ОПЫТ СЖИГАНИЯ ДРЕВЕСНОГО ТОПЛИВА НА БИОЭНЕРГОБЛОКЕ ТЭЦ АЛИТУС (РЕСПУБЛИКА ЛИТВА)

Для обеспечения города Алитус теплом и электроэнергией введена в действие ТЭЦ на биотопливе (рис. 1), где в качестве топлива используются имеющиеся в достаточном количестве отходы древесного производства. На месте демонтируемого водогрейного котла ПТВМ-100 районной котельной установлен биоэнергоблок мощностью 5,4 МВт, оборудование для которого было поставлено предприятием «Axis Technologies».

Рисунок 1 – Общий вид введенной в действие в 2012 году ТЭЦ Алитус

Биоэнергоблок состоит из:

– парового котла BFB 25-45-460 фирмы «RENEWA» (Финляндия) (D_о = 25 т/ч, P_o = 4,5 МПа, t_o = 460 °С, t _п.в. = 104-130 ^оС, t_ух = 160 ^оС, КПД = 88 %);

– паровой турбины типа MARK 2-H01 производства фирмы «МАN TURBO» (Германия) с противодавлением (Q = 13,9 MВт, p1//p2 = 42,0/0,3 бар (a), N_э = 5,4 МВт), предназначенной для привода генератора переменного тока типа НТМ-171Е04 производства фирмы «ELIN Motoren» (Австрия);

– конденсационного экономайзера производства фирмы «SRE OPCON Group» (Швеция) тепловой мощностью Q ≥ 4,9 MВт.

Котел BFB 25-45-460 – однобарабанный, П-образной компоновки, вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией, для сжигания древесного топлива в кипящем слое (рис. 2). Котел рассчитан на сжигание 100% древесины и до 10 % отходов от переработки древесины (коры, опилок), или 10% соломы. Влажность топлива – до 50-60 % от общей массы.

Рисунок 2 – Котел BFB 25-45-460

Топливо подается автотранспортом на механизированный наземный склад, в котором можно хранить трехдневный запас биотоплива при работе котла с номинальной нагрузкой. Система подачи топлива обеспечивает постоянную и регулируемую подачу топлива в камеру сжигания топки. Работой складских механизмов управляет система автоматики. Из топливного склада через дробилки, металлоуловитель, ленточные весы по транспортеру топливо подается в топливный бункер. Для проталкивания топлива на складе предусмотрен самоходный фронтальный автопогрузчик с ковшом 3,0 м³.

При эксплуатации биоэнергоблока используется топливо (древесная щепа) с характеристиками: влажность W^р = 40-60 %, зольность ≤ 7 %, низшая теплота сгорания рабочая Q^р_н ≥ 5000 кВт·ч/т.

Топливо сжигается в нижней части топки в камере сгорания в кипящем (псевдоожиженном) слое при работе с уравновешенной тягой. Нижняя часть топки состоит из экранных труб, в которых установлены воздушные сопла. Кипящий слой состоит из 0,5-1,2 мм фракции песка, толщина слоя которого составляет 300-600 мм. Из верхней части котельного отделения отбирается первичный воздух и подается дутьевым вентилятором первичного воздуха в распределительный короб, далее через специальные сопла подается в камеру сгорания. Сопла засыпаны слоем песка с топливом. При подаче первичного воздуха через сопла происходит «кипение» слоя – так называемое псевдоожижение. Поток воздуха разрыхляет слой песка, формируя суспензию воздуха-песка. В зоне кипящего слоя екраны котла покрыты огнеустойчивым торкретом.

Растопка котла и разжигание твердого топлива осуществляется от стационарной газовой горелки на боковой стене топки; при розжиге котла нагревается слой кипящего песка. Температура песка достигает температуры воспламенения древесины, т.е. около 350-400 °C, включается система подачи топлива в топку. Когда топливо загорается, а температура песка достигает нормальной эксплуатационной температуры в 750-850 °C, пусковая газовая горелка выключается. Во время работы температура кипящего слоя регулируется потоками вторичного и третичного воздуха. Если сжигается более сухое топливо, температура кипящего слоя может возрасти (до 1000 °C). Чтобы избежать повышения температуры, и вместе с тем агломерации песка, предусмотрена рециркуляция воздуха в поток первичного воздуха.

При необходимости (например, влажное топливо) для поддержания температуры слоя песка, опустившейся ниже 650 °C, можно использовать газовую горелку, ограничивая её мощность до 4,2 MВт (т.е. 60% нагрузки). Когда температура слоя песка достигает 670-680 °C, газовая горелка автоматически отключается.

Толщина кипящего слоя регулируется по уровню аэродинамического сопротивления слоя, и необходимое количество песка пополняется или выпускается.

Вверху топочной камеры котла из панели тыльной стены выполнен пережим. Топочная камера, потолок, передняя, задняя и боковые стены конвективной шахты экранированы газоплотными панелями, включенными в испарительную систему котла. В отдельно стоящей колонке вынесены входная ступень экономайзера, трубчатый воздухоподогреватель «LUVO».

Вторичный воздух разделяется на два потока: один подается в топочную камеру через сопла, расположенные на боковых стенах топки в один ярус (на каждой стене по 7 сопел), другой поток подается в топочную камеру через сопла на боковых стенах над соплами нижнего яруса (на каждой стене по 8 сопел). Третичный поток воздуха отбирается с напора вентилятора вторичного воздуха и подается в топочную камеру через сопла, расположенные на фронтовой и тыльной стенах в один ярус (на каждой стене по 8 сопел).

Для снижения температуры в топочной камере и защиты псевдоожиженного слоя от недопустимого повышения температуры предусмотрена схема рециркуляции дымовых газов.

Очаговые остатки из котла и заменяющаяся часть песка кипящего слоя транспортируются в золовой контейнер.

После ввода энергоблока в 2012 году в эксплуатацию были проведены испытания для определения фактических характеристик его работы и проверки их на соответствие значениям, заявленным Генподрядчиком. Участниками были специалисты нашей компании и представители Заказчика «LITESKO». Длительность испытаний составила 2 часа при номинальной нагрузке, с выдержкой времени для стабилизации режима не менее 2 часов. Во время испытаний в топке котла сжигалась древесная щепа с характеристиками: калорийность Q^р_н = 9608 кДж/кг; влажность на рабочую массу W^р = 42,5 %; зольность на рабочую массу А^р = 2,76 %.

При проведении испытаний паропроизводительность котла составляла 26,4 т/ч, температура перегретого пара – 450 ^оС, температура уходящих газов за котлом – 172 ^оС, температура дымовых газов на выходе из системы, после контактного экономайзера – 44,7-44,9 ^оС. Отклонения величин не превышали допустимых. Содержание в уходящих газах NOх составляло 286 мг/м³, содержание СO – 222 мг/м³, концентрация частиц золы за электрофильтром – 4,84 мг/м³, что намного меньше гарантированных величин. По результатам испытаний КПД котла биоэнергоблока при сжигании древесной щепы составляет 88,08 %.

    Выводы:

Способ сжигания древесного топлива с применением технологии кипящего слоя в котле типа BFB 25-45-460 фирмы «RENEWA» (Финляндия) имеет перспективу дальнейшего внедрения, поскольку демонстрирует высокие технические и экологические показатели, и является альтернативой использованию природного газа.