Kotły z podajnikiem

W kotłach z podajnikiem automatycznym paliwo spala się w sposób ciągły w małym palniku zasilanym niewielkimi porcjami paliwa, podawanymi automatycznie z częstotliwością od kilku do kilkudziesięciu sekund z zasobnika mieszczącego porcję paliwa wystarczającą nawet na kilka dni pracy kotła. Kotły te charakteryzują się niewielką pracochłonnością obsługi (używa się nawet wobec nich – trochę na wyrost – określenia kotły bezobsługowe). Przy dobrze wyregulowanym palniku i łagodnej zimie kocioł można obsługiwać co kilka dni, wybierając popiół z popielnika i uzupełniając paliwo w zasobniku. Przy bardzo mroźnej pogodzie obsługa kotła nie powinna być częstsza niż raz na dobę. Zastosowanie efektywnych układów automatycznej regulacji pozwala uzyskiwać wysokie sprawności spalania. Do tej grupy zalicza się kotły retortowe i tłokowe.

Pierwsze kotły z konwencjonalnym palnikiem retortowym, zasilanym węglem w sortymencie „groszek”, pojawiły się na rynku krajowym w połowie lat 90-tych. W początkowym okresie bazowały one na zagranicznych rozwiązaniach konstrukcyjnych. Obecnie na rynku występuje kilka odmian palników retortowych, które różnią się między sobą mało istotnymi detalami np. miejscem umieszczenia wentylatora, kształtem obudowy zewnętrznej paleniska itp.

retorta_fajkowaPaliwo z zasobnika obsuwa się grawitacyjnie do koryta podajnika (typowy przenośnik śrubowy, zwany popularnie ślimakowym), w którym jest przesuwane w kierunku paleniska. Podajnik pracuje cyklicznie – cykl podawania paliwa trwa od kilku do kilkunastu sekund, cykl przerwy na dopalanie paliwa trwa od kilku do kilkudziesięciu sekund. Część robocza palnika wykonana jest najczęściej z żeliwa w postaci zgiętej rury (nazywanej popularnie kolanem lub fajką). Górną część paleniska tworzy dysza żeliwna, pod którą zamocowany jest pierścień z otworami nadmuchu powietrza. Powietrze tłoczone jest kanałem powietrznym za pomocą wentylatora i przez otwory w pierścieniu nadmuchowym wdmuchiwane jest pod strefę żaru w dyszy paleniska. Popiół gromadzi się nad strefą żaru i w miarę podsuwania kolejnych porcji paliwa przesypuje się przez burty dyszy paleniska do popielnika.

Specyficzne konstrukcje konwencjonalnych palników retortowych stawiają wysokie wymagania dla stosowanego paliwa. Konwencjonalne palniki retortowe wymagają stosowania węgla typu 31.1 lub 31.2, o uziarnieniu 8-25 mm z minimalnymi zawartościami nadziarna i podziarna, zdolnością spiekania według Rogi <5, temperaturą mięknienia popiołu >1200 °C. Szczególnie ważnym parametrem jest zdolność spiekania, która decyduje o skłonności paliwa do tworzenia dużych spieków koksowych, zaburzających hydraulikę przepływu gazów w palenisku oraz wywołujących poważne niebezpieczeństwo zakleszczenia palnika. Niewłaściwa jakość węgla wpływa negatywnie na pracę systemu podawania paliwa (wzrost oporów podawania, zatory) i realizację procesu spalania (szlakowanie, spiekanie złoża paliwa). Więcej o jakości węgla dowiesz się z rozdziału Klasyfikacja węgli.

Intensywny wzrost produkcji i sprzedaży automatycznych kotłów zasilanych „groszkiem” węglowym skutkuje od pewnego czasu tak wysokim wzrostem zużycia tego paliwa, że krajowy rynek paliw odnotowuje już wyraźny jego brak. Udział sortymentu „groszek” w całkowitym urobku górnictwa stanowi tylko kilka procent (udział wyselekcjonowanego „groszku” o parametrach przedstawionych powyżej – znacznie mniej), toteż istnieje naturalna granica jego podaży i tym samym granica rozwoju ilościowego produkcji konwencjonalnych kotłów retortowych.

Naturalną odpowiedzią branży na sytuację spadku podaży dobrych węgli „groszkowych” są nowe konstrukcje palników retortowych, które umożliwiają zasilanie ich miałem węglowym. Na rynku występuje kilka takich konstrukcji. Nie opisujemy na razie tych palników, gdyż nie dysponujemy wynikami badań, które mogłyby być podstawą ich rzetelnej oceny. Nie mamy podstaw, aby nie wierzyć zachętom marketingowym, które przedstawiają producenci w swoim materiałach marketingowych, ale na tym blogu będą publikowane tylko reklamy poparte wiarygodnymi wynikami fachowych badań.

Głównym (ok. 80% urobku) produktem górnictwa jest miał węglowy, który jest także najtańszym nośnikiem energii zawartej w węglu, toteż w sektorze “małej energetyki” obserwuje się stałe zainteresowanie tym paliwem. Od kilku lat na rynku obecne są również kotły z automatycznym palnikiem rusztowym, które mogą być zasilane węglem sortyment “groszek” lub “miał”, a także mieszankami tych sortymentów. Na rynku występuje kilka odmian automatycznych palników rusztowych, które różnią się konstrukcją rusztu i podajnika (stosuje się w nich najczęściej podajniki tłokowe lub tłokowe zdwojone, ale stosuje się także podajniki ślimakowe), przy czym zasady działania tych palników są identyczne.

tłokPaliwo z zasobnika obsuwa się grawitacyjnie do koryta podajnika, w którym ruchem posuwisto-zwrotnym porusza się tłok, przesuwając kolejne porcje paliwa w kierunku paleniska. Podajnik pracuje cyklicznie – cykl podawania paliwa trwa od kilku do kilkunastu sekund, cykl przerwy na dopalanie paliwa trwa od kilku do kilkudziesięciu sekund. Przesuwane paliwo przedostaje się do przestrzeni rusztu (szczelinowego lub otworowego), gdzie zapala się od zalegającego tam żaru. Powietrze tłoczone jest kanałem powietrznym za pomocą wentylatora i przez otwory w ruszcie wdmuchiwane jest pod strefę żaru w palenisku. Kolejne nasuwane porcje paliwa przesuwają żar i popiół w kierunku krawędzi rusztu, skąd popiół spada do popielnika.

Automatyczne palniki rusztowe są mniej wymagające od konwencjonalnych palników retortowych pod względem jakości węgla. Można je zasilać węglem o uziarnieniu 0-31,5mm,  a więc wszystkimi miałami, groszkami oraz mieszankami tych sortymentów. Oprócz węgla typu 31.1 i 31.2, można w nich bez obaw stosować także węgiel typu 32.1, który może sprawiać pewne problemy w retortach konwencjonalnych ze względu na podwyższoną spiekalność. Jednak już węgiel typu 32.2 (o spiekalności RI powyżej 20 do 40) może sprawiać problemy eksploatacyjne, zaś węgle typu 33 i 34 o spiekalności RI powyżej 40 nie są zalecane do tego typu palników. Więcej o jakości węgla dowiesz się z rozdziału Klasyfikacja węgli.

Na rynku występuje szereg konstrukcji kotłów tłokowych. Nie opisujemy ich na razie, gdyż nie dysponujemy wynikami badań, które mogłyby być podstawą rzetelnej oceny. Liczymy, że producenci rychło uzupełnią ten brak.

Krajowa baza węglowa dysponuje pokaźnymi ilościami węgla o wysokich walorach energetycznych (wysoka wartość opałowa, niskie zawartości wilgoci i popiołu), który jednakże nie może być stosowany w konwencjonalnych automatycznych palnikach retortowych i rusztowych ze względu na podwyższone zdolności spiekania (koksowania) węgla.

retorta_brucerW 2008r. pojawiły się na krajowym rynku palniki retortowe nowej generacji o nazwie handlowej BRUCER (produkowane w oparciu o licencję Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla), które umożliwiają efektywne spalanie węgli spiekających i poważne rozszerzenie bazy kwalifikowanych paliw węglowych dla “małej energetyki”. Podstawowa różnica konstrukcyjna w stosunku do konwencjonalnych palników retortowych i rusztowych polega na tym, że podawane paliwo nie jest dopychane przez tłok lub ślimak do warstwy żaru (co powoduje niekorzystne silne zagęszczanie paliwa) ale wypiętrzane i mieszane z częścią żaru, dzięki zastosowaniu podajnika ślimakowego z elementem odwrotnego zwoju w końcowej części ślimaka.

fot_4Wszystkie elementy palnika wykonane są z żeliwa o podwyższonej żywotności, wielokrotnie większej od stosowanych do tej pory spawanych palników stalowych. Dzięki wykonaniu palnika w postaci monobloku żeliwnego maksymalnie zredukowano drgania, zmniejszając do minimum poziom głośności pracy. Żeliwny ślimak to wielokrotnie większa trwałość i odporność na korozję, brak efektu zmęczenia materiału, odporność na wstrząsy cieplne i związane z nimi deformacje kształtu. Charakterystyczne wymiary palnika umożliwiają zainstalowanie go w większości istniejących kotłów, w miejsce konwencjonalnego palnika retortowego.

fot_2Innowacyjne rozwiązanie konstrukcji podajnika oraz specjalnie zaprojektowany układ kanałów powietrznych paleniska pozwalają spalać zarówno węgiel “groszek”, jak i “miał” (o uziarnieniu w zakresie 0-35mm) oraz ich mieszanki w dowolnym udziale, co zdecydowanie rozszerza możliwości zabezpieczenia surowcowego kotłów z tym palnikiem. Wyniki badań kotłów z palnikiem BRUCER wskazują na poważne możliwości technologiczne zwiększenia stopnia zabezpieczenia potrzeb “małej energetyki” poprzez np. uszlachetnianie niskokalorycznych i wysokosiarkowych miałów węglowych o zerowej zdolności spiekania (np. miał z kop. Piast) dodatkami wysokokalorycznych i niskosiarkowych groszków o wysokiej zdolności spiekania, nawet rzędu 45-55 według Rogi (np. groszki z kop. Jankowice, Sośnica i Brzeszcze). Żaden z badanych węgli – z oczywistych powodów – nie nadaje się do samodzielnego stosowania w konwencjonalnych palnikach retortowych. Nowe paliwa węglowe, będące mieszanką wyselekcjonowanych groszków oraz modyfikowanych wzbogaconych miałów, powinny zdecydowanie rozszerzyć ofertę paliw dla automatycznych kotłów retortowych nowej generacji.

fot_3Specyficzna konstrukcja paleniska umożliwia efektywne spalanie także węgli “trudnych”, o nadmiernej zdolności do spiekania się i szlakowania, które nie nadają się do stosowania w retortach konwencjonalnych stosowanych do tej pory.

W sezonie grzewczym 2010/2011 na rynku krajowym pojawił się następca palnika BRUCER – palnik BURNER-S, w którym dokonano szereg istotnych zmian konstrukcyjnych, umożliwiających realizację idei palników retortowych nowej generacji w sposób bardziej efektywny z punktu widzenia walorów eksploatacyjnych. Tak jak poprzednik jest wykonany z żeliwa i przeznaczony do spalania paliw o uziarnieniu do 31,5mm, czyli groszków i miałów.



Obserwuj

Otrzymuj każdy nowy wpis na swoją skrzynkę e-mail.

Join 68 other followers

%d bloggers like this: