Введение

Кательная с распыленным углем – это промышленный или энергетический котел, который вырабатывает тепловую энергию путем сжигания распыленного угля (также известного как порошкообразный уголь или угольная пыль, поскольку он имеет такую же тонкость, как пудра для лица в косметике), который подается в топку. Основная идея системы сжигания распыленного топлива заключается в использовании всего объема печи для сжигания твердого топлива. Уголь измельчается до состояния мелкого зерна, смешивается с воздухом и сжигается в потоке дымовых газов. В смесь также можно добавлять биомассу и другие материалы. Уголь содержит минеральные примеси, которые при сгорании превращаются в золу. Зола удаляется в виде донного и уносного пепла. Донный пепел удаляется из нижней части печи. Этот тип котлов преобладает на угольных электростанциях, обеспечивая пар для привода крупных турбин.

История

До разработок, приведших к использованию пылевидного угля, большинство котлов использовали колосниковое горение, при котором топливо механически распределялось на движущуюся колосниковую решетку в нижней части топки в частично измельченном, похожем на гравий виде. Воздух для сгорания подавался снизу вверх через решетку, унося с собой легкую золу и мелкие частицы несгоревшего угля, часть которых осаждалась на стенках топки. В 1918 году компания Milwaukee Electric Railway and Light Company, позднее Wisconsin Electric, провела испытания по использованию пылевидного угля на своей электростанции на улице Онида. Эти эксперименты помогли Фреду Л. Дорнбруку разработать методы контроля смолистых зольных отложений пылевидного угля с помощью водяных рубашек, подводивших питательную воду к котлу, что позволяло снизить температуру поверхности стенок топки и облегчить удаление зольных отложений. Эта электростанция стала первой центральной электростанцией в Соединенных Штатах, использующей пылевидное топливо. Электростанция на улице Онеида, расположенная недалеко от городской ратуши Милуоки, была выведена из эксплуатации и реконструирована в 1987 году. В настоящее время на ее месте находится театр Milwaukee Repertory Theatre.

Как это работает

Идея сжигания угля, измельченного в мелкий порошок, основана на убеждении, что при достаточно мелком размере уголь будет гореть почти так же легко и эффективно, как газ. Скорость подачи измельченного угля контролируется компьютерами и изменяется в зависимости от потребности котла и количества воздуха, доступного для сушки и транспортировки топлива. Куски угля измельчаются между шарами или цилиндрическими роликами, движущимися между двумя направляющими. Затем сырой уголь подается в мельницу (пульверизатор) вместе с воздухом, нагретым примерно до температуры от котла. По мере измельчения угля роликами, горячий воздух высушивает его и выдувает полезный мелкий угольный порошок для использования в качестве топлива. Измельченный уголь из мельницы (пульверизатора) непосредственно подается в горелку котла. Горелка смешивает угольный порошок в воздушной взвеси с дополнительным предварительно нагретым воздухом для сгорания и выбрасывает его из сопла, принцип действия которого аналогичен распылению топлива форсункой в двигателе внутреннего сгорания. В рабочих условиях в зоне горения достаточно тепла для воспламенения всего поступающего топлива.

Паровозы

Сжигание угольной пыли в ограниченной степени применялось в паровозах. Например, паровоз Прусская G 12.

Торговые суда

В 1929 году Управление судоходства США провело оценку котла, работающего на пылевидном угле, на пароходе Mercer, торговом судне водоизмещением 9500 тонн. Согласно отчету, котел на Mercer, использующий пылевидный уголь, достиг 95% эффективности от лучшего рейса на мазуте. Использование пылевидного угля также оказалось более экономичным в эксплуатации и установке, чем судовые котлы, работающие на нефти. К концу 1920-х годов были предприняты и первые шаги по использованию дизельных двигателей в качестве движителей (на судах меньшего размера) – см. Дизелизация.