Картинки

Рис. 1. Общая схема топки с вибрирующей решеткой Error: Reference source not found

Рис. 2. Общая схема топки со сжиганием в циркулирующем кипящем слое Error: Reference source not found

VI.E Установки для сжигания древесного горючего и других топливных биомасс

Резюме

Основная цель установок для сжигания древесного горючего и других топливных биомасс – преобразование энергии. В больших установках сжигания древесного горючего и других топливных биомасс в главном употребляются топки с кипящим слоем и слоевые топки. В установках маленьких размеров используются слоевые топки с нижней подачей горючего и циклонные топки с горением горючего во взвешенном состоянии. В котлах-утилизаторах, применяемых в целлюлозной и картонной индустрии, используют особые условия горения. Выбор технологического процесса сжигания связан со качествами горючего и требуемой термический мощностью.

При сжигании древесного горючего и других топливных биомасс, в особенности грязных топлив, могут создаваться хим вещества, перечисленные в Приложении С Стокгольмской конвенции. На установках для сжигания топливных биомасс, в особенности для сжигания древесной породы, уровни выбросов при использовании лучших имеющихся способов обычно ниже 0,1 нг I-TEQ/нм3. Посреди главных мер главный является регулирование свойства горючего (а именно, исключение химически обработанного дерева). Меры по регулированию процесса сжигания незагрязненных биомасс содержат в себе способы оптимизации горения и улавливание маленьких жестких частиц. Сжигание травы наращивает загрязнение поверхностей и просит способов сжигания, которые нечувствительны к шлакованию золы.

Следует избегать сжигания грязной биомассы, к примеру, древесных отходов, на таких установках. Летучая зола (в особенности, самая узкая фракция) от сгорания топливной биомассы должна быть захоронена из-за высочайшего содержания в ней томных металлов. В почти всех странах, включая страны Евро Союза, древесная порода, обработанная соединениями хлора либо томными металлами, рассматривается как отходы и подпадает под действие директив и правил в отношении сжигания отходов.

К другим экологическим выгодам, которые приносит применение лучших имеющихся способов и лучших видов природоохранной деятельности, относятся сохранение ресурсов и отсутствие выбросов двуокиси углерода, появляющейся при сжигании ископаемых топлив (в случае подмены топлив).

1. Введение

В текущее время около 12% мировой потребности в энергии обеспечивается сжиганием топливной биомассы, начиная с древесной породы и древесных отходов и кончая зерновыми культурами и черным щелоком. В Таблице 1 приводятся некие из применяемых видов материалов. Для преобразования таковой биомассы в полезную энергию используются самые различные установки. В развивающихся странах около 35% применяемой энергии выходит в итоге сжигания биомассы, но большая ее часть употребляется не для промышленных целей, а в обычных устройствах вроде кухонных печей (см. Раздел VI.C реальных руководящих принципов). В таковой стране как Непал выше 90% первичной энергии делается методом сжигания обычных топливных биомасс, в главном лесной древесной породы.

В этом разделе рассматриваются лучшие имеющиеся способы и лучшие виды природоохранной деятельности для внедрения в отношении крупномасштабных производств, к примеру, в индустрии, выработке электроэнергии и теплоснабжении микрорайонов, где в качестве источника энергии употребляют сжигание топливных биомасс.

Грязная древесная порода и другие грязные биоматериалы могут быть результатом многих видов антропогенной деятельности, в особенности деревообработки (к примеру, стройматериалы, мебель, упаковочные материалы, игрушки, судостроение и строительство). Отходы дерева/биоматериалов могут содержать краски, покрытия, пестициды, консерванты, противогнилостные средства и многие другие загрязнения. Эти материалы могут усилить образование ПХДД/ПХДФ во время горения. Следует избегать их использования в установках для сжигания в целях преобразования энергии, и их следует спаливать исключительно в специально для этого предназначенных установках для сжигания небезопасных отходов. Более подробная информация приведена в Разделе V.A реальных руководящих принципов.

Таблица 1. Типы применяемых топливных биомасс

Дерево: опилки, кора, стружки, древесные гранулки

Древесная порода и бревна

Трава

Отходы цитрусовых

Скорлупа кокосовых орехов

Скорлупа орехов (к примеру, миндаля, арахиса)

Кожица зернышек кофе

Рисовая шелуха

Торф

Жом сладкого тростника

Навоз

Темный щелок в производстве бумаги

В промышленных странах суммарный вклад топливных биомасс в вырабатываемую первичную энергию составляет всего 3%, но ожидается, что этот показатель вырастет, так как многие страны употребляют топливные биомассы заместо сжигания ископаемого горючего с целью уменьшения эмиссии парниковых газов. Это приемущественно включает сжигание топливных биомасс в современных установках на коммерческой базе (к примеру, установки для сжигания стружек для одновременной выработки тепла и энергии). К другим применениям относятся бытовые установки для отопления и изготовления еды, снабжение теплом промышленных компаний и массивные энерго установки с углесжигающими котлами (IEA Bioenergy 2004).

2. Технологические процессы сжигания топливных биомасс

2.1 Выбор технологии и типа топки

При выборе технологии принципиальное значение имеют суммарное тепловыделение и количество древесного горючего. В случае крупномасштабных установок более применимы сжигание в кипящем слое и топки со слоевым сжиганием. В установках маленьких размеров используются слоевые топки с нижней подачей горючего и циклонные топки с горением горючего во взвешенном состоянии. В Таблице 2 приведены обычные термические мощности и требуемые характеристики горючего для разных типов устройств, работающих на древесном горючем.

Таблица 2. Типы топок, работающих на биомассе, их особенности, виды горючего

Особенности установки

Тип

Обычный

спектр мощностиa

Горючее

Зола

Влажность

Ручное управление

Котлы, работающие

на поленьях

5–50 кВт

Поленья, липкие древесные остатки

< 2 5–30 Автомати-ческое управление
Топки с нижней подачей горючего

20 кВт–2,5 МВт

Древесная щепа, древесные остатки

< 2 5–50 Топка с передвигающейся решеткой 150 кВт–15 МВт Все древесные горючего и большая часть биомасс < 50 5–60 Подготовительная сушилка с решеткой 20 кВт–1,5 МВт Сухая древесная порода (остатки) < 5 5–35 Топка с нижней подачей горючего и вращающейся решеткой 2–5 МВт Древесная щепа с высочайшей влажностью < 50 40–65 Поджиговая горелка 3–5 МВт Соломенные кипы < 5 20 Топки, работающие на целых кипах 3–5 МВт Целые кипы < 5 20 Топки, работающие на траве 100 кВт–5 МВт Соломенные кипы с резаками < 5 20 Недвижный кипящий слой 5–15 МВт Разная биомасса d < 10 мм < 50 5–60 Циркулирующий кипящий слой 15–100 МВт Разная биомасса d < 10 мм < 50 5–60 Камера сгорания на пылевидном горючем, несущий поток 5–10 МВт Разная биомасса d < 5 мм < 5 < 20 Совместное сжиганиеb Недвижный кипящий слой Суммарно 50–150 МВт Разная биомасса d < 10 мм < 50 5–60 Циркулирующий кипящий слой Суммарно 100–300 МВт Разная биомасса d < 10 мм < 50 5–60 Поджиговая горелка Трава 5 –20 МВт Соломенные кипы < 5 20 Пылеугольные котельные топки Суммарно 100 МВт – 1 ГВт Разная биомасса d < 2–5 мм < 5 < 20
a. кВт = кв; МВт = мегаватт; ГВт = гигаватт.

b. На биомассу приходится обычно наименее 10% суммарной подачи горючего.

Источник: Nussbaumer 2003.

Обычная биомасса на базе древесной породы содержит меньше 5% золы; более высочайшее содержание золы может быть отнесено к другим видам биомасс, таким как осадки сточных вод. Утилизация золы является принципиальной неувязкой, так как она может содержать ненамеренно произведенные стойкие органические загрязнители и другие ядовитые вещества зависимо от источника сжигаемого материала (дополнительную информацию см. в Разделе III.C, iv, подраздел 2.1 реальных руководящих принципов).

2.2 Слоевые топки

Системы со слоевыми топками в текущее время более обширно применяются при сжигании древесных о
тходов и древесных остатков. В согласовании с технологией сжигания в слое, древесное горючее движется по камере сгорания, в какой могут быть применены недвижные наклонные решетки, цепные колосниковые решетки, вибрирующие решетки (Рис. 1) либо передвигающиеся колосниковые решетки. Системы со слоевыми топками применимы для всех типов древесных остатков и древесных отходов с размером кусков в спектре 20 – 300 мм. С другой стороны, маленькие древесные частички в виде древесной пыли могут вдуваться через дополнительные шлицы. Главное воздействие на эффективность горения, как на цепных, так и на вибрирующих решетках оказывает направление движения горючего и воздуха. Что касается производства водяного пара, конструкция слоевой топки предлагает разные варианты понижения первичных выбросов, включая ступенчатое сжигание и рециркуляцию отходящих газов. Серьезные издержки для систем со слоевыми топками очень зависят от применяемой технологии сжигания на решетке и технологии чистки уходящих газов. По сопоставлению с установками сжигания горючего в кипящем слое (в особенности при малых мощностях), удельные по отношению к суммарному тепловыделению серьезные издержки существенно ниже (CSTB 2000).

Рис. 1. Общая схема топки с вибрирующей решеткой

3. Сжигание в кипящем слое

Сжигание в кипящем слое употребляется для разных типов жестких топлив. В обычном котле с сжиганием в кипящем слое жесткое горючее при помощи вдуваемого воздуха поддерживается в псевдоожиженном состоянии совместно с инертным материалом слоя, состоящим в главном из известняка либо песка и золы горючего. При сжигании дерева приемущественно употребляются две главные технологии сжигания в кипящем слое – атмосферное сжигание в барботирующем кипящем слое и атмосферное сжигание в циркулирующем кипящем слое (Рис. 2). Сжигание в кипящем слое применимо даже для горючего самого низкого свойства и для самых различных топлив. В случае сжигания дерева можно использовать практически все виды древесных остатков и древесных отходов. Может быть даже сжигание при влажности дерева, достигающей 60% . Системы с кипящим слоем применимы даже для работы с низкими нагрузками. В общем случае вероятна работа с колебаниями нагрузки меж низкой и высочайшей без помощи другого горючего и с большей скоростью, чем при других разработках сжигания.

Высокотемпературную хлористую коррозию можно подавить, разместив последнюю ступень пароперегревателя в слое. Низкая температура горения в системах с кипящим слоем в сопоставлении со многими другими технологиями сжигания дает несколько эксплуатационных преимуществ в части борьбы с выбросами. На серьезные издержки для установок с сжиганием в кипящем слое в главном оказывает влияние применяемая разработка сжигания и тип установленных устройств чистки отходящих газов. В случае котлоагрегатов с термический работой ниже 30 МВтч сжигание с циркулирующим кипящим слоем просит существенно более больших удельных серьезных издержек, чем сжигание в барботирующем кипящем слое (CSTB 2000).

2.4 Другие технологии сжигания древесного горючего

В число других технологий сжигания древесного горючего входят топки с нижней подачей горючего, циклонные топки с горением горючего во взвешенном состоянии (муфельные топки), крутящиеся топки, топки с турбулентной прохладной воронкой, топки с дутьевым вентилятором и горелки, работающие на пылевидном горючем. Топки с нижней подачей горючего в особенности применимы для сжигания сухих и не в особенности больших кусков дерева с низким содержанием золы. Эта разработка сжигания употребляется для суммарной термический нагрузки до 5 МВтч. В сопоставлении с топкой, оборудованной обыкновенной решеткой, удельные серьезные издержки обычно ниже. Так как циклонные топки с горением горючего во взвешенном состоянии требуют, чтоб содержание пылевидного горючего составляло минимум 50%, их применение ограничивается в главном деревообрабатывающей индустрией. Горелки, работающие на пылевидном горючем, употребляются для древесной пыли с размером частиц до 1 мм. Установки с такового типа горелками содержат в себе сушилки древесной щепы и вдувание древесной пыли в цементные печи (CSTB 2000).

Рис. 2. Общая схема топки со сжиганием в циркулирующем кипящем слое

2.5 Способы преобразования энергии

В случаях преобразования энергии, на участке за работающими на древесном горючем топками могут