САФУ запатентовал шахтную топку, повышающую КПД котла на 1,5% и снижая выбросы
Сотрудники Северного Арктического федерального университета (САФУ) получили патент на новую конструкцию шахтной топки, предназначенную для сжигания биотоплива, а также кускового и брикетированного торфа без образования несгоревших остатков.
Сотрудники САФУ разработали и запатентовали конструкцию шахтной топки для сжигания биотоплива и торфа без появления несгоревших остатков. По прогнозам специалистов, предложенные изменения позволят повысить КПД брутто котла не менее чем на 1,5% за счёт уменьшения потерь тепла, снизят эмиссии оксидов азота на 10–20% и оксида углерода на 15–30%.
Шахтные топки применяются на предприятиях для утилизации мелкодревесных биотоплив — опилок, стружки и щепы. Конструкции с камерой сгорания и высокой горловиной обеспечивают высушивание влажного топлива перед поступлением в зону горения. Процесс горения в таких топках подобен работе наклонного конвейера: по мере высыхания и изменения структуры топливо само перемещается по решёткам в зоны горения и догорания.
Исследование работы десяти шахтных топок на предприятиях Архангельской области провёл научный сотрудник Лаборатории технологий использования альтернативных источников энергии в Арктической зоне РФ Виктор Любов совместно с аспирантом Ильёй Цыпнятовым (кафедра теплотехники и теплоэнергетики ВШЭНиГ). В ходе обследований были выявлены основные причины, снижающие эффективность топочных устройств.
Первая причина снижения эффективности связана со скоплением частиц топлива в нижней части наклонной решётки. Топливные уплотнения затрудняли движение горючей смеси, нарушали равномерное распределение воздуха и приводили к неполному сгоранию. Застой кокса вызывал горение в загрузочной воронке и топливном рукаве.
К продуктам неполного сгорания торфа относятся углеводороды и монооксид углерода, который является токсичным веществом и влияет на здоровье человека и окружающую среду. Недогоревшие частицы углерода выходят из дымовой трубы и могут оседать на штабелях готовой продукции, снижая её сортность. При этом предприятие должно осуществлять экологический платёж за вредное воздействие на окружающую среду, — рассказал Виктор Любов.
Для устранения указанных недостатков разработана новая конструкция шахтной топки, предусматривающая изменения в зоне решётки и подающего устройства. Эти изменения направлены на предотвращение уплотнений топлива и обеспечение равномерного распределения воздуха в камере сгорания.
Вторая выявленная причина пониженной эффективности была связана с тепловыми потерями в зоне подачи топлива вследствие присосов наружного воздуха. Для уменьшения этих потерь в конструкцию внесены изменения, повышающие герметичность узла ввода топлива. Кроме того, эти меры исключают возможность воспламенения горючих веществ в нижней части топливного рукава и горловине топочного устройства.
В пресс-службе САФУ отмечают, что разработка может быть применена при проектировании котельных, работающих на биотопливе, а также при сжигании кускового и брикетированного торфа с низкой зольностью (до 10% на сухую массу). Внедрение таких решений направлено на повышение эффективности котлов, снижение тепловых потерь и уменьшение уровня эмиссий при эксплуатации шахтных топок.