Тема: Технології отримання теплової та електричної енергії з тв. Біопалива спалювання біомаси

Процес горіння – це сукупність хімічних р-цій окиснення його горючих компонентів, що супроводжується виділенням значної к-сті теплоти.

Процес спалювання деревини проходить у три етапи:

1. Висушування БМ та кипіння води, що міститься у деревині.

2. Термохімічний розклад, виділення леткої складової, змішування газів, що виділилися, з атмосферним повітрям і спалювання під впливом високої температури.

3. Згоряння залишків деревини.

Умови для ефективного спалювання твердої БМ:

• висока температура;

• достатня к-сть повітря: якщо повітря недостатньо, то згорання відбувається не повністю і утворюються дими, що складаються з нелеткого вуглецю, відкладаються в димарі; якщо повітря забагато – то температура в зоні горіння знижується;

• достатній час для повного згорання;

• певне подрібнення БМ.

Спалювання БМ вологістю 55 – 60% робить практично неможливим не лише одержання теплової енергії, але й отримання безперервного процесу горіння.

Технології спалювання БМ:

1. спалювання палива в нерухомому шарі;

2. спалювання в псевдо зрідженому (киплячому і циркулюючому) шарі;

3. пилове спалювання.

В установках для спалювання в нерухомому шарі через шар палива проходить гаряче повітря, завдяки чому відбувається просушування. В зоні горіння відбувається спалювання газоподібних речовин.

У топці з псевдозрідженим шаром БМ спалюється у суспензії газу і матеріалу, що перемішується. Повітря для горіння подається знизу.

Розрізняють: 1. спалювання у киплячому псевдозрідженому шарі; спалювання у циркулюючому псевдозрідженому шарі.

Пилове спалювання застосовується для спалювання частинок розміром менше 2мм. Паливо згорає у завислому стані. Після подачі вторинного повітря відбувається вигорання газів.

Топки з колосниковими решітками

Розрізняють решітки:

• нерухомі; ТА рухомі;

• з рухомим полотном;

• вібраційні.

Топки з колосниковими решітками призначені для спалювання біопалива з високою зольністю, високим вмістом вологи і різним розміром частинок.

Можливе використання суміші різних видів деревини. Проте не суміші деревного палива із соломою (пов’язано з низькою точкою плавлення золи, що утворюється при спалюванні соломи.

Необхідно забезпечити ступінчате спалювання, що досягається завдяки розділенню на 2 камери, щоб первинне і вторинне повітря не перемішувалося. Зони газифікації та окиснення розділені.

Вища якість змішування топкового газу із вторинним повітрям підвищує ефективність процесів спалювання.

Системи спалювання:

1. із паралельним потоком;

2. із поперечним потоком;

3. із зустрічним потоком.

С-ма спалювання із зустрічним потоком застосовується для не дуже якісного палива із низькою теплотою згорання (волога кора, тріска, тирса). Гарячий топковий газ прискорює процес висушування і перенесення водяної пари з БМ.

З паралельним потоком використовується для спалювання сухого біопалива (соломи). Така с-ма дозволяє понизити вміст оксидів азоту.

Повітря попередньо підігрівається, збільшується час перебування незгорілих газів.

Установка з поперечним потоком застосовується у топках з вертикальними вторинними топковими камерами.

Використовуються камери рециркулюючого топкового газу і топкові камери з водяним охолодженням.

Якщо використовується суха БМ, то застосовують топки з металевими стінками без цегляної ізоляції. В іншому випадку використовують цегляну ізоляцію, що підтримують теплоту горіння.

В двокамерних топках згоряння відбувається в двох відокремлених камерах. Такі топки використовують для вологої деревини. У першій камері відбувається газифікація. за допомогою вторинного повітря паливний газ подається у вторинну камеру (котельний модуль), де відбувається окиснення.

Колосникові решітки з рухомим полотном

Являють собою решітки, що складають нескінченну рухому стрічку. Нерухомий шар палива переміщується в камеру згорання через решітку.

В кінці камери згорання відбувається автоматичне видалення золи з решіток. Колосники решітки охолоджуються повітрям. Швидкість руху решіток безперервно регулюється.

Переваги – рівномірне згорання тріски та гранульованого палива. Але необхідна більша к-сть первинного повітря.

Рухомі колосникові решітки (похилі)

Складаються з рухомих і фіксованих елементів, що чергуються. Горизлонтально-поступальне і поворотне переміщення рухомих секцій призводить до переміщення палива. Досягається більш рівномірне розподілення палива по поверхні решіток.

Переміщення колосникових решіток здійснюється за допомогою гідроциліндрів. Первинне повітря подається знизу, а вторинне – зверху.

Для спалювання сухого біопалива рекомендується використовувати водяне положення колосників.

Вібраційні колосникові решітки

Складаються з похилої ребристої труби. Паливо подається за допомогою закидачів або гідравлічних живильників. Два або більше вібраційних пристроїв транспортують паливо і золу до місця її видалення. Кожні 5-20хв відбувається коротка періодична дія вібраційних решіток. Цей метод можна використовувати для палива, схильного до шлакування; і при ККД котла 92%.