CC BY
32
Таймаров М.А.
ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ МОЩНОСТЬЮ 50 МВт, РАБОТАЮЩАЯ НА СЖИГАНИИ ПРОМЫШЛЕННО - БЫТОВЫХ И ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ
С ростом цен на ископаемые топливные ресурсы: газ, нефть, уголь и увеличением потребления электроэнергии актуальной является разработка тепловых электрических станций (ТЭС), производящих электрическую энергию за счет сжигания промышленно - бытовых отходов.
Ключевые слова: бытовые и древесные отходы, тепловые электростанции, газ, древесина.
Проблема использования больших количеств возобновляемых вторичных топливных ресурсов для производства электрической энергии является актуальной темой на сегодняшний день.
Цель статьи обсуждение возможностей снижения стоимости электроэнергии на 20% за счет сжигания на специальной ТЭС заменителей топлива, содержащихся в промышленно бытовых отходах.
Для реализации поставленной цели необходимо: применение промышленных бытовых отходов в качестве заменителей традиционного топлива на ТЭС; использование в качестве топлива на ТЭС промышленнобытовых отходов; применение огневой промышленной технологии термической сортировки и сжигания отходов на ТЭС для получения электроэнергии.
Промышленно-бытовые отходы подвозятся автотранспортом на ТЭС, где после входного контроля и определения теплоты сгорания распределяются по технологическим установкам сжигания. Увлажненные твердые отходы подаются на предварительную подсушку с помощью нагретого воздуха. Твердые отходы загружаются в движущуюся решетку цепного транспортера в начальном участке туннельной печи, в которой для повышения температуры горения отходов сжигается дополнительно природный газ с теплотой сгорания 8400 ккал/м . Количество сжигаемого газа в туннельной печи регулируется в зависимости от изменения теплоты сгорания твердых отходов, изменяющейся в пределах от 1920 ккал/кг (городской мусор) до 6000 ккал/кг (древесина). Твердые продукты горения подаются движущейся цепной решеткой в топку котла, где за счет радиационно-конвективного теплообмена отдают теплоту поверхностям нагрева. Г азообразные продукты горения поступают в паровой котел, где
охлаждаются, отдавая теплоту через поверхности нагрева воде и превращая ее в пар. Сжигание жидких и газовых нефтеотходов осуществляется с применением газомазутных горелок непосредственно в топке котла. Сыпучие иловые отходы сжигаются в предтопке с кипящим слоем, а газообразные продукты горения поступают для охлаждения в котел. Удаление охлажденных газообразных продуктов горения из топки котла производится дымососом через фильтры очистки в дымовую трубу. Удаление твердых охлажденных продуктов горения (шлака) производится цепным транспортером в сортировочное устройство. Водяной пар после перегрева подается на паровую турбину для выработки механической энергии. Паровая турбина вращает электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию, которая подается через электросети потребителям. Пар после турбины конденсируется и после подготовки в виде воды поступает снова в котел. Во всех случаях подаваемый дутьевым вентилятором для горения воздух подогревается в воздухоподогревателях, использующих теплоту уходящих дымовых газов и шлака (рис. 1).
ис. 1. Цепная беспровальная решетка чешуйчатого типа для сжигания на ней отходов
1, 2 - Беспровальные колосники, 3 - бункер, 4 - чугунный ролик, 5. - опорная балка, 6 - шлакос-ниматель и золосниматель, 7 - бункер, 8 - дутьевые зоны, 9 - механизм удаления провала, 10 -водоохлаждемый регулятор толщины слоя топлива на решетке, 11 - секторный затвор со своими приводами,12 - приводная звездочка.
Полотно цепной беспровальной решетки чешуйчатого типа выполняется из поворотных наклонно расположенных беспровальных колосников 1. Провал сжигаемых отходов собирается в кармане 2 колосника и при опрокидывании последнего при обходе задней звездочки сбрасывает-
ся в особый бункер 3. Верхняя ветвь полотна перемещается по настилу рамы с помощью чугунных роликов 4, а нижняя скользит по опорным балкам 5. В конце решетки на отдельной опоре установлен шлакоснима-тель и золосниматель 6, служащий для снятия шлака и золы и сброса его в бункер 7. Под верхней ветвью колосникового полотна расположен дутьевой короб, разделенный поперечными балками на отдельные зоны 8, в которых воздух регулируется индивидуально. В дутьевых зонах устанавливают механизмы удаления провала 9. В дозаторе отходов установлен водоохлаждемый регулятор толщины слоя топлива 10 на решетке и секторный затвор 11 со своими приводами. Толщина слоя сжигаемых отходов на решетке до 500 мм в зависимости от вида отходов, давление воздуха под решеткой поддерживается на уровне 1000 Па. Полотно перемещается со скоростью от 2,4 до 20,9 м/ч за счет крутящего момента 1200 кгхм приводной звездочки 12. Привод ПТ-1200 состоит из 4-х скоростного электродвигателя Т52/12-8-6-4, червячного редуктора с 2-х ступенчатой коробкой скоростей. Избытки воздуха на выходе из топочной камеры 1,5—1,6. Воздух на дутье предварительно подогревается до 250°С в воздухоподогревателе котла.
На передней части решетки промышленно-бытовые отходы подготавливается и воспламеняется от теплоты излучения. На рис. 1 показаны под решеткой четыре дутьевые зоны 8, назначение которых заключается в снижении средних избытков воздуха по длине решетки, так как потребность в воздухе по длине решетки крайне неравномерна. Длина решетки для котла 8 м, ширина -2,7 м, мощность эл. привода 54 кВт. Число скоростей движения решетки 8. Сдвоенная (спаренная ) решетка по ширине котла обеспечивает ширину подачи отходов 5,4 м. Число тяговых цепей 9. В месте начала подачи отходов под секторным затвором установлена шурующая планка (на рис. 1 не показана), имеющая отдельный привод.
В состав ТЭС с электрической мощностью 50 МВт, сжигающей промышленно бытовые отходы для производства электроэнергии, входят 2 туннельные топки, 2 топки с кипящим слоем, 2 паровых котла, 2 паровые турбины, 2 электрогенератора, установка подготовки отходов к сжиганию (рис. 2).
После входного контроля и подготовки к сжиганию твердые отходы подаются в туннельную топку, сыпучие - в топку с кипящим слоем, жидкие и газообразные - непосредственно в топочную камеру котла. Продукты горения отдают тепло воде, циркулирующей в котле, превращая ее в
пар, который затем подается в паровую турбину для получения механической энергии и выработки электроэнергии в генераторе.
Воздухоподогреватель
Рис. 2. Состав ТЭС
Разработка огневой промышленной технологии высокотемпературного сжигания промышленно бытовых отходов по принципу теплового трансформатора, в котором большое количество низко потенциальной теплоты (107,5 Гкал/час) заменителей топлива с теплотой сгорания 1920 ккал/кг превращается в меньшее количество высоко потенциальной теплоты, пригодной для производства электроэнергии.
Для работы предлагаемой ТЭС с электрической мощностью 50 МВт расходуется 28 т/час твердых промышленно бытовых отходов. Расход
природного газа для повышения температурного уровня процесса горения
3 «-*
составляет от 1000 до 6000 м /час в зависимости от теплотворной способности отходов. За 1 год ТЭС с электрической мощностью 50 МВт вырабатывает за счет сжигания 245 тыс. тонн промышленно бытовых отходов 219000 тыс. кВтхчас электроэнергии. Годовая экономия газа составляет 54,75 тыс. м . Стоимость строительства 250 млн руб. Срок окупаемости ТЭС 1 год.
Таким образом, при использовании тепловой электрической станции мощностью 50 МВт, работающей на сжигании промышленно - бытовых и древесных, отходов, происходит:
1. обеспечение энергетической безопасности путем производства электроэнергии из дешевых (бросовых) источников топлива;
2. создание автономной пиковой тепловой электрической станции, способной при ограничении централизованной подачи газа на ТЭС или же веерном отключении ТЭС обеспечивать выработку электроэнергии для ликвидации аварийных ситуаций в системе электроснабжения жизненно важных объектов;
3. обеспечение экологической безопасности (ликвидация промышленных и бытовых отходов, мусорных свалок, примитивных полигонов для хранения мусора и т. д.), так как переработка отходов в настоящее время предусматривает ручную сортировку на фракции: металл, стекло, бумага и т.д. и дальнейшее использование их по целевому назначению, однако, в виду малой культуры населения предварительная сортировка в мусоросборниках не производится.
Источники
1. Совершенствование сжигания топлив в энерготехнологических агрегатах: научное издание. Казань: КГЭУ, 2010. 136 с.
2. Исследование излучательной способности конструкционных материалов, применяемых в энергомашиностроении: научное издание. Казань: КГЭУ, 2010.72 с.
Зарегистрирована 10.12.2011.
