Uwagi eksploatacyjne
Proces spalania
Surowy węgiel wprowadzany do paleniska zawiera wilgoć. Procesowi podgrzewania paliwa towarzyszy jednocześnie odparowanie wilgoci. Oba te procesy odbywają się kosztem energii cieplnej, pobieranej z wnętrza komory paleniskowej.
Suszenie kończy się po osiągnięciu przez ziarno temperatury ok. 105oC, gdyż woda musi być odparowana nie tylko z powierzchni, ale również ze szczelin i porów (kapilarnych), gdzie ze względu na wklęsłe zwierciadło wody temperatura wrzenia jest wyższa.
Dalszemu podgrzewaniu paliwa towarzyszy również endotermiczny proces odgazowania. Jest to sucha destylacja paliwa, w wyniku której paliwo pozbawione zostaje części lotnych. Uchodzące części lotne są węglowodorami o wysokiej wartości opałowej. Wymagają więc one do spalenia stosunkowo dużych ilości powietrza. Powietrze to powinno się znaleźć w dostatecznej ilości wewnątrz komory paleniskowej, aby uniknąć strat wskutek niezupełnego spalania.
Zgazowanie polega na utlenieniu części palnych pozostałych w stałej masie paliwa po procesie odgazowania. Proces ten jest procesem powierzchniowym (odbywa się na powierzchni ziarna). Substancją palną w zgazowanym paliwie jest węgiel pierwiastkowy.
Zgazowanie jest procesem złożonym, który w największym skrócie można opisać następująco: tlen z powietrza przenika (przez dyfuzję) do powierzchni ziarna przez warstewkę dwutlenku węgla (powstała w wyniku utlenienia węgla) i powoduje spalenie dalszych ilości węgla pierwiastkowego. Pod wpływem wysokiej temperatury w otoczeniu ziarna następuje dysocjacja termiczna dwutlenku węgla na tlenek węgla i tlen, który bądź bierze udział w dalszym procesie utleniania węgla, bądź zostaje uniesiony poza płonąca warstwę do komory paleniskowej. Dopiero tutaj, przy dostatecznym zmieszaniu i wystarczającej ilości tlenu, następuje utlenienie tlenku węgla na dwutlenek. Równomierny rozkład powietrza powinien zatem panować nie tylko w warstwie paliwa, ale również we wnętrzu komory paleniskowej.
Zapotrzebowanie powietrza jest różne w poszczególnych fazach spalania. W czasie suszenia jest niepotrzebne, gdyż temperatura paliwa jest zbyt niska, aby zainicjować proces spalania. Zapotrzebowanie powietrza rośnie w miarę odgazowania, aby osiągnąć w pewnej chwili wielkość największą; następnie w miarę zgazowania – wskutek ubytku substancji palnej również i zapotrzebowanie powietrza maleje.
Wyróżniane fazy spalania nie są jednak ściśle rozgraniczone między sobą, lecz częściowo wzajemnie zachodzą. Dlatego też zapotrzebowanie powietrza będzie miało przebieg płynny.
Czas trwania jednego cyklu, od chwili zasypania paliwa do chwili jego całkowitego zgazowania, jest zależny w głównej mierze od wielkości ziarna. Ze względu na to, że spalanie jest procesem powierzchniowym, ziarno paliwa tym prędzej się pali, im większy jest stosunek powierzchni do jego masy – zwany powierzchnia właściwą. Wielkość ta będzie więc rzutowała na długość cyklu spalania.
Jest rzeczą istotną, aby części lotne, będące mieszaniną węglowodorów o różnej budowie (zarówno lekkich jak i ciężkich) nie spotkały na swej drodze powierzchni chłodnych. Ochłodzenie powoduje bowiem wydzielanie się sadzy, która na ogół nie ulega spalaniu, co z kolei pociąga za sobą straty. Części lotne muszą mieć zapewnioną dostatecznie długą drogę (czas) przepływu przez komorę paleniskową.
Warunkiem całkowitego i zupełnego spalania w komorze paleniskowej kotła jest: dostatecznie wysoka temperatura, intensywne mieszanie substratów, dostateczna ilość tlenu i czas przebywania cząstki w obszarze spalania.
Minimalizacja straty w żużlu
Na stratę w żużlu ma decydujący wpływ:
-
Typ spalanego węgla,
-
Wilgotność i granulacja paliwa,
-
Poziom nastawy posuwu rusztu,
-
Jednorodność węgla w zakresie typu węgli jak i ziarnistości.
Minimalizacja straty wylotowej
Na stratę wylotową ma wpływ zarówno poziom temperatury spalin na wylocie z kotła, jak i nadmiar powietrza tj. poziom tlenu w spalinach. Można przyjąć, że dwa punkty tlenowe zmieniają stratę wylotową o ok. 1,5%. Stąd staje się jasne, że najbardziej ważącym parametrem decydującym o sprawności kotła jest nadmiar powietrza. Poziom tlenu w najnowszej generacji rusztowych kotłach SEFAKO waha się najczęściej pomiędzy 3-5% zbliżając się do kotłów pyłowych. Tak dobry rezultat jest konsekwencją zmian w ruszcie tj.:
-
kaskadowemu zasilaniu paliwem,
-
zrównoważenia rozdziału tlenu na szerokości i długości paleniska,
-
recyrkulacja spalin pod ruszt,
-
skuteczne uszczelnienie kotła, a szczególnie komór bocznych.
Regulacja tlenków azotu
Dobra praktyka eksploatacyjna pozwala na regulację tlenków azotu przez rozciąganie ognia na ruszcie. W praktyce sprowadza się to do przymknięcia odpowiedniej strefy.
Przeprowadzona numeryczna analiza komory paleniskowej kotła pozwoliła określić optymalne warunki aerodynamiki. Jako kryterium oceny poprawnej pracy kotła przyjęto:
-intensywność mieszania poprzecznego w komorze paleniskowej (znaczna redukcja emisji tlenków azotu)
-równomierny rozkład prędkości spalin i temperatury na wylocie z komory paleniskowej
Wynikiem powyższej analizy jest zastosowanie zespołu dysz wywołujące poziomy wir w komorze paleniskowej, który optymalizuje emisję i spalanie. Poziomy wir jest równoważny szwedzkiemu rozwiązaniu „Ecotubes”.
Regulacja tlenku węgla
Na straży niskiego poziomu tlenku węgla stoi Instalacja wtórnego powietrza, która równie dobrze może być zasilana spalinami. Istotne jest aby dysze wtórnego powietrza były odpowiednich rozmiarów. Bardzo pomocny jest optymalny kształt sklepienia przedniego. Jeśli kocioł zostanie wyposażony w pomiar CO wówczas nabiera sensu związanie obrotów wentylatora wtórnego powietrza z pomiarem tlenku węgla. Jeśli zdamy sobie sprawę ze zgubnego wpływu tlenu węgla (sadzy) na zanieczyszczenie powierzchni zastosowanie tego UAR staje ię uzasadnione.
Regulacja spalania i wydajności cieplnej kotła
Dla węgli o wartości opałowej 22-24MJ/kg zakłada się stały posuw rusztu. Jedynie dla węgli o małej zawartości popiołu pracę rusztu prowadzimy wg zasady stałej grubości warstwy.
Dla określonego typu węgla, istotnie różniącego się parametrami wielkość posuwu musi być ustalona praktycznie. Posuw rusztu w powiązaniu z ilością powietrza podmuchowego decyduje o ilości tlenu dostarczanego pod ruszt. Ustalenie minimalnej ilości tlenu wykonuje się przy pomocy pomiaru CO (0-100ppm) lub obserwacji koloru płomienia.
Powietrze wtórne nad rusztem tradycyjne nad sklepieniem przednim lub na ekranach bocznych, mieszając spaliny nad rusztem, pomaga zmniejszyć ilość CO oraz NOx.
Przy pomocy pierwszej przepustnicy ustalamy początek zapłonu. Podczas rozpalania kotła klapa ta jest w pełni otwarta. Podczas ruchu kotła na ustalonym obciążeniu klapa jest zamknięta. Obroty podajnika celkowego decydują o ilości wprowadzonego węgla a tym samym o wydajności cieplnej kotła.
Szczelność kotła
W praktyce oznacza to pracę kotła z zamkniętymi drzwiczkami rusztu, szczelnymi drzwiczkami rewizyjnymi. Podczas ruchu kotła otwieramy drzwiczki czy wzierniki tylko w przypadku wyraźnej potrzeby. Szczelności kotła od strony lejów gwarantuje zamknięcie wodne odżużlacza.
Czystość powierzchni ogrzewalnych
Niezwykle istotny czynnik związany z eksploatacja kotła. Odtworzenie czystości hutniczej jest możliwe na postoju przy użyciu szlaki pomiedziowej.
Stopień zanieczyszczenia zależy od składników popiołu w węglu. Najważniejsza jest temperatura popiołu. Jeśli jest dostatecznie wysoka nie ma zanieczyszczeń zestalonych, które mogą istotnie zwiększyć częstotliwość czyszczenia powierzchni.
W kotłach parowych powierzchnie ogrzewalne czyścimy zdmuchiwaczami pary. W kotłach wodnych SEFAKO wdraża oryginalną innowacyjną metodę mechanicznego otrząsania powierzchni ogrzewalnych zagrożonych zanieczyszczeniem zestalonym.
