Проектирование, изготовление и поставка оборудования, строительные и монтажные работы, гарантийное и сервисное обслуживание объектов энергетики

С технологией ВЦКС

Объекты угольной теплоэнергетики успешно и с высокими технико-экономическими показателями реализовывались благодаря технологии ВЦКС (Высокотемпературный циркулирующий кипящий слой).  Успех обязан глубокому теоретическому изучению и исследованиям процесса горения угля в ВЦКС, проводимым в аспирантуре НПО ЦКТИ, с участием ведущих учёных Украинской и Белорусской АН. Глубокое понимание процесса горения угля в ВЦКС было получено при математическом моделировании этих процессов и сверке этих моделей на действующих котлах ВЦКС.

Сейчас мы предлагаем уже целый ряд проверенных в работе, надёжных топочных устройств и котлов ВЦКС мощностью от 1 до 50 МВт и более (имеются наработки до 180МВт). Оборудование изготавливается как в РФ, так и в Украине. Основным изготовителем топочных устройств ВЦКС выступает компания CHENKO-BUD.

Паровой котёл с топкой ВЦКС
Разрез парового котла ВЦКС производительностью 25-35 т/ч пара с давлением 1,4-3,9 МПа и температурой 195-440°С
Топка-ВЦКС-1024x723
Топочное устройство (решётка) ВЦКС

 Многолетняя успешная работа котлов ВЦКС в реальных условиях эксплуатации котельных давно опровергла бытовавшее ранее мнение о том, что технология кипящего слоя “не по плечу” промышленной энергетике ввиду её сложности и высоких затрат на внедрение. Зачастую, услышав термин “кипящий слой”, заказчики сразу представляли себе грандиозный объем реконструкции, мощные растопочные горелки, тонны песка для засыпки слоя, проблемы с износом погруженных в него поверхностей, вентиляторы и компрессоры, пожирающие сотни киловатт электроэнергии, и исполинские “горячие циклоны”. Во многом это ошибочное мнение сформировалось в связи с освещением в технической литературе, только классического варианта кипящего слоя – на неподвижной колпачковой решётке, в значительном объёме инертной засыпки, разогреваемой пусковыми горелками.

Технология ВЦКС, сохраняя все основные преимущества классического варианта, не требует применения специального дорогостоящего оборудования и максимально адаптирована к внедрению с минимальными затратами на большинстве отечественных котлов. Слой умеренной высоты формируется без засыпки инертом за счёт собственной золы топлива и функционирует на подвижной колосниковой решётке, внешне напоминающей узкую слоевую топку, установленную наклонно. При реконструкции действующих котлов основное технологическое оборудование, как правило, сохраняется.

Сочетание привычного для персонала котельных принципа сжигания топлива на подвижной решётке (как на слоевой) и преимуществ ВЦКС даёт потрясающий эффект, как в плане надёжности работы котла, так и в плане быстрого освоения новой технологии.

При сжигании низкосортных углей применение ВЦКС обеспечивает КПД, практически недостижимый для серийных слоевых котлов, а для более качественного топлива дополнительно гарантируется повышение производительности.

КПД котлоагрегата ВЦКС

КПД котлоагрегата ВЦКС производительностью 35 т/ч пара P=2,4 МПа, t=350°C, полученный по результатам испытаний при пусконаладке.

К настоящему времени в различных регионах РФ и Украины на технологию ВЦКС переведено большое количество котлов тепловой мощностью от 1,75 до 35 МВт.

Проверенная временем надёжность котлов ВЦКС позволяет использовать их для выработки пара на турбину и развёртывания автономной мини-ТЭЦ.

Принципиальная схема газовоздушного тракта котлоагрегата ВЦКС
Принципиальная схема газовоздушного тракта котлоагрегата ВЦКС 35 т/ч с паром Р=2,4 МПА и t=350 С (мини-ТЭЦ в Россие ):

1 – вентилятор первичного воздуха; 2- воздухоподогреватель; 3 – короб первичного воздуха; 4 – П-образный короб вторичного воздуха; 5 – подвод воздуха к дутьевым зонам решетки ВЦКС; 6- топочная камера; 7- вентилятор вторичного дутья; 8 – сопла вторичного дутья; 9 – вентилятор возврата уноса из камеры осаждения и конвективного блока котла; 10 – калорифер дутья; 11 – подвод воздуха на сдув топлива и в подпорною зону решетки; 12 – эжекторы; 13 – подвод воздуха на пневмозаброс; 14 – разгонный короб топлива; 15 – камера догорания и осаждения уноса; 16 – конвективный пучок; 17- экономайзер; 18 – прямоточный циклон; 19 – рукавный фильтр; 20 – сброс уноса на конвейер золоудаления; 21 – короб рециркуляции дымовых газов; 22 – дымосос; 23 – смесительные трубы; 24 – решетка ВЦКС; 25 – дымовая труба; 26 – вентилятор пневмозаброса и подпорной зоны решетки ВЦКС; 27 – пароперегреватель; 28 – заслонка с электроприводом.

 

Оперативность, гибкость и комплексный подход к решению поставленных задач не остаются без внимания заказчиков. География реализованных проектов включает Кузбасс и Республику Коми, Якутию и Дальний Восток, Печорский и Кузнецкий бассейны, Красноярский край и Хакасию.

 Ситуация в отопительной и промышленной энергетике:   

  • твердое топливо остается основным или даже единственным видом топлива в большинстве регионов;
  • качество твердого топлива, поставляемого для нужд малой энергетики, продолжает неуклонно снижаться;
  • серийные котлы со слоевыми топками, разработанные 30-40 лет назад для сжигания калорийных углей, практически не способны эффективно работать на низкокачественном твердом топливе из-за слабой устойчивости их воспламенения и неполного выгорания.

Задача эффективного сжигания проблемных видов топлива давно и успешно решается путем использования современных технологий кипящего и циркулирующего слоя. Однако, внедрение этих технологий в традиционном виде (НТКС) на действующих котлах встречает ряд технических и экономических трудностей (необходимость установки пусковых горелок, сложной автоматики, мощных вентиляторов, “горячих” циклонов и т.д.) и не находит распространения в промышленной энергетике.

Реконструкция типовых слоевых котлов с переводом их на новую перспективную технологию сжигания твердых топлив ВЦКС, позволяет повысить производительность котла на 50% (за счет интенсификации теплообмена в кипящем слое и установки дополнительных поверхностей), тем самым с той же площади котельной снимать большее количество тепла.

Технология ВЦКС позволяет при реконструкции практически полностью сохранить традиционные конструктивные решения по котлам, системе шлакозолоудаления и автоматике, что значительно снижает общие затраты на проведение работ.

Реконструкция сохраняет котёл в своей ячейке на своём старом месте и не затрагивает вспомогательного оборудования.

Обычные слоевые топки требуют пневмо-механических забрасывателей (одного из самых ненадежных механизмов) для равномерного распределения топлива по всей площади широкой решетки.

Поскольку сжигание в ВЦКС происходит на узкой решетке, котлы ВЦКС оборудуются для подачи топлива простыми пневмо-гравитационными питателями без забрасывателей. Кипящий слой сам равномерно распределит и перемешает поданное топливо.

В котлах ВЦКС сжигаются практически любые твердые топлива: каменные и бурые угли, их отсевы, древесные отходы.

Диапазон разных видов низкопотенциального твердого топлива:

Теплотворная способность, ккал/кг Qрн 7082÷1556
Содержание золы, % Ap 10,3÷36,7
Содержание влаги, % Wp 8,0÷55,2
Содержание летучих, % Vr 11,6÷70,0
Фракционный состав (крупность куска), мм 0-13÷0-50

Основные эксплуатационные характеристики некоторых котлов (ВЦКС и слоевых):

Тип котла Котёл водогрейный 17,5 МВт Котёл паровой 10 т/ч Котёл водогрейный 35 МВт
Тип сжигания ВЦКС слоевой ВЦКС слоевой ВЦКС слоевой
Топливо смесь каменных углей нерюнгинский каменный уголь отсев угля черногорского
Эксплуатационный кпд, % 83-86 70-76 85-87 73-76 84-87 72-77
Диапозон регулир. нагрузки,

% от Дном

20-150 50-80 20-150 40-100 20-150 50-80
Выброс летучей золы, μ г/м³ 1,5-2 12-15 1,5-2 12-15 1,5-2 12-15
Выбросы оксидов азота NOx, мг/м³ 150-200 300-400 200-240 300-400 145-200 300-400

Работа по реконструкции слоевого котла состоит:

  • из проекта (2-3 месяца), выполняемого в соответствии со всеми пожеланиями заказчика;
  • изготовления комплекта реконструкции (около 3-4 месяцев);
  • монтажных работ (3-4 месяца).

Решения, которые неоднократно внедрялись в прошлом, систематизированы и собраны в «золотой фонд». Это позволяет заметно облегчить и ускорить реализацию любого проекта. Теперь, взявшись за новый заказ, уже не требуется начинать все работы с нуля. Достаточно взять стандартное решение и откорректировать его в соответствии с пожеланиями заказчика. Получилась уникальная комплексная система.

При желании заказчиков им всегда предоставляется возможность посетить действующие котлы ВЦКС, ознакомиться с их работой и поговорить с персоналом котельных.

Паровые и водогрейные котлы ВЦКС имеют те же размеры (кроме высоты, которая увеличивается на 20-25%), как и слоевые котлы соответствующего типа. Для обеспечения необходимой кипящему слою высоты топочного пространства, топочное устройство ВЦКС опускается под котел в зольное отделение котельной, а сам котел не поднимается и остается на своем месте – в своей собственной котельной ячейке. Сохранение габаритов котлов ВЦКС обеспечивает возможность размещения их в котельных типовых проектов, и не приводит к разработке и строительству специальных зданий котельных.

Общий вес котла снижается за счёт замены слоевого топочного устройства на ВЦКС и исключения из технологии таких металлоёмких и ненадёжных механизмов, как роторные забрасыватели топлива. Приведём примеры.

1.Изменение веса котла парового производительностью 25т/ч пара P=1,4 МПа:

До реконструкции После реконструкции Изменение веса
Вес топки вместе с питателем и приводом, т 27,0 12,0 -15,0
Вес трубной системы, т

41,2

Удлинение: двух бокових экранов;

фронтового экрана;

заднего топочного экрана;

опусных труб

+2,0

+1,0

+1,3

+1,0

ИТОГО: изменение веса котла, т

-9,7

2. Пример реконструкция угольного польского котла OR 32 («ФАКОП», г. Сосновец) с переводом на сжигание тюков кукурузы или соломы. Производительность на угле 36т/ч, 3,9 МПа, t=450°C

Угольный польский котёл OR 32

Также просто возможно реконструкция на ВЦКС и продолжение работы на угле с высоким КПД.

3. Пример возможной реконструкция угольного французского котла Радиант («Бабкок Вилькокс») с переводом на сжигание лигнина, торфа, древесной щепы. Производительность на угле 23т/ч, 3,9 МПа, t=440°C

Угольный французский котёл Радиант

Также просто возможно реконструкция на ВЦКС и продолжение работы на угле с высоким КПД

Эксплуатация котлов с топками ВЦКС не предъявляет высоких требований к квалификации обслуживающего персонала и, практически, ничем не отличается от типовых слоевых котлов, не требует специального обучения, достаточно кратковременной стажировки.

Применение технологии сжигания твердых топлив в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое (ВЦКС) в промэнергетике в последние годы расширяется благодаря возможности вовлечь в использование достаточно широкий диапазон дешевого местного топлива низкого качества.

Котлы с ВЦКС имеют следующие преимущества перед типовыми слоевыми котлами:

  • повышение надежности за счет отказа от ненадежных элементов и механизмов, улучшение культуры обслуживания;
  • расширения диапазона используемых топлив: в них могут сжигаться практически любые угли (теплотворной способностью от 1500 до 6000 ккал/кг, зольностью до 50%, крупностью куска от 6 до 50 мм);
  • повышение эксплуатационного КПД до 85 – 87% против 72 – 80% у типовых слоевых котлов;
  • расширение диапазона регулирования нагрузки (от 20 до 100% мощности);
  • возможность применения внутритопочных методов снижения выбросов оксидов азота (NOх) до 150 – 200 мг/м куб газа – (более, чем в 3 раза);
  • возможность организовать многоступенчатое улавливание и возврат в топку на дожигание мелких частиц топлива и золы, тем самым снизить концентрацию твердых выбросов в атмосферу в 5 – 6 раз по сравнению с типовым слоевым сжиганием.

Перевод слоевых котлов на ВЦКС происходит путем простой реконструкции:

  • замены широкой слоевой топки на узкую (из типовых колосников ТЛЗМ, валов, механизмов передачи);
  • размещения топки ВЦКС в зольном отделении (при его наличии) для увеличения высоты топочного пространства;
  • установки фронтового и поворотного экранов топочной камеры.

Создание комбинированных по топливам котлов путем реконструкции – это:

  • обновление устаревшего оборудования;
  • мероприятия по топливосбережению;
  • вовлечение в использование дешевых топлива пониженного качества;
  • соблюдение экологических нормативов по вредным выбросам в атмосферу
Фрагмент подвижной колосниковой решетки топки ВЦКС
Фрагмент подвижной колосниковой решетки топки ВЦКС