Сжигание в слое (слоевое сжигание)
Это самый древний способ сжигания твердого топлива. Как правило, применяется для сжигания крупнофракционного и кускового топлива, находящегося на колосниковой решетке, сквозь слой которого продувается воздух. Имеет высокотехнологичные модификации, например – сжигание в кипящем слое.
Наиболее популярные и эффективные разновидности:
- сжигание на неподвижной наклонной колосниковой решетке;
- сжигание на подвижной наклонной колосниковой решетке;
- сжигание в кипящем (псевдоожиженном) слое.
1. Технология сжигания на неподвижной наклонной колосниковой решетке.
Эта технология позволяет эффективно сжигать все виды рафинированного и сухого биотоплива, кроме топлив с высокой зольностью и низкой температурой плавления и спекания золы.
Топка, как правило, имеет форму параллелепипеда. Колосники устанавливаются каскадом (как черепичная крыша) так, что каждый следующий колосник частично накрывает предыдущий, при этом между колосниками в вертикальной плоскости имеется щель, через которую поступает дутьевой воздух. Топливо шнеком или гидротолкателем подается на самый верхний колосник. Под действием давления вновь поступающих порций топлива, оно двигается в стороны и в низ, заполняя всю площадь поверхности колосников. Направление движения дутьевого воздуха совпадает с направлением движения топлива, благодаря чему воздух также способствует перемещению топлива в нужном направлении. В самых качественных и технологичных топках над наклонной поверхностью колосников имеется специальный прижимной экран из огнеупорного материала, выдерживающего температуру 1650 гр. С. Данный экран направляет пламя снизу вверх, в противоток движению топлива. Это дает 3 преимущества:
1.1. Пламя проделывает более длинный путь, чем обеспечивается более полное сгорание топлива, уменьшается количество искр.
1.2. Поднимающееся над влажным топливом, пламя подсушивает его, улучшая процесс его сжигания.
1.3. Процесс горения протекает более интенсивно и с более высокой температурой.
Окончательный дожиг топлива происходит на самом нижнем – горизонтальном колоснике с щелевыми отверстиями, через которые зола просыпается в зольник.
Преимущества технологии сжигания на неподвижной наклонной колосниковой решетке:
- предельная простота теплогенератора и минимальное количество движущихся частей, соответственно, - низкая цена и короткий срок окупаемости;
- высокая интенсивность процесса сжигания на минимальной площади зеркала горения, соответственно, оборудование занимает минимальную площадь, имеет минимальную массу;
- рекордно малое энергопотребление – менее 1 кВт электроэнергии на 1 МВт производимой тепловой;
- минимальное время старта (несколько минут);
- очень высокая скорость регулирования мощности (секунды);
- очень широкий диапазон регулирования мощности - от 10 до 100%.
Недостатки:
- плохая эффективность или даже невозможность работы на топливах с высокой зольностью ввиду блокирования дутьевых щелей колосниковой решетки спекающейся золой;
- средний срок службы футеровки вследствие её прямоугольного сечения.
Наиболее интересным примером технологического решения для сжигания биотоплива на неподвижной наклонной колосниковой решетке мы считаем теплогенератор «Дракон» производства завода «СПиКо».
2. Технология сжигания на подвижной наклонной колосниковой решетке.
Эта технология позволяет эффективно сжигать все виды биотоплива, кроме пылевидного. Однако, применение данной технологии для сжигания рафинированного топлива имеет смысл только при использовании топлив с высокой зольностью и низкой температурой спекания золы (сжигание рафинированного топлива с низкой зольностью экономически более эффективно на неподвижной колосниковой решетке или в вихре).
Топка, как правило, имеет форму параллелепипеда. Колосники устанавливаются каскадом (как черепичная крыша) так, что каждый следующий колосник частично накрывает предыдущий. При этом ряды колосников делятся на подвижные и неподвижные. Между колосниками в вертикальной и горизонтальной плоскостях имеются сопла, через которые осуществляется дутье в слой топлива и под него.
