Конструкционный расчет котла на соломе
Обновлено: 11.05.2024
Общая характеристика котельного агрегата, котельной установки. Элементы, входящие в состав котельного агрегата. Тракты котла. Состав и параметры продуктов сгорания. Тепловой баланс котла , страница 44
В других случаях, особенно когда в качестве топлива используется сернистый мазут, воздух перед подачей в воздухоподогреватель нагревается в калориферах за счет пара низкого давления, температура которого около 180 °С.
Тема 18. Тепловой расчет котла
Поверочный и конструктивный (проектный) тепловые расчеты котлов. Общий порядок теплового расчета.
Поверочный и конструктивный (проектный) тепловые расчеты котлов.
В поверочном тепловом расчете по принятой конструкции и размерам котла для заданных нагрузки и вида топлива определяют температуры воды, пара, воздуха и газов на границах между отдельными поверхностями нагрева, коэффициент полезного действия, расход топлива, расход и скорости пара, воздуха и дымовых газов.
Поверочный расчет производят для оценки показателей экономичности и надежности котла при работе на заданном топливе, выявления необходимых реконструктивных мероприятий, выбора вспомогательного оборудования и получения исходных материалов для проведения расчетов: аэродинамического, гидравлического, температуры металла и прочности труб, интенсивности золового износа труб, коррозии и др.
В конструктивном тепловом расчете определяют размеры топки и поверхностей нагрева котла, необходимых для обеспечения номинальной (наибольшей) производительности в длительной эксплуатации при номинальных величинах параметров пара и питательной воды, принятых показателей экономичности и характеристиках топлива.
Результаты конструктивного расчета используются для выбора вспомогательного оборудования и оценки аэродинамических, гидравлических, прочностных и других характеристик надежности котла.
Порядок и последовательность теплового расчета.
При конструктивном расчете котла или отдельных его элементов по заданным температурам дымовых газов и обогреваемой среды определяется тепловосприятие каждого элемента, после чего рассчитываются температурный напор и коэффициент теплопередачи и из уравнения теплообмена находится величина поверхности нагрева.
При поверочном расчета котла неизвестны не только промежуточные температуры дымовых газов и внутренней среды, но и искомые температуры уходящих газов, подогрева воздуха и иногда перегрева пара. Для выполнения расчета приходится уточнять их путем последовательных приближений.
При поверочном расчета отдельных поверхностей обычно задаются температуры (энтальпии) каждой из сред только на одном конце поверхности нагрева. Энтальпии сред на другом конце определяются путем последовательных приближений.
Поверочный расчет котла при одноступенчатой компоновке хвостовых поверхностей нагрева рекомендуется вести в следующей последовательности.
Оцениваются температуры уходящих газов и подогрева воздуха, определяются тепловые потери. КПД котла и расход топлива. После этого рассчитываются температуры газов на выходе из топки и методом последовательных приближений - за последующими поверхностями нагрева, до воздухоподогревателя.
При расчете воздухоподогревателя известны температуры газов на входе (из расчета экономайзера) и воздуха, подаваемого в тракт. Путем последовательных приближений определяются температура уходящих газов и горячего воздуха. Если полученная температура уходящих газов отличается от принятой в начале расчета не более чем на ±10 °С, а температура горячего воздуха – не более чем на ±40 °С, то расчет теплообмена считается законченным и найденные значения температуры окончательными, так как следующее приближение может уточнить их только на 2 – 3 °С (при ошибке в оценке температуры подогретого воздуха до 40 °С температура на выходе из топки изменится не более чем на ±10 °С, что практически не скажется на расчете последующих поверхностей нагрева).
С учетом полученного значения температуры уходящих газов уточняют потерю тепла с уходящими газами, КПД агрегата и расход топлива. Далее по расчетному значению температуры горячего воздуха и полученному ранее значению температуры газов на выходе из топки уточняют тепловосприятие лучевоспринимающих поверхностей, отнесенное к 1 кг (1 м 3 ) топлива.
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ЧИСТОГО ВОЗДУХА «ТЕПЛОТОК» на СОЛОМЕ
Мощность ______________ от 0,8 до 3,2 МВт Топливо __ рулонная или тюкованная солома Влажность топлива ______________ средняя Теплоноситель _____________ чистый воздух Температура агента ______________ до 200°С
Теплогенератор «ТЕПЛОТОК» - новая разработка компании «Союз Проект». Данное оборудование позволяет использовать рулонную или тюкованную солому в качестве топлива, получая на выходе чистый воздух, нагретый до необходимой для сушки температуры. Технология постепенной подачи рулонов в топку позволяет обеспечить непрерывное горение и стабильность температуры сушильного агента.
