря прямує вочисну установку (14), де відокремлюється від пилу. Зібраний торф'яний пил надходить у гранулятор (8), очищене вологе повітря, пропускається через корозійностійкий теплообмінник (15), в якому своїм теплом нагріває воду, що йде на ГВП. При цьому волога, видалена з торфу, конденсується на стінках теплообмінника і потім через гідрозатвор видаляється в каналізацію. Осушене повітря підігрівається до необхідної температури в одному з щаблів повітропідігрівача.
У котлі передбачається система рециркуляції частини димових газів у обіг топки для зниження робочої температури в топці та підтримки заданих параметрів температури перегрітої пари.
На сьогоднішній день технологічна схема, запропонована «Екоенергомаш», є оптимальною, оскільки фракційний поділ палива знижує витрати на виробництво гранул, спільне спалювання гранул та кускового торфу дозволяє ефективно використовувати топку з ФКС, а використання повітря для сушіння торфу в замкнутому циклі підвищує загальний ККД котлоагрегату. .