Сжигание в кипящем слое ( FBC ) – это технология сжигания твердого топлива .
В своей основной форме частицы топлива суспендируются в горячем, кипящем слое золы и других твердых материалов ( песка , известняка и т. д.) , через который продуваются струи воздуха, обеспечивающие кислород, необходимый для сгорания или газификации. Получающееся в результате быстрое и тщательное смешивание газа и твердых веществ способствует быстрой теплопередаче и химическим реакциям внутри слоя. Установки FBC способны сжигать различные виды низкосортного твердого топлива, включая большинство видов угля, угольные отходы и древесную биомассу, с высокой эффективностью и без необходимости дорогостоящей подготовки топлива (например, измельчения ). Кроме того, для любого заданного теплового режима печи FBC меньше, чем эквивалентная традиционная печь, поэтому могут предложить значительные преимущества перед последней с точки зрения стоимости и гибкости.
FBC снижает количество выбрасываемой серы в виде выбросов SO x . Известняк используется для осаждения сульфата при горении, что также позволяет более эффективно передавать тепло от котла к аппарату, используемому для улавливания тепловой энергии (обычно водяным трубам). Нагретый осадок, вступающий в непосредственный контакт с трубками (нагрев за счет проводимости), повышает эффективность. Поскольку это позволяет угольным электростанциям гореть при более низких температурах, выбрасывается меньше NOx . Однако сжигание при низких температурах также приводит к увеличению выбросов полициклических ароматических углеводородов . Котлы FBC могут сжигать и другие виды топлива, кроме угля, а более низкие температуры сгорания (800 °C / 1500 °F) имеют и другие дополнительные преимущества.
Есть две причины быстрого увеличения FBC в камерах сгорания. Во-первых, важным преимуществом сжигания в кипящем слое является свобода выбора топлива в целом, а не только возможность использования топлива, которое трудно сжечь при использовании других технологий. Вторая причина, которая становится все более важной, - это возможность достижения при горении низкого выброса оксидов азота и возможность простого удаления серы за счет использования известняка в качестве подстилающего материала.
Сжигание в псевдоожиженном слое возникло в результате попыток найти процесс сгорания, способный контролировать выбросы загрязняющих веществ без внешнего контроля выбросов (например, скрубберов-обессеривания дымовых газов). Эта технология сжигает топливо при температуре от 1400 до 1700 °F (750–900 °C), что значительно ниже порога образования оксидов азота (приблизительно при температуре 2500 °F / 1400 °C атомы азота и кислорода в воздухе для горения объединяются в образуют загрязняющие вещества оксиды азота ); это также позволяет избежать проблем с плавлением золы, связанных с высокой температурой сгорания. Перемешивающее действие псевдоожиженного слоя приводит дымовые газы в контакт с химическими веществами, поглощающими серу , такими как известняк или доломит . Сорбент может улавливать более 95% сернистых веществ, содержащихся в угле, внутри котла . Однако сокращение может быть менее существенным, чем кажется, поскольку оно совпадает с резким увеличением выбросов полициклических ароматических углеводородов и, возможно, других углеродных соединений. [ нужна цитата ]
Коммерческие установки FBC работают с конкурентоспособной эффективностью, стоят меньше, чем современные традиционные котлы, а выбросы SO 2 и NO 2 ниже уровней, установленных федеральными стандартами. Однако они имеют 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.
Системы FBC делятся по существу на две основные группы: атмосферные системы (FBC) и системы под давлением (PFBC), а также две второстепенные подгруппы: барботажные (BFB) и циркулирующие псевдоожиженные слои ( CFB ).
В атмосферных псевдоожиженных слоях используется известняк или доломит для улавливания серы, выделяющейся при сжигании угля. Струи воздуха во время горения подвешивают смесь сорбента и горящего угля, превращая смесь во взвесь раскаленных частиц, которые текут как жидкость. Эти котлы работают при атмосферном давлении.
В системе PFBC первого поколения также используется сорбент и струи воздуха для подвешивания смеси сорбента и горящего угля во время горения. Однако эти системы работают при повышенном давлении и производят газовый поток высокого давления при температурах, которые могут привести в действие газовую турбину . Пар, образующийся за счет тепла в псевдоожиженном слое, направляется в паровую турбину , создавая высокоэффективную систему с комбинированным циклом .