Выраженный экономический эффект при замещении традиционного топлива обеспечивает быструю окупаемость оборудования. При соответствующей комплектации в качестве топлива могут использоваться и другие отходы (лузга, зерновой мусор, опилки, щепа и др.) ПРЕИМУЩЕСТВА: уникальная технология постепенной подачи рулонов в топку, обеспечивающая
• непрерывное горение (т.н. «сигарный метод») и, как следствие, стабильную
температуру теплоносителя, без провалов
• механизация подачи соломы в топку
• теплоноситель – чистый воздух без сернистых примесей, что важно для сушки
зернопродукта
• возможность агрегатирования с сушилками любого типа
• окупаемость за один-два сезона сушки
ИНТЕРАКТИВНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ: ОПИСАНИЕ РАБОТЫ:Погрузчик поочередно подает рулоны соломы в гидравлический податчик. Рулоны постепенно проталкиваются в топку теплогенератора, где сгорают по мере продвижения, освобождая место для следующих. Тем самым обеспечивается непрерывность горения и стабильность температурных характеристик теплоносителя. Горячие дымовые газы поступают в пластинчатый теплообменник, где отдают тепловую энергию нагнетаемому из атмосферы чистому воздуху, затем направляются в циклонную установку, где происходит их механическая очистка от зольного остатка, и в итоге выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Нагретый чистый воздух направляется через воздуховод в зерносушилку.
Способ сжигания соломы в котле и водогрейный котел, работающий на соломе
РЕФЕРАТ
Объектом изобретения являются способ сжигания соломы в котле и водяной котел, работающий на соломе в виде прессованных брикетов, которые могут использоваться в системах отопления - как для отдельных жилых зданий, так и для целых жилых массивов. Заявлен способ сжигания соломы в котле, включающем в себя камеру сгорания соломы и камеру сгорания газа, который заключается в розжиге прессованного брикета, помещаемого в камеру сгорания соломы, и подаче воздуха в камеру сгорания соломы через камеру сгорания газа. Воздух подается из нескольких точек - с задней стороны котла, под нижней кромкой перегородки, разделяющей две камеры, и с противоположной стороны, по боковым стенкам котла, над нижней кромкой перегородки. Этот способ сжигания соломы в котле характеризуется тем, что воздух подается наклонно относительно вертикальных боковых стенок котла, а острый угол подачи воздуха, измеренный относительно горизонтального направления, составляет от 0.1 до 30°. Водяной котел, работающий на соломе, согласно изобретению, состоит из камеры сгорания соломы и камеры сгорания газа, расположенных рядом друг с другом и окруженных водяной рубашкой. Эти две камеры отделены друг от друга перегородкой, которая имеет проем внизу, а над камерами расположен теплообменник. Внутри водяной рубашки, в нижней ее части, расположен аэратор. Камера сгорания газа снабжена рядом труб подачи воздуха, расположенных в задней стенке котла, и труб подачи воздуха с противоположной стороны, расположенных в боковых стенках котла. Водяная рубашка снабжена, с обеих сторон от камеры сгорания газа, дополнительными аэраторами, а стенки обеих камер снабжены поперечными ребрами жесткости. Котел характеризуется тем, что ряд труб (8) подачи воздуха, расположенных в задней стенке котла, расположен наклонно относительно вертикальных стенок котла, а острый угол, образованный трубами (8) относительно горизонтального направления, составляет от 0.1 до
7
Текст
(51) 23 6/00 (2006.01) 23 7/10 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ нижней кромкой перегородки, разделяющей две камеры, и с противоположной стороны, по боковым стенкам котла, над нижней кромкой перегородки. Этот способ сжигания соломы в котле характеризуется тем, что воздух подается наклонно относительно вертикальных боковых стенок котла, а острый угол подачи воздуха, измеренный относительно горизонтального направления,составляет от 0.1 до 30. Водяной котел,работающий на соломе, согласно изобретению,состоит из камеры сгорания соломы и камеры сгорания газа, расположенных рядом друг с другом и окруженных водяной рубашкой. Эти две камеры отделены друг от друга перегородкой, которая имеет проем внизу, а над камерами расположен теплообменник. Внутри водяной рубашки, в нижней ее части, расположен аэратор. Камера сгорания газа снабжена рядом труб подачи воздуха,расположенных в задней стенке котла, и труб подачи воздуха с противоположной стороны,расположенных в боковых стенках котла. Водяная рубашка снабжена, с обеих сторон от камеры сгорания газа, дополнительными аэраторами, а стенки обеих камер снабжены поперечными ребрами жесткости. Котел характеризуется тем, что ряд труб (8) подачи воздуха, расположенных в задней стенке котла, расположен наклонно относительно вертикальных стенок котла, а острый угол, образованный трубами (8) относительно горизонтального направления, составляет от 0.1 до 30.(73) МЕТАЛЕРГ Спулка из ограничона одповедзялносьця Спулка Командытова(74) Тагбергенова Модангуль Маруповна Тагбергенова Алма Таишевна Касабекова Найля Ертисовна(54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ СОЛОМЫ В КОТЛЕ И ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ,РАБОТАЮЩИЙ НА СОЛОМЕ(57) Объектом изобретения являются способ сжигания соломы в котле и водяной котел,работающий на соломе в виде прессованных брикетов, которые могут использоваться в системах отопления - как для отдельных жилых зданий, так и для целых жилых массивов. Заявлен способ сжигания соломы в котле, включающем в себя камеру сгорания соломы и камеру сгорания газа,который заключается в розжиге прессованного брикета, помещаемого в камеру сгорания соломы, и подаче воздуха в камеру сгорания соломы через камеру сгорания газа. Воздух подается из нескольких точек - с задней стороны котла, под Объектами изобретения являются способ сжигания соломы в котле и водогрейный котел,работающий на соломе в виде прессованных брикетов, которые могут использоваться в системах отопления - как для отдельных жилых зданий, так и для целых жилых массивов. Известен способ сжигания соломы в котле согласно изобретению, описанный в патенте 194644. Этот котел включает в себя камеру сгорания соломы и камеру сгорания газа. Способ согласно этому изобретению заключается в розжиге прессованного брикета, помещаемого в камеру сгорания соломы, и подаче воздуха в камеру сгорания соломы через камеру сгорания газа. Этот способ характеризуется тем, что воздух подается из нескольких точек - с задней стороны котла, под нижней кромкой перегородки, разделяющей две камеры, и с противоположной стороны, по боковым стенкам котла, над нижней кромкой перегородки. С противоположной стороны - по боковым стенкам котла - поступает 10-30 от общего объема подаваемого воздуха. Расстояние по вертикали между каналами подачи воздуха в обоих направлениях - меньше, чем высота проема,соединяющего две камеры. Подача воздуха в противоположном направлении осуществляется со стороны боковых стенок котла у перегородки,разделяющей две камеры. Подача воздуха в противоположном направлении осуществляется над нижней кромкой перегородки, на высоте, меньшей,чем 1,5 размера высоты проема, соединяющего обе камеры - в предпочтительном случае, на уровне,составляющем 1,1 размера названной высоты. Также известен водогрейный котел, работающий на соломе, согласно изобретению по патенту 194644. Этот котел состоит из камеры сгорания соломы и камеры сгорания газа,расположенных рядом друг с другом и окруженных водяной рубашкой. Эти две камеры отделены друг от друга перегородкой, которая имеет проем внизу,а над камерами расположен теплообменник при этом, внутри водяной рубашки, в нижней ее части,расположен аэратор. Котел характеризуется тем, что камера сгорания газа снабжена рядом труб подачи воздуха, расположенных в задней стенке котла, и труб подачи воздуха с противоположной стороны,расположенных в боковых стенках котла, где водяная рубашка с обеих сторон от камеры сгорания газа снабжена дополнительными аэраторами, а стенки обеих камер снабжены поперечными ребрами жесткости. Трубы с противоположной стороны расположены у перегородки, разделяющей камеры сгорания газа и камеру сгорания соломы. Трубы с противоположной стороны расположены над рядом труб, на высоте, меньшей, чем 1,5 размера высоты проема, соединяющего обе камеры в предпочтительном случае,на уровне,составляющем 1,1 размера названной высоты. Котел имеет две трубы подачи воздуха с противоположной стороны. Согласно изобретению, способ сжигания соломы в котле, при котором котел включает в себя камеру сгорания соломы и камеру сгорания газа,2 заключается в розжиге прессованного брикета,помещаемого в камеру сгорания соломы, и подаче воздуха в камеру сгорания соломы через камеру сгорания газа. Воздух подается из нескольких точек - с задней стороны котла, под нижней кромкой перегородки, разделяющей две камеры, и перекрестно, со стороны боковых стенок котла, над нижней кромкой перегородки. Этот способ сжигания соломы в котле характеризуется тем, что воздух подается наклонно относительно вертикальных боковых стенок котла, а острый угол подачи воздуха,измеренный относительно горизонтального направления, составляет от 0,1 до 30. Предпочтительно, если воздух подается под острым углом от 5 до 15, по трубам диаметром 2555 мм, со скоростью 15-45 м/с. Водогрейный котел, работающий на соломе,согласно изобретению, состоит из камеры сгорания соломы и камеры сгорания газа, расположенных рядом друг с другом и окруженных водяной рубашкой. Эти две камеры отделены друг от друга перегородкой, которая имеет проем внизу, а над камерами расположен теплообменник при этом,внутри водяной рубашки, в нижней ее части,расположен аэратор. Камера сгорания газа снабжена рядом труб подачи воздуха, расположенных в задней стенке котла, и труб перекрестной подачи воздуха, расположенных в боковых стенках котла. Водяная рубашка снабжена, с обеих сторон от камеры сгорания газа,дополнительными аэраторами, а стенки обеих камер снабжены поперечными ребрами жесткости. Котел характеризуется тем, что ряд труб подачи воздуха,расположенных в задней стенке котла, расположен наклонно относительно вертикальных стенок котла,а острый угол, образованный трубами относительно горизонтального направления, составляет от 0,1 до 30. Предпочтительно, если острый угол,образованный рядом труб относительно горизонтального направления, составляет от 5 до 15, внутренний диаметр каждой из труб,образующих указанный ряд труб, составляет 2555 мм, а расстояние между трубами, образующими указанный ряд, составляет 30-600 мм. Способ сжигания соломы в котле и водогрейный котел,работающий на соломе,согласно изобретению, характеризуются очень высокой производительностью. Это обусловлено более эффективным дожиганием газов в камере дожигания в результате нового расположения труб подачи воздуха и нового способа подачи воздуха. Наклонное расположение труб и подача воздуха под наклоном приводят к лучшему смешиванию воздуха с не полностью сгоревшими газами таким образом,что имеет место их полное сгорание, что, в свою очередь, приводит к достижению большего количества тепла на единицу количества соломы,подаваемой в камеру сгорания. Кроме того,улучшаются выбор труб и количество подаваемого тепла. Способ сжигания соломы и водогрейный котел,работающий на соломе, согласно изобретению,подробнее описываются в одном из вариантов осуществления и на чертежах, где на Фиг.1 изображен водогрейный котел в вертикальном разрезе, а на Фиг.2 изображен водогрейный котел в горизонтальном разрезе. Как показано на Фиг.1 и Фиг.2 в состав водогрейного котла, работающего на соломе,согласно изобретению, входят камера сгорания соломы 1 и камера сгорания газа 2, расположенные рядом друг с другом и окруженные водяной рубашкой 3. Две камеры 1 и 2 отделены друг от друга перегородкой 4, которая имеет проем 5 внизу. Над камерами 1 и 2 расположен теплообменник 6. Внутри водяной рубашки 3, в нижней ее части,располагается аэратор 7. Камера сгорания газа 2 снабжена рядом труб 8 подачи воздуха,расположенных в задней стенке котла, и трубами подачи воздуха 9 перекрестно, расположенных в боковых стенках котла. Водяная рубашка 3 снабжена, с обеих сторон от камеры сгорания газа 2,дополнительными аэраторами 10, а стенки обеих камер 1 и 2 снабжены поперечными ребрами жесткости 11. Ряд труб подачи воздуха 8,расположенных в задней стенке котла,располагается наклонно относительно вертикальных стенок котла, а острый угол , который образован трубами 8 относительно горизонтального направления,составляет от 0,1 до 30. Эффективному смешиванию потоков воздуха из труб 8 и 9 подачи воздуха с потоком топочного газа с недожженными частицами топлива из камеры сгорания оломы 1 для их полного дожигания и,соответственно,увеличения количества получаемого тепла способствует использование образующих ряд труб с внутренним диаметром 2555 мм, которые размещают на расстоянии 30-600 мм друг от друга. Как установлено, достижение наибольшего количества тепла от сжигания соломы можно получить при размещении труб 8 подачи воздуха под острым углом, составляющим от 5 до 15 относительно горизонтального направления. В одном из вариантов осуществления водогрейного котла острый угол наклона труб 8 составляет 10, внутренний диаметруказанных труб 8 подачи воздуха - 45 мм, и расстояние А между отдельными трубами - 200 мм. Работающий на соломе водогрейный котел действует следующим образом. В камеру сгорания соломы 1 помещают брикет соломы, который поджигают. В результате горения соломы,выделяется тепло, и из камеры сгорания соломы 1 выходят горячие топочные газы (направление течения газов показано стрелками на Фиг.1). Топочные газы выходят из камеры сгорания соломы 1 через проем 5 в камеру сгорания газа 2. Одновременно, вентилятор 12 нагнетает воздух в воздушный короб 13, откуда он со скоростью 15-45 м/с, подается по трубам 8 и 9 в камеру сгорания газа 2. Наилучший результат в дожигании топочных газов достигается при углерасположения труб 8 относительно горизонтального направления, составляющем от 5 до 15. В одном из вариантов осуществления водогрейного котла, воздух подается по трубам 8 и 9 в камеру сгорания газа 2 со скоростью 20 м/с. В результате, горячие топочные газы, поступающие в камеру сгорания газа 2, сталкиваются с мощными потоками воздуха, выходящего из расположенных наклонно труб 8, и воздуха, выходящего из боковых труб подачи воздуха 9. Благодаря этому образуется столь мощный вихрь газов, что происходит полное их дожигание. Перекрестное движение потоков воздуха, а также его наклонная подача со стороны ряда труб, расположенных в задней стенке котла,препятствуют расширению потока топочных газов,концентрируя его в зоне взаимодействия с воздухом и, таким образом, способствуя его полному сгоранию, и увеличивает скорость сгорания недогоревших частиц топлива в топочном газе,создавая при этом больше тепла. Полностью сгоревшие и одновременно горячие газы поступают в вышерасположенный теплообменник 6 без потери выработанного тепла. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ сжигания соломы в котле, содержащем камеру сгорания соломы и камеру сгорания газа,заключающийся в розжиге прессованного брикета,помещаемого в камеру сгорания соломы, и подаче воздуха в камеру сгорания соломы через камеру сгорания газа, куда воздух подают из нескольких точек - с задней стороны котла, под нижней кромкой перегородки, разделяющей две камеры, и перекрестно, со стороны боковых стенок котла над нижней кромкой перегородки, характеризующийся тем, что с задней стороны котла воздух подают под острым угломотносительно горизонтального направления, составляющим от 0,1 до 30. 2. Способ согласно пункту 1, характеризующийся тем, что воздух подают под острым углом ,составляющим 5-15. 3. Способ согласно пункту 1, характеризующийся тем, что с задней стороны котла воздух подают по трубам диаметром 25-55 мм. 4. Способ согласно пункту 1, характеризующийся тем, что с задней стороны котла воздух подают со скоростью 15-45 м/с. 5. Водогрейный котел, работающий на соломе,состоящий из камеры сгорания соломы и камеры сгорания газа, расположенных рядом друг с другом и окруженных водяной рубашкой, где эти две камеры отделены друг от друга перегородкой,которая имеет проем внизу, над камерами расположен теплообменник, а внутри водяной рубашки, в нижней ее части, расположен аэратор,где камера сгорания газа снабжена рядом труб подачи воздуха, расположенных в задней стенке котла, и труб подачи воздуха перекрестно,расположенных в боковых стенках котла, водяная рубашка с обеих сторон от камеры сгорания газа снабжена дополнительными аэраторами, а стенки обеих камер снабжены поперечными ребрами жесткости, характеризующийся тем, что ряд труб (8) подачи воздуха, расположенных в задней стенке котла,расположен наклонно относительно вертикальных стенок котла, а острый угол,3(8) относительно горизонтального направления, составляет от 0,1 до 30. 6. Котел согласно пункту 5, характеризующийся тем, что ряд труб (8) образует острый угол относительно горизонтального направления,составляющий от 5 до 15. 7. Котел согласно пункту 5, характеризующийся тем, что внутренний диаметркаждой из труб (8),образующих ряд труб, составляет 25-55 мм. 8. Котел согласно пункту 5, характеризующийся тем, что расстояние (А) между трубами (8),образующими ряд труб, составляет 30-600 мм.
Котел на соломе
В связи с постоянным подорожанием энергетических ресурсов, развитие твердотопливных котлов на альтернативных видах топлива не стоит на месте. Одним из дешевых и эффективных способов отопления является котел на соломе, который в зависимости от модели в состоянии обеспечить теплом малые и большие помещения как жилого, так и промышленного назначения.
Солома является довольно дешевым топливом, которое нередко просто остается на полях и не убирается. Однако в развитых странах она является далеко не последним по популярности топливом, и эффективно используется для сжигания в котлах, разработанных для этих целей. Чаще всего солома собирается и прессуется в тюки стандартного размера, которые удобно транспортировать и хранить. Также удобно использовать тюкованную солому для загрузки в топку котла.
Помимо экономичности и эффективности, солома является экологически чистым топливом с минимальным содержанием вредных для окружающей среды веществ в продуктах ее горения. Зола от сжигаемой соломы с успехом может использоваться в качестве удобрения и возвращаться на поля с помощью специального сельскохозяйственного оборудования.
Котлы на тюках соломы
Преимуществом таких котлов является возможность загружать в топку по несколько целых тюков, что упрощает процесс их обслуживания. Благодаря системе терморегулирования и нагнетанию потока воздуха в топку, горение происходит максимально эффективно и стабильно.
Среди таких котлов выпускаются варианты с различными способами загрузки топлива, поджигания и контроля горения. В моделях с постоянным горением есть возможность подгружать свежие тюки по мере прогорания предыдущих. Это дает возможность постоянно поддерживать необходимую температуру горения. В тех модификациях, которые позволяют периодическую загрузку тюков только после полного сгорания предыдущей порции, предусмотрены аккумулирующие емкости, которые накапливают тепловую энергию во время горения, и отдают ее в период перезагрузки топки.
Для примера котла на тюках соломы можно привести модель Heiztechnik Q Plus Agro 50. Этот котел работает на тюках соломы с возможностью догрузки топлива прямо во время горения. Контроль горения осуществляется с помощью датчика температуры, который управляет нагнетающим вентилятором. Вентилятор поддерживает необходимую интенсивность горения, обеспечивая отрегулированную температуру теплоносителя.
В качестве теплоносителя используется вода, которая прогревается в рубашке объемом 0,62 куб. м, и подается циркуляционными насосами в систему отопления. Рабочая температура теплоносителя составляет 85 градусов по Цельсию. Котел выпускается в различных модификациях, отличающихся по мощности.
Котлы длительного горения на соломе
Поскольку солома является топливом, которое при обычных условиях сгорает достаточно быстро, то для обеспечения длительного горения в котлах применяются специальные технологии.
Солома может загружаться в топку либо несколькими тюками, которые постепенно сгорают благодаря регулируемому нагнетанию воздуха. Причем воздух нагнетается не только с разным давлением, но и с различной направленностью. Это обеспечивает равномерное сгорание загруженного топлива на протяжении длительного времени.
Помимо этого применяется подача топлива в котел на соломе через специальную дробилку и систему труб. Такая система обеспечивает непрерывную подачу топлива, которое регулируется специальными датчиками. Для обслуживания таких котлов необходимо периодически загружать тюки соломы в специальное отделение с помощью погрузчика, откуда она автоматически попадает в дробилку по мере надобности.
Котлы на соломе как источник энергии для сельского хозяйства
В современных условиях общепризнанным фактом является то, что сжигать сухие отходы сельскохозяйственного производства для получения тепла в 2,5-5,0 раза выгоднее, чем использовать газ. Впрочем, сжигать можно разные сухие органические отходы: измельченные растительные остатки, опилки, отходы от очистки зерна, подсолнечную шелуху, солому - главное, чтобы они были сухими. В предлагаемой статье мы рассмотрим возможности использования соломы в качестве топлива.
Стоит отметить, что использовать солому для производства тепла можно как в небольших аграрных предприятиях, так и на мощных элеваторах. Этот вариант энергообеспечения особенно актуален в случае, если в хозяйстве есть собственное растениеводство, которое стабильно дает большое количество соломы.
Солома зерновых культур в виде соломенных тюков, резки или гранул (пеллет) является хорошим энергоносителем. По своей теплосоздающей способности сжигания 2,34 кг соломы равнозначно сжиганию 1 м 3 природного газа. Но ее использования для удовлетворения энергетических потребностей промышленных предприятий, ферм или элеваторов обойдется им в три раза дешевле по сравнению с природным газом.
Большинство соломы зерновых культур, которые производят в Украине, является побочным продуктом и никак не используется. Убирать соломенные кучи с поля после уборки озимой пшеницы с помощью комбайна потом очень проблематично.
Традиционные направления использования соломы зерновых культур:
- подстилка для животных;
- корм для животных;
- полевая мульча и органика — измельчение с последующей заделкой в почву (например, во время пахоты) для увеличения содержания гумуса и повышения почвенного плодородия.
Сбор и заготовка соломы для котлов
При разработке схемы производства энергии из соломы нужно учитывать сезонность получения этого топливного источника. Озимые культуры (ячмень, пшеницу, овес, масляный рапс) собирают с июля по сентябрь, поэтому в этот период будет доступна и солома. А при выращивании яровых культур она может служить топливом с конца августа до начала ноября.
Солому тюкуют с помощью балеров (пресс-подборщиков). Обычно тюки изготавливают двух форм - круглого и квадратного сечения. Тюки квадратного сечения более пригодны для транспортировки на большие расстояния, поскольку их можно плотнее вложить. Поэтому когда вы выбираете балер для нужд своего хозяйства, нужно учитывать силу его прессования: чем выше плотность тюков, тем лучше. Это уменьшит расходы на транспортировку тюков. Также большое значение имеет длина резки соломы: чем она короче, тем лучше. Ну и, конечно, солома обязательно должна быть сухой.
Самый распространенный способ сбора соломы - в круглые тюки. Но для ее транспортировки - это не лучший вариант. Для ее перевозки лучше использовать квадратные тюки.
Для сбора соломы применяют пресс-подборщики разных видов. Для погрузки соломы очень удобно использовать телескопические погрузчики.
Логистика соломы заключается в ее транспортировке на ферму для дальнейшего хранения и производства пеллет или транспортировки off-farm, то есть непосредственно пользователю. Чем ближе к месту производства соломы расположен теплогенератор, в котором сжигают эту солому, тем дешевле будет логистика. Для транспортировки на большие расстояния имеет смысл изготавливать соломенные гранулы.
Таким образом, в стандартный грузовик для транспортировки соломы может поместиться от 25 до 40 т соломы в тюках, что делает такую логистику вполне рентабельной даже при транспортировке на большие расстояния.
Солома для производства энергии
Использование соломы в качестве топлива в котлах / теплообменниках (бойлерах) может вызвать коррозию металлических поверхностей теплообменников. Но есть определенные производители котлов (бойлеров), которые дают гарантию на длительное использование своих котлов, они предназначены именно для сжигания соломы.
Солома - это нейтральное топливо по созданию СО2, и именно поэтому она может играть важную роль в цепочке выработки и поставки «зеленой», то есть екологически безопасной энергии. К тому же солома - это возобновляемый ресурс, ведь до тех пор, пока будут выращивать зерновые культуры - будет и солома. Например, в Дании такой растительный источник используют как энергетическое топливо начиная с 70-х годов, и следует отметить - очень успешно. Солома, применяемая в качестве топлива, обычно содержит 14-20% воды, которая испаряется во время горения.
Сухое вещество, которое осталось, составляет менее 50% углерода, 6% водорода, 42% кислорода и небольшое количество азота, серы, кремния и других минералов, в том числе щелочных (на основе натрия и калия) и хлоридов. Уже давно известно, что солома, собранная с поля, накануне комбайнирования подвергалась воздействию дождя, имеет пониженное содержание веществ, вызывающих коррозию. Но часто показатель зольности используют как фактор снижения экспортной цены на гранулы из соломы, а на самом деле зольность не дает особого влияния на процесс получения тепла. Единственное, что нужно предусмотреть при их использовании в котлах сжигания, - удаление золы и шлаков.
Шлаки, которые образуются в камере сгорания при сжигании органических отходов (шелухи подсолнечника, гранул из соломы), по своему внешнему виду часто напоминают куски камня или стекла. Камера сгорания имеет возможность легко очищаться от шлаков.
Котлы для сжигания тюков соломы
Разработан ряд котлов на соломе, которые нечувствительны к более агрессивному воздействию на поверхность теплообменников вследствие сложного химического состава соломы и отлично ее сжигают. В частности, есть такие, которые оснащены вентиляторами, и благодаря этому обеспечивают управление подачей воздуха. Котельные установки для соломы можно использовать для производства тепла на фермах, а также для централизованного теплоснабжения. В качестве топлива для них может служить солома в виде соломенной резки, пеллет (гранул) или целого тюка - в зависимости от технологии, к которой приспособлена конструкция котла.
Солома, полученная из рапса, выносит из поля меньше полезных веществ, чем зерновые, а следовательно, менее «ценная» для земледелия (с точки зрения возврата ее в почву как органической пищи для последующих культур). Однако она имеет высокую теплотворную способность и очень хорошо сгорает. Есть также доступные по цене бойлеры с буферным резервуаром для хранения горячей воды между пиковыми поставками тепла.
Итак, исходя из этих данных, следует, что сжигание 1 м 3 газа эквивалентно сжиганию 2,34 кг гранул (пеллет) из соломы. Но соломенные гранулы по цене гораздо доступнее. Таким образом, для населения использование гранул из соломы вдвое выгоднее по сравнению с газом, а для агрофирм - даже в три раза! В табл. 5 приведена конкретная сумма, которую можно сэкономить при использовании пеллет из соломы.
К тому же при использовании газа для сушки зерна следует учитывать определенные риски: перебои с поставками этого вида топлива; повышение цен на газ (например, по сравнению с 2013 годом цена на него в долларовом эквиваленте выросла втрое) поставки разбавленного и некачественного газа; огромные затраты на получение разрешительной документации и работы по установке системы газоснабжения. Зато за использование соломы для сушки зерна таких рисков нет. Так, с учетом сегодняшней конъюнктуры рынка капитальные затраты на подведение и установку газового оборудования для сушки зерна в агрофирме значительно превышают затраты на аналогичное оборудование, предназначенное для сжигания соломы.
Значительное количество соломы потенциально доступно для использования ее в энергопроизводстве.
Для сжигания соломы рынок предлагает ряд котлов / теплообменников / горелок, специально предназначенных для использования биомассы.
Есть техническая возможность сжигать солому в нескольких формах (нарезка, пеллеты / гранулы, рулоны / тюки) в зависимости от технологии сжигания и конструкционных особенностей котлов.
Расчет мощности котла на твердом топливе
Каждый владелец загородного дома сталкивается с необходимостью обустройства системы отопления. Она необходима, чтобы температура в помещениях была комфортной не только зимой, но и летом. Многие интересуются, как рассчитать мощность твердотопливного котла. Это объясняется тем, что в некоторых регионах из-за отсутствия газовых коммуникаций (иногда и ЛЭП) приходится использовать дрова, уголь и пр.
.jpg)
Для чего необходимо рассчитывать мощность
Компании-производители предлагают множество моделей котлов на твердом топливе, которые предназначены для разных условий эксплуатации и существенно отличаются стоимостью. Поэтому, чтобы не переплачивать за такое оборудование, предварительно рассчитывают его оптимальную мощность для работы.Какие факторы нужно учитывать
На выбор агрегата для загородного дома влияют внешние критерии, характеристики самого здания (толщина стен, используемый строительный и отделочный материал, кровля, площадь, объем отапливаемых комнат и пр.).
