Твердотопливные котлы и твердое топливо (7). В горячем потоке

смотреть статью в виде pdf смотреть статью в виде pdf       В последние годы в котлах с механической загрузкой топлива самые большие изменения касались конструкции камер сгорания и решений в области горелок

В последние годы в котлах с механической загрузкой топлива самые большие изменения касались конструкции камер сгорания и решений в области горелок. В зависимости от мощности котлов мы можем выделить котлы с подвижной решеткой, котлы с ретортной горелкой и ступенчатой ​​горелкой. Качественное изменение конструкции новых горелок по сравнению со старыми заключалось в разделении процесса сгорания на две или три стадии и на оптимальном введении топлива и воздуха для горения в камеру сгорания. Котлы с подвижной маломощной решеткой обсуждались в предыдущей статье.

Ретортная горелка Ретортная горелка   Для котлов средней и большой мощности используются ретортные горелки,   где топливо вводится снизу камеры сгорания
Для котлов средней и большой мощности используются ретортные горелки,
где топливо вводится снизу камеры сгорания.
Топливо для горения берется из промежуточного бака через шнековый питатель, расположенный в нижней части горелки, называемый «стокер».
Ретортная горелка имеет форму цилиндрического сосуда с двойными стенками, открытого сверху (как сосуд для кипячения молока), с большим центральным отверстием в нижней части, которое образует основание горелки. Внизу имеются отверстия, которые служат в качестве форсунок для первичного воздуха.
Вторичный воздух вводится в кольцевое пространство.
На внутренней стороне цилиндрической части (кольца) имеются сопла для вторичного воздуха.
В современных котлах с ретортными горелками вторичный воздух подается на двух уровнях через независимые группы сопел для вторичного воздуха.
Сопла вторичного воздуха первого порядка находятся в нижней внутренней части цилиндрической горелки, сопла вторичного воздуха - в верхней части горелки.
Собранное топливо через топку выталкивается в камеру сгорания через центральное отверстие в нижней части горелки. Выбрасываемое топливо создает насыпь, на стороне которой происходит сгорание. Пепел рассеивается в пространстве между основанием горелки и цилиндрической частью. В современных котлах имеется как минимум две или три линии продувочного воздуха, так называемые первичный и вторичный воздух или первичный воздух, вторичный и вторичный воздух второй. Вторичный воздух, поступающий в кольцевое пространство, охлаждает горелку сбоку и обеспечивает изоляцию для тепла, выделяемого в камере сгорания.

Первичный воздух поступает снизу, аналогично топливу, через форсунки в нижней части горелки (перфорация основания горелки). Первичный воздух используется для потери топлива и предварительного сгорания и газификации. Первичный воздух охлаждает основание горелки и обеспечивает изоляцию снизу для тепла, выделяемого в камере сгорания.

Первый воздух подается в поток горячего выхлопа через форсунки, встроенные в нижнюю цилиндрическую часть горелки. В нижней части горелки происходит вторичное сгорание горючих частей, выходящих со стороны топливной насыпи. В верхней части горелки происходит полное выгорание вытекающих горячих выхлопных газов, которые затем направляются в теплообменник. Второй поток вторичного воздуха регулируется в зависимости от содержания кислорода в выхлопе, если котел оснащен лямбда-зондом.

Шаговые горелки
Воздух для горения подается тремя воздуходувками, регулирование потока подаваемого воздуха осуществляется непрерывно, независимо для каждой колонны, в соответствии с алгоритмом управления. Разделение процесса сгорания на три этапа позволяет сжигать твердое биотопливо с высокой эффективностью и энергоэффективностью. Котлы большой и средней мощности с ретортными горелками достигают КПД выше 92%. Котлы средней и большой мощности также используют ступенчатые горелки.
Они были разработаны для сжигания низкокачественного топлива, такого как щепа, которая может содержать значительное количество твердых загрязнений и высокое содержание влаги. Шаговые горелки   Воздух для горения подается тремя воздуходувками, регулирование потока подаваемого воздуха осуществляется непрерывно, независимо для каждой колонны, в соответствии с алгоритмом управления

Как следует из названия, горелка имеет подвижную ступеньку, после которой топливо скользит сверху вниз. Топливо вводится в камеру сгорания с помощью винтового конвейера.
Скользящее топливо по ступеням движется противотоком в направлении потока дымовых газов.
Такое решение позволяет сжигать топливо с высокой влажностью, поскольку способ введения топлива в камеру сгорания позволяет проводить его предварительную сушку перед сжиганием.
Следует отметить, что сушка топлива в камере сгорания происходит за счет тепловой энергии, содержащейся в дымовых газах.
Поэтому не рекомендуется сжигать влажное топливо, но если это произойдет, котел сможет работать с очень влажным топливом за счет меньшей мощности и более высокого расхода топлива.
Ступенчатая горелка представляет собой горелку с подвижными термостойкими пластинами в виде лестниц, которые приводятся в движение электродвигателем и возвратно-поступательным механизмом или гидравлическим цилиндром.
Это решение позволяет сжигать топливо, содержащее мелкие механические примеси (например, песок) и более крупные примеси (например, мелкие камни).
Это важное преимущество при сжигании щепы, которую часто готовят в полевых условиях в лесу. Сам процесс сгорания в случае котлов со ступенчатыми горелками также происходит в три этапа, подача топлива осуществляется «квазинепрерывно», эффективность сгорания в котлах с этими горелками также высока (более 90%), даже при влажности топлива до 40%.

уборка
Высокая энергоэффективность котлов высокой и средней мощности на твердом биотопливе обусловлена ​​не только использованием современных и высокоэффективных горелок. Повышение эффективности является результатом использования, среди прочего, механической очистки горелок. В случае ретортных котлов, очистка является вибрационной. К основанию горелки, где происходит сгорание и где накапливается зола, установлен вибратор, который заставляет пепел и мелкий мусор рассеиваться в желобе. В котлах со ступенчатыми горелками естественное движение топлива, которое постепенно сгорает, одновременно вызывает попадание мусора и золы в зольник, а также, таким образом, очистку горелки.

В котлах, помимо механизмов автоматической очистки горелок, применяется механическая, автоматическая очистка теплообменников. Это реализуется путем перемещения (качания) крепления выхлопных турбулизаторов в трубах теплообменника, приводимых в движение возвратно-поступательным механизмом. В случае котлов средней и высокой мощности турбулятор состоит из цилиндрической разъемной втулки, вставленной в печь, на стороне которой сделан спиральный спиральный провод, изготовленный из пружинной стали.

Во время работы котла часть золы из камеры сгорания попадает в зольную камеру, а летучая зола уносится дымовыми газами. Часть золы, переносимая дымоходом, оседает на внутренних элементах теплообменника, что ухудшает условия теплообмена. Благодаря использованию движущихся турбулизаторов с возвратно-поступательным движением вверх и вниз поверхности теплообмена очищаются. Утилизированный пепел свободно попадает в отстойную камеру под теплообменником. Спиральная проволока в виде пружины заставляет поток дымовых газов вдоль спирали, что расширяет газовый путь в теплообменнике и время контакта с поверхностью теплообмена. Правильно спроектированное кольцевое пространство между турбулизатором и жаровой трубой увеличивает скорость дымовых газов, вызывает повышенную турбулентность дымовых газов, улучшает условия теплообмена за счет уменьшения толщины изоляционного слоя Прандтля и повышенной механической конвекции. Благодаря одновременному применению нескольких решений, улучшающих показатели работы агрегатов элементов котла на твердом биотопливе, можно добиться дальнейшего повышения их энергоэффективности.

Предметом следующей статьи станут современные твердотопливные котлы, работающие на каменном угле.

Гжегож Ойчик

Рис. Ретортная горелка - вид сверху.

Рис. 1. Котел с мощной ретортной горелкой.

Рис. 2. Ступенчатая горелка - вид сбоку.