Dostosowywanie kotłów do zmniejszonego obciążenia

W kotłach z rusztem mechanicznym, węgiel można ekonomicznie spalać tylko przy zachowaniu odpowiednio stałej wysokości warstwy w palenisku.

Utrzymanie stałej wysokości warstwy węgla na ruszcie wymaga zmniejszenia jego prędkości w trakcie obniżenia wydajności cieplnej kotła.

Na zachowanie stałej wysokości warstwy węgla na pokładzie rusztowym w kotłach wyposażonych w ruszty z napędami typu NB100, NB250, NB500, BNR2000, nie pozwala na ich minimalna prędkość posuwu. Uniemożliwia to z kolei utrzymanie na ruszcie dostatecznej grubości warstwy żużla, gwarantującej stabilny przepływ powietrza podmuchowego.

W praktyce, często spotyka się przypadki, że przy pracy w zakresie niskich obciążeń cieplnych, kocioł pracuje z rusztem uruchamianym cyklicznie ze wszystkimi z tego wynikającymi szkodliwymi skutkami.

Podstawowym warunkiem jaki należy spełnić Dla zapewnienia prawidłowego przebiegu procesu spalania w palenisku kotła należy dążyć aby w sposób kontrolowany największa ilość powietrza podmuchowego przepływała przez przednią część pokładu rusztowego a jak najmniejsza - z tyłu rusztu.

Aby to osiągnąć przy różnych obciążeniach cieplnych kotła, należy zachować wysoką warstwę węgla i żużla na całej szerokości i długości czynnego pokładu rusztowego. Krzywą charakterystyki sprawności paleniska warstwowego setek eksploatowanych w kraju kotłów rusztowych ilustruje wykres przedstawiony na rys.1 linią "B". Z układu tej krzywej, która obrazuje przeciętne wartości wynika, że obszar maksymalnej sprawności kotła występuje jedynie wąski zakresie jego obciążeń. Poza tym zakresem, sprawność kotła obniża się gwałtownie ze wzrostem obciążenia kotła i wolniej przy obniżaniu jego wydajności.



Przyczyny występowania tych zjawisk wynikają z następujących faktów:
- w zakresie niższych obciążeń kotła (lewa strona krzywej)
Konsekwencją obniżania obciążenia cieplnego rusztu jest zmniejszenie grubości warstwy spalanego paliwa na ruszcie co jest powodem powstawania zjawiska miejscowych przedmuchów. Opanowanie w tej sytuacji wzrostu nadmiaru powietrza jest praktycznie niemożliwa i skutkuje to zwiększeniem straty wylotowej. Oprócz tego procentowy udział straty do otoczenia rośnie, ponieważ jej wielkość bezwzględna prawie nie zależy od obciążenia;

- w zakresie wyższych obciążeń kotła (prawa strona krzywej)
Zwiększenie obciążenia kotła z paleniskiem warstwowym poza obszar występowania maksymalnej sprawności powoduje trudności w procesie spalania spowodowane wzrostem oporów przepływu powietrza przez warstwę paliwa. O prawidłowym procesie spalania możemy mówić kiedy na całej szerokości pokładu rusztowego powietrze podmuchowe penetruje warstwę paliwa, a to wymaga jednakowego oporu przepływu warstwy. Różny masowy udział podziarna, ubita nie jednorodna warstwa paliwa na ruszcie to główne przyczyny wzrostu straty niecałkowitego spalania w zakresie wyższych obciążeń cieplnych rusztu powodująca spadek sprawności kotła.
Wiele ciepłowni i kotłowni przemysłowych eksploatuje kotły rusztowe opalane miałem węglowym w okresie letnim, kiedy występują ograniczone potrzeby cieplne. W tym okresie kotły pracują w zakresie małych obciążeń cieplnych i w obszarze niskich sprawności. Dlatego w Przedsiębiorstwie Solve Sp. z o.o w Koninie podjęto prace nad zwiększeniem sprawności kotłów przy ich pracy z niskimi obciążeniami a ich rezultaty przedstawiono niżej.



