Стартовая >> Архив >> Генерация >> Конструкции котлов для сжигания твердых бытовых отходов

Тепловой расчет - Конструкции котлов для сжигания твердых бытовых отходов

Оглавление
Конструкции котлов для сжигания твердых бытовых отходов
Тепловой расчет

Тепловой расчет упомянутых отечественных котлов-утилизаторов выполнялся с использованием методик, представленных в [2]. При этом пришлось столкнуться с двумя существенными проблемами.
Первая из них заключается в том, что нормативный метод ориентирован в основном на энергетические котлы, причем, в большей степени - на энергетические котлы, реализующие факельное сжигание топлива в экранированных топках. Вторая проблема связана с отсутствием в [2] какого- либо исходного эмпирического материала по теплообмену между продуктами сгорания ТБО и поверхностями нагрева.
В связи с этим уже на стадии подготовки к проведению тепловых расчетов приходилось решать ряд вопросов:
тепловые потери от механической неполноты сгорания q4 определялись с учетом специфики состава золошлаковых остатков ТБО [3];
тепловые потери от наружного охлаждения q5 из-за специфики конструкции котлов, сжигающих ТБО, оцениваются на основании предварительных расчетов, проводимых с учетом опыта эксплуатации подобных объектов;
коэффициенты загрязнения ε и тепловой эффективности ψ поверхностей нагрева котлов для сжигания ТБО принимались, исходя из анализа температурного режима поверхностей нагрева объектов, уже находящихся в эксплуатации (например, котла-утилизатора СЗ № 3 г. Москвы до реконструкции). Для этого специально создавались адекватные расчетные модели.
Уже при создании адекватных моделей возникла потребность в проведении многовариантных тепловых расчетов. С одной стороны, это было вызвано необходимостью подбора коэффициентов ε и ψ, с другой - широким диапазоном изменения элементного состава и теплоты сгорания ТБО. Поэтому для проведения тепловых расчетов отечественных современных котлов (РКСМ-25/1,4-10; КА-26/1,2-12,5; котла-утилизатора для топки с вихревым кипящим слоем) авторами использовалась отраслевая программа “TRAKT”.
По сравнению с традиционными энергетическими паровыми котлами, на которые в основном ориентирована программа “TRAKT”, котлы для сжигания ТБО обладают рядом особенностей, поэтому пришлось разработать специальную методику использования программы для их теплового расчета [4]. Остановимся подробнее на основных ее положениях.
Как уже отмечалось, теплота сгорания Qri ТБО меняется в широких пределах. При этом параметром, определяющим работу котла, является не расход теплоносителя (пара) заданных параметров на выходе из котла, а расход ТБО, определяемый, так называемой, диаграммой мощности рис. 3. По этой диаграмме снижение расхода от номинального связано для ТБО ухудшенного состава с уменьшением высоты слоя на решетке, что обеспечивает горение ТБО с заданным качеством шлака (например, содержание горючих в шлаке должно быть менее 3%). При сжигании с высокой теплотой сгорания снижают производительность, исходя из требований надежности работы котла-утилизатора (по условиям сепарации, шлакования и др.) и экологических требований (выдержка продуктов сгорания при t > 850°С течение 2 с).
Все тепловые расчеты котла проводят на заданный расход топлива, при этом в ходе многовариантных расчетов устанавливается температура продуктов сгорания на входе в котел-утилизатор и подбирается паропроизводительность котла, при которой обеспечиваются проектные параметры пара, а энтальпия на выходе из барабана равна энтальпии пара на линии насыщения при давлении в барабане.
В котлах для сжигания ТБО имеются экранированные газоходы, свободные от поверхностей нагрева. Реально при работе установки экраны этих газоходов воспринимают теплоту как конвекцией, так и излучением. При построении расчетной схемы для программы “TRAKT” имеется единственная возможность для моделирования такого экранирования - применение элемента “настенная поверхность нагрева”, который может “воспринимать” теплоту только излучением. Поэтому при создании расчетных схем в таких газоходах размещались фиктивные конвективные пакеты с пренебрежимо малой величиной поверхности нагрева, фактически не воспринимающие теплоту, но по диаметру трубы и характеру омывания соответствующие экранам ограждения. Эти фиктивные пакеты имели статус основных, а экраны ограждения - дополнительных поверхностей нагрева. При проведении расчета по программе “TRAKT” коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для основной поверхности, расположенной в газоходе, рассчитывается с учетом как конвективной, так и радиационной составляющих, поэтому таким образом удавалось смоделировать реальные условия теплообмена.
Современные отечественные котлы укомплектованы неэкранированными топками, т.е. фактически такая установка состоит из сжигательного устройства и котла-утилизатора. Программа “TRAKT” не позволяет моделировать котел без топки - в расчетной схеме обязательно должен присутствовать элемент “топка” или “фиктивная топка”. Поэтому при расчетах таких котлов в схему газового тракта включалась фиктивная топка, а температура газов на выходе из нее поддерживалась на заданном уровне. Теплота, воспринятая стенами топки, сбрасывалась в специально предусмотренный в расчетной схеме фиктивный тракт. Хотя тепловосприятие топки в таких случаях обычно получается небольшое, все-таки желательно уточнять КПД котла-утилизатора при последующей обработке и систематизации результатов расчета.
В целом можно отметить, что программа “TRAKT” хорошо зарекомендовала себя и при расчете котлов, сжигающих ТБО. Однако в качестве рекомендации разработчикам программы можно отметить, что все-таки желательно иметь возможность расчета котла без топки.