Состояние помещения
При расчете мощности котла отопления нужно учитывать конструктивные особенности объекта:
- строительные материалы, которые использовались для возведения здания;
- высоту потолков, толщину стен, площадь помещения;
- количество и размер окон;
- параметры входных проемов и дверей;
- конструкцию крыши и материал изготовления;
- внешнюю и внутреннюю отделку дома;
- использование изоляционных материалов.
Обязательно учитывается площадь остекления и теплопроводность здания.
Зависимость от типа горючего
Для твердотопливных агрегатов может использоваться разный вид материалов. После перегорания выдаваемая мощность будет различаться (КПД котла):
Под каждый из перечисленных материалов предусмотрена своя конструкция печи. Также для достижения максимальной экономии нужно учитывать стоимость топлива.
Свободная площадь
Удельная мощность агрегата берется для нагрева 10 м² помещения. Соответственно, при расчете оборудования учитывается площадь отапливаемых комнат.
Если котел водогрейный
При покупке подобного отопительного агрегата специалисты рекомендуют добавлять к полученной мощности 30%.
Способы расчета
Для поддержания в жилых помещениях комфортной температуры, самостоятельно оборудуя систему отопления, нужно учитывать потери тепла через половое основание, стены, потолок, дверные и оконные конструкции. Должен быть запас мощности на случай сильных морозов.
По объему отапливаемой территории
Формула для расчета тепла:
Значения теплового коэффициента для разных объектов:
При расчете необходимого количества тепла для всех жилых комнат дома нужно учитывать подогрев воды для потребительских нужд семьи.
По площади помещения
При выполнении расчета количества необходимого тепла для комнаты учитывается множество нюансов, поэтому такой способ является более точным.
Формула: Q = 0,1 × S × k1 × k2 × k3 ….. k7, где
Например, у здания есть 4 наружных стены, оконные проемы оснащены тройными стеклопакетами, параметры которых составляют 30% в сравнении с площадью полового основания. Между потолком и кровельной конструкцией находится холодный чердак.
Расчетная формула: Q = 0,1 × 200 × 0,85 × 1 × 0,854 × 1,3 × 1,4 × 1,05 × 1 = 27,74 кВт/ч.
Полученный показатель увеличивают на количество тепловой энергии, которая понадобиться для ГВС (при наличии подключения данной системы к твердотопливному аппарату).
Расчет для водогрейного котла
Этот показатель получают с помощью следующей формулы:
Подставляем все значения в формулу и получаем:
Qв = 4200 Дж/кг*К × 150 кг × 70 °С = 44 100 000 Дж (в переводе 12,25 кВт/ч).
Например, надо подогреть сразу 150 л воды для стирки. Соответственно, косвенный теплообменник имеет емкость 150 л. Поэтому к 28,58 кВт/ч (расход энергии на помещение) нужно дополнительно добавить 12,25 кВт/ч (нагрев воды). При этом значение Qзаг ниже 40,83 кВт/ч, т.е. температура воздуха в комнатах будет меньше расчетных 20°С.
При порционном подогреве жидкости (емкость косвенного теплообменника = 50 л) затраты составят 12,25 кВт/3 = 4,08 кВт/ч. Соответственно, Qзаг = 28,58 + 4,08 = 32,66 кВт/ч. Это и есть необходимая мощность отопительного оборудования для поддержания комнатной температуры выше 20°С и нагревания емкости с водой для бытового пользования.
Как упростить подсчеты
Для удобства определения мощности котла обогрева на 100 м² площади загородного дома берут 10 кВт. Получается минимальное значение, ниже которого не должен быть рассматриваемый параметр приобретаемого агрегата.
Для корректировки полученного показателя нужно использовать специальный климатический коэффициент в зависимости от места размещения отапливаемого объекта:
Соответственно, мощность котла рассчитывается по формуле: Q = Sдома * Kкл + 10-15% (тепловые потери через стены, двери и окна). Но, если потолки в помещениях выше 2,7 м, рекомендуется использовать дополнительный коэффициент поправки. Чтобы получить его значение, нужно фактическую высоту разделить на стандартную.
Что будет, если купить неподходящее по мощности оборудование
Если расчет агрегата сделать неверно, при этом как минимального, так и максимального температурного значения, система будет функционировать под большими нагрузками или промерзать при сильных морозах. Это приведет к быстрому выходу из строя аппарата отопления. Поэтому при покупке такого котла рекомендуется проконсультироваться у специалистов и рассчитать его эксплуатационные характеристики на специальном калькуляторе.
Расчет котла КВ-Рм-1,0-95. Расчет объема и энтальпий продуктов сгорания. Материальный баланс котла. Состав топлива (древесная щепа)
Теоретический объем воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива:
Теоретический объем азота в продуктах сгорания:
Теоретический объем трехатомных газов:
Теоретический объем водяных паров:
Расчёт действительных объёмов продуктов сгорания представлен в таблице 4.1.
Читайте также: