Вихревая топка низкотемпературного горения

ОАО "Аткарский маслоэкстракционный завод" г.Аткарск, Саратовская область

Специалистами ЗАО «Экоэнергомаш» в котельной ОАО «Аткарского Маслоэкстракционного завода», были произведены пуск, наладка и успешная сдача в эксплуатацию котла Е-14-1,4-250ДВ. В результате проведенных пусконаладочных работ котлоагрегат подтвердил свои высокие теплотехнические и эксплуатационные качества.

ОАО «Аткарский МЭЗ» по объемам производства подсолнечного масла, является одним из крупнейших и динамично развивающихся масло перерабатывающих предприятий России. И как следствие в результате деятельности предприятия образуется большое количество отходов переработки – лузги подсолнечника. Вывоз отходов и содержание пожароопасных свалок в свою очередь требует существенных затрат денежных средств предприятия. Поэтому на заводе часть отходов отправляется на переработку для производства пеллет, оставшееся же количество поступает в котельную в качестве топлива для сжигания в котлах фирмы «Экоэнергомаш» с целью получения перегретого пара используемого в производстве. Таким образом, решается сразу две задачи: первая - огневая утилизация отходов производства и вторая – увеличение выработки перегретого пара в связи с ростом производства.

Все котлы производимые фирмой «Экоэнергомаш» оснащаются топками, работающими по технологии сжигания топлива в низкотемпературном вихре. В топках данного типа частицы дисперсного топлива (лузга подсолнечника, гречихи, овса, опилок) сгорают, двигаясь в высоко загруженном частицами золы вихревом газовом потоке.

К основным особенностям котла Е-14-1,4-250ДВ можно отнести следующее:

1. 1.В ходе проектирования была решена задача размещения нового более мощного и габаритного котла в котельной ячейке старого котла паропроизводительностью 10 т/ч. Таким образом, производство пара котельной ячейки было увеличено на 40%, при неизменных размерах самой котельной.
2. 2.Наличие двух вихревых топок, низкотемпературного горения, порядка 800-1000 ⁰С, с уравновешенной тягой. Выбор такого технического решения позволяет регулировать нагрузку котла в диапазоне 30-100% от номинальной.

Топки котла представляют собой камеры сложного геометрического профиля, образованные топочными экранами. Отношение диаметра топки к ее ширине равно 4. Вихрь формируется с помощью сопел дутья, эжектора подачи топлива и продуваемого пода, расположенных внизу топки. Выход продуктов сгорания организован через газовыпускное окно, расположенное по центру камеры сжигания. Топки обращены газовыпускными окнами друг к другу и образуют между собой камеру дожигания.

Принцип работы топок основан на работе сил инерции. Топливо тангенциально вводится в вихрь воздушным потоком. Для этих целей внизу топки установлен эжектор, обеспечивающий хорошее перемешивание топлива с воздухом и его равномерную подачу по ширине топки. Попадая в камеру сгорания частицы топлива, обладающие определенной массой, вследствие силы инерции отбрасываются к стенкам топки и вовлекаются в вихревое движение. Перемешиваясь с уже горящими частицами топлива, золой и продуктами сгорания, топливовоздушная смесь воспламеняется. В процессе горения масса и объем частиц уменьшаются и под действием газового потока они направляются к газовыпускному окну.

Для предотвращения выноса недогоревшего топлива из топочной камеры, в газовыпускном окне установлен завихритель. Его назначение обеспечить рециркуляцию недогоревших частиц, в зону активного горения.

Завихритель состоит из: двух обечаек разного диаметра, вставленных одна в другую, образующих кольцевой канал; улитки, равномерно распределяющей воздух по кольцевому каналу и подводящего воздуховода.

При подаче воздуха, завихритель создает кольцевой воздушный экран, служащий преградой для недогоревших частиц топлива. Таким образом, достигается более полное выгорание топлива удерживаемого в топочном объеме; снижение механического недожога и как следствие повышение КПД котлоагрегата.

В ходе пусконаладочных работ была проведена серия опытов по определению влияния скорости на выходе из кольцевого канала на режим работы вихревой топки.

Регулирование величины скорости производилось изменением расхода воздуха подаваемого вентилятором на завихритель, с помощью установки сменных колец на входе воздуха в вентилятор. Величина избытка воздуха необходимого для горения поддерживалась постоянной посредством соответствующего изменения расхода воздуха через сопла дутья, эжектор и под топки. Опыты ставились при 100% производительности котлоагрегата. Измерение расходов воздуха производились дифференциальным манометром ДМЦ-01М.

В результате опытов был опробован диапазон расходов воздуха через завихритель от 800 до 1800 м³/ч с шагом 200. При этом были достигнуты скорости воздуха на выходе из кольцевого канала в диапазоне 9,1-20,6 м/с (см. Таблица 1).

Таблица 1 – Диапазон опробованных скоростей на выходе из кольцевого канала.

При скоростях 9,1 м/с и 11,4 м/с наблюдался периодический вынос небольшого количества недогоревшей фракции топлива в камеру дожигания и унос ее в конвективную часть газохода.

При скоростях 16 м/с, 18,3 м/с, 20,6 м/с наблюдались значительные пульсации давления топочных газов, и нестабильная работа топок.

При расходе 1200 м³/ч и соответственно скорости 13,7 м/с пульсации давления топочных газов значительно уменьшились, вынос недогоревшей фракции в камеру дожигания отсутствовал.

 Газовыпускное окно, работающей топки №2

Скорость воздуха 13,7 м/с также была опробована на режимах 50% и 75% производительности котлоагрегата. По данным наблюдений большие колебания давления топочных газов и вынос недогоревших частиц топлива, отсутствовали и на этих режимах.

В результат проведенных опытов на котле был установлен оптимальный расход воздуха подаваемого через завихритель, обеспечивающий устойчивую работу топок и эффективное удержание недогоревшей фракции топлива в зоне активного горения.

 2-х недельная эксплуатация котла

Пароперегреватель после 2-х недельной эксплуатации

 Характер отложение золы после 2-х недельной эксплуатации топки