http://www.eprussia.ru/epr/102/7802.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 10 (102) май 2008 года

Переработка бурого угля в котельном агрегате

Энергетика и уголь Павел АНДРЕЕВ

Проблема энерготехнологического использования угля имеет уже достаточно долгую и, к сожалению, не очень успешную историю. В значительной мере развитию этого направления в разные периоды времени препятствовали объективные условия.

В последние годы во многих странах структурная перестройка топливного баланса с целью уменьшения зависимости от нефти и газа возродила интерес к угольной тематике. В то же время возрос дефицит твердого технологического топлива металлургического назначения. При этом быстрое удовлетворение рыночного спроса практически невозможно из‑за отсутствия готовых к немедленному внедрению новых технологических процессов.

Обширный ассортимент способов комплексной переработки угля в большинстве случаев не вышел за пределы лабораторных или в лучшем случае пилотных установок. Для вывода этих технологий на уровень промышленного использования требуются значительные инвестиции и продолжительный период времени.



Реактор-пиролизер

Компания «Сибтермо» предложила концепцию использования типового котельного агрегата для энерготехнологической переработки бурого угля. Эта концепция радикальным образом разрешает проблему больших инвестиций и длительного поэтапного перехода от лабораторных установок к промышленному агрегату. Цель технологического процесса – производство тепловой энергии и буроугольного кокса (среднетемпературного кокса).

Для его реализации предлагается использовать типовой котельный агрегат средней мощности, предназначенный для сжигания дробленого угля. Вариант исполнения топочного устройства (движущаяся колосниковая решетка или заторможенная с реконструкцией под кипящий слой и т. п.) не имеет значения, поскольку именно этот участок котла подлежит радикальной реконструкции.

Основное техническое решение заключается в сооружении под котлом реактора-пиролизера со свободным кипящим слоем угля. За счет сокращенного времени пребывания в зоне высоких температур угольные частицы успевают подвергнуться только пиролизу и выводятся из реактора в виде буроугольного кокса. Летучие продукты и мелкодисперсный унос сгорают в надслоевом пространстве кипящего слоя. Выделяющееся тепло частично обеспечивает нагрев самого слоя, однако большая его часть отдается котельным поверхностям нагрева.

Новыми устройствами, ранее отсутствовавшими в типовом котельном агрегате, являются охладитель кокса и линия транспортирования охлажденного кокса от границы котельной ячейки до наружного бункера-накопителя, в качестве которого используется золоосадитель. И, соответственно, реактор-пиролизер в нижней части котла, в котором необходимо организовать процесс коксования угля, а также устройства вторичного дутья для обеспечения полного сжигания газообразных продуктов пиролиза и уноса.

Использование типового котельного агрегата в качестве базового аппарата для энерготехнологической переработки угля существенным образом облегчает решение сложнейшего комплекса конструкторских задач, промышленной отработки технических решений, подбора материалов, комплектующего оборудования, а также разработки технологии изготовления элементов нового оборудования на машиностроительных заводах.

По существу все эти задачи уже решены в применении к типовым котлам. Поэтому остается выполнить незначительную модернизацию агрегата, имеющего долгосрочную историю надежной эксплуатации в виде многих тысяч действующих промышленных образцов. И сроки выполнения такой модернизации, и затраты по порядку величины близки к капитальному ремонту типового котла.

Еще одним положительным следствием предложенной концепции является возможность использования типового проекта котельной в качестве прототипа энерготехнологического комплекса (ЭТК). В проекте ЭТК с минимальными изменениями могут быть использованы все архитектурно-планировочные и архитектурно‑строительные решения типового проекта котельной:
– сооружения топливоподачи, включающие в себя ж / д приемное устройство, – расходный склад угля, узел дробления и галереи подачи угля;
– здание котельной с газоходами;
– дымовая труба;
– прочие внутриплощадочные сооружения, предусмотренные типовым проектом.



Низкотемпературный кипящий слой

Котельная практика накопила достаточно богатый опыт модернизации типовых котлов для сжигания угля в кипящем слое.

В результате критического анализа известных схем сжигания в кипящем слое в качестве прототипа был выбран вариант низкотемпературного кипящего слоя (НТКС), который разработан Научно-исследовательским центром «Бийскэнергомаш» (Барнаул). Суть этой технологии определяется конструкцией топки со свободным низкотемпературным кипящим слоем, которая вписывается в профиль типового котла. Кипящий слой организован в специально сооруженном подтопке, примыкающем к топочному объему, огражденному экранными поверхностями котла. Псевдоожижение частиц угля осуществляется путем подачи воздуха через водоохлаждаемую колпачковую решетку. Топка НТКС имеет высокую скорость псевдоожижения, сравнимую со скоростью в топках с циркулирующим кипящим слоем. Под решетку подается только 50‑60 процентов воздуха, участвующего в горении, остальной воздух подается через сопла вторичного дутья с организацией вихревого движения в надслоевом пространстве кипящего слоя.



Преимущества технологии

Данная схема имеет следующие преимущества в приложении к процессу переработки угля.

Во‑первых, здесь сохраняется специфический для традиционного кипящего слоя способ регулирования расхода твердой фазы. Или, с точки зрения процесса термообработки угля, – способ регулирования времени пребывания частиц в слое. Расход угля, подаваемого в пиролизер, ограничивается только технологическим условием – необходимым временем термообработки частиц при данной температуре слоя. Регулирование расхода топлива осуществляется изменением подачи угля через загрузочное устройство. Скорость вывода продукта из топки автоматически подстраивается к скорости подачи за счет «псевдожидкостных» свойств свободного кипящего слоя.

Во‑вторых, подача вторичного дутья в надслоевое пространство с организацией вихревого движения благоприятна для эффективного сжигания продуктов пиролиза и уноса. Кроме того, эта схема позволяет направить часть лучистого потока от горящего вихревого ядра к поверхности кипящего слоя, в котором происходит интенсивное поглощение тепла (процессы сушки и пиролиза угля).

В варианте энерготехнологической модернизации типового котла производительность агрегата ограничивается только условиями охлаждения дымовых газов в хвостовых поверхностях.

Таким образом, схема низкотемпературного, свободного кипящего слоя наилучшим образом отвечает основным требованиям к конструкции агрегата для организации процесса коксования угля в кипящем слое.



Котел для переработки

На основе исходных данных, полученных в результате исследований НИЦ ПО «Бийскэнергомаш» (г. Барнаул) разработал проект модернизации типового котла КВТС-20 для энерготехнологической переработки березовского бурого угля. Топка с движущейся колосниковой решеткой заменена ванной с кипящим слоем угля с секционированным подводом воздуха. Из нее раскаленный кокс перетекает в первую секцию охлаждения – кипящий слой с дымовыми газами в качестве ожижающего агента, далее – во вторую секцию, которая представляет собой кожухотрубчатый теплообменник с плотным движущимся слоем кокса. Охлажденный кокс конвейером подается в наружный бункер за пределами котельного цеха, ранее использовавшийся в качестве золоосадителя. Расчетная производительность агрегата составляет: около 15 т / час по углю и около 3,5 т / час по коксу при сохранении номинальной тепловой мощности агрегата по горячей воде (20 Гкал - час).

Предварительный экономический расчет показывает, что себестоимость производства 1 тонны кокса примерно равна стоимости 2 тонн подаваемого в агрегат угля. В данном случае она составляет около 16‑18 USD / тонну. Продажа тепловой энергии компенсирует все прочие эксплуатационные затраты и приносит дополнительную прибыль.

Таким образом, за счет совместного производства двух продуктов на одном агрегате достигается новый качественный результат как в технологическом, так и в экономическом аспекте. Подобные установки на базе типовых котлов могут найти широкое применение для последующего использования буроугольного кокса в качестве технологического топлива для металлургических процессов.

Отправить на Email

Также читайте в номере № 10 (102) май 2008 года:

  • ТГК-10 увеличит потребление угля Челябинского бассейна в два раза

    Финский энергетический концерн Fortum не планирует покупку дополнительных энергетических активов в России. Об этом сообщил президент и генеральный директор концерна Микаэль Лилиус на встрече с губернатором Челябинской области Петром Суминым. По словам М.  Лилиуса, в настоящее время концерну принадлежит чуть более четверти процентов акций ОАО «ТГК-1» и более чем 76 процентов уставного капитала ОАО «ТГК-10». С начала 2008 года конц...

  • Министерству энергетики – быть!

    Одним из первых решений кабинета Владимира Путина стало разделение Минпромэнерго и создание отдельного Министерства энергетики, которому предстоит стать преемником и прежнего Минпромэнерго, и РАО «ЕЭС России». Этот шаг не стал стопроцентной неожиданностью, его возможность активно обсуждалась последние полтора-два года. Сложности, связанные с управлением Министерством промышленности и энергетики и с рациональностью его структуры, давно ...

  • Валерия Язева беспокоит машиностроение

    Вице‑спикер Госдумы, глава Российского газового общества (РГО) Валерий Язев предостерегает от зависимости России от иностранных производителей энергооборудования. «В конкурсах на поставки энергетического оборудования в России все чаще побеждают зарубежные компании, что в перспективе может привести к серьезной зависимости Москвы от иностранных производителей», – сказал В. Язев. Депутаты Госдумы обсудили на парламентски...

  • Новый аппарат для маркировки кабелей

    Компания Laselec (Франция) выпустила ULYS Modena 990 – новый аппарат для маркировки кабелей УФ-лазером. Аппарат ULYS 990 Modena – новинка от Laselec, компании более чем с двадцатилетним стажем работы в данной области. Это уникальное изобретение способно ответить на запросы самых требовательных клиентов. Эффективность лазера повышается за счет увеличения области маркировки и частоты воздействия луча. В скоростном режиме она...

  • Чего ждать от атомной энергетики? В планах – планета мечты

    Мероприятие: I международная выставка и конгресс ATOMCON-2008. Организатор: компания SBCD Expo. Место проведения: Россия, Москва. Даты проведения: 25-27 июня 2008 года....