Что такое паровой котёл с цепной решёткой и как он работает?
На предприятиях, которым необходимо непрерывно производить большие объёмы пара на твёрдом топливе, таком как уголь и биомасса, одним из наиболее востребованных решений является паровой котёл с цепной решёткой. В этой статье вы узнаете, что такое цепная решётка, как происходит горение в топке, для каких видов топлива она подходит и на что обратить внимание при выборе котла.
Что такое паровой котёл с цепной решёткой?
Паровой котёл с цепной решёткой — это котёл на твёрдом топливе, в котором топливо непрерывно подаётся в топку движущейся цепной решёткой и сгорает по мере её движения. Решётка движется как замкнутая лента, состоящая из соединённых между собой литых колосников: верхняя ветвь перемещает топливо от передней части топки к задней, а нижняя возвращается обратно пустой. Поэтому такую систему также называют цепной колосниковой решёткой или конвейерной решёткой.
Поскольку подача топлива, горение и удаление золы непрерывно происходят за счёт движения решётки, котлы с цепной решёткой работают полностью автоматически и требуют минимального вмешательства оператора.
Как работает котёл с цепной решёткой?
Топливо подаётся из места хранения шнеком или конвейером в приёмный бункер перед котлом. Регулируемая заслонка под бункером определяет толщину слоя топлива на решётке. По мере движения решётки топливо последовательно проходит четыре зоны:
- Зона сушки: топливо теряет влагу под воздействием тепла, излучаемого горячей огнеупорной стенкой в передней части топки (радиационным экраном).
- Зона газификации: при повышении температуры летучие вещества, содержащиеся в топливе, выделяются в виде газа. Эти газы сгорают в объёме топки при подаче вторичного воздуха над решёткой.
- Зона горения коксового остатка: оставшийся кокс сгорает на решётке при подаче первичного воздуха снизу.
- Зона золы: образовавшаяся после сгорания зола ссыпается в зольный бункер в конце решётки и удаляется автоматической системой золоудаления.
Воздушные каналы под решёткой разделены на секции, поэтому в каждую зону можно подавать необходимое количество первичного воздуха. Скорость движения решётки регулируется частотным преобразователем: таким образом, время пребывания топлива в топке устанавливается в соответствии со скоростью его горения. Возвращающиеся колосники охлаждаются первичным воздухом вдали от пламени, что обеспечивает долгий срок службы решётки.
Правильная настройка — высокий КПД
КПД котла с цепной решёткой зависит от трёх настроек: толщины слоя топлива, скорости решётки и распределения воздуха по зонам. Если в зольный бункер попадает несгоревшее топливо, решётка движется слишком быстро или слой слишком толстый; если топливо сгорает уже в начале решётки, она движется слишком медленно.
Какие виды топлива можно использовать?
Главное преимущество цепной решётки — гибкость в выборе топлива. Благодаря большой площади решётки и длинному пути горения на ней можно эффективно сжигать следующие виды топлива:
- Уголь: лигнит и импортный уголь, особенно мелкозернистый и отсортированный,
- Биомасса: древесные опилки и щепа, скорлупа фундука, оливковый жмых и другие сельскохозяйственные и лесные отходы,
- Недорогие виды топлива с низкой теплотворной способностью: топливо с высокой влажностью или большим содержанием летучих веществ и низкой плотностью.
При выборе топлива следует учитывать не только его стоимость, но и влажность, размер частиц, теплотворную способность и температуру плавления золы. Чтобы предотвратить шлакование при использовании топлива с низкой температурой плавления золы, конструкцию топки подбирают с учётом этого фактора. Поэтому перед проектированием котла рекомендуется провести лабораторный анализ предполагаемого топлива.
Цепная решётка или шнековая топка?
В котлах на твёрдом топливе чаще всего сравнивают две системы сжигания: цепную решётку и шнековую топку с нижней подачей топлива:
| Характеристика | Цепная решётка | Шнековая топка (с нижней подачей) |
|---|---|---|
| Подача топлива | Топливо распределяется по решётке и перемещается вместе с ней | Топливо подаётся в топку снизу шнеком |
| Гибкость в выборе топлива | Высокая: можно сжигать также влажное, мелкозернистое топливо с низкой теплотворной способностью | Более ограниченная: топливо должно соответствовать заданным требованиям по размеру частиц и качеству |
| Удаление золы | Непрерывное и автоматическое в конце решётки | Автоматическое или периодическое, в зависимости от системы |
| Типичное применение | Предприятия с непрерывной и высокой потребностью в паре | Предприятия малой и средней мощности |
Иными словами, если качество топлива меняется или вы хотите использовать дешёвое топливо с низкой теплотворной способностью, подойдёт цепная решётка; если топливо стандартное, а требуемая мощность меньше, стоит рассмотреть систему сжигания со шнековой подачей. Сравнить все варианты можно на странице паровых котлов на твёрдом топливе.
На что обратить внимание при выборе парового котла с цепной решёткой
- Потребность в паре и давление: определите расход пара в час, пиковую мгновенную потребность и рабочее давление.
- Анализ топлива: площадь решётки, объём топки и система подачи воздуха должны рассчитываться на основании анализа используемого топлива.
- Хранение и подача топлива: складская площадка, бункер и производительность шнека должны обеспечивать непрерывную работу.
- Очистка дымовых газов: для соблюдения норм выбросов следует предусмотреть такие системы, как циклон и мокрый фильтр.
- Утилизация тепла: можно снизить расход топлива, подогревая питательную воду с помощью экономайзера, а воздух для горения — с помощью рекуператора.
- Автоматизация: вентиляторы с частотным регулированием, автоматические заслонки и автоматическое регулирование уровня воды обеспечивают безопасную и эффективную эксплуатацию.
- Сервис и запасные части: возможность легко заменять колосники и оперативно получать запасные части влияет на долгосрочные затраты.
Переоборудование существующего котла под цепную решётку
Для предприятий, стремящихся снизить затраты на топливо, покупка нового котла — не единственный вариант. Систему сжигания с цепной решёткой можно установить на существующие паровые котлы, котлы на горячей воде и котлы на термомасле, если их конструкция корпуса подходит для этого. При этом совместно оцениваются корпус котла, размеры топки и используемое топливо.
Серия FMT Boiler CGS
Система сжигания с цепной решёткой серии CGS от FMT Boiler эффективно сжигает уголь и биомассу благодаря колосникам из высокохромистого высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, полностью автоматической подаче топлива и удалению золы, вентиляторам первичного и вторичного воздуха с частотным регулированием и проектированию с учётом особенностей каждого проекта. Подробности и запрос коммерческого предложения — на странице парового котла с цепной решёткой.