Указанные технологии в силу своего принципиального характера организации процесса сжигания наиболее приспособлены к совместному сжиганию различных видов твердого топлива, включая биомассы. К их преимуществам по рассматриваемой проблеме совместного сжигания можно отнести:
- возможность использования топлива с широким диапазоном изменения влажности (35…65 %), что снижает требование предварительной сушки топлива;
- использование топлива с широким диапазоном размера частиц (от опилок до кусков топлива с размером до 25 мм, что снижает требование к хранению и подготовке смеси топлив). В слоевых топках размер фракций угля составляет 6…25 мм, а в топках с ЦКС – 3…4 мм.
Установки для сжигания в кипящем слое при атмосферном давлении уже в течение многих лет находят широкое промышленное использование и считаются уже испытанной технологией. Во всем мире начиная с 1980-х годов введено несколько тысяч установок для сжигания топлива в кипящем слое при атмосферном давлении. Основным преимуществом этих установок является снижение выбросов SO
2 и NО
х, улучшение регулирования горения, что позволяет снизить выбросы СО и органических веществ. Эта технология менее требовательна к используемому топливу и наиболее пригодна для совместного сжигания.
Системы с установками для сжигания, в том числе с кипящим слоем при атмосферном давлении, работающие на смесях угля с биомассами (чаще древесными) и другими топливами, широко распространены в Финляндии, Швеции и других странах. Это видно из табл. 1.
Таблица 1
Примеры совместного сжигания угля с биомассами и отходами
| Время поставки |
Местонахождение |
Мощность (МВт) |
Топливо |
Комментарии |
| 1977 |
Outokumpu Oy.Kokkola, Финляндия |
17,5 и 24 |
Каменный уголь, торф, древесные отходы |
Установка для обжига колчедана |
| 1982 |
Seinajoki Energy Works,Финляндия |
20 |
Каменный уголь, торф, древесные отходы, тяжелые виды мазута |
Водогрейный котел для теплоцентрали |
| 1983 |
Pieksamaki District Heating Со, Финляндия |
20 |
Каменный уголь, торф, древесные отходы, тяжелые виды мазута |
Водогрейный котел |
| 1985 |
Skelleftea Kraft, Швеция |
25 |
Каменный уголь, торф, древесные отходы, тяжелые виды мазута |
Водогрейный котел для теплоцентрали |
| 1985 |
Lohja Paper Mill,Финляндия |
36 |
Каменный уголь, древесные отходы, бумажные отходы |
Паровой котел |
| 1986 |
Ostersung District Heating, Швеция |
25 |
Каменный уголь, торф, кора, древесные отходы, мазут |
Водогрейный котел |
| 1990 |
Rauma Paper Mill, Финляндия |
60 |
Каменный уголь, кора, осадок, волокнистые отходы |
Котел-утилизатор |
| 1993 |
Ocean Sky Co, Индонезия |
155 |
Каменный уголь, торф, древесная стружка, кора, мазут |
Паровой котел |
| 1993 |
PT Indah Kiat Pulp & Paper, Индонезия |
2х109 |
Каменный уголь, торф, древесная стружка, кора, мазут |
|
| 1995 |
Nykoping Energy, Швеция |
100т/35эл |
Каменный уголь, древесные отходы, торф, мазут |
Паровой котел |
| 1995 |
Soderenergi AB, Швеция |
120 |
Каменный уголь, древесные отходы, торф, мазут |
Модернизация пылеугольного котла |
| 1982 |
Anjala Paper Mill, Финляндия |
14 |
Каменный уголь, кора, осадок |
|
| 1984 |
Clairvirre, Финляндия |
2х100 |
Каменный уголь, древесина |
Теплоцентраль |
| 1985 |
Heinola Fluting Mill, Финляндия |
107 |
Каменный уголь, торф, древесные отходы |
Комбинированный котел с кипящим слоем и пылеугольный |
| 1991 |
United Paper Mills, Kaipola, Финляндия |
105 |
Каменный уголь, торф, древесные отходы |
Комбинированный котел с кипящим слоем и пылеугольный |
Примечание. Большое разнообразие работающего в настоящее время оборудования отражает многообразие тех видов использования, для которых оно предназначалось. Обычно такие установки включают с паровыми и водогрейными котлами, причем некоторые из них соединены с системами центрального отопления. Совместное сжигание может сократить затраты, связанные с покупкой топлива, и избежать расходов на утилизацию нежелательных побочных продуктов и отходов.
Примеры установок с ЦКС, сжигающие каменный уголь и биомассу (чаще древесные отходы) видны из табл. 2.
Таблица 2
Примеры установок с ЦКС, сжигающих каменный уголь и биомассу/отходы
| Компания, внедр. проект |
Местонахождение |
Страна |
Топливо |
Технология фирмы |
| Avesta Eneriwerk |
Алвеста |
Швеция |
Каменный уголь, торф, древесина |
Gotaverken |
| Ba Yu Paper |
Пейканг |
Тайвань |
Каменный уголь, шлам |
Ahlstrom |
| Black River Partners |
Форт Драм |
США |
Каменный уголь, антрацит, древесина |
Ahlstrom |
| Brista Kraft AB |
Марста |
Швеция |
Каменный уголь, древесина, различные отходы |
Ahlstrom |
| Caledonian Paper plc |
Шотландия |
Великобритания |
Каменный уголь, кора |
Ahlstrom |
| Etela-Savon Energia Oy |
Миккели |
Финляндия |
Каменный уголь, лигнит, древесные отходы, мазут, газ |
Ahlstrom |
| Hunosa Power Station |
Ла Переда |
Испания |
Каменный уголь, угольные отходы, древесные отходы |
Foster Wheeler |
| IVO |
Коккола |
Финляндия |
Каменный уголь, торф, топливо из отходов, древесина |
Ahlstrom |
| Duke Power |
Форт Драм |
США |
Каменный уголь, антрацит, древесина |
Ahlstrom |
| Enso-Gutzeit Oy |
Варкус |
Финляндия |
Каменный уголь, мазут, кора, древесные отходы |
Ahlstrom |
| Kainuun Voima Oy |
Каджаани |
Финляндия |
Каменный уголь, торф, древесина, шлам |
Ahlstrom |
| Karlstad Energiverken |
Карлштад |
Швеция |
Каменный уголь, торф, кора, опилки |
Ahlstrom |
| Kuhmon Lampo Oy |
Кумо |
Финляндия |
Каменный уголь, древесные отходы, торф, мазут |
Ahlstrom |
| Lenzing AG |
Ленцинг |
Австрия |
Каменный уголь, солома |
Waagner Biro |
| Lieska |
Лиеска |
Финляндия |
Каменный уголь, древесина |
Tampella |
| Metsa-Sellu Oy |
Аанекоски |
Финляндия |
Каменный уголь, древесина, торф |
Ahlstrom |
| Midkraft Power Co |
Гренаа |
Дания |
Каменный уголь, солома |
Ahlstrom |
| Norrkopings Kraft |
Норркопинг |
Швеция |
Каменный уголь, древесина |
Tampella |
| Nykoping Evergiverk |
Никопинг |
Швеция |
Каменный уголь, древесина, торф |
Gotaverken |
| Ostersunds Fjarrvarme |
Остерсунд |
Швеция |
Каменный уголь, древесина, торф |
Ahlstrom |
| PH Glatfelter Co |
Спринг Гров |
США |
Каменный уголь, антрацит, древесина, мазут |
Ahlstrom |
| Papyrus Kopparfors AB |
Форс |
Швеция |
Каменный уголь, древесина, торф |
Ahlstrom |
| Partia Papier & Zellstoff |
Франтшах |
Австрия |
Каменный уголь, лигнит, мазут, древесина |
Waagner Biro |
| Rauma Mill |
Раума |
Финляндия |
Каменный уголь, торф, шлам, кора |
Tampella |
| Rumford Cogen Co |
Румфорд |
США |
Каменный уголь, мазут, древесина |
Ahlstrom |
| Slough Estates |
Слоу |
Великобритания |
Каменный уголь, топливо из покрышек, топливо из отходов |
Foster Wheeler |
| Sande Paper Mill A/S |
Занде |
Норвегия |
Каменный уголь, древесина, топливо из отходов |
Gotaverken |
| Solvay Osterreich |
Эбензее |
Австрия |
Каменный уголь, лигнит, газ, мазут, древесина |
Waagner Biro |
| Southeast Paper |
Дублин |
США |
Каменный уголь, шлам |
Ahlstrom |
| UDG Niagara Goodyear |
Ниагара Фоллз |
США |
Каменный уголь, покрышки |
Ahlstrom |
Технология сжигания в циркулирующем кипящем слое принята во всем мире в качестве промышленно испытанной технологии. Преимущества этой технологии сходны с преимуществами установок для сжигания в кипящем слое. В мире на 1998 г. работало более 300 таких установок различной производительности. Гибкость таких установок по отношению к используемому топливу обеспечила их широкое применение для различных видов топлива как совместно с биомассой и отходами, так и отдельно топлива из биомассы и отходов.
Котлы с пузырьковым кипящим слоем толерантны к различным источникам топлива с неоднородными по размерам частицами, где часто разброс их размеров довольно значителен – от опилок до 75-миллиметровых кусочков топлива. Влажность может варьироваться в диапазоне от 35 % до 60 %. В результате, требования к хранению и перемешиванию смесей из угля/отходов относительно просты и не требуют больших затрат.
Циклонные топки – это вид топки с жидким шлакоудалением, используются в основном в энергетических котлах.
Основным преимуществом котлов с циклонными предтопками являются возможность сжигать самые разнообразные виды топлива, включая основные виды угля, мазут, природный газ, различные виды твердого топлива из биомассы (в основном древесной, такой как древесина, кора, опилки, древесные отходы), а также бытовые отходы.
Однако несмотря на определенную универсальность по топливу этих топочных устройств, у них нет перспективы использования из-за повышенных выбросов NО
х. Поэтому такие топочные устройства не проектируются и не планируются к внедрению. Совместное сжигание биомассы и угля может иметь место в находящихся в эксплуатации (а таких в мире более 1000) установках, которые не подвергались модернизации (перевод на твердое шлакоудаление).
В России число таких установок весьма ограниченно и исчисляется лишь некоторыми опытно-промышленными установками. По этим причинам они для России совершенно не перспективны для сжигания биомасс.
Размер фракций, сжигаемых в циклоне, должен составлять меньше 6,3 мм. В этом случае схема топливоприготовления древесной массы включает в себя классификатор (барабанный грохот как дисковый классификатор), после которого крупные фракции возвращаются на дробилку, основную дробилку и бункер биомассы. Транспорт по топливному тракту осуществляется конвейером. Отмечается при этом очень высокая запыленность помещения летучей пылью, что сильно усложняет условия эксплуатации и вопросы взрывобезопасности. Необходим комплекс специальных технических решений для их устранения (обеспылевание, пылеподавление и др.).
Введение в циклонный предтопок вместе с углем древесных опилок в количестве до 10 % улучшает условия воспламенения и выгорания всей топливной массы.
