Сжигание в псевдоожиженном слое

Дымотрубный котел FBC

Сжигание в псевдоожиженном слое (FBC) это горение технология, используемая для сжигания твердое топливо.

В своей основной форме частицы топлива находятся во взвешенном состоянии в горячем кипящем слое золы и других твердых частиц (песок, известняк и т. Д.), Через который продуваются струи воздуха, обеспечивающие кислород, необходимый для сгорания или газификации. Получающееся в результате быстрое и тщательное перемешивание газа и твердых частиц способствует быстрой передаче тепла и химическим реакциям в слое. Установки FBC способны сжигать различные низкосортные твердые виды топлива, включая большинство видов угля, угольные отходы и древесной биомассы, с высокой эффективностью и без необходимости в дорогостоящей подготовке топлива (например, измельчение ). Кроме того, для любого заданного теплового режима FBC меньше, чем эквивалентная обычная печь, поэтому могут иметь значительные преимущества перед последней с точки зрения стоимости и гибкости.

FBC снижает количество сера выпущен в виде ТАК_Икс выбросы. Известняк используется для осаждения сульфата во время горения, что также обеспечивает более эффективную передачу тепла от котла к аппарату, используемому для улавливания тепловой энергии (обычно водяные трубы). Нагретый осадок, вступающий в непосредственный контакт с трубками (нагрев за счет теплопроводности), увеличивает эффективность. Поскольку это позволяет угольным установкам работать при более низких температурах, меньше НЕТ_Икс также испускается. Однако горение при низких температурах также вызывает повышенное полициклический ароматический углеводород выбросы. Котлы FBC могут сжигать топливо, отличное от угля, и более низкие температуры сгорания (800 ° C / 1500 ° F) имеют и другие дополнительные преимущества.

Преимущества

Есть две причины быстрого увеличения FBC в камерах сгорания. Во-первых, свобода выбора топлива в целом, а не только возможность использования топлива, которое трудно сжигать с использованием других технологий, является важным преимуществом сжигания в псевдоожиженном слое. Вторая причина, которая становится все более важной, - это возможность достижения во время горения низкого выброса оксидов азота и возможность простого удаления серы с использованием известняка в качестве материала слоя.

Сжигание в блоб-слое возникло в результате попыток найти процесс сжигания, способный контролировать выбросы загрязняющих веществ без внешнего контроля выбросов (например, обессеривания дымовых газов в скрубберах). Технология сжигает топливо при температурах от 1400 до 1700 ° F (750-900 ° C), что значительно ниже порога образования оксидов азота (примерно при 2500 ° F / 1400 ° C). азот и кислород атомы в воздухе горения объединяются, чтобы сформировать оксид азота загрязняющие вещества); это также позволяет избежать проблем плавления золы, связанных с высокой температурой сгорания. Перемешивающее действие псевдоожиженного слоя приводит дымовые газы в контакт с сера -абсорбирующие химические вещества, такие как известняк или же доломит. Более 95% серы, содержащейся в угле, может улавливаться внутри котла. сорбент. Однако сокращение может быть менее значительным, чем кажется, поскольку оно совпадает с резким увеличением количества полициклических ароматических углеводородов и, возможно, выбросов других соединений углерода.^{[нужна цитата ]}

Коммерческие установки FBC работают с конкурентоспособной эффективностью, стоят меньше, чем обычные котельные сегодня, и имеют SO₂ и нет₂ выбросы ниже уровней, установленных федеральными стандартами. Однако у них есть некоторые недостатки, такие как эрозия труб внутри котла, неравномерное распределение температуры, вызванное засорением воздухозаборника слоя, длительное время запуска, достигающее в некоторых случаях до 48 часов.

FBC имеет более низкую температуру сгорания 750 ° C, тогда как обычный котел работает при 850 ° C.
FBC имеет низкий процесс спекания (плавление золы).
Снижение производства NO_Икс из-за более низкой температуры.
Снижение добычи SO_Икс за счет захвата известняком.
Более высокая эффективность сгорания за счет в 10 раз большей теплопередачи по сравнению с другими процессами сгорания из-за горящих частиц.
Для FBC требуется меньшая площадь из-за высокого коэффициента конвективной теплопередачи.
Сгорание в изотермическом слое, поскольку температура в свободной и активной ленте остается постоянной.

Типы

Системы FBC можно разделить на две основные группы, атмосферные системы (FBC) и системы под давлением (PFBC), и две второстепенные подгруппы, с барботажным (BFB) и циркулирующим псевдоожиженным слоем (CFB ).

Атмосферные псевдоожиженные слои используют известняк или доломит для улавливания серы, выделяющейся при сгорании угля. Струи воздуха суспендируют смесь сорбента и горящего угля во время горения, превращая смесь в суспензию раскаленных частиц, которые текут как жидкость. Эти котлы работают при атмосферном давлении.