Испытания котла Е-14-1,4 на подсолнечной лузге

Котельная установка с котлом на подсолнечной лузге

В ноябре- декабре 2016 года в котельной Барнаульского маслоэкстракционного завода проведены теплотехнические испытания котельной установки с котлом нашего производства Е-14-1,4 ОИ с наладкой режимов работы проводились для основного и резервного топлива, при сжигании подсолнечной лузги и природного газа.

Первый этап теплотехнический испытаний проводился при работе котла на основном топливе – лузге подсолнечника. Лузга для работы котельной подавалась непосредственно с рушально-веечного отделения основного масло производства. По анализу проб лузги от 21 декабря 2016 года, протокол испытаний №259, проведенному в Испытательной лаборатории топлива АлтГТУ, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», основные ее характеристики:

Влажность рабочей массы, W_t^r : 8,8 %;

Зольность рабочей массы, A_t^r : 2,5 %;

Низшая теплота сгорания, Q_i^r : 17391 (4154) кДж/кг (ккал/кг);

Важным показателем теплотехнических испытаний при сжигании в топке подсолнечной лузги было опробование и подтверждение расчетного гарантированного срока работы котла на номинальной мощности без остановки на очистку и расшлаковку поверхностей нагрева не менее 45 дней. Для обеспечения этого показателя, продолжительной работы котла на растительных отходах, являющимися, несмотря на малую зольность, сильно шлакующими, ввиду содержания легкоплавких компонентов в золовом остатке, на подсолнечной лузге в данном случае, в котле применен ряд оригинальных конструкторских решений.

Принятые решения, направленные на безшлаковочную работу котла, подлежащие испытанию и анализу:

• Низкотемпературный вихревой топочный процесс, организуемый в двух цилиндрических полностью экранированных топочных камерах;
• Система для автоматического вывода золо-шлаковых отложений из топочных камер с водоохлаждаемыми шнеками;
• Устройства паровой обдувки – глубоко выдвижные аппараты УПО-250, установленные на конвективном блоке котла, 2 шт. и на водяном экономайзере – 1 шт.

В течение всего тестового периода работы котла маслозавод обеспечивал полную его загрузку по топливу и по потреблению пара. За исключением трех эпизодов снижения нагрузки на несколько часов, связанных с техническими трудностями на основном производстве. Таким образом, плановый режим работы котельной ячейки на номинальной производительности в течение 45 суток был выполнен. Остановка котла для очистки или расшлаковки не потребовалась.

В течение тестового периода выявились некоторые особенности в работе анализируемого оборудования и процессов, а также внесены корректировки:

1. Низкотемпературный вихревой топочный процесс:
   • После выхода котла в течение первых суток на проектную нагрузку, 14 тонн пара в час, температурный уровень в вихревых топочных камерах продолжал повышаться еще 3-е суток до полной стабилизации. Уровень температуры в передней части вихревых топок и в газовыпускных окнах поднялся с начальных 800 до 960 ^ОС;
   • Повышение уровня температур связано с формированием сплошного покрова топочных экранов рыхлыми золовыми отложениями;
   • После достижения стабильного уровня дальнейший рост температур прекратился. Вместе со стабилизацией температурного уровня уменьшились пульсации факела в топочных камерах. Уровень пульсаций со 100 Па снизился до 20-40 Па;
   • Наблюдение за вихревым факелом через лючки и гляделки показало равномерную светимость в разных точках вихревых топок. Горение лузги растянуто по всему объему вихревой топки;
   • Осмотр вихревых топочных камер после останова котла выявил высокую равномерность покрытия топочных стен и потолка слоем белесых рыхлых отложений, что также подтверждает равномерность запыления топок вихревым потоком;
   • Вынос искр из газовыпускных окон вихревых топок в камеру охлаждения практически отсутствует. Подтверждена высокая удерживающая способность топок за счет циклонного эффекта;
   • Котел стабильно работает с низкими избытками воздуха за котлом 1,3-1,4. При этом достигаются хорошие показатели выбросов вредных веществ. СО < 500 мг/м³, NО_x < 200 мг/м³;
2. Система вывода золо-шлаковых отложений из топочных камер:
   • Валы с направленными лопатками (шнеки) золоудаления, расположенные в нижней части топочных камер показали достаточную производительность для вывода осевших отложений в режиме 20 секунд работа, 10 минут пауза;
   • Нагрев циркулирующего теполносителя в водоохлаждаемых валах внутритопочных шнеков составил 5 ^ОС при расходе 10 м3/час. Охлаждение лопаток валов достаточное, следов перегрева не выявлено;
3. Устройства паровой обдувки:
   • Глубоковыдвижные обдувочные аппараты первоначально по проекту были подключены к паропроводу от гребенки на собственные нужды котельной с давлением 6 атм. Длина паропровода составляла более 30 метров. Работа аппаратов при таком подключении оказалась неудовлетворительной. В длинном холодном, при периодической работе обдувочных аппаратов, паропроводе происходила обильная конденсация, пар из сопел обдувочных головок выходил с большим содержанием капельной влаги и с низким импульсом.
   • Произведено переподключение устройств, расположенных на котле к паропроводу непосредственно из верхнего барабана котла, с давлением 13 атм. Это позволило значительно повысить качество очистки за счет увеличения импульса струи и большей ее сухости.
   • Обдувочный аппарат, расположенный на экономайзере был подключен к трассе сжатого воздуха с давлением 9 атм., что также показало заметное улучшение качества обдувки экономайзера.
   • Оптимальные интервалы работы устройств паровой обдувки определены при наладке в 30 минут.

В результате проведения пусконаладочных работ было установлено, что котел Е-14-1,4 ОИ обеспечивает необходимые параметры работы: нагрузку – до 15,2 т/ч. при расходе лузги 2510 кг/час, рабочее давление пара 1,3 МПа. Максимально достигнутая паропроизводительность составила 16 т/ч. Увеличение паропроизводительности сверх номинальной (14 т/ч) не рекомендуется из-за возможного выхода из низкотемпературного режима работы вихревой топки с интенсификацией процессов шлакования поверхностей нагрева котельной установки.

Избыток воздуха в уходящих газах α=1,35

Температура в топке не более 1000 °С.

Насыпная плотность лузги 130 кг/м³.

Рабочая зольность лузги 2,4 %.

Рабочая влажность лузги 10 %.

Доля горючих в уносе 0 %. Доля уноса 0,1

Для горючих в золе провала и шлаке 3%.

Выбросы оксидов азота составили  50-120 мг/м³.

Выбросы оксиды серы составили 0 мг/м³.

Выбросы окислов углерода при работе котла на нагрузке 50-75% держатся в диапазоне 250-500 мг/м³_, при нагрузке 75-100 % составляют в среднем 400 мг/м³.

Выбросы окислов азота ниже нормы, которая составляет 300 мг/м³.

Выбросы окиси углерода ниже нормы, которая составляет 4000 мг/м³.

Работа вихревых топок

Работа котла продемонстрировала хорошую стабильность. Вихревые топки легко растапливаются и быстро выходят на режим. Наличие слоя топлива на колоснике обеспечивает устойчивость пламени, запуск вихревой топки из горячего резерва возможен через 60 минут после прекращения подачи топлива.

Работа на природном газе

После опробования котла при работе на лузге был проведен комплекс режимно-наладочных работ при сжигании природного газа. Котел оборудован вихревой горелкой. Максимальная паропроизводительность на газе соответствует расчетной.