Котлы для сжигания лузги, измельченных растительных и других горючих отходов

А.М. Шарапов, директор, М.А. Шарапов, генеральный конструктор, к.т.н. Е.М. Пузырев, заведующий топочной лабораторией ЗАО НПП «Экоэнергомаш»  

Сейчас все более явно прослеживается тенденция осознания руководителями реальных путей преодоления кризиса энергоснабжения, наполовину обусловленного неэффективным, расточительным использованием топливных ресурсов и пренебрежением собственными резервами. Использование лузги, отходов переработки зерна, древесных и других горючих отходов позволяет решить и снять остроту экономических вопросов многих промышленных предприятий и значительно снизить себестоимость энергии.

Согласно обследованиям имеющиеся типовые котлы не приспособлены для сжигания лузги, измельченных растительных и других горючих отходов. Например, реконструированные на сжигание лузги подсолнечника котлы выходят из строя, т.к. котельный пучок и экономайзер быстро забиваются прочными отложениями золы. В качестве примера на фото.1 показаны пример отложений золы на трубах в реконструированном слоевом котле КЕ 10, а на фото.2 в экономайзере через 32 часа работы.

 

Частым и опасным явлением в котлах сжигающих лузгу, и особенно гречневую, являются пожары. Они периодически возникают в дымоходах и золоуловителях по мере накопления не догоревших зёрен и лузги. Из-за выброса искр и контакта с раскаленными дымоходами, в периоды горения в них, пожары могут перекинуться и на прилегающие территории. Практически на всех обследованных котельных при сжигании лузги наблюдаются выбросы искр из дымовых труб, короба дымоходов и золоулавливающие циклоны ржавые, покоробленные от частых пожаров.

Из-за отложений золы теплообмен в котлах резко снижается. Котлы на лузге и других растительных отходах могут удовлетворительно работать только с понижением паропроизводительности в 2 3 раза. Кроме того, из-за забивания золой, как правило, в этих котлах экономайзеры отключаются, что дополнительно снижает их экономичность.

Для утилизации лузги и измельченных горючих отходов нами предлагаются котлы с вихревыми топками. В вихревых топках благодаря аэродинамической схеме обеспечивается глубокое низкотемпературное выжигание горючих из частиц с одновременным устранением образования внутритопочных и натрубных отложений, характерных для высокотемпературных топочных процессов. Котельные установки позволяют использовать различные измельченные растительные отходы, например, торф, опилки и т.д.

 

Схема организации топочного процесса обоснована исследованиями на стендах, фото.3, и численным моделированием аэродинамики с выявлением оптимальной геометрии топки, подачи дутья и др., рис.4. Схема проверена и пригодна для изготовления новых котлов, а так же и для реконструкции котлов типа КЕ, ДКВр, ДЕ и Е 1/9, рис.5, с паропроизводительностью от 0,5 до 25 т/час. Кпд котлов около 82%.

Котельная установка с вихревой топкой

При проектировании котельной установки на базе новых или реконструированных котлов за котлом предусматривается легко очищаемый стальной экономайзер. Топка выполняется по индивидуальному проекту (с учетом вида основного и резервного топлива, типа котла и др.) и вписывается в имеющий топочный объем, в том числе с сохранением габаритов котла, рис.5. Это важно, т.к. позволяет обойтись минимумом работ при реконструкции.

В котлах при организации топочного процесса по предлагаемому способу, за вихревой топкой практически нет выноса искр, интенсивное горение сосредоточено в камере сгорания, фото.6. Температура в вихревой камере не превышает уровня начала размягчения и интенсивной возгонки золы. Продукты сгорания охлаждаются в топке, не содержат липких, расплавленных частиц золы и могут направляться для охлаждения в конвективный газоход котла без опасности его зашлаковывания.

По имеющемуся опыту данная вихревая технология за счет обеспечения хорошего перемешивания потоков может быть приспособлена для дожигания горючих в шлаке уносе и химнедожоге и повышения экономичности типовых слоевых котлов.

Таблица. Котлы паровые (водогрейные) для сжигания лузги (гречневая, подсолнечная, опилки и др. измельченные отходы)

Реконструированная котельная установка может быть подключена к конкретным использующим тепло технологиям предприятия. В проекте помимо собственно реконструкции котла может быть рассмотрена высокоэффективная схема подготовки сушильного агента (воздуха, с подогревом от 30 С до 130 С) для подсушки потока исходного зерна. При этом общий кпд энерготехнологической установки повышается до 94%.

В качестве резервного топлива может использоваться природный газ, мазут и твердое топливо. Горелка резервного топлива управляется и работает с набором защит и блокировок совместно с вентилятором по штатной схеме. Работа котла на лузге может быть автоматизирована путем модернизации имеющейся схемы КИПиА.

Для очистки от золовых отложений предлагаются отработанные на практике схемы и устройства, топка и трубные пучки оснащаются лючками и обдувочными устройствами, включая генератор ударных волн.

На сегодняшний день схема реализована в различных вариантах для сжигания лузги (на маслозаводах г. Урюпинск Е-16-24-350, ДКВр-4-13; с. Кочубеевское ДКВр-4-13-250; п. Перелешенский ДКВр-4-13-210; г. Барнаул КЕ-4-14; г. Омск КЕ-5-14; п. Бутурлиновка, г. Балашов КЕ-6,5-14-250; г. Светлоград ДЕ-6,5-14) и для сжигания древесных отходов (г. Абаза, г. Че-реповец КВ-1,6; г. Бердск ДКВр-10-13, г. Бийск)