Кіріспе

Қатты отынды жағу технологиясы – қатты отынды жағуға қолданылатын жану технологиясы. Ең қарапайым түрінде отын бөлшектері ыстық, көпіршіктейтін күл және басқа да бөлшекті материалдар (құм, әктас және т.б.) құрамындағы сұйық төсек арқылы, жану немесе газдандыру үшін қажетті оттегімен қамтамасыз ету үшін ауа ағынымен бірге ұсталады. Газ бен қатты заттардың жылдам және жақын араласуы төсек ішіндегі жылу беруді және химиялық реакцияларды жеделдетеді. FBC орналымдары көмірдің көптеген түрлері, көмір қалдықтары және ағаш биомассасы сияқты әртүрлі төмен сапалы қатты отындарды жоғары тиімділікпен және қымбат отынды дайындау қажеттілігінсіз (мысалы, ұнтақтау) жағуға қабілетті. Сонымен қатар, белгілі бір жылулық жүктеме үшін FBC жүйелері эквивалентті дәстүрлі пештерге қарағанда кішірек болып келеді, сондықтан шығын мен икемділік тұрғысынан оларға қарағанда маңызды артықшылықтар ұсынуы мүмкін. FBC SOx эмиссиясы түрінде бөлінетін күкірт мөлшерін азайтады. Жану кезінде сульфатты тұндыру үшін әктас қолданылады, бұл жылу энергиясын жинауға арналған құрылғыға (әдетте су түтікшелері) қазаннан жылуды тиімдірек беруге мүмкіндік береді. Түтікшелермен тікелей жанасқан қыздырылған тұнба (өткізгіштік арқылы қыздыру) тиімділікті арттырады. Бұл көмір станцияларының төмен температурада жұмыс істеуіне мүмкіндік береді, нәтижесінде NOx эмиссиясы азаяды. Дегенмен, төмен температурада жағу полициклдік ароматты көмірсутектер эмиссиясының артуына әкеледі. FBC қазандықтары көмірден басқа отындарды да жағуға болады, ал төменгі жану температурасы (800 °C / 1500 °F) қосымша пайдалар береді.

Артықшылықтары

ҚОЖ-ның (ағынмен қабатты жағу) тез өсуіне екі себеп бар. Біріншіден, басқа технологияларды қолдану арқылы жануы қиын отынды пайдалану мүмкіндігі ғана емес, жалпы отынды таңдау еркіндігі – сұйық қабатты жағудың маңызды артықшылығы болып табылады. Екінші себеп, маңызы арта түсуде, – жану кезінде азот оксидтерінің төмен деңгейде шығарылуын қамтамасыз ету мүмкіндігі және әктас қабатты пайдалану арқылы күкіртті оңай жою мүмкіндігі. Сұйық қабатты жағу, сыртқы тазарту жүйелерісіз (мысалы, газды тазарту қондырғылары) ластағыш заттардың шығарындыларын бақылай алатын жану процесін табуға жасалған тыянақтың нәтижесінде пайда болды. Бұл технология отынды 1400–1700 °F (750–900 °C) температурада жағады, бұл азот оксидтерінің пайда болу шегінен (шамамен 2500 °F / 1400 °C, жану ауасындағы азот пен оттегі атомдары бірігіп азот оксидтерін құрайды) әлдеқайда төмен. Сондай-ақ, бұл жоғары жану температурасына байланысты күлдің еру проблемаларын болдырмайды. Сұйық қабаттың араласуы түтін газдарын күкіртті сіңіретін химиялық заттармен – мысалы, әктас немесе доломитпен – жанастырады. Көмірдегі күкірт ластағыштарының 95%-дан астамы сорбент арқылы қазандықтың ішінде ұсталады. Дегенмен, бұл азайтулар көрінетіндей маңызды болмауы мүмкін, себебі олармен бірге полициклдік ароматты көмірсутектердің және басқа да көміртекті қосылыстардың шығарындылары күрт өседі. Коммерциялық ҚОЖ қондырғылары бәсекеге қабілетті тиімділікпен жұмыс істейді, қазіргі кездегі дәстүрлі қазандықтардан арзан, ал SO2 және NO2 шығарындылары федералдық стандарттармен белгіленген деңгейден төмен. Алайда, олардың кейбір кемшіліктері бар, мысалы, қазандықтың ішіндегі түтіктердің тозуы, төсектің ауа кіреберісінде бітелуден туындаған температураның біркелкі емес таралуы, кейбір жағдайларда бастапқы іске қосу уақыты 48 сағатқа дейін созылуы мүмкін. ҚОЖ-дың жану температурасы 750 °C, ал қарапайым қазандықта – 850 °C. Төмен температурада NOx өндірісі азаяды. Әктаспен сіңірілуінің нәтижесінде SOx өндірісі төмендейді. Жану тиімділігі артады, себебі басқа жану процестерімен салыстырғанда 10 есе көп жылу беріледі. Конвекциялық жылу берудің жоғары коэффициентіне байланысты ҚОЖ үшін кішкентай аумақ қажет. Изотермиялық қабатты жағу, себебі қабаттың еркін және белсенді бөліктерінде температура тұрақты болады.

Түрлері

FBC жүйелері негізінен екі басты топқа – атмосфералық жүйелерге (FBC) және қысымды жүйелерге (PFBC) – және екі кіші топқа – көпіршікті (BFB) және айналмалы сұйықталған төсекке (CFB) бөлінеді.

Атмосфералық сұйықтық төсектегі жану

Атмосфералық ағынды қабаттар көмірдің жануынан бөлінетін күкіртті ұстау үшін әк тас немесе доломит қолданады. Ауаның күшті ағыны жанған көмір мен сорбент қоспасын қалықтырып, оны сұйықтай ағатын қызыл ыстық бөлшектердің қоспасына айналдырады. Бұл қазандықтар атмосфералық қысымда жұмыс істейді.

Қысымдағы сұйықтық төсектегі жану

Бірінші буын PFBC жүйесі сорбентті және ауа сорғыларын қолданады, олар сорбент пен жану процесіндегі көмір қоспасын ауада ұстап тұруға мүмкіндік береді. Алайда, бұл жүйелер жоғары қысымда жұмыс істейді және газ турбинасын іске қосуға болатын температурада жоғары қысымды газ ағынын өндіреді. Ал, флюидизацияланған қабаттан алынған жылудан бу жасалып, бу турбинасына жіберіледі, нәтижесінде өте тиімді біріктірілген циклдық жүйе құрылады.

Жоғары деңгейдегі PFBC

1½ буындық PFBC жүйесі газ турбинасының жану температурасын көтереді, бұл үшін PFB жағынғыдан алынған ысталған ауадан басқа табиғи газ қолданылады. Бұл қоспаны жоғары температуралы жану камерасында күйдіру арқылы газ турбинасына кіретін температура жоғарылатылып, комбинирленген циклдің тиімділігі артыққызылады. Алайда, бұл табиғи газды пайдалануды білдіреді, ол көмірге қарағанда әдетте қымбат отын. APFBC. Екінші буын PFBC жүйелерінде, шикі көмірді отын газы мен күлге айналдыру үшін қысымды карбонизатор қолданылады. PFBC күлді күйдіріп, бу өндіреді және газ турбинасы үшін жану ауасын қыздырады. Карбонизатордан алынған отын газы газ турбинасына қосылған жану камерасында күйдіріліп, газдар жану турбинасының номиналды жану температурасына дейін қыздырылады. Газ турбинасының шығарылатын газынан жылу алынып, бу өндіріледі, ол дәстүрлі бу турбинасын іске қосу үшін қолданылады, соның нәтижесінде комбинирленген циклдің жалпы тиімділігі артады. Бұл жүйелер сондай-ақ APFBC, яғни жетілдірілген айналымды қысымды сұйық қабатты жағудың комбинирленген циклдік жүйелері деп аталады. APFBC жүйесі толығымен көмірмен жұмыс істейді. GFBCC. Газдандыру сұйық қабатты жағудың комбинирленген циклдік жүйелері, GFBCC, газ турбинасының жану камерасына отын синтез газын беруге арналған қысымды айналымды сұйық қабатты ішінара газдандырғышқа (PCFB) ие. Газ турбинасының шығарылатын газы атмосфералық айналымды сұйық қабатты жағу камерасына жану ауасын жеткізеді, ол PCFB ішінара газдандырғышынан алынған күлді күйдіреді. CHIPPS. CHIPPS жүйесі ұқсас, бірақ атмосфералық сұйық қабатты жағу камерасының орнына пеш қолданылады. Газ турбинасының циклдік тиімділігін арттыру үшін газ турбинасының ауа алдын қыздырғыш құбырлары да бар. CHIPPS – жануға негізделген жоғары өнімділіктегі қуат жүйесі.