Сидоров А.М. - директор, к.т.н.,
Скрябін А.А. - заст. директора по науці, к.т.н.,
Медведєв А.І. - технічний директор,
Щербаков Ф.В. - головний інженер.
НДЦ ПО «Бійскенергомаш», м Барнаул Алтайського краю
Сьогодні котлостроітельние заводи активно розширюють номенклатуру обладнання, призначеного для ефективного і екологічно чистого спалювання низькосортного вугілля.
Розробка і впровадження подібної техніки є основним напрямком діяльності НДЦ ПО "Бійскенергомаш".
Технологією спалювання в киплячому шарі НДЦ займається з дня свого заснування (з 1985 року). У цій області фірмою досягнуто значних результатів, розроблені конструкції більше 20-ти котлоагрегатів. Більшість розробок захищені патентами РФ на винаходи і корисні моделі.
Перспективним напрямком розвитку промислової і комунальної енергетики є впровадження високоефективних схем організації топкового процесу в форсованому низькотемпературному киплячому шарі (ФКС). Дана технологія забезпечує стабільне горіння в об'ємі шару і в надшарового просторі. Вона дозволяє здійснювати спалювання практично будь-яких палив і горючих відходів при відносно низькій температурі (800-1000 ° С) без спікання шару.
Для топок з класичним бульбашковим киплячим шаром характерні невисокі швидкості зрідження і, відповідно, не дуже високі теплові напруги повітророзподільної решітки (до 3 МВт / м2). Процеси здійснюються в обсязі шару. Горіння над шаром через швидке охолодження димових газів швидко припиняється, тому все дуття повинно подаватися під шар. Зона над шаром і топкові екрани використовуються з низькою ефективністю, надлишкове тепло від шару повинно відводитися зануреними в нього поверхнями нагріву. В результаті топки з класичним шаром мають велику площу і громіздкі. До того ж робота занурених поверхонь супроводжується їх інтенсивним абразивним зносом. Не дивлячись на низький рівень температур шару, навіть короткочасне припинення зрідження або локальне підвищення температури небезпечно через спікання частинок шару. Це зумовлює вузький діапазон регулювання.
Основною відмінністю ФКС від інших типів киплячого шару є висока (3-10 м / с) швидкість зрідження - форсировка шару. При цьому низький мехнедожог (менш 1,5-2,5%) забезпечується завдяки розширенню перетину топкового надшарового обсягу до верху. Це сприяє поверненню великих часток в шар (рециркуляції) і зменшення виносу дрібних частинок. ФКС не має занурених у шар поверхонь нагріву і пов'язаних з цим про-блем. Надійна робота екранних труб в зоні динамічного впливу шару забезпечує-ся застосуванням ефективних засобів захисту від абразивного зносу.
Форсировка повітророзподільної решітки дає наступні переваги:
Технологія ФКС, по форсировке повітророзподільної решітки близька до циркулюючого киплячого шару (ЦКШ) і володіє наступними перевагами:
Особливо привабливі варіанти впровадження ФКС, пов'язані з реконструкцією котелень. Вони дозволяють зберегти і використовувати більшу частину встановленого обладнання, значно скоротити капітальні витрати і, отже, є доступними для більшості підприємств променергетики і комунального господарства. При цьому вкладені кошти швидко окупаються, підвищується рентабельність.
Технології ФКС легко застосовні для більшості конструкцій котлів, що випускаються Бійським, Дорогобужский, Бєлгородським і іншими котельнями заводами.
Зазвичай підставою для впровадження технології ФКС, є:
Досвід експлуатації котлів з ФКС
На сьогодні нами спільно з рядом підприємств здійснено впровадження топок з ФКС більш ніж на 50 об'єктах. Як приклади наведемо, на наш погляд, наиболеее цікаві з них.
Приклад 1. Реконструкція Читинської ТЕЦ-2 з перекладом шарових котлів на сжігеніе Хараноского вугілля в киплячому шарі.
Порівняльні характеристики котла ст. №7 до і після реконструкції наведені в таблиці 2.
Таблиця 2 - Характеристики котла ст.№7 Читинської ТЕЦ-2
Малюнок 3 - Читинська ТЕЦ-2. Наплавлення зносостійкого матеріалу на труби заднього екрану на висоту 1,5 м над шаром.
Приклад 2. Будівництво котельні з трьома котлами з топками ФКС.
Малюнок 4 - Монтаж обладнання котельні ВАТ "Амурагроцентр".
Приклад 3. Будівництво котельні з трьома паровими котлами для спалювання бурого вугілля Ітатское родовища.
Малюнок 5 - Загальний вигляд котла КЕ-25-14-225 ФКС при монтажі.
Для підвищення надійності і довговічності роботи екранних поверхонь нагріву в зоні дії киплячого шару застосовані два способи захисту труб від абразивного зносу (рисунок 6). На висоту 1 м від повітророзподільної решітки на трубах закріплені чавунні накладки (марка ЧХ16, твердість 400-450НV, робоча температура до 900 ° С), на висоту 1 м від накладок нанесена захист газовим напиленням шару самофлюсуючі сплаву ПР - НХ17СР4-40 / 100 ( товщина наплавленого шару - від 0,5 до 1,4 мм, твердість - 418HV).
Як показує досвід експлуатації, дана захист гарантує надійну роботу екранних труб.
Схема котла КЕ-25-14-225ПС зображена на малюнку 7.
