ДОСВІД СПАЛЮВАННЯ ДЕРЕВНОГО ПАЛИВА НА БІОЕНЕРГОБЛОЦІ ТЕЦ АЛІТУС (РЕСПУБЛІКА ЛИТВА)

Для забезпечення міста Алітус теплом і електроенергією введена в дію ТЕЦ на біопаливі (рис. 1), де в якості палива використовуються наявні в достатній кількості відходи деревного виробництва. На місці демонтованого водогрійного котла ПТВМ-100 районної котельні встановлено біоенергоблок потужністю 5,4 МВт, обладнання для якого було поставлено підприємством «Axis Technologies».

Рисунок 1 – Загальний вигляд введеної в дію в 2012 році ТЕЦ Алітус

Біоенергоблок складається з:

– парового котла BFB 25-45-460 фірми «RENEWA» (Фінляндія) (Dо = 25 т/год, Po = 4,5 МПа, to = 460 °С, tп.п. = 104-130 °С, tвідх. = 160 °С, ККД = 88%);

– парової турбіни типу MARK 2-H01 виробництва фірми «МАN TURBO» (Німеччина) з протитиском (Q = 13,9 MВт, p1//p2 = 42,0/0,3 бар (а), Nе = 5,4 МВт), призначеної для приводу генератора змінного струму типу НТМ-171Е04 виробництва фірми «ELIN Motoren» (Австрія);

– конденсаційного економайзера виробництва фірми «SRE OPCON Group» (Швеція) тепловою потужністю Q ≥ 4,9 MВт.

Котел BFB 25-45-460 – однобарабанний, П-подібного компонування, вертикально-водотрубний, з природною циркуляцією, для спалювання деревного палива в киплячому шарі (рис. 2). Котел розрахований на спалювання 100% деревини і до 10% відходів від переробки деревини (кори, тирси), або 10% соломи. Вологість палива – до 50-60% від загальної маси.

Рисунок 2 – Котел BFB 25-45-460

Паливо подається автотранспортом на механізований наземний склад, в якому можна зберігати триденний запас біопалива при роботі котла з номінальним навантаженням. Система подачі палива забезпечує постійну і регульовану подачу палива в камеру спалювання топки. Роботою складських механізмів управляє система автоматики. З паливного складу через дробарки, металоуловлювач, стрічкові ваги транспортером паливо подається в паливний бункер. Для проштовхування палива на складі передбачений самохідний фронтальний автонавантажувач з ковшем 3,0 м³.

При експлуатації біоенергоблока використовується паливо (деревна тріска) з характеристиками: вологість W р = 40-60 %, зольність ≤ 7%, нижча теплота згоряння робоча Q р н ≥ 5000 кВт·год/т.

Паливо спалюється в нижній частині топки в камері згоряння в киплячому (псевдозрідженому) шарі при роботі з врівноваженою тягою. Нижня частина топки складається з екранних труб, в яких встановлені повітряні сопла. Киплячий шар складається з 0,5-1,2 мм фракції піску, товщина шару якого становить 300-600 мм. З верхньої частини котельного відділення відбирається первинне повітря і подається дутьовим вентилятором первинного повітря в розподільний короб, далі через спеціальні сопла подається в камеру згоряння. Сопла засипані шаром піску з паливом. При подачі первинного повітря через сопла відбувається «кипіння» шару – так зване псевдозрідження. Потік повітря розпушує шар піску, формуючи суспензію повітря-піску. У зоні киплячого шару екрани котла покриті вогнестійким торкретом.

Розпалювання котла і запалювання твердого палива здійснюється від стаціонарного газового пальника на бічній стіні топки; при розпалюванні котла нагрівається шар киплячого піску. Температура піску досягає температури займання деревини, тобто близько 350-400 °C, включається система подачі палива в топку. Коли паливо загоряється, а температура піску досягає нормальної експлуатаційної температури 750-850 °C, пусковий газовий пальник вимикається. Під час роботи температура киплячого шару регулюється потоками вторинного і третинного повітря. Якщо спалюється більш сухе паливо, температура киплячого шару може зрости (до 1000 °C). Щоб уникнути підвищення температури, і в той же час агломерації піску, передбачена рециркуляція повітря в потік первинного повітря.

При необхідності (наприклад, вологе паливо) для підтримки температури шару піску, що опустилася нижче 650 °C, можна використовувати газовий пальник, обмежуючи її потужність до 4,2 MВт (тобто 60% навантаження). Коли температура шару піску досягає 670-680 °C, газовий пальник автоматично відключається.

Товщина киплячого шару регулюється за рівнем аеродинамічного опору шару і необхідна кількість піску поповнюється або видаляється.

Вгорі топкової камери котла з панелі тильної стіни виконано пережим. Топкова камера, стеля, передня, задня і бічні стіни конвективної шахти екрановані газощільними панелями, включеними у випарну систему котла. В колонці, що стоїть окремо, винесені вхідний ступінь економайзера, трубчастий підігрівач повітря «LUVO».

Вторинне повітря розділяється на два потоки: один подається в топкову камеру через сопла, розташовані на бічних стінах топки в один ярус (на кожній стіні по 7 сопел), інший потік подається в топкову камеру через сопла на бічних стінах над соплами нижнього ярусу (на кожній стіні по 8 сопел). Третинний потік повітря відбирається з напору вентилятора вторинного повітря і подається в топкову камеру через сопла, розташовані на фронтовій і тильній стінах в один ярус (на кожній стіні по 8 сопел).

Для зниження температури в топковій камері і захисту псевдозрідженого шару від недопустимого підвищення температури передбачена схема рециркуляції димових газів.

Вогнищеві залишки з котла і частина піску киплячого шару, що замінюється, транспортуються в контейнер золи.

Після введення енергоблока в 2012 році в експлуатацію були проведені випробування для визначення фактичних характеристик його роботи та перевірки їх на відповідність значенням, заявленим Генпідрядником. Учасниками були фахівці нашої компанії і представники Замовника «LITESKO». Тривалість випробувань становила 2 години при номінальному навантаженні, з витримкою часу для стабілізації режиму не менше 2 годин. Під час випробувань в топці котла спалювалась деревна тріска з характеристиками: калорійність Q р н = 9608 кДж/кг; вологість на робочу масу W р = 42,5 %; зольність на робочу масу А р = 2,76 %.

При проведенні випробувань паропродуктивність котла становила 26,4 т/год, температура перегрітої пари – 450 о С, температура відхідних газів за котлом – 172 о С, температура димових газів на виході з системи, після контактного економайзера – 44,7-44,9 о С. Відхилення величин не перевищували допустимих. Вміст NOх у відхідних газах становив 286 мг/м 3 , вміст СО – 222 мг/м 3 , концентрація частинок золи за електрофільтром – 4,84 мг/м 3 , що набагато менше, ніж гарантовані величини. За результатами випробувань ККД котла біоенергоблока при спалюванні деревної тріски становить 88,08 %.

Висновки:

Спосіб спалювання деревного палива із застосуванням технології киплячого шару в котлі типу BFB 25-45-460 фірми «RENEWA» (Фінляндія) має перспективу подальшого впровадження, оскільки демонструє високі технічні та екологічні показники та є альтернативою використанню природного газу.