Arderea în pat fluidizat

Arderea în pat fluidizat  este una dintre tehnologiile de ardere a combustibililor solizi în cazane electrice , în care un pat fluidizat este creat în cuptor din particule de combustibil și materiale incombustibile. Tehnologia a fost introdusă în industria energetică din industria chimică în jurul anilor 1970 . pentru arderea cărbunelui [1] . Astăzi, această tehnologie de ardere este considerată învechită.

Descrierea procesului

Într-un flux ascendent de gaz , o sarcină de solide poate fi în trei stări:

• în repaus, când viteza gazului este scăzută și nu poate ridica particule, este tipic pentru cuptoarele stratificate;
• în modul de transport pneumatic, când particulele sunt transferate cu un flux rapid de gaz - în cuptoarele cu cameră ;
• într-o stare fluidizată la o viteză intermediară a gazului, când, la trecerea prin strat, „desparte” particulele și își mărește grosimea, scăzând densitatea , dar nu este capabil să scoată particulele din strat. Acest ultim mod este creat în cuptoarele cu pat fluidizat .

Patul fluidizat poate fi la temperatură înaltă și la temperatură joasă (800–900 °C); în prezent, din mai multe motive, acesta din urmă este aproape întotdeauna utilizat. În special, eliberarea oxizilor de azot este suprimată foarte eficient în ea și este posibil să se aplice o suprafață imersată , la care coeficientul de transfer de căldură este excepțional de mare (particulele de combustibil încălzite vin în contact direct cu aceasta, iar o parte din căldură este transferat nu prin convecție , ci prin conductivitate termică ). Pentru reglarea temperaturii stratului pentru a evita zgura , se poate introduce apă și abur [1] , dar în principiu, datorită abrazivității ridicate a acestui strat, cuptoarele cu utilizarea lui nu sunt predispuse la zgură.

O cantitate semnificativă de umpluturi inerte este introdusă în patul fluidizat: zgură , nisip , dolomit , calcar  - cresc transferul de căldură. Dolomitul și calcarul, în plus, leagă până la 90% din oxizii de sulf în sulfiți [2] :41 . Combustibilul poate fi cărbune (inclusiv sub formă de reziduuri în cenușa de la cazane cu randament scăzut), șisturi petroliere , turbă , lemn și alte deșeuri [1] .

Acest tip de cazane nu este destinat arderii deșeurilor lemnoase, totuși, acest lucru este posibil cu o serie de limitări și dezavantaje.

Cuptoarele cu pat fluidizat nu sunt sensibile la calitatea combustibilului din punct de vedere al compoziției sale chimice, dar sunt sensibile la uniformitatea compoziției fracționate a particulelor de combustibil și a umplerii inerte [3] . Arderea în aceste cuptoare este mai intensă decât în ​​cuptoarele convenționale cu strat, dimensiunile lor fiind mai mici; totuși, acestea necesită o grilă de distribuție a aerului și un ventilator mai mare . Printre alte dezavantaje ale acestui tip de cuptoare:

• îndepărtarea a până la 20-30% din carbonul total al combustibilului (de aceea, se recomandă utilizarea acestor cuptoare dacă este posibil să se postarde un report de 0-1 mm în spațiul de lucru al cazanului);
• zgura spațiului inter-duze și duzele grătarului de distribuție a aerului în sine cu presiune dinamică insuficientă a aerului;
• uzură abrazivă foarte mare a suprafețelor de transfer de căldură, în special mare pentru submersibile [1] .
• problema eliminării deșeurilor de cenușă/zgură
• uzură crescută uzura abrazivă a sistemului de evacuare a cenușii și zgurii.
• necesitatea încărcării constante a materialelor inerte (ca urmare, costuri de operare ridicate.

Efectul arderii intense, asemănător cu cel observat în timpul arderii în pat fluidizat, se poate obține prin agitarea constantă a grătarului cu bucăți de combustibil de orice dimensiune; dar din cauza scăderii rezistenței metalului grătarului la temperatură ridicată, această metodă este dificil de implementat în practică.

Cuptoarele cu pat fluidizat sub presiune de până la 16 kgf/cm² cu curățare profundă de gaz de cenușă pot fi utilizate pentru a organiza funcționarea turbinelor cu gaz pe combustibili solizi (ca parte a unui generator de abur de înaltă presiune CCGT ) [4]

În cazanele de putere mică (unități MW), este posibil să se utilizeze cuptoare cu pat fluidizat pentru arderea combustibilului cărbune-apă . După cum a arătat practica [5][6] , utilizarea unor astfel de cuptoare pentru arderea CWF , deși nu este complet automatizată, face posibilă obținerea unei arderi stabile a CWF .

Pat fluidizat circulant

Această tehnologie este intermediară între pat fluidizat convențional și camera de ardere. În acest caz, partea principală a particulelor este suspendată în patul fluidizat, dar suflarea este oarecum mai puternică și o cantitate semnificativă de particule nearse se desfășoară deasupra stratului (deși se așează parțial înapoi, căzând în zonele stagnante în apropierea stratului). pereții cuptorului, astfel încât circulația combustibilului să parcurgă toată înălțimea sa). Pentru a le prinde, există un ciclon fierbinte în spatele cuptorului , din care particulele solide sunt introduse din nou în zona de ardere. Calcarul este de asemenea dozat în patul fluidizat circulant (CFB) pentru a suprima oxizii de sulf; oxizii de azot din ele sunt, de asemenea, foarte scăzute și nu necesită captare specială. Principalul avantaj al acestei tehnologii este absența unor cerințe stricte atât pentru compoziția chimică, cât și pentru finețea măcinarii și uniformitatea compoziției combustibilului; influența eroziunii în acesta este mai mică decât într-un cuptor cu pat fluidizat convențional. Emisia de cenușă cu gaze este mică (dar este încă necesară instalarea de precipitatoare electrostatice ). Dezavantajele sunt consumul mare de energie electrică pentru explozie și marea complexitate a producției și automatizării cazanelor CFB; nu sunt produse în prezent în Rusia . [7] [4]

Note

1. ↑ 1 2 3 4 Cazane cu cuptoare cu pat fluidizat . EnergoSovet.ru . - Descrierea și lista cazanelor cu pat fluidizat din fosta URSS . Consultat la 21 iunie 2011. Arhivat din original pe 20 iunie 2017. (nedefinit)
2. ↑ Dvoinishnikov V. A. și colab. Proiectarea și calculul cazanelor și centralelor de cazane: Manual pentru școlile tehnice în specialitatea „Clădirea cazanelor” / V. A. Dvoinishnikov, L. V. Deev, M. A. Izyumov. - M . : Mashinostroenie, 1988. - 264 p. — ISBN 5-217-00078-3 .
3. ↑ Leikin V. Z. „Patul fiert” rezolvă problemele atât de energie, cât și de ecologie . „ Nezavisimaya Gazeta ” (12 decembrie 2006). Consultat la 21 iunie 2011. Arhivat din original pe 8 februarie 2015. (nedefinit)
4. ↑ 1 2 Cazane FBC  (ing.) (pdf)  (link indisponibil) . — Descrierea principiului de funcționare al cazanelor cu pat fluidizat și al CFB-urilor. Preluat la 21 iunie 2011. Arhivat din original la 27 octombrie 2011.
5. ↑ Arderea VUT într-un cuptor cu pat fluidizat la depozitul FSUE Hydropipeline din Ramenskoye . — Arderea CWF într-un cuptor cu pat fluidizat la locul de testare FSUE Gidrotruboprovod din Ramenskoye. Preluat la 11 august 2017. Arhivat din original la 30 septembrie 2016. (nedefinit)
6. ↑ Arderea VUT într-un cuptor cu pat fluidizat din Voskresensk . — Combustion of CWF in Voskresensk, Moscow Region. Consultat la 11 august 2017. Arhivat la 5 octombrie 2016. (nedefinit)
7. ↑ Ce oferă un „pat fluidizat circulant”? . Publicarea OGK-6 . — Planuri pentru introducerea tehnologiei CFB la Novocherkasskaya GRES .  (nedefinit) (link indisponibil)

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)