1

Технологии сжигания соломы и древесины в котлахмалой и средней мощности.

Жовмир Н.М., с.н.с., к.т.н.

Институт технической теплофизики НАНУ, НТЦ «Биомасса»

Первая международная выставка и конференция «Renexpo Восточная Европа/Альтернативная энергетика»

«Киевэкспоплаза», 3-5 ноября 2009

2

Заготовка дров и лесосечных отходовЛесосека

Деловая древесина

Ветви, сучья, тонкомер, хворост Пакеты тонкомера

Корчевание пней Производство щепы на лесосекеиз тонкомера, пней и неликвидной древесиныДрова

3

Отходы деревопереработки

опилки

стружка

щепа

Горбыль

4

Классы качества древесных топлив

Энергетическая плотность МВт ч/м3 (не менее)Щепа Опилки Кора

Е1 0.9 0.7 0.7Е2 0.8 0.6 0.6Е3 0.7 0.5 0.5Е4 0.6 0.4 0.4Влажность % макс.

Щепа Опилки Кора

К1 40 30 40К2 50 50 50К3 60 60 60К4 65 65 65Размер частиц 95% < мм

Щепа Опилки Кора

Р1 30 5 60Р2 45 10 100Р3 60 20 200Р4 100 30 цельная

5

Теплотворная способность древесного топлива в зависимости от влажности

В статистике 1 плотный кубический метр дров* = 0,263 т.у.т (1,85Гкал или 7,74 ГДж)независимо от влажности и породного состава дров.

6

Древесная щепа

Для разных древесных пород

Бук Сосна Ель

Углерод С % СВ 50 49,3 51 50,9

Водород H % СВ 6,2 5,8 6,1 5,8

Кислород O % СВ 43 43,9 42,3 41,3

Азот N % СВ 0,3 0,22 0,1 0,39

Сера S % СВ 0,05 0,04 0,02 0,06

Хлор Сl % СВ 0,02 0,01 0,01 0,03

Зола a % СВ 1 0,7 0,5 1,5

Летучие вещества % СВ 81 83,8 81,8 80

Факт. теплотворная способность

МДж/кг СВ 19,4 18,7 19,4 19,7

Типичная влажность

% 35-45

Факт. теплотворная способность

МДж/кг 9,7-11,7

Топливные характеристики древесного топлива

7

Этапы горения древесного топлива

8

Основные технологии сжигания древесного топлива в малых и средних котлах

1.Сжигание кускового топлива на колосниковой решетке с восходящим дутьем(дрова, кусковые отходы, брикеты, гранулы)

9

2. Сжигание сухого кускового топлива на колосниковой решетке с обращенным дутьем

(газификационные / пиролизные котлы)

10

3. Сжигание сухого мелкого топливана реторте с нижней подачей

(гранулы, щепа, опилки, торфокрошка)

11

4. Сжигание сухого измельченного топлива на наклонно-переталкивающей колосниковой решетке (стружки, опилки, щепа)

12

5. Сжигание влажного измельченного топлива на наклонно-переталкивающей колосниковой решетке

(стружки, опилки, щепа, кора)

13

6. Сжигание измельченных топлив в топках с низкотемпературным кипящим слоем

ФКС топка с котлом КЕ-25 ПО «Бийскэнергомаш» Топка КС котла Babcock&Wilcox

14

Реторта с нижней подачей

Горелка с горизонтальной подачей

Горелка с верхней подачей

7.Сжигание гранул в бытовых котлах

15

Виды соломенного топлива

Вид соломыОбъемный

вес, кг/м.куб

Удельная энергетическая

плотность,МВт ч/м.куб

Ворох соломы 20-50 0,07-0,16

Измельченная солома 40-60 0,13-0,19

Тюки прямоугольные 90-170 0,23-0,43

Тюки цилиндрические 90-150 0,19-0,29

Брикеты 300- 450 0,99-1,48

16

Ед. изм. Желтая солома

Серая солома

Древесная щепа

Уголь Газ

Влажность % 10-20 10-20 40 12 0

Летучие вещества % 70 70 70 25 100

Зола % 4 3 0,6-1,5 12 0

Углерод С % 42 43 50 59 75

Водород H % 5 5,2 6 3,5 24

Кислород O % 37 38 43 7,3 0,9

Хлор Cl % 0,75 0,2 0,02 0,08 -

Азот N % 0,35 0,41 0,3 1 0,9

Сера S % 0,16 0,13 0,05 0,8 0

Теплотворная способность сухого беззольного вещества

МДж/кг 18,2 18,7 19,4 32 48

Фактическая теплотворная способность

МДж/кг 14,4 15 10,4 25 48

Температура размягчения золы

°С 800-1000 950-1100

1000-1400 1100-1400

Топливные характеристики соломы в сравнении с другими топливами

17

Быстрый выход летучих и трудность их сжигания

18

Классификация водогрейных котлов для сжигания соломы

• Котлы периодического действия:

