Низкотемпературная вихревая технология Торнадо

Специалистами нашего предприятия проведена большая научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа по созданию эффективных топочных устройств на основе низкотемпературной вихревой (НТВ) технологии сжигания топлива. Изготовлены и поставлены Заказчику более 200 паровых и водогрейных котлов с вихревыми топками различных модификаций и мощностей для сжигания производственных, сельскохозяйственных отходов, низкосортных твердых топлив, отходов углеобогащения.

Особенностью разработанной технологии, получившей название «Торнадо», является совместное слоевое и факельно-вихревое сжигание, что применимо практически для любого вида твердого топлива и отходов.

Крупные фракции топлива сжигаются в слое на механизированной колосниковой решетке, а мелкие, уносимые частицы удерживаются потоком в топке и заполняют вихрь излучением горящих частиц.

Соответственно, в вихревой топке сглаживаются неравномерности тепловыделения с подавлением температурного максимума ядра факела, появляется заметная доля конвективной составляющей теплообмена, повышается излучательная способность топочного объема. Тепловосприятие топочных экранов заметно увеличивается, но при этом максимум тепловосприятия понижается. Тепловая нагрузка экранов повышена, но распределена равномерно, что увеличивает надежность их работы.

К главным достоинствам НТВ технологии сжигания относятся ее улучшенные экологические показатели, гарантированное обеспечение устойчивого воспламенения и горения твердых топлив без подсветки газом и мазутом, устранение шлакования.

НТВ технология сжигания может быть реализована в традиционной камерной топке путем ее модернизации в период капитального ремонта котла.

Применение НТВ-сжигания позволяет практически полностью исключить шлакование поверхностей нагрева котла и повысить надежность его работы. Пониженный уровень температуры в зоне активного горения снижает количество расплавленных частиц золы, что в сочетании с активной аэродинамикой снижает вероятность возникновения отложений на поверхностях нагрева котла.

Объём реконструкции по предлагаемой технологии мал в сравнении с другими схемами. Вихревая топка встраивается в существующий топочный объём котла без дорогостоящей переделки или замены топочных экранов, которые необходимы при реконструкциях по другим схемам, Требования к обслуживающему персоналу не увеличиваются.

 

Аэродинамическая схема НТВ-топки котла и линии тока в топочной камере котла ЧКД-35-39-450

Расширение топливной базы с вовлечением в топливный баланс кородревесных отходов (КДО), отходов углеобогащения и нерасчетных топлив требует применения многовариантных расчетов и анализа показателей топочных процессов. Здесь решающее значение имеют обоснованные схемы стабилизации процесса горения, например, применением совместного сжигания отходов с расчетным топливом и подготовкой топлива. Моделирование использовано в нашем проекте реконструкции типового котла БКЗ-75-39-440ФБ (ТЭЦ-6 г. Братск) с переводом его на совместное сжигание КДО с углем. Проект успешно реализован в 2011-2012 годах.

Во всех режимах работы реконструированного типового котла БКЗ-75-39-440ФБ наблюдалось устойчивое горение угля и угля с КДО, вихревая аэродинамика. Обрывов факела и крупномасштабных пульсаций не зарегистрировано.

Тепловая эффективность поверхностей нагрева, расположенных в конвективной шахте, также оказалась выше проектной. Таким образом, испытания подтверждают прогноз, что все поверхности нагрева котла после реконструкции чистые, работают более эффективно. Соответственно КПД котла превысил 92 %. Газовый анализ подтвердил прогнозируемое снижение выбросов оксидов азота в 1,5-2 раза при совместном сжигании угля и КДО по НТВ. Визуальный осмотр поверхностей нагрева котлов после проведения опытного сжигания угля в смеси с КДО показал эксплуатационно-чистое состояние поверхностей нагрева.

Для стабилизации были разработаны комбинированные низкотемпературные топки «Торнадо» с верхней двухступенчатой схемой подачи дутья и топлива в охлаждаемый излучением и конвекцией слой, находящийся на механизированном охлаждаемом водой колоснике.

Эта схема оказалась универсальной и позволила распространить технологию «Торнадо» на широкий круг топлив. На сегодня она позволяет использовать дробленые бурые и каменные угли и углесодержащие отходы, включая прокаленные электроды. Успешно сжигаются требующие длительной стадии сушки влажные: сырые кородревесные отходы (КДО), торф, подстилочный куриный помет и другие. При этом реализуется с указанными преимуществами совместное слоевое и факельно-вихревое сжигание:

• используется дробленое топливо, до 13-20 мм, с непрерывной подачей;

• крупные фракции сжигаются в слое на колосниковой решетке с полностью механизированной и автоматизированной шуровкой слоя, выгрузкой и возможно с дополнительным дожиганием шлака и очаговых остатков;

• мелкие частицы удерживаются в топке и заполняют вихрь потоком горящих частиц, обеспечивая взаимное поддержание горение слоя и вихря;

• заполнение топки частицами и вихрем повышает и обеспечивает равномерное тепловосприятие, подавляя возгонку золы – экраны топки чистые;

• интенсификация процессов позволяет вписать вихревую топку «Торнадо» в топочный объём большинства типовых котлов и минимизирует массогабаритные характеристики производимых котлов;

• низкотемпературное дожигание выхлопа с применением ступенчатой подачи дутья дополнительно

• подавляет эмиссию вредных оксидов СО, NOх и SO2, снижает химический и механический недожог топлива – дает высокий КПД.

Благодаря вихревой аэродинамике уменьшается неравномерность теплосъема по экранам, снижается температура топочного процесса и уменьшается эмиссия оксидов азота и угарного газа.

Сопло нижнего дутья котла и горение в топочной камере котла