Лучше котел с плавающим слоем или котел с угольной пылью?

Печи с угольной пылью обладают высокой эффективностью, имеют широкий диапазон возможностей применения топлива и низкий уровень выбросов.

У флуоризированных котлов теперь тоже бывают большие мощности, есть модели мощностью 60 Вт.

Последнее редактирование сделал пользователь Маленький эксперт 4 декабря 2017 года в 11:50. Режим циркуляционно-псевдоожиженного сгорания в котлах с циркуляционно-псевдоожиженным слоем имеет следующие особенности по сравнению с котлами, работающими по другим принципам сгорания. 1. Широкий диапазон горючих топлив. В камере котла с циркуляционным пылевым слоем находится большое количество наполнителя, состоящего из твердых частиц. Эти горячие твердые частицы могут быть песком, гравием, известняком и угольной золой. Добавляемое топливо по массовому содержанию составляет всего 1%–3% от общего объема наполнителя. Циркуляционная пылевая камера представляет собой камеру с быстрым потоком газа, в которой формируется интенсивное внутреннее циркуляционное движение: газ движется вверх в центральной зоне камеры, в то время как мелкие частицы оседают вниз в кольцевой зоне вдоль стенок. Благодаря внешнему циркуляционному процессу, при котором высокотемпературные твердые частицы, выходящие из печи вместе с дымом, отделяются и снова возвращаются в печь, процессы тепло- и массообмена внутри печи значительно усиливаются. Температура в камере сгорания может быть равномерно поддерживаема на уровне около 850°C; частицы топлива, попадающие в камеру, быстро нагреваются до температуры сгорания и начинают гореть. Таким образом, котлы с циркуляционной пылевой камерой могут сжигать различные твердые виды топлива без использования дополнительного топлива: от угля с низким содержанием летучих веществ до угля с высоким содержанием серы, а также угля с высоким содержанием золы — до 40–60%. Все эти виды топлива могут сжигаться эффективно. Кроме того, такие котлы могут сжигать нефтяной кокс, сланец и другие твердые виды топлива, что обеспечивает очень широкий диапазон возможностей использования топлива. 2. Высокая эффективность сгорания. При сгорании в циркуляционной пылевой камере частицы топлива в десятки, а иногда и в сотни раз крупнее угольной пыли, но при правильной конструкции и эксплуатации эффективность сгорания может достигать уровня угольных котлов. Основные причины высокой эффективности горения в котлах с циркулирующим пыловым слоем заключаются в следующем: во-первых, свежие частицы топлива быстро попадают в камеру сгорания и смешиваются с большим количеством раскаленного пылового слоя, что позволяет им немедленно воспламениться и гореть; кроме того, в котле происходит интенсивное смешивание газов и твердых частиц, что способствует высокой скорости горения ； Кроме того, в таких котлах зона сгорания распространяется по всей камере сгорания. Несгоревшие частицы, выходящие с потоком воздуха из камеры сгорания, сначала отделяются с помощью циклонного сепаратора, а затем возвращаются обратно в камеру сгорания для дальнейшего сгорания. Это значительно увеличивает время сгорания топлива, что способствует его полному сгоранию ； Конечно, некоторые мелкие частицы не попадают в сепаратор циклона и поступают в дымовые каналы задней части котла, где подвергаются нагреву. Это приводит к неполном сгоранию топлива. Для снижения потерь, связанных с этим процессом сгорания, можно собирать эти мелкие частицы у дна дымовой трубы в задней части котла и возвращать их обратно в камеру сгорания для дальнейшего сгорания. 3. Хорошая эффективность десульфуризации. Одним из основных недостатков котлов на угольной пыли является наличие в отходящих газах большого количества газа SO2, образующегося в процессе сгорания. Дым, содержащий SO2, после выброса в атмосферу серьезно загрязнит окружающую среду. Для снижения содержания SO2 в дымовых газах и обеспечения соответствия экологическим стандартам часто требуется использование дорогостоящих устройств для десульфуризации дымовых газов, либо добавление в процесс сгорания средств для десульфуризации (абсорбентов). Часто используемыми средствами для десульфуризации являются известняк (CaCO3) и доломит (CaCO3 • MgCO3). В котлах с циркулирующим пыловым слоем средство десульфуризации реагирует с серой при оптимальной температуре в камере сгорания. Благодаря внутреннему циркулированию топлива и материалов в камере сгорания, а также устройствам для их разделения и возврата, средство десульфуризации может находиться в камере сгорания в течение десятков минут. Таким образом, процесс десульфуризации может протекать полноценно. При использовании известняка в качестве средства для десульфуризации при соотношении Ca/S = 2 эффективность десульфуризации может достигать более 90%. Эффективность использования средства для десульфуризации составляет более 50%. Концентрация SO2 в выхлопных газах (при стандартных условиях) составляет менее 200 мг/м3, что соответствует экологическим стандартам. Поэтому не требуется использование дорогостоящих устройств для десульфуризации выхлопных газов. 