1. Котлы для сжигания целых малых тюков мощностью 20 -100 кВт

2. Теплогенераторы для круглых и больших прямоугольных тюков

мощностью 100 кВт – 1 МВт

• Котлы непрерывного действия

1. Автоматические котлы для сжигания измельченной соломы мощностью

70 кВт -2МВт и более

2. Котлы для сигарного сжигания целых тюков 2, 4, 10 МВт

1919

Котлы периодического действия мощностью до 100 кВт со сжиганием малых тюков на колосниковой решетке

Дымление

2020

Теплогенераторы мощностью до 1000 кВт для сжигания больших тюков соломы под действием

одиночных струй дутьевого воздуха

21

Котлы и теплогенераторы для сжигания тюкованной соломы созданные в НТЦ «Биомасса»

Теплогенераторы, работающие при атмосферном давлении: 250, 350, 500 кВт

Котел: 100 кВт

Водогрейный теплогенератор ТС-350 для сжигания тюков соломы Теплова потужність, кВт 350

Робочий тиск Атмосферний

Площа поверхні нагріву, м2 40

Температура води, оС 90 / 70

Витрата води, м3/год 15

КПД, % 83

Витрата соломи, кг/год 115

Ємність топки 1 тюк Ø 1,8 х 1,5 м 2,4х1,3х1,2 м

Тривалість горіння одного завантаження, годин

3,5 - 4

Маса котла, кг 8500

Габаритні розміри, м 3,8 х 2,4х3,7

23

Общий вид соломосжигающих теплогенераторов ТС-500 и ТСЕ-250

ТС-500

ТСЕ-250

TCE-250 TC-500

Тепловая мощностьТепловая мощность ,, кВткВт 250250 500500

Температура воды на Температура воды на выходевыходе , C , C

9595

Рабочее давление Рабочее давление атмосферноеатмосферное (atm) (atm)

Расчетное давлениеРасчетное давление, , МПаМПа 0,20,2

Расход топливаРасход топлива, , кг/ч кг/ч 8080 155155

КПД КПД 8282 8585

Расход воды, т/чРасход воды, т/ч 10,710,7 21,421,4

Водяной объем, куб.м Водяной объем, куб.м 3,33,3 2626

Полная Полная масса масса теплогенераторатеплогенератора, , кгкг

4 7204 720 12 00012 000

Установленная Установленная электрическая мощностьэлектрическая мощность,, кВткВт

1,01,0 1,751,75

Время горения разовой Время горения разовой загрузки топливазагрузки топлива, , часчас

2,5-32,5-3 3,5-53,5-5

ГабаритГабариты Д х Ш х В ы Д х Ш х В , , мм 22,,88х2,4х х2,4х 33,,77

4,8x2,8x7,4,8x2,8x7,00

24

Водогрейный котел КСс-100 мощностью 100 кВт для сжигания малых прямоугольных тюков соломы

Тепловая мощность 100 кВт

Температура воды 95 оС

Рабочее давление 2,5 атм

Расход топлива 33 кг/ч

Размер тюков 1,0х0,5х0,4 м

ККД 78 %

Расход воды 4,6 т/ч

Габаритные размеры 2,2х1,7х1,9 м

25

Автоматические котлы 60, 200, 400 кВтс непрерывным сжиганием измельченной соломы

26

Водогрейные котлы большой мощности с сигарным сжиганием целых тюков соломы

Котел Lin-ka (2, 4, 10 МВт)для сигарного сжигания тюков соломы

27

Энергетическая эффективность котлов на биомассе

Режимы обычных котлов

Конденсационные котлы

28

Спасибо за внимание!

Контакты:

Жовмир Николай т. (+380 44) 453 28 56

zhovmir@biomass.kiev.ua

www.biomass.kiev.ua