Яндекс.Метрика



Все об электростанциях


 


Совместное сжигание угля и биомассы


Преимущества совместного сжигания угля и биомассы


Совместное сжигание угля и биомассы для выработки тепловой и электрической энергии имеет ряд преимуществ, которые включают в себя следующее:

  • уменьшаются капитальные затраты на внедрение;
  • снимается проблема использования энергии, выработанной на базе биомассы;
  • достигается более высокая эффективность использования располагаемого тепла топлива: у современных ТЭС она составляет 35…38%, у мелких установок утилизации биомасс – примерно 16…20%;
  • решается проблема сезонности поставки;
  • уменьшается загрязнение атмосферы выбросами оксидов серы, азота, аэрозолей;
  • снижается стоимость вырабатываемой энергии;
  • сокращается выброс парникового углекислого газа.

Однако некоторые характеристики и состав биомасс, как показано ранее, настолько кардинально отличаются от используемого на ТЭС угля (значительные колебания энергетических характеристик даже в пределах одной биомассы; крайне нестабильная влажность; повышенные загрязняющие, шлакующие и даже для некоторых биомасс – коррозионные свойства; волокнистость структуры материала и др.), что затрудняет и требует ограничения доли их использования при совместном сжигании, а также разработки и внедрения отдельных видов нового оборудования.

В целом, топлива из биомассы по своим характеристикам в зависимости от способа получения и вида массы значительно отличаются не только по влажности, но в ряде случаев и по зольности, и по содержанию азота. Это указывает также на необходимость предварительного, тщательного перемешивания топлива из биомасс для уменьшения разброса и усреднения характеристики непосредственно используемого топлива при поступлении биомасс разных видов и групп на один объект.

Существует ряд промышленных угольных технологий, которые в потенциале наиболее приспособлены к совместному сжиганию угля с биомассой. Сюда относятся: слоевые топки; технология сжигания в стационарном (пузырьковом) кипящем слое (КС); система сжигания в циркулирующем кипящем слое (ЦКС); циклонные топки; установки с пылеугольным факельным сжиганием. Сюда же следует отнести тех нологии с системами предварительной газификации угля (с газификаторами различной модификации).

Все указанные технологии совместного сжигания в большей или меньшей степени имеют технические проблемы и ограничения, которые, однако, ни в коей мере не являются непреодолимыми.


Технологии слоевого сжигания угля и биомассы, сжигания в стационарном и циркулирующем кипящем слое, а также в циклонных предтопках


Указанные технологии в силу своего принципиального характера организации процесса сжигания наиболее приспособлены к совместному сжиганию различных видов твердого топлива, включая биомассы. К их преимуществам по рассматриваемой проблеме совместного сжигания угля и биомассы можно отнести:

  • возможность использования топлива с широким диапазоном изменения влажности (35…65%), что снижает требование предварительной сушки топлива;
  • использование топлива с широким диапазоном размера частиц (от опилок до кусков топлива с размером до 25 мм, что снижает требование к хранению и подготовке смеси топлив). В слоевых топках размер фракций угля составляет 6…25 мм, а в топках с ЦКС (циркулирующим кипящим слоем) – 3…4 мм.

Установки для сжигания в кипящем слое при атмосферном давлении уже в течение многих лет находят широкое промышленное использование и считаются уже испытанной технологией. Во всем мире начиная с 1980-х годов введено несколько тысяч установок для сжигания топлива в кипящем слое при атмосферном давлении. Основным преимуществом этих установок является снижение выбросов SO2 и NОх, улучшение регулирования горения, что позволяет снизить выбросы СО и органических веществ. Эта технология менее требовательна к используемому топливу и наиболее пригодна для совместного сжигания.

Системы с установками для сжигания, в том числе с кипящим слоем при атмосферном давлении, работающие на смесях угля с биомассами (чаще древесными) и другими топливами, широко распространены в Финляндии, Швеции и других странах. Это видно из табл.1.



Таблица 1

Примеры совместного сжигания угля
с биомассами и отходами

Примеры совместного сжигания угля с биомассами и отходами


Примечание. Большое разнообразие работающего в настоящее время оборудования отражает многообразие тех видов использования, для которых оно предназначалось. Обычно такие установки включают с паровыми и водогрейными котлами, причем некоторые из них соединены с системами центрального отопления. Совместное сжигание может сократить затраты, связанные с покупкой топлива, и избежать расходов на утилизацию нежелательных побочных продуктов и отходов.


Примеры установок с ЦКС, сжигающие каменный уголь и биомассу (чаще древесные отходы) видны из табл.2.

Таблица 2

Примеры установок с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС),
сжигающих каменный уголь и биомассу/отходы

Примеры установок с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС), сжигающих каменный уголь и биомассу/отходы


Технология сжигания в циркулирующем кипящем слое принята во всем мире в качестве промышленно испытанной технологии. Преимущества этой технологии сходны с преимуществами установок для сжигания в кипящем слое. В мире на 1998г. работало более 300 таких установок различной производительности. Гибкость таких установок по отношению к используемому топливу обеспечила их широкое применение для различных видов топлива как совместно с биомассой и отходами, так и отдельно топлива из биомассы и отходов.

Котлы с пузырьковым кипящим слоем толерантны к различным источникам топлива с неоднородными по размерам частицами, где часто разброс их размеров довольно значителен – от опилок до 75-миллиметровых кусочков топлива. Влажность может варьироваться в диапазоне от 35% до 60%. В результате, требования к хранению и перемешиванию смесей из угля/отходов относительно просты и не требуют больших затрат.

Циклонные топки – это вид топки с жидким шлакоудалением, используются в основном в энергетических котлах.

Основным преимуществом котлов с циклонными предтопками являются возможность сжигать самые разнообразные виды топлива, включая основные виды угля, мазут, природный газ, различные виды твердого топлива из биомассы (в основном древесной, такой как древесина, кора, опилки, древесные отходы), а также бытовые отходы.

Однако несмотря на определенную универсальность по топливу этих топочных устройств, у них нет перспективы использования из-за повышенных выбросов NОх. Поэтому такие топочные устройства не проектируются и не планируются к внедрению. Совместное сжигание биомассы и угля может иметь место в находящихся в эксплуатации (а таких в мире более 1000) установках, которые не подвергались модернизации (перевод на твердое шлакоудаление).

В России число таких установок весьма ограниченно и исчисляется лишь некоторыми опытно-промышленными установками. По этим причинам они для России совершенно не перспективны для сжигания биомасс.

Размер фракций, сжигаемых в циклоне, должен составлять меньше 6,3 мм. В этом случае схема топливоприготовления древесной массы включает в себя классификатор (барабанный грохот как дисковый классификатор), после которого крупные фракции возвращаются на дробилку, основную дробилку и бункер биомассы. Транспорт по топливному тракту осуществляется конвейером. Отмечается при этом очень высокая запыленность помещения летучей пылью, что сильно усложняет условия эксплуатации и вопросы взрывобезопасности. Необходим комплекс специальных технических решений для их устранения (обеспылевание, пылеподавление и др.).

Введение в циклонный предтопок вместе с углем древесных опилок в количестве до 10% улучшает условия воспламенения и выгорания всей топливной массы.


Далее следуют статьи по данной теме: