Page 1
1
Технологии сжигания соломы и древесины в котлахмалой и средней мощности.
Жовмир Н.М., с.н.с., к.т.н.
Институт технической теплофизики НАНУ, НТЦ «Биомасса»
Первая международная выставка и конференция «Renexpo Восточная Европа/Альтернативная энергетика»
«Киевэкспоплаза», 3-5 ноября 2009
Page 2
2
Заготовка дров и лесосечных отходовЛесосека
Деловая древесина
Ветви, сучья, тонкомер, хворост Пакеты тонкомера
Корчевание пней Производство щепы на лесосекеиз тонкомера, пней и неликвидной древесиныДрова
Page 3
3
Отходы деревопереработки
опилки
стружка
щепа
Горбыль
Page 4
4
Классы качества древесных топлив
Энергетическая плотность МВт ч/м3 (не менее)Щепа Опилки Кора
Е1 0.9 0.7 0.7Е2 0.8 0.6 0.6Е3 0.7 0.5 0.5Е4 0.6 0.4 0.4Влажность % макс.
Щепа Опилки Кора
К1 40 30 40К2 50 50 50К3 60 60 60К4 65 65 65Размер частиц 95% < мм
Щепа Опилки Кора
Р1 30 5 60Р2 45 10 100Р3 60 20 200Р4 100 30 цельная
Page 5
5
Теплотворная способность древесного топлива в зависимости от влажности
В статистике 1 плотный кубический метр дров* = 0,263 т.у.т (1,85Гкал или 7,74 ГДж)независимо от влажности и породного состава дров.
Page 6
6
Древесная щепа
Для разных древесных пород
Бук Сосна Ель
Углерод С % СВ 50 49,3 51 50,9
Водород H % СВ 6,2 5,8 6,1 5,8
Кислород O % СВ 43 43,9 42,3 41,3
Азот N % СВ 0,3 0,22 0,1 0,39
Сера S % СВ 0,05 0,04 0,02 0,06
Хлор Сl % СВ 0,02 0,01 0,01 0,03
Зола a % СВ 1 0,7 0,5 1,5
Летучие вещества % СВ 81 83,8 81,8 80
Факт. теплотворная способность
МДж/кг СВ 19,4 18,7 19,4 19,7
Типичная влажность
% 35-45
Факт. теплотворная способность
МДж/кг 9,7-11,7
Топливные характеристики древесного топлива
Page 7
7
Этапы горения древесного топлива
Page 8
8
Основные технологии сжигания древесного топлива в малых и средних котлах
1.Сжигание кускового топлива на колосниковой решетке с восходящим дутьем(дрова, кусковые отходы, брикеты, гранулы)
Page 9
9
2. Сжигание сухого кускового топлива на колосниковой решетке с обращенным дутьем
(газификационные / пиролизные котлы)
Page 10
10
3. Сжигание сухого мелкого топливана реторте с нижней подачей
(гранулы, щепа, опилки, торфокрошка)
Page 11
11
4. Сжигание сухого измельченного топлива на наклонно-переталкивающей колосниковой решетке (стружки, опилки, щепа)
Page 12
12
5. Сжигание влажного измельченного топлива на наклонно-переталкивающей колосниковой решетке
(стружки, опилки, щепа, кора)
Page 13
13
6. Сжигание измельченных топлив в топках с низкотемпературным кипящим слоем
ФКС топка с котлом КЕ-25 ПО «Бийскэнергомаш» Топка КС котла Babcock&Wilcox
Page 14
14
Реторта с нижней подачей
Горелка с горизонтальной подачей
Горелка с верхней подачей
7.Сжигание гранул в бытовых котлах
Page 15
15
Виды соломенного топлива
Вид соломыОбъемный
вес, кг/м.куб
Удельная энергетическая
плотность,МВт ч/м.куб
Ворох соломы 20-50 0,07-0,16
Измельченная солома 40-60 0,13-0,19
Тюки прямоугольные 90-170 0,23-0,43
Тюки цилиндрические 90-150 0,19-0,29
Брикеты 300- 450 0,99-1,48
Page 16
16
Ед. изм. Желтая солома
Серая солома
Древесная щепа
Уголь Газ
Влажность % 10-20 10-20 40 12 0
Летучие вещества % 70 70 70 25 100
Зола % 4 3 0,6-1,5 12 0
Углерод С % 42 43 50 59 75
Водород H % 5 5,2 6 3,5 24
Кислород O % 37 38 43 7,3 0,9
Хлор Cl % 0,75 0,2 0,02 0,08 -
Азот N % 0,35 0,41 0,3 1 0,9
Сера S % 0,16 0,13 0,05 0,8 0
Теплотворная способность сухого беззольного вещества
МДж/кг 18,2 18,7 19,4 32 48
Фактическая теплотворная способность
МДж/кг 14,4 15 10,4 25 48
Температура размягчения золы
°С 800-1000 950-1100
1000-1400 1100-1400
Топливные характеристики соломы в сравнении с другими топливами
Page 17
17
Быстрый выход летучих и трудность их сжигания
Page 18
18
Классификация водогрейных котлов для сжигания соломы
• Котлы периодического действия:
1. Котлы для сжигания целых малых тюков мощностью 20 -100 кВт
2. Теплогенераторы для круглых и больших прямоугольных тюков
мощностью 100 кВт – 1 МВт
• Котлы непрерывного действия
1. Автоматические котлы для сжигания измельченной соломы мощностью
70 кВт -2МВт и более
2. Котлы для сигарного сжигания целых тюков 2, 4, 10 МВт
Page 19
1919
Котлы периодического действия мощностью до 100 кВт со сжиганием малых тюков на колосниковой решетке
Дымление
Page 20
2020
Теплогенераторы мощностью до 1000 кВт для сжигания больших тюков соломы под действием
одиночных струй дутьевого воздуха
Page 21
21
Котлы и теплогенераторы для сжигания тюкованной соломы созданные в НТЦ «Биомасса»
Теплогенераторы, работающие при атмосферном давлении: 250, 350, 500 кВт
Котел: 100 кВт
Page 22
Водогрейный теплогенератор ТС-350 для сжигания тюков соломы Теплова потужність, кВт 350
Робочий тиск Атмосферний
Площа поверхні нагріву, м2 40
Температура води, оС 90 / 70
Витрата води, м3/год 15
КПД, % 83
Витрата соломи, кг/год 115
Ємність топки 1 тюк Ø 1,8 х 1,5 м 2,4х1,3х1,2 м
Тривалість горіння одного завантаження, годин
3,5 - 4
Маса котла, кг 8500
Габаритні розміри, м 3,8 х 2,4х3,7
Page 23
23
Общий вид соломосжигающих теплогенераторов ТС-500 и ТСЕ-250
ТС-500
ТСЕ-250
TCE-250 TC-500
Тепловая мощностьТепловая мощность ,, кВткВт 250250 500500
Температура воды на Температура воды на выходевыходе , C , C
9595
Рабочее давление Рабочее давление атмосферноеатмосферное (atm) (atm)
Расчетное давлениеРасчетное давление, , МПаМПа 0,20,2
Расход топливаРасход топлива, , кг/ч кг/ч 8080 155155
КПД КПД 8282 8585
Расход воды, т/чРасход воды, т/ч 10,710,7 21,421,4
Водяной объем, куб.м Водяной объем, куб.м 3,33,3 2626
Полная Полная масса масса теплогенераторатеплогенератора, , кгкг
4 7204 720 12 00012 000
Установленная Установленная электрическая мощностьэлектрическая мощность,, кВткВт
1,01,0 1,751,75
Время горения разовой Время горения разовой загрузки топливазагрузки топлива, , часчас
2,5-32,5-3 3,5-53,5-5
ГабаритГабариты Д х Ш х В ы Д х Ш х В , , мм 22,,88х2,4х х2,4х 33,,77
4,8x2,8x7,4,8x2,8x7,00
Page 24
24
Водогрейный котел КСс-100 мощностью 100 кВт для сжигания малых прямоугольных тюков соломы
Тепловая мощность 100 кВт
Температура воды 95 оС
Рабочее давление 2,5 атм
Расход топлива 33 кг/ч
Размер тюков 1,0х0,5х0,4 м
ККД 78 %
Расход воды 4,6 т/ч
Габаритные размеры 2,2х1,7х1,9 м
Page 25
25
Автоматические котлы 60, 200, 400 кВтс непрерывным сжиганием измельченной соломы
Page 26
26
Водогрейные котлы большой мощности с сигарным сжиганием целых тюков соломы
Котел Lin-ka (2, 4, 10 МВт)для сигарного сжигания тюков соломы
Page 27
27
Энергетическая эффективность котлов на биомассе
Режимы обычных котлов
Конденсационные котлы
Page 28
28
Спасибо за внимание!
Контакты:
Жовмир Николай т. (+380 44) 453 28 56
[email protected]
www.biomass.kiev.ua