Повышение надежности работы кипящего слоя при сжигании осадка сточных вод и кородревесного топлива

АКТУАЛЬНОСТЬ: Актуальность исследования заключается в разработке технических мероприятий для увеличения надежности (длительности) работы материала кипящего слоя при сжигании осадка сточных вод и кородревесного топлива.

ЦЕЛЬ: рассмотреть основную проблему (агломерацию кипящего слоя), влияющую на надежность и длительность работы котлоагрегата с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ. Провести испытания режимных мероприятий, направленных на увеличение надежности и длительности работы котлоагрегата с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ.

МЕТОДЫ: Пробы донной золы и агломератов отбирались на протяжении всего периода эксплуатации кипящего слоя. Отбор проб кородревесного топлива и осадка сточных вод производился с тракта топливоподачи котельного агрегата Е-75-3,9-440 ДФТ. При подготовке проб использовались шаровая барабанная мельница РМ 200 фирмы Retzsch и ситовый анализатор Retzsch AS 200 Control. Элементный анализ кородревесного топлива, осадка сточных вод и донной золы проведен методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии на спектрометре EDX-8000. Испытания режимных мероприятий проводились на протяжении всего срока эксплуатации материала слоя до его полной замены.

РЕЗУЛЬТАТЫ: Результаты исследований показали, что в процессе сжигания в материале кипящего слоя накапливаются щелочные соединения интенсифицирующие процессы агломерации. Режимные мероприятия такие как увеличение скорости ожижения слоя и снижение температуры слоя увеличивают срок службы материала слоя, однако не позволяют полностью исключить процесс агломерации.

1. Демин А.В., Демина Г.В. Влияние состава генераторного газа на выбросы загрязняющих веществ. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2026;28(1):131-140. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2026-28-1-131-140.

2. Зверева Э.Р., Мингалеева Г.Р., Валиуллин Б.Р., Зверев Л.О., Липатов М.С. Исследование реологических свойств композиционных суспензионных топлив. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2023;25(1):143-153. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2023-25-1-143-153.

3. Terekhin, A. P., Maryandyshev, P. A., & Brillard, A. (2026). Operation factors influencing bed agglomeration in an industrial fluidized bed boiler. Fuel, 425, 139421. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuel.2026.139421.

4. Sofán-Germán, S. J., Doria-Oviedo, M. E., & Rhenals-Julio, J. D. (2025). Mechanical and energy assessment of hybrid biofuels: Integrating agro-industrial coconut and rice husk biomass with mineral coal for sustainable energy in Córdoba, Colombia. South African Journal of Chemical Engineering, 52, 303–310. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.sajce.2025.03.010.

5. Dalbanjan, N. P., Korgaonkar, K., Kadapure, A. J., Halladamani, S. B., Ramangouda, G., & Kumar S. K, P. (2025). Green energy from waste: Evaluating the sustainability of anaerobic biofuel technologies. The Microbe, 7, 100410. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.microb.2025.100410.

6. Sapariya, D. D., Patdiwala, U., Makwana, J., Dhass, A. D., Makwana, J., Patel, D., Parikh, R., Abidi, M. H., Saeed, K., & Alkhalefah, H. (2026). Waste to energy: performance evaluation of a bubbling fluidized bed gasifier using biomass blends and facemask. Thermal Science and Engineering Progress, 69, 104470. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.tsep.2025.104470.

7. Nicolucci, E., Palone, O., Wu, S., Xiao, R., Markides, C. N., & Borello, D. (2026). From waste to wealth: Can fluidized-bed gasification transform industrial practices? Applied Thermal Engineering, 286, 129246. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.129246.

8. Shabanian, J., Sauriol, P., & Chaouki, J. (2017). A simple and robust approach for early detection of defluidization. Chemical Engineering Journal, 313, 144–156. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.12.002.

9. Nascimento, F. R. M., González, A. M., Silva Lora, E. E., Ratner, A., Escobar Palacio, J. C., & Reinaldo, R. (2021). Bench-scale bubbling fluidized bed systems around the world - Bed agglomeration and collapse: A comprehensive review. International Journal of Hydrogen Energy, 46(36), 18740–18766. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.03.036.

10. Sevonius, C., Yrjas, P., Lindberg, D., & Hupa, L. (2020). Agglomeration tendency of a fluidized bed during addition of different phosphate compounds. Fuel, 268, 117300. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117300.

11. Liu, Z., Li, J., Long, X., & Lu, X. (2022). Mechanisms and characteristics of ash layer formation on bed particles during circulating fluidized bed combustion of Zhundong lignite. Energy, 245, 123313. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.123313.

12. Kuba, M., Skoglund, N., Öhman, M., & Hofbauer, H. (2021). A review on bed material particle layer formation and its positive influence on the performance of thermo-chemical biomass conversion in fluidized beds. Fuel, 291, 120214. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120214.

13. Long, X., Li, J., Wu, Q., Lu, X., Zhang, Y., Li, D., Jeon, C.-H., & Zhang, D. (2024). Inhibiting agglomeration of bed particles in CFB burning high-alkali fuel: Experiment, mechanisms and criteria for recirculating bottom ash or selecting alternative bed materials. Energy, 289, 130026. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.130026.

14. Терехин А.П., Марьяндышев П.А. Проблемы энергетического использования осадка сточных вод в котлоагрегате с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2025. Т. 27. № 5. С. 106-117. doi: 10.30724/1998-9903-2025-27-5-106-117.

15. Morris, J. D., Daood, S. S., Chilton, S., & Nimmo, W. (2018). Mechanisms and mitigation of agglomeration during fluidized bed combustion of biomass: A review. Fuel, 230, 452–473. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.04.098.

16. Gao, W., Chen, H., Liao, Y., Wu, Y., Zhu, H., Zhang, H., Weng, J., Guo, X., Hu, X., Lin, X., Karnowo, & Zhang, S. (2025). Experimental and numerical investigation on effect of fluidization degree and temperature on bed agglomeration during bioslurry fast pyrolysis in a fluidized bed. Fuel Processing Technology, 273, 108229. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2025.108229.

17. Результаты испытания оливинового песка как наполнителя топки с кипящим слоем при сжигании лузги подсолнечника / О. Ю. Милованов, Д. В. Климов, С. Н. Кузьмин [и др.] // Теплоэнергетика. – 2024. – № 9. – С. 28-35. – DOI 10.56304/S004036362470019X. – EDN BUAXMO.

18. Исследование влияния различных факторов на изменение концентрации щелочных элементов, вызывающих агломерацию слоя / Г. А. Рябов, О. М. Фоломеев, О. А. Смирнова, Д. С. Литун // Теплоэнергетика. – 2021. – № 1. – С. 85-94. – DOI 10.1134/S0040363621010173. – EDN XVYYEA.

19. Furuvik, N. C. I. S., Wang, L., Jaiswal, R., Thapa, R., Eikeland, M. S., & Moldestad, B. M. E. (2022). Experimental study and SEM-EDS analysis of agglomerates from gasification of biomass in fluidized beds. Energy, 252, 124034. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124034.

20. 7 Thy, P., Jenkins, B. M., Williams, R. B., Lesher, C. E., & Bakker, R. R. (2010). Bed agglomeration in fluidized combustor fueled by wood and rice straw blends. Fuel Processing Technology, 91(11), 1464–1485. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2010.05.024.

21. Баскаков, А. П. Расчет аппаратов кипящего слоя / А. П. Баскаков, Б. П. Лукачевский, И. П. Мухленов и др. — Ленинград: Химия, 1986. — 352 с.