Opis modernizacji paleniska:

Na rys. 2 przedstawiono kocioł rusztowy z paleniskiem kaskadowym z dozownikiem bębnowym (wzór użytkowy) i zmodernizowanym rusztem przystosowanym do pracy w zakresie niższych obciążeń cieplnych. Modernizacja rusztu polega na zmniejszeniu czynnej szerokości pokładu rusztowego do wielkości dostosowanej do potrzeb cieplnych występujących w okresie poza sezonem grzewczym.

Sama zmiana szerokości pokładu rusztowego wymaga jego przezbrojenia co polega na zmianie ilości rzędów rusztowin. Z elementów pokładu rusztowego należy zakupić jedynie dodatkowe uszczelnienia boczne i nowe krótsze pręty spinające pokład rusztowy. Oprócz tych dodatkowych elementów pokładu rusztowego wymagane są niewielkie zmiany górnej części skrzyni rusztowej oraz dodatkowe wyroby ceramiczne w postaci cegły szamotowej.

Realizacja przedstawionej modernizacji przystosowania kotła rusztowego do pracy w zakresie niższych obciążeń cieplnych jest możliwa pod warunkiem zamontowania instalacji kaskadowego zasilania paleniska węglem składającego się z bębnowego dozownika węgla i zespołu napędowego. Konstrukcja dozownika bębnowego dostosowana jest do zmiany szerokości pokładu rusztowego. Poprzez odpowiednie wkładki można dostosować szerokość dozownika do nowej czynnej szerokości pokładu rusztowego. Charakterystykę sprawności tak zmodernizowanego kotła obrazuje krzywa "B1" na rys.1.

Koszty modernizacji są niskie, ponieważ wynikają z niewielkich zmian i możliwości jej wykonania siłami własnymi. Poniesione nakłady zwracają się w krótkim okresie czasu.

Efekty wynikające z modernizacji:

Korzyści wynikające z przystosowania czynnej szerokości pokładu rusztowego do mniejszych potrzeb cieplnych np. w okresie letnim to głównie:
- znaczny wzrost sprawności kotła w zakresie jego niższych obciążeń,
- zmniejszenie kosztów eksploatacji
- poprawa efektywności spalania,
- możliwość uzyskania korzystniejszych współczynników do taryfy w Urzędzie Regulacji Energetyki ze względu na dopasowanie mocy kotła do potrzeb odbiorców
- mniejsze stężenia emitowanych zanieczyszczeń

Uwagi końcowe:

Naniesiona na rys. 1 krzywa charakterystyki sprawności kotła po modernizacji "B1"odpowiadająca niskiemu obciążeniu kotła, wskazuje na wzrost jego sprawności o wartość ?? w rozpatrywanym obszarze stanowiącym 50% obciążenia nominalnego. Zmniejszenie szerokości pokładu rusztowego, to zwiększenie grubości warstwy paliwa, i zwiększenie jednostkowego obciążenia cieplnego powierzchni rusztu co z kolei pozwala na opanowanie nadmiernego wzrostu współczynnika nadmiaru powietrza, który dotychczas praktycznie był nie do opanowania w zakresie niskich obciążeń.

Prosty sposób przezbrojenia pokładu rusztowego do stanu pierwotnego i przystosowanie kotła do jego parametrów nominalnych do pracy w sezonie grzewczym to dodatkowa zaleta przedstawionej modernizacji. Gwarantuje to osiągnięcie wysokiej sprawności kotła i namacalne obniżenie kosztów.

Temperatura spalin za kotłem pracującym z niskim obciążeniem może być zbyt niska i powodować wykraplanie się par wody i kwasu siarkawego. Dlatego celowe jest odpowiednio zmodernizowanie części ciśnieniowej. Ponieważ wiąże sięto z dużym zakresem prac najlepiej taką modernizację połączyć z remontem kapitalnym. Przedsiębiorstwo Solve podejmuje się tego typu modernizacji dla wszystkich kotłów w ty i w technologii ścian szczelnych. Niżej przedstawiono rysunek kotła WR5 (WLM5) z częścią ciśnieniową dostosowaną do mocy nominalnej 3 MW.

więcej (Modernizacja wodnorurkowa kotłów rusztowych) »