Горение ВУТ в вихревом предтопке
Сжигание ВУТ
Особенности сжигания ВУТ
Водоугольное топливо является жидким топливом и имеет вязкость, немного превышающую вязкость мазута: примерно 800-1000 мПа*с по сравнению с 400-440 мПа*с (до 44 мм2/с) у мазута. Соответственно, подача ВУТ в топку котла осуществляется аналогично мазуту, но через форсунки, специально разработанные для ВУТ.
ВУТ относится к низкореакционным видам топлива. Следовательно, для его воспламенения и стабильного горения требуется дополнительный объём. Обычно это решается за счёт использования вихревого способа сжигания или использования предтопков.
Вне зависимости от способа сжигания ВУТ, его подача в топку осуществляется через форсунки. На первых порах использования ВУТ существовала проблема создания горелок, которые были бы устойчивы к абразивному истиранию частицами угля, входящими в состав ВУТ. В настоящее время проблема износа решена путём изменения конструкции форсунок, когда расыл ВУТ не зависит от абразивного износа подающего канала.
На сегодня можно выделить следующие способы сжигания:
- Автономное факельное сжигание с использованием предтопков
- Комбинированное факельное сжигание с другими видами топлива: углём, газом, мазутом.
Возможно также сжигание в кипящем слое (полностью или частично), либо сжигание с газификацией ВУТ (полной или частичной).
1. Автономное факельное сжигание предтопках
Факельное сжигание ВУТ осуществляется по классической схеме: топливо подаётся под давлением через распыляющую форсунку, аналогично мазуту. Распыление ВУТ может производиться как сжатым воздухом, так и паром — выбор производится в зависимости от типа котла и условий в котельной.
Полностью самостоятельное (автономное) сжигание ВУТ позволяет иметь только один источник энергии (уголь) и, следовательно, снизить затраты на содержание топливного хозяйства. Однако, полностью автономное горение на существующих котлах, как правило, возможно при использовании предтопков.
 Предтопок ВУТ с дизельной горелкой для предварительного прогрева |
При использовании предтопков удлиняется траектория факела ВУТ, особенно в начальной фазе, где происходит нагрев капель ВУТ. Это позволяет снизить объём зоны горения ВУТ. С целью поддержания стабильного температурного режима, предтопки изготавливают теплоизолированными (адиабатическими). |
При использовании факельного сжигания такие параметры ВУТ, как соотношение твёрдое/жидкое, тонина помола (грансостав), а также вязкость ВУТ должны быть как можно ближе к проектным значениям с целью сохранения стабильного воспламенения и горения ВУТ и сохранения высоких эксплуатационных характеристик котла (КПД, количество выбросов и др.).
Основным преимуществом автономного факельного сжигания является независимость от других видов топлива.
2. Совместное сжигание с другими видами топлива
Подача ВУС из фильтр-кека в сушильную печь с колосниковой решёткой для сжигания угля
Данный способ наиболее приемлем при использовании ВУТ на уже существующих объектах, особенно на угольных котлах. ВУТ подаётся в котёл через одну или несколько форсунок. В случае газомазутного котла второе топливо (газ или мазут, а также пылеуголь) подаются через другую (-ие) горелки. Точное соотношение ВУТ/газ или ВУТ/мазут определяется на стадии аэродинамического и теплового расчёта котла.
На угольных котлах со слоевым сжиганием уголь по-прежнему подаётся на колосниковую топку, а ВУТ подаётся через одну или несколько горелок, расположенных над колосниковой топкой. Наиболее оптимальное соотношение ВУТ/уголь составляет 80%/20%…70%/30%. В этом случае обеспечивается стабильное горение угля в обеих формах (ВУТ и кусоковой), при этом происходит минимизация мех.недожёга.
На угольных котлах комбинированное сжигание позволяет содержать только один склад сырья (уголь).
На мазутных и газовых котельных необходимо иметь два топливных хозяйства. Это компенсируется большей гибкостью для владельцев котла при использовании того или иного вида топлива в различное время суток, либо в связи с сезонными изменениями нагрузки. Например, при отсутствии угля котельная по-прежнему может использовать газ/мазут в качестве основного топлива.
К преимуществам комбинированного (совместного) сжигания моно отнести простоту схемы, её масштабируемость для использования на котлах малой, средней и большой мощности. Кроме того, комбинированное сжигание характеризуется минимальными сроками и стоимостью внедрения при одновременной организации стабильного горения ВУТ. Наличие второго топлива (газа, мазута, угля), выполняющего роль «подсветки», снижает требования к качеству подготовки ВУТ.
При правильной организации горения использование двух топлив позволяет добиться достаточно большого диапазона изменения мощностей котла (отношение max/min).
Сравнение экономических параметров автономного сжигания ВУТ и сжигания ВУТ с подсветкой показывает, что экономический эффект от использования обоих способов практически идентичен в горизонте планирования около 5 лет. Соответственно, выбор способа сжигания должен определяться индивидуально для каждого объекта.
См. также: