РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России

Долго ли осталось жить мазуту?

А.Б. Чарушин, председатель Приволжской Ассоциации Биоэнергетики, г. Киров

В самом начале 2014 г. на предоставленной ОАО «Коммунэнерго», г. Киров, испытательной площадке прошли испытания выносной (блочной) горелки, работающей на древесных топливных гранулах (пеллетах). Выносная горелка была разработана, произведена и испытана специалистами и организациями - членами Приволжской Ассоциации Биоэнергетики, созданной при поддержке правительства Кировской области с целью формирования в регионе рынка биотоплива.

Предыстория

Основной предпосылкой данного технического решения явилось то, что многие регионы принимают программы по использованию в энергетической отрасли экологически чистых альтернативных видов топлива (в частности - древесного), особенно на тех теплогенерирующих предприятиях, которые используют в качестве основного топлива дорогостоящий мазут.

Навскидку произведенный расчет показал следующее:

■ стоимость мазута (сезон 2013-2014 гг.) - 12500 руб./т;

■ стоимость пеллет в среднем - 3500 руб./т;

■ теплотворная способность мазута - 10000 ккал/кг;

■ пеллет - 4000 ккал/кг

Понятно, что раз мазут дороже в 3,6 раза, а калорийнее всего в 2,5, то эффект от применения пеллет должен составить примерно 45% в денежном выражении.

Окончательный расчет по результатам испытаний приведен ниже в разделе «Результаты». Кроме этого, решаются следующие вопросы:

■ отсутствие потерь тепла на собственные нужды;

■ нет необходимости заниматься мазутным хозяйством (кто работал - тот поймет!);

■ гарантированно сняты вопросы сернистой коррозии.

Постановка задачи

1. Разработка горелки, работающей на древесном топливе (пеллетах) без предварительной привязки к какому- либо конкретному котлоагрегату.

2. Проведение испытаний на действующем водогрейном котле с заменой мазутной горелки - на пеллетную.

Граничные условия

1. Горелка должна встраиваться в котел без изменения его конструкции, т.е. подходить в существующее горелочное окно (переход на пел- летное топливо с заменой котельных агрегатов, с точки зрения окупаемости проекта, экономически не всегда оправдан).

2. Режим горения пеллет должен максимально соответствовать таким конструктивным особенностям мазутного котла, как значительная доля радиационного теплообмена при уменьшенном конвективном. Иными словами, сжигая пеллеты, необходимо получать «мазутный» факел.

3. По габаритам горелка должна «вписываться» в существующую котельную ячейку, с соблюдением всех необходимых проходов, зазоров и высот.

4. Горелка должна оперативно перемещаться от фронта котла при переводе колоагрегата на сжигание мазута.

5. Сроки окупаемости - в течение одного отопительного сезона.

Исходя из вышесказанного, сотрудниками Приволжской Ассоциации Биоэнергетики была спроектирована и построена горелка мощностью 0,5 МВт.

Конструктивное решение

На наш взгляд, эта сторона задачи была успешно выполнена. Горелка разместилась таким образом, что ни в коей мере не нарушила мазутной схемы. В данном случае была демонтирована только сама мазутная горелка, а все присоединительные мазутопроводы и электрика остались нетронутыми. Более того, автоматика гармонично вписалась в существующую схему котельной и была запитана от того же присоединения, с которого была запитана мазутная горелка. Это в основном и определило габаритные размеры горелки: высота - 1,1 м, ширина - 0,8 м, длина - 1,1 м (рис. 1-2).

Рис. 1. Транспортировка горелки к месту проведения испытаний.

Рис. 2. Организация проведения испытаний пеллетной горелки.

Для искушенного читателя хочется заметить, что в таких габаритах получить почти 0,5 МВт тепловой мощности на твердом топливе - весьма неплохой результат!

Реализация производственно-технических задач

В ходе проектно-конструкторских работ были решены следующие вопросы:

■ автоматизированная подача топлива;

■ равномерное распределение (рассыпание) пеллет на наклонной части колосника, с целью увеличения объема и площади горения топлива. Этот эффект достигается за счет правильного соотношения площадей наклонного и горизонтального (дожогового) колосников, и верно выбранного угла наклона наклонного колосника, который соответствует углу естественного сыпа пеллет;

■ оптимальный подбор режима дутья на горение, в том числе и вторичного;

■ образование «мазутного» факела: в самой горелке, за счет высокого объемного теплонапряжения происходит выделение летучих и дожигание коксовой части топлива, летучие же дожигаются большей частью за пределами горелки, в топке самого котлоагрегата. Это и дает «светящий» факел с температурой до 1100 ОС, длиной до 2,5 м, который формирует радиационную часть теплообмена (рис. 3-4);

■ рабочая температура факела (от 950 до 1100 ОС) обеспечивается с помощью оптимального коэффициента избытка воздуха и контролируется автоматическим блоком управления и термодатчиками (рис. 5);

■ обеспечиваются условия безопасной эксплуатации: за счет качественно исполненного трубчатого воздухоподогревателя, при весьма высокой температуре в камере сгорания, внешний кожух горелки имеет температуру менее 45 ОС;

■ для целей чистки и эксплуатации котла предусмотрены направляющие, которые без всяких затруднений позволяют отодвинуть горелку на необходимое расстояние. Эти же направляющие обеспечивают требование об оперативной установке на штатное место мазутной горелки. Задача по очистке поверхностей нагрева от золовых отложений не ставилась, т.к. в процессе испытаний, а также во время наладочных запусков, отложений на поверхностях нагрева замечено не было. По опыту других испытаний можно сказать, что отложения, если они образуются, носят характер неплотного налета светло-серого цвета, который удаляется даже простым обдувом.

Рис. 3. Образование «мазутного» факела при работе горелки вне котла.

Рис. 4. Образование «мазутного» факела при сжигании пеллетного топлива в котле.

Рис. 5. Параметры работы горелки.

Кроме того, в котельной, на которой проводились испытания, уже эксплуатируется пеллетный котел, так что задача утилизации золовых остатков так же уже была решена.

Проведение испытаний

Для проведения испытаний подыскивалась площадка, наиболее приближенная к реалиям сегодняшнего дня. Необходимо было понять все возможные недочеты, которые могли бы по

явиться при эксплуатации предложенной схемы сжигания пеллет и учесть проблемы, которые приходится решать эксплуатационному персоналу в повседневной жизни. Задача осложнялась еще и тем, что свободные мощности в зимнее время, как правило, сложно найти.

В результате для испытаний была предоставлена следующая площадка: котел ТВГ-1,5 № 3, котельной № 4, которая расположена в г. Слободской Кировской области. Собственник — ОАО «Коммунэнерго». Котел находится в относительно удовлетворительном среднероссийском техническом состоянии, давно не эксплуатировался, имеет множество присосов воздуха по всей поверхности (см. данные испытаний по избытку воздуха перед дымососом), большую степень загрязненности поверхностей теплообмена, слаборазвитые конвективные поверхности теплообмена (рис. 6).

Рис. 6. Испытательная площадка.

Важно подчеркнуть, что испытания проводились на котле явно неподходящей мощности, как это следует из индекса котла (1,5 МВт).

Топливо (пеллеты) в испытаниях использовалось от производителя из г. Юрья Кировской области.

Результаты испытаний

Испытания проводились в течение часа после выхода горелки на паспортную мощность (рис. 7, табл. 1).

Рис. 7. Наблюдение за ходом испытательной работы горелки.

Параметр Пеллеты Мазут

(по режимной карте котла)

Теплопроизводительность, Q, Гкал/ч 0,295 0,373
Разница температур теплоносителя, At, °С 10 14,2
Температура уходящих газов, t^, °С 272,9 297,0
Содержание СО в уходящих дымовых газах, ppm 295,7
Содержание 02 в уходящих дымовых газах, % 13,9
Содержание С02 в уходящих дымовых газах, % 7,0
Коэффициент избытка воздуха в уходящих дымовых газах, о.е. 3,0 2,36
КПД котла по обратному балансу, % 69,24 73,6

Так как по режимной карте котла ТВГ-1,5 при работе на мазуте разница между прямой и обратной водой в 14,2 ОС была получена на мощности 0,373 Гкал/ч, а при испытаниях пел- летной горелки была получена мощность 0,295 Гкал/ч и перепад в 10 ОС, то соотношение мощность - тепловой перепад в обоих случаях практически совпадает. Просто мощность данной горелки заведомо мала по отношению к геометрии котла. Решение простое - установка на котел пеллетной горелки соответствующей мощности.

Экономическая эффективность

По результатам испытаний был выполнен ориентировочный расчет экономии по топливу при замене мазутной горелки на пеллетную:

1. Потребность в топливе на 1 Гкал: мазут - 1 000000 ккал/9453 ккал/кг =105,7 кг при КПД по обратному балансу, по режимной карте - 73,6% =143 кг/Гкал; пеллеты - 1000000 ккал/4360 ккал/кг =229 кг при КПД по обратному балансу - 69,2%= = 331 кг/Гкал.

2. Экономические показатели при нагрузке 0,3 Гкал/ч (216 Гкал/мес.):

мазут: 216x0,143x12000=370656 руб./мес.;

пеллеты: 216x0,331x4100=293133 руб./мес.

3. Экономия=370656—293133=77522 руб./мес.

Считаем, что при использовании мазута корректно было бы учесть затраты мазута на собственные нужды:

при затратах в размере даже 5% получается: 216x0,143x0,05x12000=18532 руб./мес.

4. ИТОГО=77522 руб./мес.+18532 руб./мес. = =96054 руб./мес., или 359 руб. на 1 Гкал.

Хочется заметить, что при стоимости горелки около 500 тыс. руб., задача окупаемости за один отопительный сезон успешно решена!

Таблица 2. Сравнительный анализ топлива.

Вид Низшая теплота сгорания, Стоимость топлива, Удельная стоимость,
топлива Qрн, ккал/кг цена с НДС, руб./т руб./Г кал
Мазут 9453 12000 1,289
Пеллеты 4360 4100* 1,055

*Стоимость пеллет, указанная в расчетах, дана с учетом транспортных расходов и НДС (цена на складе котельной).

Выводы

Замещение мазута на котлах мощностью до 2 Гкал/ч на древесные гранулы:

1. Технологически возможно (причем с использованием существующих котлов и заменой только горелок).

2. Экономически обосновано: эффект за 1 отопительный сезон сопоставим со стоимостью переоборудования.

3. Имеет существенный местный социальный эффект, т.к. используется топливо, произведенное на территории области.

4. Существенно улучшает экологическую обстановку.

Практические возможности

Что касается абсолютных цифр, приведенных в расчетах, для сравнения можно привести такой пример. Мощность 0,3 Гкал/ч — это мощность достаточная для отопления, например, здания районной больницы или школы. При переводе всего 10 таких объектов с мазута на пеллеты, экономический эффект составит 1,1 млн руб. в месяц или примерно 7 млн руб. за отопительный сезон.

Перспективы

В настоящее время проводятся работы по установке пеллетной горелки на котел «Универсал-6», мощностью 0,34 Гкал/ч.

В Кировской области с использованием мазута вырабатывается приблизительно 850 тыс. Гкал. Если представить, что замещение мазута на пеллеты произойдет на 10% мощностей (85 тыс. Гкал в год), экономия составит 40 млн руб. в год, и порядка 117 млн руб. останется в экономике области.

Ограничения

Для производства 85 тыс. Гкал понадобится 28 тыс. т пеллет в год или 2 300 т в месяц, что на сегодняшний день сопоставимо с общим объемом данного вида древесного топлива, производимого на территории области.

Задачи

Дальнейшее развитие производства местного топлива — пеллет, максимальное использование их на территории области и обеспечение технологической базы применения данного вида топлива на объектах местной теплоэнергетики (рис. 8).

Рис. 8. Древесные топливные гранулы.

А.Б. Чарушин, Долго ли осталось жить мазуту?

Источник: Журнал "Новости теплоснабжения" №03 (174), 2015 г. , www.rosteplo.ru/nt/175

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Похожие статьи:

Подбор теплообменника!

Теплообменник ТТАИ для ГВС, отопления, промпроизводств. Эффективней пластинчатого!

+7(495)741-20-28, info@ntsn.ru

Программы Auditor

Технический семинар «Организация ремонта и повышения ресурса тепловых сетей»

Подробнее