Рис. 3. Диаграмма мощности котла КА-26/1,2-12,5 (по данным фирмы Volund) при сжигании ТБО с теплотой сгорания:
1 - 10 500кДж/кг; 2 - 6900 кДж/кг; 3 - 5900 кДж/кг; 4 - 4200 кДж/кг; 5 - t = 175°С; 6-t = 260°C; 7-t= 120°С

Это особенно актуально в современных условиях, когда широко внедряются котлы-утилизаторы как для установок, сжигающих ТБО, так и для газотурбинных установок.
В заключение следует сказать, что в России на всех проектируемых, строящихся и реконструируемых в настоящее время заводах по переработке ТБО устанавливаются современные котлы, позволяющие, как показывают расчеты, максимально утилизировать энергию отходов (коэффициент полезного действия до 75%). В комплексе с многоступенчатой газоочисткой эти котлы удовлетворяют самым жестким экологическим требованиям. Проектные и измеренные экологические и технические показатели работы оборудования этих заводов не превышают нормативных значений, принятых в Европе [5], и тем самым не вызывают экологической опасности.

Список литературы

  1. Санитарная очистка и уборка населенных мест: Справочник / Под ред. Мирного А. Η. Μ.: АКХ им. К. Д. Памфилова, 1997.
  2. Тепловой расчет котельных агрегатов. (Нормативный метод). С.-Пб.: НПО ЦКТИ, 1998.
  3. Тугое А. Н., Дик Э. П., Соболева А. Н. Особенности расчета тепловых потерь от механической неполноты сгорания твердых бытовых отходов. - Энергетик, 2001, № 9.
  4. Изюмов М. А., Супранов В. М., Тугое А. Н. Особенности теплового расчета мусоросжигательных котлов на ПЭВМ с применением программы “TRAKT”/ Международный форум информатизации-2001: Доклады международной конференции “Информационные средства и технологии”, 16 - 18 октября, 2001. М.: Изд-во “Станкин”, 2001, т. 3.
  5. Комплекс работ по освоению и наладке процессов термической переработки твердых бытовых отходов / Тугов А. Н., Литун Д. С.. Эскин Н. Б. и др. - Электрические станции, 2001, №7.


 
« Конструкции и испытания распылительного устройства для золоуловителей ТЭС   Контроль радиоактивного облучения на АЭС Ловиза »
электрические сети