Одной из значимых тенденций развития российской энергетики в последние годы стало увеличение доли распределенной генерации. Распределенная энергетика подразумевает строительство источников производства электроэнергии и тепла непосредственно вблизи потребителя и независимость от централизованных сетей. При этом существенно снижаются потери тепла и электроэнергии при их транспортировке, уменьшаются затраты на проектные и строительно-монтажные работы, так как предполагается модульное заводское изготовление, сокращаются эксплуатационные затраты и площади земельных участков, необходимых под генерирующие объекты.
К числу объектов распределенной энергетики, имеющих большие перспективы, относятся блочно-модульные котельные. Они полностью монтируются в заводских условиях и доставляются к месту установки в готовом виде в кратчайшие сроки. Модульные котельные могут быть предназначены как для отопления и горячего водоснабжения (на основе водогрейных котлов), так и для выработки пара (на основе паровых котлов), а также для совмещенного производства обоих теплоносителей.
Задачи и принцип работы котельных любого типа - это выработка тепла на основе реакции горения топлива в топке котлов и подача их потребителю. Модульные котельные могут работать на всех видах топлива: газообразном, жидком, твердом.
Твердое топливо является одним из самых доступных, твердотопливная котельная может быть установлена в любом регионе без привязки к газопроводам или необходимости регулярной доставки жидкого топлива. Особенно популярны они в угледобывающих и соседних с ними регионах.
Модульные котельные на твердом топливе могут использовать в своей работе: уголь разных сортов, торф кусковой и фрезерный, дрова, древесные отходы и отходы сельскохозяйственной деятельности.
Размещение
Возможно исполнение блочно-модульных котельных в трех вариантах: отдельно стоящие, пристроенные или встроенные в уже имеющееся и подходящее по размерам здание. В этом случае здание должно быть оснащено системами вентиляции, отопления и освещения. Встроенная и пристроенная котельная имеют преимущество в том, что не нужно проводить теплотрассу, утеплять ее, что позволит избежать теплопотерь. Крышный вариант в этом случае не подходит, так как модульные котельные на твердом топливе должны располагать оборудованием топливоподачи и шлакозолоудаления.
Конструкция
Модульные котельные на твердом топливе могут состоять из одного или нескольких модулей в зависимости от требуемой мощности. Блок-модуль в типовом исполнении представляет собой каркас прямоугольной формы, сваренный из стальных труб, высотой и шириной 3 метра, длиной 6, 9, или 11,5 метров. В индивидуальном проекте эти размеры могут быть изменены. Стены, пол и крыша выполняются из сэндвич-панелей толщиной 80-150 мм. Внешними сторонами панели являются стальные листы, внутри - негорючая минеральная вата на основе базальтового волокна. Каркас устанавливается на специально подготовленный фундамент. Такая конструкция выдерживает значительные снеговые, ветровые и температурные нагрузки. Внутри каркаса смонтировано и установлено все технологическое и вспомогательное оборудование, необходимое для производства тепла или пара на твердом топливе:
- котлы водогрейные типа КВр или КВм или паровые котлы;
- механизмы топливоподачи: транспортеры с металлоконструкциями, бункеры котловые;
- системы золошлакоудаления: зольники, транспортеры;
- золоуловители, дымососы;
- насосное оборудование;
- оборудование системы водоподготовки;
- приборы автоматики, управления и безопасности;
- электрооборудование;
- приборы учета;
- системы вентиляции;
- дутьевые вентиляторы;
- теплообменники.
Отдельно устанавливается дымовая труба.
Кроме того, модульные котельные на твердом топливе должны иметь складские помещения или специально подготовленную территорию для приемки и хранения топлива, а также устройства его транспортировки до котельной. Это могут быть СКИПы, грейферы и транспортеры разных типов.
Топливоподача и шлакозолоудаление
В модульных котельных, оборудованных котлами КВр, предусмотрены ручная топливоподача и ручное золошлакоудаление. Подача топлива до котлов может осуществляться с помощью механизмов, а подача топлива в котел - вручную, через загрузочную дверцу. Выгрузка золы и шлака из зольников производится также вручную, а от котельной до золоотвалов - с помощью транспортеров. Для облегчения физического труда обслуживающего персонала выпускаются котлы КВр с поворотными колосниками РПК, где выгрузка золы и шлака производится опрокидывателями или поворотом колосников в зольный бункер под котлом.
Модульные котельные на твердом топливе с котлами КВм имеют тип топливоподачи, сжигания топлива и золошлакоудаления, зависящие от модели топки.
Котел КВм с топкой ЗП РПК. Топливо к загрузочному бункеру перемещается скребковым или шнековым транспортером. Из бункера топливо подается на топку с поворотными колосниками при помощи механического забрасывателя. Лучшим вариантом является пневмомеханический забрасыватель ПМ-3, равномерно распределяющий топливо по колосниковому полотну. Колосник поворачивается либо вручную, либо автоматически. Шлак и зола удаляются вручную или транспортером золоудаления.
Котел КВм с топкой ТЛПХ. Топка ТЛПХ - это движущееся ленточное колосниковое полотно прямого хода со скоростью 2-20 м/час. Топливо из загрузочного бункера самотеком поступает на колосниковое полотно, сгорает в процессе движения, а оставшийся шлак и зола сбрасываются с полотна механически в конце пути в зольник или непосредственно на транспортер шлакозолоудаления.
Котел КВм с топкой ТШПМ. Топка ТШПМ представляет собой неподвижное беспровальное колосниковое полотно. Поступление и передвижение топлива происходит при помощи шурующей планки. Топливо, опускаясь из загрузочного бункера на полотно, двигается чугунной планкой к задней части топки. Благодаря конструкции планки, при ее возвратном движении топливо не смещается, а только приподнимается, открывая доступ воздуха и усиливая реакцию горения. Шлак и зола сталкиваются планкой с полотна в бункер или на транспортер.
Другие системы модульной котельной
Для поддержания реакции горения котлы КВр и КВм оборудуются дутьевыми вентиляторами.
Необходимо также обращать внимание на качество топлива, его влажность и размер кусков. В некоторых случаях требуется установка дробилки и металлоуловителя.
Большое значение для работы котельной имеет и система водоподготовки, то есть очистка ее от всевозможных примесей, абразивных частиц, а также умягчение воды.
Тепловой контур модульной котельной может быть открытым (подсоединение к отопительной системе напрямую), закрытым (подсоединение через теплообменник или короткозамкнутый коллектор). Также возможна работа с несколькими видами контуров.
Помимо основных агрегатов модульные котельные на твердом топливе оборудуются системами отопления, освещения и вентиляции. В комплект могут включаться душевая, санузел, комната для персонала.
