Угольный паровой котел – механизм и особенности работы

В отличие от газа и нефти, запасы угля в земле практически не ограничены. Согласно недавним подсчетам, даже при повсеместном переходе на твердое топливо, существующих залежей хватит более чем на 300 лет. Единственное, что ограничивает применение угля – это большое количество вредных выбросов, появляющихся во время сжигания топлива.

Содержание:

• Устройство парового котла, работающего на угле
  • Технология сжигания угля
  • Технология работы на угольной пыли
• Область применения паровых котельных установок
• Нормативные требования к помещению под паровой котел
  • Правила пуска и остановки котла на угле для выработки пара

Угольный паровой котел последнего поколения, лишен экологических недостатков. Количество вредных выбросов сокращено к минимуму. Появилась возможность использования, как кускового топлива, так и мелкой пыли.

Устройство парового котла, работающего на угле

Первые угольные котлы работали в режиме обычного горения. Тепло, получаемое от сжигания топлива, аккумулировалось теплообменником не более чем на 70%. Опыт применения технологии угольной газогенерации в паровых котельных установках и постепенное внедрение новых технических решений, позволили увеличить КПД до 92%.

Одним из недавних нововведений, является использование в конструкции котла инновационной факельной горелки, предназначенной для сжигания пыли. Автоматика управления и автоматизация работы, были улучшены и претерпели изменения, что сделало возможным не останавливать процесс горения в топке, в течение всего отопительного сезона.

Техническое описание, предлагаемое к каждому паровому теплогенератору, описывает следующие особенности устройства, предлагаемого водогрейного оборудования:

• Одновременное производство пара и подогрева теплоносителя. Котлы выполняют сразу три задачи: нагревают воду для ГВС, теплоноситель в системе отопления и продуцируют влажный пар. После прохождения паросепаратора, производится сухой пар с высокой температурой нагрева.
• Загрузка топлива – паровой угольный котёл с автоматической подачей, использует шнековую передачу (для фракционного топлива) или вакуумный насос (для пыли). Автоматика полностью контролирует процесс сгорания, модулируя температурный режим в пределах 30-100%, в зависимости от потребности здания в тепле.
  
• Система самоочистки – в топочной камере предусмотрены движущиеся колосниковые решетки. По мере прогорания угля, оставшаяся зола сбрасывается вниз и удаляется в специальный короб. Система также очищает дымоходные каналы. Своевременное удаление нагара, приводит к увеличению рабочего ресурса теплогенератора.
• Принцип сжигания топлива – в конструкции используются слоевые, факельные и комбинированные топки. В слоевой топочной камере, кусковой уголь сжигается посредством газогенерации или пиролиза. Факельные горелочные устройства предназначены для работы на мелкой угольной пыли. Паровые котлы большой мощности, работающие на угле, нередко, в своей конструкции используют топки комбинированного типа.
  
• Изоляция топки – горение осуществляется при высоких температурах, достигающих 900°С. Во избежание теплопотерь и предотвращения ожогов, внешний кожух котла защищен теплоизоляционным материалом.

Норма расхода угля в газогенераторных станциях, уменьшилась на 25-30%, по сравнению с обычными котлами. Если дополнительно учесть высокий КПД теплогенератора 85-92%, становится очевидной экономическая выгода от приобретения парового отопительного оборудования.

Технология сжигания угля

Кусковой уголь используется в котлах со слоевым сжиганием топлива. В устройстве предусмотрена колосниковая решетка, способствующая равномерному распространению воздуха в топочной камере и препятствующая осыпанию фракций до полного сгорания.

Современные модели работают с использованием пиролиза или газогенерации, что привело к следующим изменениям во внутреннем устройстве:

• Две топки – в газогенераторных установках используется две камеры сгорания. Слоевое сжигание угля в топке происходит при ограниченном поступлении воздуха. Выделяемый в процессе окисления углекислый газ, дожигается в отдельной камере.
• Система электророзжига – розжиг парового котла осуществляется посредством электрической плазменной дуги. В топочной камере установлены фотоэлементы, фиксирующие затухание пламени.
• Шнековая подача угля – паровые котельные установки с механизированной загрузкой угля в топку, подключаются к объемному бункеру. Вместимости хранилища достаточно, чтобы обеспечить бесперебойную работу в течение всего отопительного сезона.

Перерасход топлива может быть вызван сбоями в заводских настройках подачи угля, а также, повышенной влажности сырья. Рекомендуется хранить топливо в закрытых хранилищах.

Технология работы на угольной пыли

Современные пылеугольные паровые котлы, вместо использования слоевой топочной камеры, снабжаются камерными или факельными горелочными устройствами. Сжигание топлива осуществляется следующим образом:

• В отдельно стоящий бункер, загружается угольная пыль.
• Посредством пыленасоса, осуществляется подача пыли на горелку, расположенную горизонтально.
• Пыль подается под давлением на горелку и воспламеняется посредством плазмы.
• Чтобы обеспечить равномерный нагрев теплоносителя, паровые котлы на угольной пыли снабжаются вращающейся вокруг горелки топочной камерой.
• Предусмотрена защита от погасания факела. Внутри топки установлены оптические датчики, дающие сигнал на включение дуги в случае отсутствия пламени. Стабильную подачу и снижение расхода угольной пыли, обеспечивают емкостные расходомеры.

Используется несколько способов сжигания угольной пыли. Наиболее экологичным считается метод горения в чистом кислороде, самым экономичным, трехступенчатый дожиг топлива.

Область применения паровых котельных установок

Паровые котлы на угольном топливе с высоким КПД, имеют широкую сферу применения. Станции востребованы для отопления бытовых помещений, используются в производственных целях.

Наиболее востребованы паровые угольные котлы большой производительности с автоматической загрузкой топлива, для следующих типов зданий:

• Помещения большой площади с возможностью парового отопления.
• Производственные здания, основная сфера деятельности которых связана с нефтепереработкой, изготовлением мебели, сельским хозяйством и т.п.
• Коттеджные поселки и отдельные здания.

Перед определением целесообразности приобретения парового котла, стоит получить грамотную консультацию.

Нормативные требования к помещению под паровой котел

Принцип действия паровой угольной котельной установки связан с использованием разогретых дымовых газов. Рабочая температура в топочной камере колеблется от 550 до 900°С.

Основные требования и нормы к помещению, используемому под котельную, связаны с обеспечением безопасной эксплуатации и предотвращением возможного возгорания:

• Под котельную используют сухое отапливаемое помещение с наличием приточно-вытяжной вентиляции и хорошим естественным освещением.
• Устанавливаются герметичные осветительные приборы, защищенные от механического повреждения защитной сеткой.
• Между топливным бункером и котлом, выдерживают минимальное расстояние 1 м., устанавливают негорючую перегородку.
• Стены и пол здания облицовывают керамической плиткой или любым другим негорючим материалом.
• Угольный паровой котел малой мощности (до 40 кВт) с автоматизированной подачей топлива, устанавливают в любом месте здания. Котлы с большей производительностью, обязательно ставят в отдельном помещении.
• Требуется подключение системы водоподготовки. Рекомендуется использовать фильтры на основе карбона. Свойства угольных фильтров оптимально подходят для смягчения воды и устранения масляных и других остатков, снижающих время эксплуатации котла.

В котельной проводится регулярная влажная уборка. Обязательно использование противопожарной сигнализации и наличие средств индивидуальной защиты, и пожаротушения.

Правила пуска и остановки котла на угле для выработки пара

Запуск и остановка станции выполняются исключительно обслуживающим персоналом. Во время первого пуска, осуществляется сдача котельной в эксплуатацию. В случае возникновения аварийных ситуаций и необходимости в срочной остановке котла, выполняют следующие условия:

• Угольный паровой котел с ручной топкой – закрывают шиберную заслонку, отключают систему подачи воздуха в топочную камеру. Группа безопасности, при перегреве теплоносителя, автоматически сбросит давление из системы.
• Автоматические котлы – дается сигнал с пульта на отключение котельной. Весь остальной процесс: остановку пылеугольной горелки, шнековой подачи, вентиляторов, выполняет автоматика.

Чтобы избежать несчастных случаев, остановку и запуск котельной, выполняет исключительно квалифицированный персонал, обслуживающий паровое оборудование.