Часто задаваемые вопросы

Для многих предприятий-потребителей энергии, которым необходимо перерабатывать биомассу, вопрос «подходит ли котёл с кипящим слоем для сжигания биомассы» является ключевым на этапе выбора оборудования. С точки зрения технического принципа, способ сжигания котла с циркулирующим кипящим слоем хорошо сочетается с характеристиками биомассы. Биомасса имеет высокое содержание летучих веществ, разнообразную зольность и значительные колебания теплоты сгорания, а низкотемпературный режим горения в котле с кипящим слоем (850–950 °C) позволяет эффективно контролировать образование термических NOx и обеспечивает высокую топливную адаптивность; возможно сжигание рисовой шелухи, багассы, древесных опилок, пальмовой скорлупы, барды, веток и коры, соломы и других видов биомассы. В вопросе о том, подходит ли котёл с кипящим слоем для сжигания биомассы, наша компания благодаря многолетним НИОКР и проектной практике сформировала достаточно полные практические решения по проектированию системы сжигания и оптимизации конструкции топки. Котлы с циркулирующим кипящим слоем серий SHX и DHX производства нашей компании специально спроектированы с учётом характеристик биомассы по эффективности сгорания, контролю выбросов и топливной адаптивности, что обеспечивает стабильные решения по использованию биомассы в качестве энергоресурса для строительной, химической, целлюлозно-бумажной и других отраслей.

При выборе оборудования пользователю нельзя ориентироваться только на номинальную паропроизводительность; в первую очередь следует обращать внимание на тепловой КПД, температуру уходящих газов, исходную концентрацию выбросов NOx и диапазон регулирования нагрузки котла. Особенно важны согласование горелки и жаротрубной камеры, а также способ управления рециркуляцией дымовых газов, которые напрямую влияют на расход газа и экологические показатели в реальной эксплуатации. Если конструкция котла нерациональна, при низкой нагрузке легко происходит погасание факела, а при высокой нагрузке выбросы превышают норму, что, наоборот, увеличивает сложности в эксплуатации и обслуживании. ООО Чжэнчжоу Чжундин Газомазутные Котлы при комплектации котлов на жидком и газообразном топливе выполняет целенаправленное проектирование с учётом требований пользователя к давлению пара, характеристик топлива (природный газ/лёгкое топливо) и местной экологической политики. Для типовых промышленных нагрузок конденсационные горизонтальные жаротрубные котлы серии WNS с трёхходовой конструкцией имеют полностью волнистую жаротрубную камеру и высокоэффективные винтовые дымогарные трубы; конструкция с увеличенным объёмом топки способствует полному сгоранию факела и снижает образование термических NOx. Тепловой КПД стабильно выше 98% (по низшей теплоте сгорания), температура уходящих газов ниже 70 °C. При требованиях к сверхнизким выбросам NOx может применяться технология сжигания с рециркуляцией дымовых газов FGR, обеспечивающая выброс NOx ниже 30 мг/м³ и одновременно снижающая потери тепла.

Причины образования шлака следующие:

1. Слишком высокая температура слоя или наличие локального высокотемпературного открытого пламени, при превышении температуры плавления золы материала образуется шлак. При высоком расходе подачи известняка или низкой собственной температуре плавления золы сжигаемого угля легко образуется шлак с низкой температурой плавления. Защита котла от износа; защита водяных стенок котла от износа; решётчатая противоизносная структура с продольными и поперечными элементами

2. В процессе эксплуатации в течение длительного времени соотношение воздух-уголь слишком низкое, а регулировка не выполняется своевременно. Решётчатая противоизносная структура с продольными и поперечными элементами

3. При внезапном изменении качества угля не успевают увеличить подачу воздуха, что легко приводит к мгновенному повышению температуры и образованию шлака. Защита поверхностей нагрева котла от износа

4. Слишком крупный постельный материал, слишком высокое давление слоя, низкая доля первичного воздуха и т.д. приводят к плохому псевдоожижению. Решётчатая противоизносная структура; защита котла от износа

5. Ненормальный возврат материала с массовым обрушением золы. Решётчатая противоизносная структура с продольными и поперечными элементами

6. Слишком длительное совместное сжигание нефти и угля приводит к резкому увеличению смолы с низкой степенью выгорания и несгоревших веществ, либо плохое распыление нефтяной горелки на слое вызывает проникновение масла в слой, что легко приводит к агломерации и слипанию масла с частицами и образованию шлака.

7. Неисправность показаний температуры слоя, давления воздуха в воздушной камере или других соответствующих точек измерения на участках приводит к ошибочной оценке температуры горения и степени псевдоожижения: засорение импульсных трубок, утечки, отказ преобразователей, ошибки расчёта значений в DCS и т.д.

Причины и устранение шлака при аномальном процессе псевдоожижения слоя:

Среди множества причин образования шлака недостаточное псевдоожижение часто является самой главной проблемой. Для тех пользователей CFB, которые, стремясь сэкономить, привыкли использовать слабое псевдоожижение или даже розжиг и пуск с расходом воздуха ниже критического расхода псевдоожижения, это проявляется особенно часто. Во многих случаях люди обнаруживают, что накануне образования шлака увеличение подачи угля, наоборот, снижает температуру слоя; а после увеличения расхода первичного воздуха и уменьшения подачи угля или даже полной остановки подачи угля температура слоя, наоборот, быстро растёт.

Это происходит потому, что при плохом псевдоожижении холодные частицы топлива, осевшие в слое, не могут образовать идеальный теплообмен с высокотемпературной средой горения верхнего материала и не могут достичь температуры воспламенения, если только псевдоожижение не будет усилено.

Во многих случаях, если шлак локальный и небольшой, а толщина слоя не очень велика, можно снизить нагрузку и уменьшить подачу угля, посредством нескольких быстрых увеличений и уменьшений расхода первичного воздуха создать повторяющийся процесс сильного и слабого псевдоожижения, используя искусственное перемешивание слоя для стимулирования горения, иногда можно добиться спасения до нормального псевдоожиженного горения. Мелкие куски шлака на поверхности слоя под воздействием непрерывного многократного трения между частицами и высокотемпературного псевдоожиженного растрескивания постепенно могут быть выведены через шлакоспускную трубу, в конечном итоге формируется нормальная стабильная циркуляционная флюидизация материала и достигается стабильный режим работы. Делитесь знаниями о котлах, подписывайтесь на официальный аккаунт WeChat «Котловой круг». Фактически, многие котлы CFB после длительной эксплуатации всё ещё могут выводить некоторые заметные мелкие куски шлака; после останова на поверхности слоя также появляются мелкие куски шлака, похожие на куски пенопласта, плавающие на поверхности воды, что свидетельствует о том, что пока куски шлака достаточно рыхлые и ограничены по размеру, они не будут заметно нарушать псевдоожижение.

В нормальном псевдоожиженном слое толщина вязкого слоя не должна превышать 100 мм; если не удаётся контролировать толщину вязкого слоя, невозможно избежать шлакования, каналообразования, расслоения и всех других неблагоприятных тенденций псевдоожижения. А для котла CFB любого размера следует в целом контролировать так называемую «зону ядра псевдоожиженного горения» слоя над воздухораспределительной решёткой высотой 1,2–1,6 м — температуру частиц, трёхмерное состояние потока, равномерность распределения воздуха и равномерность подачи угля, связанные с низкотемпературным горением в псевдоожиженном состоянии. Без начала полного псевдоожиженного выгорания в этой зоне невозможно нормальное протекание процессов воспламенения, горения и выгорания на всех участках котла CFB.

В измерениях следует уделять большое внимание распределению температуры слоя в различных точках над воздухораспределительной решёткой, точно измерять «температуру точки воспламенения-превращения» на высоте около 500 мм и «температуру зоны полного сгорания» на высоте около 110 мм; можно косвенно по скорости изменения этих температур и распределению абсолютных температур диагностировать качество псевдоожижения слоя в ядровой зоне и даже во всей плотной фазе, а в сочетании с подачей угля, давлением воздуха, расходом воздуха и пульсациями различных значений чётко описать общий контур состояния циркуляционного псевдоожижения материала. Используя такой принцип, на практике можно решить немало проблем горения, вызванных псевдоожижением.

Распространённые неисправности котлов на биомассе в основном сосредоточены в таких категориях, как нестабильное горение, шлакообразование и отложения золы, закупорка подачи топлива, повреждение рукавов пылеуловителя; их причины в большинстве случаев связаны с качеством топлива, распределением воздуха и контролем температуры в топке.

1. Проблемы горения:

1.1. Нестабильное горение (пламя то большое, то маленькое): обычные причины — колебания топлива, неправильное соотношение расходов воздуха, изменения нагрузки, а также повышенная влажность топлива. Сначала проверьте шиберы первичного и вторичного воздуха и подачу кислорода, затем убедитесь, что топливо сухое и гранулометрический состав равномерный.

1.2. Чёрный дым: в основном вызван неполным сгоранием топлива; обычные причины — чрезмерная подача топлива, недостаточная подача воздуха, низкая температура в топке или засорение дымогарных труб. Необходимо отрегулировать расход подачи топлива, оптимизировать соотношение расходов воздуха и очистить газоходы.

1.3. Трудности с розжигом или нестабильное слабое пламя: чаще всего связаны с неисправностью запального элемента/источника питания запальника, неправильной регулировкой давления газа, неточным положением датчика контроля пламени, неподходящим положением шиберов или разрежением в топке. Достаточно последовательно проверить систему розжига и газовоздушную систему.‌‌

🧱2. Шлакообразование и отложения золы

2.1. Шлакообразование: это наиболее типичная неисправность котлов на биомассе; по сути, зола расплавляется при высокой температуре и прилипает к поверхностям нагрева. Основные причины две: во-первых, высокое содержание щелочных металлов, хлора и кремния в самом топливе приводит к низкой температуре плавления золы (особенно для соломенных видов топлива); во-вторых, неправильный режим горения (локально завышенная температура, восстановительная атмосфера из-за недостатка кислорода, большие колебания нагрузки).

2.2. Отложения золы: зольность биомассы высокая; после отложения золы на поверхностях нагрева коэффициент теплопроводности оказывается в сотни раз ниже, чем у металла, что приводит к повышению температуры уходящих газов и затрудняет поддержание температуры острого пара.

2.3. Меры устранения: выбирать топливо с низкой зольностью и сухое (влажность желательно контролировать в пределах 12%); рационально распределять первичный и вторичный воздух, избегать горения с недостатком кислорода; регулярно очищать поверхности от золы, при необходимости применять газоимпульсную обдувку или добавлять ингибиторы шлакообразования; при сильном шлакообразовании останавливать котёл и производить механическую очистку от шлака.‌‌

3. Неисправности системы подачи и транспортировки топлива

3.1. Двигатель подачи топлива вращается, но топливо не подаётся: проверьте, есть ли топливо в бункере, не заклинило ли шнек твёрдыми кусками или посторонними предметами.

3.2. Закупорка бункера: биомасса имеет малый удельный вес и высокую вязкость, при слишком высоком уровне топлива легко возникает закупорка; неподходящая длина измельчения соломы также может привести к застреванию в питателе. Рекомендуется контролировать высоту уровня топлива, выбирать питатель подходящего размера и регулярно проверять транспортёрную ленту и конвейер.

3.3. Неисправность насоса: насос работает, но не забирает воду — возможно, в корпусе насоса есть воздух или засорён водяной тракт; вода поступает непрерывно или не поступает вовсе — следует проверить, не повреждён ли насос, надёжно ли закреплены линии датчиков и нет ли накипи.‌‌

🧹4. Неисправности пылеуловителя и системы удаления дымовых газов

4.1. Аномальное повышение перепада давления на рукавном фильтре: обычно вызвано чрезмерно толстым слоем пыли на поверхности фильтровальных рукавов или отказом системы очистки. Проверьте герметичность импульсных клапанов, давление и интервалы продувки, при необходимости замените фильтровальные рукава с мембраной из PTFE.

4.2. Повреждение или сгорание рукавов: это часто встречающаяся проблема котлов на биомассе; основные причины трёх типов: превышение температуры дымовых газов приводит к термическому расплавлению или окислительной деградации фильтровального материала; искры прожигают защиту и воспламеняют рукава; коррозия кислыми газами (более серьёзная при высокой влажности топлива). Необходимо строго контролировать температуру уходящих газов, устанавливать искроуловители, выбирать термостойкий и коррозионностойкий фильтровальный материал и нормировать операции очистки.

Аномалии удаления дымовых газов: при недостаточной тяге в дымоходе или появлении необычного цвета, запаха дымовых газов необходимо проверить систему удаления дымовых газов на наличие засорения и своевременно провести ремонт.‌‌

Проблемы розжига и горения

1. Не удаётся выполнить розжиг: проверьте, подключено ли питание, открыт ли газовый клапан, нет ли задолженности или блокировки газового счётчика. Если слышен звук розжига, но пламени нет, возможна неисправность электромагнитного клапана или нестабильное давление газа; необходимо отрегулировать давление или заменить деталь.

2. Погасание пламени в процессе горения: чаще всего вызвано неисправностью термопары, отказом реле давления воздуха или засорением газохода; очистка газохода от сажи или замена реле давления воздуха позволяет восстановить работу.

3. Неполное сгорание: жёлтое пламя или чёрный дым — необходимо отрегулировать степень открытия воздушной заслонки, чтобы обеспечить надлежащее соотношение смеси воздуха и газа.‌‌‌

4. Аномалии давления и уровня воды

4.1. Слишком высокое давление: немедленно сбросьте давление через предохранительный клапан, проверьте, не неисправен ли манометр; при необходимости остановите котёл на ремонт.

4.2. Слишком низкое давление: проверьте, нет ли утечки воды в системе; с помощью подпиточного насоса или электрического регулирующего клапана доведите давление до нормального диапазона.

4.3. Аномальный уровень воды: при недостатке воды категорически запрещается немедленно добавлять воду; следует остановить котёл, снизить температуру, после чего добавить воду; при переполнении открыть продувочный клапан и слить воду до нормального уровня.‌‌‌

5. Безопасность и аварийные действия

5.1. Утечка газа или посторонний запах: немедленно закройте главный газовый клапан, откройте двери и окна для проветривания, категорически запрещается включать или выключать электроприборы; свяжитесь со специалистами для ремонта.

5.2. Сигнализация кода неисправности: запишите значение кода (например, F28 означает отказ розжига), попробуйте перезапустить кнопкой сброса; если не помогает, вызовите сервисную службу.

5.3. Внезапное отключение электроэнергии: действуйте в соответствии с порядком останова котла; после восстановления питания необходимо последовательно запускать электродвигатели, чтобы предотвратить одновременный пуск и ударную нагрузку на оборудование.‌‌‌

Когда речь идёт о безопасности газа, если после самостоятельной проверки проблема не устранена, обязательно обратитесь к профессиональным ремонтникам; ни в коем случае не эксплуатируйте неисправное оборудование.‌‌‌