4. Низкий уровень выбросов оксидов азота NOx. Еще одним вредным для окружающей среды веществом в дымовых газах котлов являются оксиды азота NOx. По способу образования оксиды азота делятся на термические NOx, быстрообразующиеся NOx и оксиды азота, образующиеся в результате сгорания топлива. Термические NOx образуются в результате окисления N2, содержащегося в воздухе, используемом для сгорания, при высоких температурах ； Быстрообразующиеся NOx — это продукты, образующиеся в результате разложения топлива при его сгорании, в результате реакции с N2 ； Топливные NOx образуются в результате окисления органических оксидов, содержащихся в топливе, в процессе сгорания. В угольных котлах доля быстрообразующихся NOx в общем содержании NOx невелика — обычно она составляет менее 5%. Поэтому в выхлопных газах преобладают термические и топливные NOx. Исследования показывают, что как термические, так и топливные NOx тесно связаны с температурой горения. Чем выше температура сгорания, тем выше содержание этих двух типов NOx; наоборот, чем ниже температура, тем ниже их содержание. Особенно термические NOx более сильно зависят от температуры горения. Температура в камере котла с циркулирующим пыловым слоем составляет около 850°C; при этом количество тепловых NOx уже невелико и обычно составляет менее 10% от общего количества выбрасываемых NOx. Кроме того, воздух, необходимый для сгорания в котлах с циркуляционной пылевой камерой, подается поэтапно. Однократный воздух подается снизу через решетку для распределения воздуха; его количество меньше, чем необходимо для сгорания топлива. Поэтому азот, содержащийся в топливе, не может полностью реагировать с кислородом с образованием оксидов азота. Вторичный воздух подается в камеру сгорания над зоной восстановления в её нижней части. В этот момент азот, выделяющийся при сгорании топлива, уже находится в виде молекулярного азота; поэтому образование NOx становится менее вероятным. Благодаря рациональной организации процесса подачи воздуха и сгорания можно эффективно снизить количество NOx, образующихся в результате сгорания топлива. Таким образом, уровень выбросов NOx в дымовых газах котлов с циркуляционной пылевой камерой составляет (50–150) млн-частей на миллион, что позволяет соответствовать требованиям экологических норм различных стран. 5. Высокая тепловая нагрузка на поперечное сечение камеры сгорания способствует разработке котлов большой мощности. Скорость потока воздуха в камере сгорания котлов с циркулирующим пылевым слоем в 3–5 раз превышает аналогичную величину у котлов с пузырьковым пылевым слоем. Благодаря этому происходит лучшее смешивание компонентов в камере сгорания и более быстрое передача тепла. Тепловая нагрузка на поперечное сечение камеры сгорания у таких котлов также значительно выше, чем у котлов с пузырьковым пылевым слоем – обычно она составляет 3–5 МВт/м². Это позволяет добиться уровня, сопоставимого с котлами, работающими на угольной пыли. 6. Широкий диапазон регулировки мощности котла и высокая скорость регулирования. В котлах с циркуляционной пылевой камерой температуру котла можно повысить путем снижения объема циркулирующей среды, проходящей через внешний теплообменник. Таким образом можно компенсировать снижение температуры в печи при низкой нагрузке, вызванное уменьшением количества топлива и воздуха, и поддерживать температуру печи на оптимальном уровне для ее нормальной работы. Это позволяет получить более широкий диапазон регулировки мощности котла; котел может стабильно работать при мощности, составляющей 25%–30% от его нормальной мощности. Кроме того, благодаря высокой скорости потока газа в камере сгорания и быстрой передаче тепла, скорость регулировки мощности также высока и может достигать 4% в минуту. 7. Золу можно использовать в различных целях. Благодаря низкотемпературному сгоранию и высокой эффективности процесса сгорания, зола, выделяющаяся при работе котлов с циркулирующим пылевым слоем, не подвергается процессу плавления, а её содержание углерода невелико. Однако благодаря технологии десульфуризации внутри котла с использованием средств для десульфуризации, объем твердых отходов обычно в 1,5–2 раза превышает аналогичный показатель у котлов на угольной пыли такой же мощности. Кроме того, зола содержит большое количество кальция оксида и кальция сульфата, в отличие от золы котлов на угольной пыли, в которой преобладает кремний диоксид. Его золу можно использовать в качестве добавки в цемент, в строительных материалах, а также при производстве кирпича и черепицы. Ряд особенностей котлов с циркулирующим пылевым слоем позволил им постепенно превратиться в котлы на уголь с широким спектром подходящих видов топлива, высокой эффективностью и низким уровнем загрязнения. Они подходят не только для промышленных котлов, но и для котлов в крупных электростанциях, что обеспечивает им широкие возможности для применения и дальнейшего развития.

У котлов с использованием угольной пыли высокий коэффициент тепловой эффективности; проблем с износом нагревательных поверхностей камеры сгорания практически не существует. Технология производства таких котлов уже совершенна, однако сама система является сложной； Котлы с циркулирующим пыловым слоем обладают широкой совместимостью с различными видами топлива, хорошими экологическими характеристиками и высокой эффективностью сгорания. Система котла проста в конструкции, а зола может быть эффективно использована в различных целях. При низких нагрузках такие котлы работают лучше, чем котлы с порошковым углем. Однако при эксплуатации у них часто возникает проблема износа нагревательных поверхностей камеры сгорания.

Угольные печи занимают много места, к тому же их стоимость высока. Говорят, что в плавающем слое происходит сгорание с низким содержанием азота, но современные установки с плавающим слоем также обязаны быть оснащены системами денитрификации, иначе требования к охране окружающей среды не будут соблюдены.