Подвижные ряды колосников, двигаясь вперёд и назад по неподвижным колосникам, сталкивают топливо к низу решётки и при этом шуруют его, это существенно улучшает условия горения топлив с пониженной калорийностью и (или) повышенной зольностью. Подвижные колосники приводятся в движение специальным приводом, как правило, - гидравлическим. В приводном механизме обычно имеется возможность регулирования частоты возвратно-поступательных движений колосников, чем обеспечивается регулирование производительности решётки. Топливо шнеком или гидротолкателем подается на самый верхний колосник. Под действием давления вновь поступающих порций топлива, оно двигается в стороны и в низ, заполняя всю площадь поверхности колосников. Направление движения дутьевого воздуха совпадает с направлением движения топлива, благодаря чему воздух также способствует перемещению топлива в нужном направлении. В самых качественных и технологичных топках над наклонной поверхностью колосников имеется специальный прижимной экран из огнеупорного материала, выдерживающего температуру 1650 гр. С. Данный экран направляет пламя снизу вверх, в противоток движению топлива. Это дает 2 преимущества:
1.1. Пламя проделывает более длинный путь, чем обеспечивается более полное сгорание топлива, уменьшается количество искр.
1.2. Поднимающееся над влажным топливом, пламя подсушивает его, улучшая процесс его сжигания.
Окончательный дожиг топлива происходит на самом нижнем – горизонтальном колоснике с щелевыми отверстиями, через которые зола просыпается в зольник.
Преимущества технологии сжигания на подвижной наклонной колосниковой решетке:
- возможность работы на топливах с низкой энергетической ценностью, высокой влажностью и зольностью, низкой температурой спекания золы;
- высокая стабильность процесса сжигания сложных видов топлива;
- высокие экологические показатели процесса сжигания, что особенно важно для утилизации сложных и сильно загрязненных видов топлива.
Недостатки:
- средняя сложность конструкции теплогенератора, большое количество движущихся частей, соответственно, - высокая цена и длительный срок окупаемости;
- большая занимаемая площадь и масса оборудования;
- большое время старта и остановки, относительно низкая скорость изменения мощности;
- эксплуатационные расходы выше среднего;
- средний срок службы футеровки вследствие её прямоугольного сечения.
Наиболее интересным примером технологического решения для сжигания биотоплива на подвижной наклонной колосниковой решетке мы считаем теплогенератор «Вулкан» производства завода «СПиКо».
3. Технология сжигания в кипящем слое.
Эта технология предназначена для сжигания низкокалорийных топлив, позволяет сжигать все виды биотоплива, кроме пылевидного и топлива с высокой зольностью.
Топка, как правило, имеет форму параллелепипеда. В нижней части топки вместо колосников располагаются воздухораспределительные решетки с форсунками, к которым подводится воздух под давлением. Над форсунками находится слой инертного материала (песка). Истекание воздуха из форсунок вызывает движение частиц инертного материала в виде «кипения». Сжигание топлива происходит в ванне раскалённого инертного материала. В результате активного перемешивания частиц топлива с раскаленным инертным материалом и дутьевым воздухом процессы теплообмена в кипящем слое протекают чрезвычайно интенсивно, происходит быстрая и эффективная подготовка частиц топлива (испарение влаги, выход летучих) и их сгорание.
Преимущества технологии сжигания в кипящем (псевдоожиженном) слое:
- возможность работы на топливах с низкой энергетической ценностью и высокой влажностью, низкой температурой спекания золы;
- высокая стабильность процесса сжигания сложных видов топлива;
- высокие экологические показатели процесса сжигания, что особенно важно для утилизации сложных и сильно загрязненных видов топлива.
Недостатки:
- высочайшая сложность конструкции теплогенератора, соответственно, - высокая цена и длительный срок окупаемости;
- максимальная занимаемая площадь и масса оборудования;
- максимальное время старта и остановки, низкая скорость изменения мощности;
- максимальные эксплуатационные расходы;
- средний срок службы футеровки вследствие её прямоугольного сечения.