Повышение эффективности работы водогрейных котлов на древесных гранулах

В статье рассмотрены конструктивные особенности и режимы работы водогрейных котлов КВм-4,0Д, проведен анализ их технико-экономических и экологических показателей при изменении теплопроизводительности в диапазоне от 0,32 до 1,15 от номинальной. Исследован фракционный состав топлив, золы и шлака. Проверена механическая прочность и истираемость гранулированного топлива, а также их изменение при прохождении гранул по элементам топливоподачи. Определено содержание горючих веществ в золе и шлаке, и влияние недожога горючих веществ в различных фракциях очаговых остатков на величину потерь тепла с механическим недожогом топлива. Проведен теплотехнический анализ древесных гранул. Определены составляющие теплового баланса. Предложены рекомендации по дальнейшему повышению энергоэкологических показателей водогрейных котлов, которые создают основу для совершенствования конструкций теплогенерирующих установок, работающих на древесных гранулах. После конструктивной доработки, связанной с монтажом дополнительной линии рециркуляции отработанных дымовых газов под колосниковую решетку, котлоагрегатыКВм-4,0Д обеспечили эффективное сжигание древесных гранул с технико-экономическими и экологическими показателями, превышающими показатели австрийских водогрейных котлов той же мощности. Учитывая, что в очаговых остатках данных котлов содержится значительное количество СаО и большое количество мелкодисперсных частиц, размером менее 45 мкм, данные пылевые частицы имеют повышенную опасность для здоровья обслуживающего персонала котельной. Для поддержания высоких техникоэкономических и экологических показателей работы котлов необходимо обеспечить периодический контроль плотности всех элементов газового тракта и системы золошлакоудаления, а также регулярную уборку производственных помещений. Выполненные исследования показали, что данные котлы не рекомендуется длительно использовать в режимах работы с низкой нагрузкой, так как такие режимы сопровождаются повышенными значениями эмиссии монооксида углерода, а, следовательно, и потерь тепла с химической неполнотой сгорания в связи с большими коэффициентами избытков воздуха.

1. Любов, В.К. Повышение эффективности энер¬гетического использования биотоплив: учеб. пособие / В.К. Любов, С.В. Любова. - Архангельск: ОАО «Солти», 2010. - 496 с.

2. Попов, А.Н. Тензометрические исследования процесса прессования древесных гранул на грануляторе с плоской матрицей / А.Н. Попов [и др.] // Вестник ЧГУ. Научный журнал. Технические науки. - 2015. - №8. - С. 14- 18.

3. Попов, А.Н. Математическая модель и процесс производства древесного гранулированного топлива / А.Н. Попов [и др.] // Химия твердого топлива. - 2016, - №2. - С. 38-45.

4. Lyubov, V.K. Torrefaction of Hydrolytic Lignin / V.K. Lyubov, E.I. Popova, A.N. Popov //Solid fuel chemistry. - 2018. - vol. 52. - №4. - PP. 230-239.

5. Любов, В.К. Программно-методический комплекс для обработки результатов испытаний тепло-энергетического оборудования и расчета вредных выбросов. / В.К. Любов,В.А Дьячков // Труды 2-й Российской Национальной конференции по теплообмену. - 1998. -Т.3 - C. 225 - 228.

6. Любов В.К Определение потерь тепла в окружающую среду на основе комплексного исследования эффективности работы котлов / В.К. Любов и [и др.] // Теплоэнергетика. - №8- 2015. - С. 36-40.

7. Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 271 с.

8. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей, 14-е изд., перераб.и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 160 с.

9. Трембовля, В.И. Теплотехнические испытания котельных установок, 2-е изд., перераб.и доп. / В.И. Трембовля, Е.Д. Фингер, А.А. Авдеева. - М.: Энергоатомиздат, 1991. -416 с.

10. Lyubov, V.K. Granulated biofuels combustion efficiency / V.K. Lyubov, E.I. Popova, A.N.Popov // IOP Conference Series Earth Environmental Science - 2019. - vol. 288. - № 1. - P. 012104.

11. Lyubov V.K. Wood-Based Biofuel Efficiency in the Heat Producing Installation / V.K.Lubov [etc.] // Bulletin Higher Educational Institutions. Lesnoy Zhumal (Forestry journal) - 2017 - № 4 -PP. 149 - 161.

12. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). 3-3 изд., прераб. и доп. - СПб., НПО ЦКТИ. 1998. - 256 с.

13. Sungurova N. R. Energy Potential of Pine and Spruce Cultures/ N. R. Sungurova [etc] // Bulletin Higher Educational Institutions. Lesnoy Zhumal (Forestry journal) - 2017. - № 3. - PP. 78-84.

14. Gerasimov, Y. Energy wood resources in Northwest Russia Biomass and Bioenergy/ Y. Gerasimov, T. Karjalainen // Biomass and Bioenergy - 2011 - vol. 35. - PP. 1655-1662.

15. Berdin, V. K. Renewable energy development in Russia: Potential capacities and practical steps / V. K. Berdin [etc.] // European Journal of Political Economy - 2020. - vol. 15. - №2. - PP. 106-135.

16. Porfiriev, B. N. Energy on renewable sources: Prospects for the world and for Russia/ B. N. Porfiriev, S.A. Roginko // Herald of the Russian Academy of Sciences - 2016 - vol. 1. - PP. 433-440.

17. Lyubov, V. K. Emissions of soot particles from heat generators [Electronic resource] / V.K. Lyubov, E.I. Popova, A.N. Popov // Journal of Physics: Conference Series - 2017. - vol. 891 - №1.- Access mode: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/891/1/012217 (Date access: 20/11/2020)

18. Lyubov, V. K. 2019 Study the Efficiency of the Boiler Burning Biofuels and Peat Ecol. / V.K. Lyubov, E.I. Popova, A.N. Popov // Ecology and Industry of Russia - 2019 - vol. 32 - №3 - PP. 20-25.

19. IRENA World Energy Resources: Bioenergy World Energy Council - 2016

20. International Energy Agency World Energy Outlook: Executive Summary - 2018.