Модульные котельные

Большой размер встроенного угольного бункера и сменного зольника, позволяет обеспечить бесперебойную, автономную работу котельной от 3 до 15 дней.

Внутри бункера находится эффективный ворошитель (обрушитель), он обеспечивает бесперебойное осыпание угля из бункера в механизм подачи. Это позволяет использовать сравнительно низкокачественный уголь, склонный к слипанию. Ворошитель приводится во вращение от шнека с помощью зубчатой пары, расположенной в шнековой трубе.

Надежное осыпание мерзлого угля обеспечивает интеллектуальная (управляемая контроллером) система подогрева, расположенная в нижней части бункера.

При работе котла ручное удаление золы из зоны горения не требуется. Шнек передвигает золу и шлак к концу горелки, там они через металлический переходник ссыпаются во внешний зольник.

Зольник является сменным и после заполнения, перегрузка золы на месте не требуется, а транспортируется на золоотвал в нем же.

В теле котла происходит непосредственно сжигание угля и сам процесс горения топлива при температуре 1-200 градусов. Даже жаропрочная сталь при таких температурах может деформироваться. Поэтому в котлах ТЕРМОРОБОТ используется водоохлаждающая система, когда циркуляция теплоносителя охлаждает металлические стены котла, а полученное тепло далее использует в системе отопления. Такая система позволяет значительно увеличить срок службы котла.

Топка с элементами футеровки создает необходимые условия для воспламенения летучих веществ, содержащиеся в буром угле. Сжигание газов вырабатывает дополнительное тепло, что позволяет достичь максимального КПД, а также свести к нулю выход дыма из котла.

Для увеличения температуры и подачи необходимого количества кислорода при воспламенении газов, специальная зона топки обкладывается футеровочным кирпичом. Шамотный кирпич выдерживает гораздо более высокие температуры в отличие от металла и позволяет сжигать летучие вещества топлива.

Угольная топка нового типа с применением технологии сжигания угля в кипящем слое

В топке автоматических угольных котлов Терморобот® применяется Линейная горелка мощностью 100−800 кВт, разработана в Новосибирске в 2009-м году. Если сравнивать ее с «классическими» топками, она имеет некоторые общие черты со слоевой топкой с цепной механической решеткой, но есть важные отличия, которые позволяют рассматривать ее как новый тип горелочного устройства, сжигающего уголь в режиме, близком к сжиганию твердого топлива в псевдосжиженном («кипящем») слое.

Линейная горелка состоит из стального ложа с форсунками подачи первичного воздуха, и шнека, который является неотъемлемой частью горелки (в отличие от других угольных котлов, где шнек используется только для подачи угля из бункера в топку [винтовой питатель], но не участвует в процессе сжигания угля в топке).

При работе котла шнек почти непрерывно ворошит и передвигает горящий уголь, поэтому здесь одновременно горят все куски угля, в отличие от слоевых топок с покоящимся углем, где куски угля горят по очереди, слой за слоем (на цепной решетке и колосниковом барабане пласт угля перемещается как целое). Одновременное горение всех кусков угля определяет высокую удельную мощность горелки.

За счет механизированного ворошения куски угля очищаются от золы и образующегося шлака, что обеспечивает постоянный доступ кислорода к их горящей поверхности. Шнек непрерывно перемещает шлак в зольник, не давая ему скапливаться в зоне горения, поэтому горелка мало чувствительна к качеству топлива (стабильно горит уголь даже с высокой зольностью).

Такой режим горения твердого топлива характерен для кипящего слоя.

Горелка и шнек водоохлаждаемые, они включены в общую систему циркуляции теплоносителя; вода прокачивается сквозь осевую трубу и пустотелые стальные лопасти шнека. Проток теплоносителя выбран таким, чтобы в зоне горения установилась температура 850−1100ºС. Непрерывное ворошение горящего угля исключает возникновение в нем локальных зон перегрева и остывания, в отличие от других видов топок, в которых отдельные прозоры колосника могут зашлаковаться, что приводит к неравномерной подаче первичного воздуха к угольному слою.

Такой тепловой режим также характерен для горения угля в низкотемпературном кипящем слое.

Указанная температура выбрана не случайно: она достаточна для сжигания углерода, но шлакования, спекания золы в конгломераты еще не происходит; зола получается мелкой, сыпучей, заполняющей без пустот весь объем зольника. Низкотемпературное сжигание угля улучшает и экологические показатели котла, так как при этой температуре еще почти не образуются окислы азота.

Водоохлаждаемые поверхности (тело горелки и шнек), находящиеся в массе горящего угля, выступают в качестве теплообменника. Такой способ отбора тепла из зоны горения чрезвычайно эффективен, так как тепло передается теплоносителю не за счет конвекционных потоков газа, а за счет теплопроводности, прямого контакта горящего топлива с металлом.

В топках с кипящим слоем применяют именно такой способ теплосъема.

Теплообменник, погруженный в кипящий слой, отбирает 250 Вт / (м2xК). В линейной горелке этот показатель выше, так как насыпная плотность горящего угля больше, чем объемная плотность теплопереносящих частиц в обычном кипящем слое. В котлах ТР горелка и шнек передают теплоносителю значительную долю выработанного тепла.

Постоянное вращение шнека в раскаленном угле приводит к абразивному износу и к химической коррозии металла, поэтому шнек (как и любая колосниковая система) требует периодической замены, и является быстроизнашиваемым узлом (производитель декларирует 1−3-летний срок эксплуатации шнека).

Таким образом, способ сжигания угля в линейной горелке Терморобот можно назвать сжиганием в «стекающем кипящем слое».

Линейная горелка Терморобот — угольная топка с высоким КПД

В автоматических угольных котлах малой мощности (десятки-сотни киловатт) применяется три основных вида топок: барабанная колосниковая решетка (Carborobot, Венгрия); ретортная горелка различных модификаций (SAS, Defro и другие польские заводы) и варианты колосниковой решетки с шурующей планкой. Линейная горелка Терморобот является существенно новым типом топки, представленным на рынке.

Тип топки определяет основные характеристики угольного котла: КПД, требования к углю, диапазон регулирования мощности, экологические показатели. Рассмотрим особенности линейной горелки на примере КПД котла. По уравнению обратного баланса КПД-брутто котла = 100-(q2+q3+q4+q5+q6), где q2-q6 — величина основных видов потерь тепла (%).

Конструкция линейной горелки позволяет минимизировать следующие потери:

q2 (с уходящими газами).

Количество тепла, уносимого дымовыми газами, зависит от их температуры и массы. Эффективный 5-ходовый теплообменник котлов ТР снижает температуру дымовых газов почти до минимально возможной (115ºС при работе на 600 кВт), поэтому уменьшить потери тепла можно только снижая избыток воздуха во всех режимах работы котла (прежде всего, на малой мощности).

Достигается это путем зонирования подачи первичного воздуха в топку. При работе на полной мощности горелка почти по всей площади заполнена горящим углем, но в начале горелки (куда подается уголь) воздуха требуется больше, а в конце горелки (где горючие вещества угля уже почти выгорели) — меньше. Такое распределение воздуха достигается заслонкой, снижающей подачу воздуха во вторую половину горелки. На малой мощности, когда уголь горит только в первой половине горелки, часть форсунок можно отключить полностью, прекратив тем самым подачу воздуха мимо зоны горения. Такая схема позволяет горелке работать даже на 15−20% мощности без подачи в топку избыточного воздуха, то есть, с оптимальным для угля коэффициентом избытка воздуха (альфа).

q3 (химический недожог горючих газов).

Полное сгорание горючих газов в топке достигается так. Контроллер котла вычисляет количество воздуха, которое нужно подать в топку (оно пропорционально количеству подаваемого угля, а значит, текущей мощности котла) и частотными регуляторами меняет производительность вентилятора поддува и дымососа. Таким образом, в любом режиме работы котла в топку подается оптимальное количество воздуха.

Подача угля в зону горения производится маленькими порциями (шнек вращается медленно, почти непрерывно), это позволяет равномерно и в нужном соотношении смешивать в топке горючие газы с воздухом. Нужное соотношение не является постоянным, оно зависит от марки сжигаемого угля. Так, бурые угли содержат около 50% летучих веществ, а каменные угли СС, ТС (которые тоже можно использовать в котлах ТР) — около 25%. Для того, чтобы в обоих случаях сжигание было полным, в линейную горелку встроен регулятор, который изменяет соотношение подаваемых в топку первичного и вторичного воздуха. Таким образом горелку можно настроить на полное сжигание угля различных марок.

Дожигание горючих газов происходит в футерованной топке, где поддерживается высокая температура, а большая длина топки обеспечивают достаточное время горения газов.

q4 (механический недожог).

Ложе горелки не имеет прозоров, а первичный воздух подается в топку через 50−80 форсунок. Это исключает просыпание мелкой фракции угля, штыб (угольная пыль) в топке полностью выгорает (в отличие от топок других типов), можно использовать фракцию 0−50 мм.

q6 (унос тепла со шлаками).

В процессе работы шлак передвигается шнеком из зоны горения к концу горелки и ссыпается во внешний зольник. При этом он перемещается по ложу горелки; водоохлаждаемая горелка и шнек выступают как эффективный теплообменник, поэтому шлак ссыпается в зольник уже остывшим, что резко снижает унос тепла.

q5 (потери на наружное охлаждение) относится к котлу в целом, поэтому здесь не рассматриваются.

аким образом, в линейной горелке Терморобот минимизированы все основные виды потерь тепла. Заводские замеры котлов ТР показали, что их КПД составляет не менее 87−88%, а независимые замеры КПД в рамках типовых испытаний котлов ТР-600, проведенные в 2017-м году Сибирским теплотехническии НИИ ВТИ («СибВТИ»), г. Красноярск подтвердили КПД=89,4%.

«Холодный» и «горячий» шнеки изготовлены из нержавеющей стали и обеспечивают равномерную подачу топлива. Первый расположен непосредственно под бункером и проталкивает уголь по узлу подачи до топки. Второй шнек с охлаждением отвечает за распределение топлива по горелке, обеспечивая продувание угля со всех сторон.

Жаротрубный 5-ходовый теплообменник геометрически отделен от топки котла. В топке созданы оптимальные условия для сжигания угля, и уже полностью сгоревшие раскаленные газы поступают в теплообменник, где отдают свое тепло. Такая схема позволяет свести до минимума химический недожог.

Теплообменник имеет пять последовательно расположенных ходов, что обеспечивает эффективный отбор тепла у дымовых газов. Температура выходящих газов составляет 80−110 ºС; за счет малого уноса тепла котел имеет высокий КПД.

Вертикальное расположение дымогарных труб уменьшает осаждение в них твердых частиц и снижает затраты на обслуживание котла.

В нижней части теплообменника расположены 2 вспомогательных зольника. Скорость потока в газовом тракте котла и его сечение выбраны таким образом, что происходит гравитационная очистка дымовых газов (зола уноса осаждается в этих зольниках), это повышает экологические показатели котла.

Снаружи теплообменник теплоизолирован слоем минеральной ваты и закрыт декоративным кожухом.

Группой безопасности оборудуются все котлы ТЕРМОРОБОТ из-за расширения теплоносителя при нагревании, когда перепады давления могут нарушить целостность котла. В группу безопасности входят манометр для визуального контроля давления внутри котла, воздухоотвод и аварийный клапан, который автоматически сбрасывает излишки давления и предотвращает разрушение котла.

Вентилятор поддува и дымосос снабжены частотными регуляторами и входят в систему автоматизированного регулирования работы котла. Это обеспечивает точный баланс подачи воздуха в топку и удаления продуктов горения во всем рабочем диапазоне мощностей. Благодаря этому достигается качественное сжигание угля различных сортов.

Вентилятор поддува и дымосос снабжены частотными регуляторами и входят в систему автоматизированного регулирования работы котла. Это обеспечивает точный баланс подачи воздуха в топку и удаления продуктов горения во всем рабочем диапазоне мощностей. Благодаря этому достигается качественное сжигание угля различных сортов.

Вентилятор поддува и дымосос снабжены частотными регуляторами и входят в систему автоматизированного регулирования работы котла. Это обеспечивает точный баланс подачи воздуха в топку и удаления продуктов горения во всем рабочем диапазоне мощностей. Благодаря этому достигается качественное сжигание угля различных сортов.

Конусная часть бункера обеспечивает полную выработку угля, однако при движении больших объемов загруженного топлива уголь может уплотняться. Чтобы решить эту проблему ТЕРМОРОБОТ запатентовал технологию обрушения, которая гарантирует осыпание угля в бункере в зону, где топливо далее забирается шнеком.

Интеллектуальная система обогрева бункера позволяет предотвратить смерзание угля и поддерживает необходимую температуру загружаемого топлива.

При низких температурах нижние слои топлива быстро вырабатываются, а верхние — не успевают прогреться. Для решения проблемы автоматический контроллер при необходимости запускает систему обогрева и обеспечивает полную выработку угля.

Мотор-редуктор приводит в движение шнек и ворошитель, обеспечивая подачу топлива в необходимом количестве. Автоматика самостоятельно рассчитывает нужную частоту вращения и объем топлива в зависимости от температуры на улице.

Блок автоматики предназначен для управления работой котельных и котлов Терморобот, обеспечивает безопасную эксплуатацию и автоматическое регулирование мощности в широком диапазоне.

Микропроцессорная автоматика позволяет отслеживать работу котлов, а также котельной в целом, и передавать всю информацию на удаленный диспетчерский центр в режиме реального времени с возможностью удаленного контроля и управления работой всеми основными процессами.

ДОБАВИТЬ ТЕКСТ

ДОБАВИТЬ ТЕКСТ

ДОБАВИТЬ ТЕКСТ

Большой размер встроенного угольного бункера и сменного зольника, позволяет обеспечить бесперебойную, автономную работу котельной от 3 до 15 дней.

Внутри бункера находится эффективный ворошитель (обрушитель), он обеспечивает бесперебойное осыпание угля из бункера в механизм подачи. Это позволяет использовать сравнительно низкокачественный уголь, склонный к слипанию. Ворошитель приводится во вращение от шнека с помощью зубчатой пары, расположенной в шнековой трубе.

Надежное осыпание мерзлого угля обеспечивает интеллектуальная (управляемая контроллером) система подогрева, расположенная в нижней части бункера.

При работе котла ручное удаление золы из зоны горения не требуется. Шнек передвигает золу и шлак к концу горелки, там они через металлический переходник ссыпаются во внешний зольник.

Зольник является сменным и после заполнения, перегрузка золы на месте не требуется, а транспортируется на золоотвал в нем же.

ДОБАВИТЬ ТЕКСТ