Малюнок 6 - Захист екранних труб котла КЕ-25-14-225ПС станційний №3 в котельні ТОВ "Алтайвагон" м Рубцовськ, 1 - наплавка, 2 - чавунні накладки
Котел оснащений системою автоматичного регулювання, що забезпечує всі штатні регулювання, захисту і аварійну сигналізацію для котлів малої та середньої потужності. Забезпечує пуск котла з холодного стану і "гарячого" резерву і роботу котла в автоматичному режимі.
Котел КЕ-25-14-225ПС відповідно до вимог СНиП і технологією роботи топки оснащений системою вимірювання, що забезпечує контроль і реєстрацію наступних параметрів:
Щит управління і контролю показаний на малюнках 8 і 9;
Малюнок 8 - Внутрішній вид щитів управління.
Малюнок 9 - Загальний вид щитів управління.
Всередині щита змонтовані мікропроцесорні контролери, виконавчі реле, самозажімние клеммники, електронні схеми перетворювачів, безконтактні реверсивні пускачі для МЕВ (замість ПБРов) і блоки живлення. У щиті частотних перетворювачів змонтовано управління ГПЗ.
Всі системи автоматизації об'єднані в одну схему управління, яка представлена на малюнку 10.
Малюнок 10 - Структурна схема системи автоматизації котлоагрегату.
Робоче місце оператора (машиніста котла) розташоване в окремому приміщенні. Одночасно він може керувати кількома котлами та іншим технологічним обладнанням, рисунок 11.
Малюнок 11 - Оператор (машиніст) котла на робочому місці.
Управління та контроль здійснюється з комп'ютера з окремого приміщення по мережі, або з сенсорного екрану на щиті управління. Вид панелі контролю та управління котла показаний на малюнку 12.
Малюнок 12 - Вид панелі контролю та управління котла КЕ-25-1,4-225 ПС
Таблиця 3 - Результати випробувань роботи котла КЕ-25-14-225ПС ст.№3 котельні "Алтайвагон" м Рубцовськ
Найменування, одиниці виміру
Даний тип котла рекомендується до широкого впровадження для спалювання бурого вугілля.
Приклад 4. Реконструкція котельні шляхом заміни зношених котлів на два водогрійні котли з топками ФКС.
Таблиця 1 - Технічні характеристики котла КЕВ-10-95 ПС
Найменування, одиниці виміру
Теплопродуктивність, МВт (Гкал / год)
Тиск води на вході не більше, МПа (кгс / см2)
Тиск води на виході не менше, МПа (кгс / см2)
Температура води, град.С:
На вході, не менше
На виході, не більше
Витрата води через котел, т / год
Температура шару, град. З
Витрата повітря на котел, нм3 / год
Витрата повітря під грати, нм3 / год
Швидкість зрідження шару, м / с
Температура на виході з топки, град.С
Швидкість зрідження шару, м / с
ККД котла (брутто),%
Повна витрата палива, кг / год
Характеристика вугілля (Харанорская):
Нижча теплота згоряння, ккал / кг
Робоча вологість,%
Робоча зольність,%
Вихід летючих,%
Малюнок 1 - Схема котла КЕВ-10-95 ПС р Могоча Забайкальського краю.
Конструктивною особливістю котла є наявність топки ФКС, встановленої в нижній частині камери згоряння котла, утвореної цегляними стінами, що сходяться до низу. Топка ФКС складається з повітророзподільної решітки (площа - 2,4 м2) з повітряним коробом знизу, якого запального камери з форсункою, труби зливу шару і пристрою видалення шлаку. На решітці в коридорній порядку встановлені знімні чавунні ковпачки. Під решітку подається повітря від високонапірного вентилятора ВДН 8,5х3000-I (17000 м3 / год; 75 кВт).
Система підготовки палива забезпечує подачу в шар вугілля з розміром частинок до 25-30 мм. Подача здійснюється шар двома живильниками ПТЛ 600 з демонтованими роторами.
Перед розпалюванням котла на повітророзподільну грати завантажується інертний заповнювач. В якості інертного заповнювача використовується пісок, дрібний щебінь або шлак фракцій 1-6 мм. Висота насипаного шару 250-350 мм.
Система розпалювання котла включає в себе бак солярового масла, паливний насос, фільтри механічної і тонкого очищення, арматуру. Розпалювання котла здійснюється прогревом шару подаються під решітку гарячими газами, що утворюються при згорянні рідкого палива в якого запального камері. Регулювання температури шару при розпалюванні здійснюється зміною витрати розпалювального палива.
Для зменшення втрат з механічним недожогом в котлі передбачена двоступенева система повернення виносу. Перший ступінь функціонує за рахунок розширення топки догори, що дозволяє сепарувати найбільші частки, що вилітають з шару. По похилих стін нижньої частини топки частки скочуються назад в обсяг киплячого шару. В якості другого ступеня виступає конвективний пучок котла. Уловлені в ньому горючі частки по лініях пневмотранспорта повертаються в надшарового простір.
На котлі організовано двоступенева спалювання. Частина повітря (близько 70%) надходить під повітророзподільну грати. Що залишився повітря через сопла гострого дуття подається в топку. І первинний і вторинний повітря подаються від одного вентилятора ВДН 8,5х3000-I.
За котлом встановлений димосос ДН-12,5х1500 (75 кВт).
За цей час змонтовані котли знаходяться в експлуатації, відгуки персоналу позитивні.
Приклад 5. реконстукцію центральної котельні шляхом встановлення трьох стаціонарних котлів з топкою ФКС.
Таблиця 4 - Розрахункові характеристики котла КВ-Ф-11,63-115ПС
Найменування, одиниці виміру