Технология сжигания соломы с целью выработки электроэнергии.

Альтернативное топливо и вторичные энергоресурсы

Технология сжигания соломы с целью выработки электроэнергии.

В настоящее время мировым лидером в использовании соломы в энергетических целях является Дания.

Солому достаточно сложно использовать в виде сырья для прямого сжигания как на этапах сбора, транспортировки и хранения, так и на этапе непосредственного сжигания. Это связано с неоднородностью соломы, относительно высокой влажностью, малым объёмным энергосодержанием, достаточно низкой температурой плавления золы и повышенным содержанием хлора. Объёмы соломы и угля, равные по энергосодержанию, различаются примерно в 10 – 20 раз.

Выход летучих компонентов при сжигании соломы (около 70 %) обуславливает необходимость специальных требований к распределению и смешиванию воздуха, поступающего в зону горения, а также к конструкции топки котла.

Температуры размягчения и плавления золы соломы относительно низки из-за высокого содержания щелочных металлов. Как следствие, на низкотемпературных областях могут появляться шлаковые образования.

Большое содержание хлора, наблюдающееся в соломе овса, ячменя и рапса, приводит к повышенной коррозии элементов котлов.

Солому заготавливают в виде брикетов. Брикеты могут быть прямоугольной и цилиндрической формы:

- прямоугольные небольшие брикеты массой 10 – 15 кг; используются в небольших фермерских котлах;

- цилиндрические брикеты диаметром 1,5 м, высотой 1,2 м, массой 200 – 300 кг – используются в фермерских котлах;

- прямоугольные брикеты среднего размера 0,8х0,8х1,7м, массой 200 – 300 кг - используются в крупных фермерских котлах.;

- прямоугольные крупные брикеты размером 1,2х1,3х2,4 м, массой 450 кг - используются на тепловых станциях и станциях комбинированной выработки тепла и электроэнергии.

Рассмотрим схему станции комбинированной выработки тепла и электроэнергии (рис. 1).

Станция оборудована котлом, работающим под высоким давлением, паровой турбиной, электрогенератором и теплообменниками.

Солома перед подачей в котёл измельчается скарификатором. В скарификаторе брикеты соломы разделяются на части, солома возвращается к своему исходному состоянию перед брикетированием и измельчается.

Измельчённая солома через три загрузочные воронки поступает в котёл на систему решёток, состоящую из неподвижной водоохлаждаемой решётки и вибрационной, на которой заканчивается процесс горения. Шлак ссыпается в водоохлаждаемый бункер и удаляется. Станция также оборудована буферным резервуаром для сохранения тепла конденсации при низком уровне расхода тепла потребителем. Размер резервуара позволяет станции работать 5 – 10 ч в зимний период.

Из-за относительно низкой температуры размягчения золы соломы существует опасность того, что липкие частицы уносимой золы сформируют твёрдые отложения на трубах котла, если температура продуктов сгорания и пара превысит определённый уровень. Для предотвращения указанных проблем температура перегрева пара ограничивается 450 ⁰С. температура продуктов сгорания в пароперегревателе обычно ограничивается 650-700 ⁰С. Кроме того, при температуре поверхности труб выше 400-450 ⁰С увеличивается опасность коррозии.

Неочищенные продукты сгорания соломы содержат в себе частицы уносимой золы на уровне 1000-1500 мг/нм³ в зависимости от типа котла и других причин, поэтому для очистки продуктов сгорания используют электрофильтр. Эмиссия твёрдых частиц после электрофильтра ниже 40 мг/нм³.

Использование соломы для прямого сжигания является одним из способов снижения выброса СО₂ в атмосферу. Солома, как и биомасса в целом, является СО₂ – нейтральным топливом, то есть потребление СО₂ из атмосферы в процессе роста злаковых культур соответствует эмиссии СО₂ в атмосферу при сжигании соломы.