Котлы с высокотемпературным кипящем слоем (ВЦКС)

Технология высокотемпературного циркулирующего кипящего слоя

Технология высокотемпературного циркулирующего кипящего слоя (ООО «Петрокотел») заключается в следующем:

кипящий слой формируется на узкой подвижной наклонной решетке, собранной из чугунных или стальных колосников;
кипящий слой формируется частицами кокса, топлива и золы (не требуется специальных инертных материалов);
рабочая высота слоя составляет 250…350 мм, что позволяет исключить необходимость в высоконапорном дутьевом вентиляторе;
циркуляция материала слоя обеспечивается путем многоступенчатого осаждения и возврата в топку основной массы уноса без применения «горячих» циклонов;
для розжига котлов мощностью до 50 МВт не требуется применения пусковых горелок;
основная часть летучей золы выгружается вместе со шлаком прямо с решетки благодаря применению мощной системы возврата уноса и эффекту агломерации в ВЦКС золовых частиц;
подача топлива в топку производится методом пневмогравитационного заброса (без механических забрасывателей);
сжигание топлива осуществляется в две ступени:
– непосредственно в кипящем слое, в который подается 40…60% воздуха, необходимого для горения (образуется зона пиролиза и газификации топлива);
– в надслоевом пространстве топочной камеры, куда мощными струями подается вторичный воздух, происходит полное дожигание продуктов газификации и тонких фракций топлива.

Котлы ВЦКС являются практически многотопливными котлами и пригодны для сжигания практически любых сортов каменного и бурого угля с зольностью до 50%, а также для сжигания различных видов низкокачественного твердого топлива как в чистом виде, так и в смеси со сланцем, торфом, древесными отходами. (Это очень важно для возможностей использования нерегулярно поступающих древесных отходов.)

Требования к фракционному составу топлива нестоль важны: при рекомендуемом размере частиц 0…20 мм допускается наличие пусков до 30 мм и более.

Котлы с ВЦКС позволяют обеспечить:

уровень NОх 200…350 мг/нм3 (благодаря двухстадийному подводу окислителя);
снижение при необходимости выбросов оксидов серы путем вдувания в топку известковой присадки;
концентрацию твердых выбросов до 150…50 мг/нм³ (в зависимости от санитарной ступени золоуловителя и при использовании электрофильтров или рукавных тканевых фильтров).

Оптимальная область применения таких котлов от 4…5 до 120…150 МВт тепловой мощности. Затраты электроэнергии на эксплуатацию котлов с ВЦКС составляют 6…8 кВт (эл)/МВт (тепл).

Благодаря особенностям технологии КПД котлов ВЦКС выше, чем КПД серийных котлов той же мощности на 5…7% и достигает 86%.

Котлы ВЦКС позволяют обеспечить:

возможность стабильной работы по условиям горения;
быстрый пуск котла из холодного состояния (для котлов мощностью менее 50 МВт без обязательного применения растопочных горелок);
возможность снижения нагрузки со скоростью 10…15% от потенциала в минуту;
диапазон изменения нагрузки 20…100% от номинальной;
повышение мощности серийных слоевых котлов при переводе на ВЦКС на 20…50%;
расширение диапазона сжигаемых топлив в одном котлоагрегате (обеспечение «многотопливности» в одном агрегате).

Котлы водогрейные на твердом топливе:

КВРФ-1,5 производительностью 1,5 Гкал/ч (1,75 МВт) с топкой ВЦКС;
котлы водогрейные мощностью 2,0…7,5 МВт (топливо: угли, торф, сланцы, древесные отходы);
КВФО-3 производительностью 3 Гкал/ч (3,5 МВт);
КВ-ТС-6,5 производительностью 6,5 Гкал/ч (7,5 МВт) с топкой ВЦКС;
КВ-ТС-10 производительностью до 15 Гкал/ч (17,5 МВт) с топкой ВЦКС;
КВ-ТС-20 производительностью до 30 Гкал/ч (35 МВт);
КВ-ТС-50 производительностью до 70 Гкал/ч (81,2 МВт) (топливо: угли, торф, сланцы, древесные отходы, газ, жидкое – совместно и попеременно).

Выпускаются также стальные водогрейные котлы типа ПК-ВДО на твердом топливе (щепа, опилки) с механизированной загрузкой топлива мощностью 1,0…2,5 МВт, расходом топлива 514…1985 кг/ч, КПД > 82%, температурой воды на выходе не ниже 95°С с габаритами от 5064×2400×6444 до 5064×3720×6440 мм (высота, ширина, длина). Отличительные особенности котлов ВЦКС видны из рис.1. Некоторые примеры котлов ВЦКС ООО «Петрокотел» (г.Санкт-Петербург) приведены на рис.1, рис.2.

ООО «Петрокотел» уже более 10 лет успешно внедряет простую, надежную модификацию кипящего слоя – технологию высокотемпературного циркулирующего кипящего слоя ВЦКС, которая подходит как для реконструкции существующих котлов на твердом топливе, так и для разработки новых котлоагрегатов. Отличительные особенности котлов ВЦКС показаны на рис.1.

Схема сжигания котла с ВЦКС (высокотемпературным циркулирующем кипящем слоем)

Рис.1. Схема сжигания котла с ВЦКС
(высокотемпературным циркулирующем кипящем слоем)

Рис.2. Котел КВ-ТС-50

Применение данной технологии для изготовления новых и реконструкции существующих котлов позволяет комплексно решить основные задачи:

повышение надежности и экономичности;
обеспечение экологической безопасности;
улучшение культуры обслуживания

Котлы выпускаются в варианте как паровые, так и водогрейные. При этом отдельные марки котлов могут выпускаться как в паровом (установка пароперегревателя для работы с турбиной), так и в водогрейном исполнении.

Котлы паровые с ВЦКС:

КЕ-10 паропроизводительностью до 15 т/ч с установкой пароперегревателя для работы с турбиной (водогрейный режим до 9 Гкал/ч);
ДКВр-10 паропроизводительностью до 15 т/ч с установкой пароперегревателя для работы с турбиной (водогрейный режим до 9 Гкал/ч);
КВДКВр-20 паропроизводительностью до 30 т/ч с установкой пароперегревателя для работы с турбиной (водогрейный режим до 18 Гкал/ч).

Реконструкция не требует замены тягодутьевых устройств и может быть проведена в сроки плановых ремонтов.

Реконструкция гарантирует:

рост КПД брутто котла на 5…7%;
повышение производительности до 1,5 D_ном;
повышение маневренности котла в пределах 20…100 D_ном;
снижение удельного выброса NО_x внутритопочными методами до уровня 250 мг/м³;
снижение удельного выброса SO₂ благодаря присадкам до 350 мг/м³;
существенное расширение диапазона сжигаемых топлив в одном котлоагрегате;
снижение твердых выбросов внутритопочными методами до 200 мг/м³;
работу топочной камеры без подсветки резервным топливом на минимальных нагрузках.

Ниже приведены основные технологические характеристики некоторых котлов разной производительности для сжигания топлив в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое (ВЦКС) в модификациях ООО «Петрокотел».

Котлы водогрейные мощностью 2…7,5 МВт для сжигания топлив в высокотемпературном кипящем слое (ВЦКС):

Топливо – угли, торф, сланцы, древесные отходы.
Топка – ВЦКС.
КПД на угле – до 85%.
Ширина полотна – 310 мм.
Длина по валам – 2500 мм.
Газоплотное исполнение, легкая изоляция
Возможна совместная или попеременная работа на газе и жидком топливе с установкой горелок на боковых стенах топки.

Котел ДКВР-20 паропроизводительностью до 30 т/ч для сжигания топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое (ВЦКС):

Варианты: установка пароперегревателя и работа с турбиной; водогрейный режим до 18 Гкал/ч.
Подача топлива: одним ленточным или скребковым питателем через течку на фронте котла.
КПД котла на угле – до 86%.
Номинальная производительность – 20 т/ч.
На углях Q^r_i ≥ 4500 ккал/кг и A^r ≤ 25% возможно повышение производительности до 30 т/ч.

Котел КВ-ТС-50 водогрейный производительностью до 70 Гкал/ч (81,2 МВт) для сжигания топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое (ВЦКС), рис.2:

Топливо: угли, торф, сланцы, древесные отходы, газ, жидкое (совместно и попеременно).
Подача топлива: одним ленточным или скребковым питателем через течку на фронте котла.
КПД котла на угле – до 87%.
Номинальная производительность-50 Гкал/ч (58,2 МВт).
На углях Q^r_i ≥ 4500 ккал/кг и A^r ≤ 25% возможно повышение производительности до 70 Гкал/ч (81,2 МВт).

Таблица 1

Основные технические данные водогрейных котлов

Основные технические данные водогрейных котлов

Далее следуют статьи по данной теме: