Kocioł pyłowy opalany węglem - Pulverized coal-fired boiler
Kocioł pyłowy jest przemysłowe lub użytkowe kotła , która wytwarza energię termiczną poprzez spalanie pyłu węglowego (znany również jako węgla w proszku lub pyłu węglowego , ponieważ jest w postaci drobnych, jak puder do twarzy , w kosmetycznej do makijażu), które jest wdmuchiwane do komory grzejnej.
Podstawową ideą systemu spalania na paliwo pyłowe jest wykorzystanie całej objętości paleniska do spalania paliw stałych. Węgiel jest mielony do wielkości drobnego ziarna, mieszany z powietrzem i spalany w strumieniu spalin. Do mieszaniny można również dodać biomasę i inne materiały. Węgiel zawiera substancje mineralne, które podczas spalania przekształcają się w popiół. Popiół jest usuwany jako popiół paleniskowy i popiół lotny. Popiół paleniskowy jest usuwany z dna pieca.
Ten typ kotła dominuje w elektrowniach węglowych , dostarczając parę do napędzania dużych turbin.
Historia
Przed opracowaniami prowadzącymi do zastosowania pyłu węglowego, większość kotłów wykorzystywała opalanie rusztowe, w którym paliwo było mechanicznie rozprowadzane na ruchomym ruszcie na dnie paleniska w postaci częściowo pokruszonego żwiru. Powietrze do spalania było wdmuchiwane do góry przez ruszt, przenosząc wraz z nim lżejszy popiół i mniejsze cząstki niespalonego węgla, z których część przylegała do ścianek paleniska. W 1918 roku Milwaukee Electric Railway and Light Company , później Wisconsin Electric, przeprowadziła testy wykorzystania pyłu węglowego w swojej elektrowni Oneida Street . Eksperymenty te pomogły Fredowi L. Dornbrookowi w opracowaniu metod kontrolowania pozostałości popiołu smolistego pyłu węglowego za pomocą płaszczy rur wodnych zasilających kocioł, które posłużyły do obniżenia temperatury powierzchni ścian paleniska i umożliwiły łatwe usuwanie osadów popiołu. Ta elektrownia stała się pierwszą centralną elektrownią w Stanach Zjednoczonych, która używała sproszkowanego paliwa.
Elektrownia Oneida Street w pobliżu ratusza w Milwaukee została wycofana z eksploatacji i odnowiona w 1987 roku. Obecnie znajduje się tam Milwaukee Repertory Theatre.
Jak to działa
Koncepcja spalania węgla, który został sproszkowany na drobny proszek, wynika z przekonania, że jeśli węgiel jest wystarczająco miałki, będzie się palił prawie tak łatwo i wydajnie jak gaz. Szybkość podawania pyłu węglowego jest sterowana komputerowo i zmienia się w zależności od zapotrzebowania kotła i ilości powietrza dostępnego do suszenia i transportu paliwa. Kawałki węgla są kruszone między kulkami lub cylindrycznymi rolkami, które poruszają się między dwoma torami lub „wyścigami”. Surowy węgiel jest następnie podawany do młyna razem z powietrzem podgrzanym do około 650 ° F (340 ° C) z kotła. Gdy węgiel zostaje rozdrobniony przez walcowanie, gorące powietrze wysusza go i wydmuchuje nadający się do użytku miał miału węglowego, który ma być użyty jako paliwo. Sproszkowany węgiel z młyna jest bezpośrednio wdmuchiwany do palnika w kotle. Palnik miesza sproszkowany węgiel w zawiesinie powietrznej z dodatkowym podgrzanym powietrzem do spalania i wypycha go z dyszy o działaniu podobnym do rozpylania paliwa przez wtryskiwacz paliwa w silniku spalinowym . W warunkach eksploatacyjnych w strefie spalania jest wystarczająco dużo ciepła, aby zapalić całe dopływające paliwo.
Usuwanie popiołu
Istnieją dwie metody usuwania popiołu z dna pieca:
- Kocioł z suchym dnem
- Kocioł z mokrym dnem , zwany również kranem żużlowym
Popioły lotne odprowadza się z gazów spalinowych i jest od niego oddzielony w różnych lejów wzdłuż ścieżki i wreszcie elektrostatycznego lub filtr workowy.
Obecne technologie
Elektrownie pyłowe są podzielone na trzy kategorie: elektrownie podkrytycznego pyłu węglowego (SubCPC), elektrownie nadkrytycznego pyłu węglowego (SCPC) i elektrownie nadkrytycznego pyłu węglowego (USCPC). Podstawową różnicą między trzema typami kotłów pyłowych na węgiel są temperatury i ciśnienia robocze. Instalacje podkrytyczne działają poniżej punktu krytycznego wody (647,096 K i 22,064 MPa ). Instalacje nadkrytyczne i ultranadkrytyczne działają powyżej punktu krytycznego. Wraz ze wzrostem ciśnienia i temperatury rośnie również sprawność operacyjna. Instalacje podkrytyczne działają z wydajnością około 37%, instalacje nadkrytyczne z około 40%, a instalacje nadkrytyczne w zakresie 42-45%.
Istnieje wiele rodzajów pyłu węglowego o różnych wartościach opałowych (CV), np. Węgiel indonezyjski lub stalowy (węgiel indyjski),
Lokomotywy parowe
W lokomotywach parowych w ograniczonym zakresie zastosowano opalanie pyłem węglowym . Na przykład patrz pruski G 12 .
Statki handlowe
W 1929 roku Zarząd Żeglugi Stanów Zjednoczonych ocenił kocioł na pył na węgiel na parowcu Mercer , statku handlowym o wadze 9500 ton. Według sprawozdania, kocioł ogrzewa się z pyłem węglowym na Mercer pobiegł na 95% skuteczności swojej najlepszej drodze napędzanych olejem. Spalanie pyłu węglowego było również tańsze w eksploatacji i instalacji niż kotły okrętowe wykorzystujące olej jako paliwo. Pierwsze kroki w kierunku wykorzystania silników Diesla jako napędu (na mniejszych statkach) podjęto również pod koniec lat dwudziestych XX wieku - patrz Dieselizacja .