Внедрение объектов распределенного производства тепловой и электрической энергии за счет использования горючих отходов и местных топлив оправданно как при решении экологических проблем так и при освоении отдаленных территорий.
При переработке подсолнечника на маслоэкстракционных заводах происходит его ошелушивание. Выход шелухи (лузги) составляет 11-20% от массы семян, образуя многотонный поток отходов. Целесообразным является рассмотрение лузги в качестве топлива, учитывая достаточно высокую теплоту сгорания, 3700-4100 кДж/кг.
В связи с низкой насыпной плотностью 100-150 кг/м3 транспортирование и складирование шелухи в исходном виде весьма проблематично, следовательно, первичную переработку разумнее осуществлять в непосредственной близости от основного производства.
Стандартные слоевые топки тердотопливных котлов не пригодны для сжигания лузги.
- Легкие парусные частицы улетают, не выгорая; в слое сжигаемой лузги кратерное горение, а над слоем топка холодная; унос оседает в дымоходах – в них часты пожары, коробление и выгорание стенок.
- При малой зольности лузги, от долей до нескольких процентов, в котлах формируются мощные отложения золы, иногда за одну смену забивая межтрубные проходы для газов в котельных пучках.
Наша команда использует принципиально другой подход к проектированию котлов для сжигания сухих парусных топлив – лузги. В основе лежит использование камерной вихревой низкотемпературной топки «Торнадо».
Принцип работы вихревой топки
Топка «Торнадо» работает в режиме низкотемпературного факельно-слоевого сжигания топлива. Большая часть топлива сгорает во взвешенном состоянии внутри вращающегося вихревого факела. При этом мелкие частицы удерживаются в топке за счет циклонного эффекта, а более крупные оседают на колосник со шнеком-ретортой. Вихревой поток горящего топлива и дутья предотвращает спекание слоя, обеспечивает равномерное перемешивание горящих частиц с окислителем и глубокое выжигание из них горючих веществ.
При работе котла горящий слой топлива стабилизирует горение в вихре, т.е. в надслоевой части топки. И наоборот, вихревой факел, дожигающий унос и летучие за счет искр и излучения, ускоряет воспламенение и горение слоя.Вихревая топка обладает рядом преимуществ:
- частицы удерживаются внутри топочной камеры до полного выгорания за счет циклонного эффекта, не требуется наличие большого объема для гравитационной сепарации уноса;
- ступенчатая подача дутья и хорошее перемешивание продуктов сгорания обеспечивают низкий недожог;
- полностью экранированная камера позволяет удерживать процесс горения в низкотемпературном диапазоне, предотвращая интенсивное шлакование.
Вихревое движение лузги в объёме топки осуществляется при тангенциальной подаче потоков первичного и вторичного воздуха. В зависимости от конструктивного оформления топки возможно образование вихря с горизонтальной или вертикальной осью. В результате вихревого процесса увеличивается время пребывания частиц лузги в топке и, соответственно, уменьшается их недожог.
Вихревой факел равномерно заполняет экранированную топочную камеру, при этом температура в зоне горения значительно снижается за счет растягивания зоны горения и многократного усиления конвективной и кондуктивной составляющих в теплообменных процессах внутри топочной камеры.
Специалистами нашей компании спроектированы и внедрены десятки котлов с вихревыми топками «Торнадо», показавших подтверждающих на практике теоретические выкладки и заявленные высокие эксплуатационные показатели. Подтверждена техническая обоснованность и экономическая целесообразность использования такой технологии сжигания.
Вид вихревой топки через боковой лючок.
Вид в камере охлаждения. Свечение из вихревых топок.