Диссертация (Исследование сжигания эстонских сланцев с непроектными топливами), страница 7

Она включала протоколы системырегистрации и архивации данных о работе котла ТП-101 (ст. № 3А) за декабрь2013 в диапазоне нагрузок от 130 т/ч до 320 т/ч, теплоту сгорания и составтоплива за данный период, протоколы по результатам замеров присосов воздухана котлах ТП-101 Эстонской ЭС.Опытные данные по присосам воздуха присутствовали только для нагрузки292 т/ч, для которой приводились данные по свойствам топлива и параметрамработы котла.

Поэтому в адекватной модели присосы в газоходах котла делились37по поверхностям нагрева и задавались для нагрузки 292 т/ч в соответствии спротоколом замеров присосов. Для других нагрузок присосы поверхностейнагрева пересчитывались в соответствии с [70].Присосы воздуха в топку из-за отсутствия опытных значений принималисьсогласно [70]: т = 0,05. Расход воздуха подбирался исходя из выполнениятеплового баланса воздухоподогревателя. Путем изменения коэффициентаизбытка воздуха на выходе из топки получено равенство расчетных температурпродуктов сгорания и воздуха до и за воздухоподогревателем, и температур,приведенных в опытных данных.

Дополнительно контролировалась величинаконцентрации кислорода в рассечке экономайзера и сравнивалась с щитовымизначениями.Подключение мельниц к горелкам блочное: каждая мельница питаетгорелки первого и второго яруса каждого блока. Работа котла при снижениинагрузки сопровождается отключением мельниц и запитанных на них горелок 1 и2 ярусов, расположенных друг над другом. Отношение расхода топлива черезпервый и второй яруса горелок остаётся постоянным, поэтому параметр горенияМ не менялся при уменьшении нагрузки. В соответствии с [70], величинаотносительного положения факела в топке М составила 0,408.

Коэффициентиспользованияширмвсоединительномгазоходе,конвективногопароперегревателя, экономайзера остались на уровне рекомендаций [70]: Ш=0,780,85,ЭК=КП=1. Коэффициент использованияширм вопускнойшахтепринимался равным 1.Идентичность опытных и расчётных величин температуры пара за первойступеньюнастенноговарьированиемрадиационногокоэффициентапароперегревателяраспределениядостигаласьтепловосприятияQотн,Тождественность температур продуктов сгорания по газовому тракту всоответствии с опытными данными обеспечивалось при помощи коэффициентовзагрязнения поверхностей нагрева и коэффициента тепловой эффективности38поверхностей нагрева, экранов топки по данным изменений температур рабочеготела и продуктов сгорания.Процесс теплообмена в поверхностях нагрева котла, особенно при сжиганиишлакующего топлива, такого как сланец, зависит от нагрузки котла, свойствтоплива и загрязнения поверхностей нагрева.

При нагрузках 217-320 т/чкоэффициенты загрязнения полурадиационных и конвективных поверхностейнагрева, в основном, попали в диапазон 0,02÷0,05 м2·ч·С/ккал. При минимальнойнагрузке 130 т/ч они возросли до 0,15÷0,25 м2·ч·С/ккал. Во всех случаях εпревышает рекомендованные в [70] величины, что свидетельствует о большейзагрязнённости поверхностей нагрева по сравнению с проектной.Результаты тепловых расчетов котла по созданной математической моделина рассматриваемых нагрузках приведены в А.1. Результаты сопоставленийопытных и расчётных значений параметров по различным трактам котлаприведены в табл.

2.1. Более подробные результаты расчёта по основным трактамкотла с помощью адекватной модели для режима 292 т/ч представлены наРисунках. 2.2-2.6.Таблица 2.1Сопоставление расчетных и опытных данных для котла ТП-101 (3А)при сжигании сланца с теплотой сгорания 6.92-7.44 МДж/кгПараметр1Расход острого пара,т/чТемпература среды заРПП, СТемпература среды за1й ступенью ширм, СТемпература среды за5й ступенью ширм, СТемператураперегретого пара, СРасход парапромперегрева, т/ч130Опыт Расчет23Нагрузка котла, т/ч217292Опыт Расчет Опыт Расчет4567320Опыт Расчет8913013021721729229232032037037037037136937037537440340339939939339339839650650650150048648748448450150350450450751050250210810818318324824827227239Продолжение таблицы 2.11Температура парапромперегрева заППТО, СТемпература парапромперегрева заППТО, СТемпература парапромперегрева закотлом, СТемпература газов врассечкеэкономайзера, СКонцентрациякислорода в рассечкеэкономайзера, % обТемпература газовперед ТВП, СТемпературауходящих газов, СТемпература горячеговоздуха, С234567893203203303303403423343343203203303303403423343345125135095085235225115114224224444405015084934936,686,706,476,226,995,216,595,20330329349347384388384384172173180180202203203203290288296299327329328323Рисунок 2.2.

Результаты расчёта трактов первичного и вторичного параРисунок 2.3. Результаты расчёта газового тракта котла40Рисунок 2.4. Результаты расчёта тракта первичного пара4142Рисунок 2.5. Результаты расчёта тракта вторичного параРисунок 2.6. Результаты расчёта воздухоподогревателяВерификацияматематическоймоделипоказала,чторазработаннаяадекватная модель на базе программного комплекса Boiler Designer в целом сдостаточной степенью точности описывает интегральный процесс теплообмена вкотле ТП-101 (3А). При идентичных значениях параметров назначения различие втемпературах уходящих газов за ВП не превосходит 4C при совпадении опытнойи расчётной температур горячего воздуха в пределах 4С.43Результаты тепловых расчетов котла с помощью адекватной моделиподтвердили наличие пароводяной смеси на выходе из второй ступениэкономайзера (ШВЭ) – массовое паросодержание среды составило до 25%, чтохарактерно для котлов подобной компоновки поверхностей нагрева.Заключение по главе 2Разработанная адекватная модель в целом удовлетворительно описываетпроцессы теплообмена (табл.

2.1), протекающие в поверхностях нагрева котлаТП-101 (3А), и может быть использована для анализа его работы при сжиганиинепроектного топлива в указанном диапазоне нагрузок.44ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ ДЛЯ АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВРАСЧЕТОВ РАБОТЫ КОТЛА И КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИКотельная установка состоит из собственно котла, сушильно-мельничнойсистемы и вспомогательного оборудования, к которому относятся тягодутьевыемашины, золоуловители, установки очистки газов от вредных веществ и прочеевспомогательное оборудование.Очевидно, что использование непроектных топлив, включая сланцы спониженной теплотой сгорания, повлечет за собой существенные изменения вработе котла, сушильно-мельничной системы, тягодутьевых машин и прочегооборудования.Данныенеудовлетворительнойизмененияработымогутоборудованияпослужитьспозицийпричинойнадежности,экономичности и экологической безопасности.

В предельном случае возможновозникновение аварийных ситуаций, которые приведут к выходу из строяоборудования на долгий срок. Так из-за увеличения теплоты сгорания возможнаинтенсификация шлакования поверхностей нагрева, что может привести кснижению температуры перегретого пара ниже требуемых значений, возрастаниютемпературы стенки пароперегревателя и выходу из строя всей поверхностинагрева и останову котла [72, 73].Поэтому для комплексной оценки возможности использования непроектныхтоплив в действующем котле необходим анализ с точки зрения обеспечениянадежной и эффективной работы всех элементов котельной установки, включаявыполнение экологических нормативов. С этой целью на основе нормативныхдокументов, режимной карты исследуемого котла, опыта эксплуатации иэкологических требований необходимо разработать критерии, по которымвозможно провести оценку надежности, эффективности и экологическойбезопасности работы котла и котельной установки в целом в рабочем диапазоненагрузок.

Решению данной задаче посвящена настоящая глава.453.1. Разработка критериев оценки надежности и эффективностиработы котла на непроектном топливеПриразработкекритериевработыкотлаучитывалисьследующиеположения.1. Исследуемый котел должен обеспечивать требуемую температуруперегретого пара в рабочем диапазоне нагрузок от Dmin до Dmax. В качестверабочего диапазона на станции приняты нагрузки от 130 т/ч до 320 т/ч.При снижении нагрузки в рабочем диапазоне температура перегретого парапо обоим трактам обычно остается практически неизменной с учетом допустимыхотклонений. По условию надежной и экономичной работы турбины допускаемыйуровень отклонений температуры перегретого пара должен колебаться внебольших пределах (-10°C; +5°C).

В соответствии с предоставленными станциейданными по работе котла и этим требованием диапазон изменения температурыпервичного и вторичного перегретого пара tпе составил от 500C до 530С длявсех нагрузок.2. В барабанных котлах ограничивается массовое паросодержание x навыходе из экономайзера. Согласно [74] допускается массовое паросодержание неболее 25%, что связано с обеспечением надёжной сепарации пара игидродинамической устойчивости течения в выходных витках экономайзера.3. Одной из основных проблем при переводе котла на непроектное топливоявляетсяинтенсификацияпроцессашлакованиятопочныхэкрановиповерхностей нагрева котла. Зачастую это происходит ввиду увеличения теплотысгорания топлива или смеси топлив по сравнению с проектной.

Так рост теплотысгорания приведет к увеличению адиабатной температуры горения и уровнятемператур продуктов сгорания в пароперегревателе. Учитывая, что зола сланцевобладает очень высокой склонностью к шлакованию, это может привести кснижениютемпературыперегревапаранаповышенныхнагрузкахи46неудовлетворительной работе металла пароперегревателей, вплоть до разрыватруб поверхностей нагрева.Температура газов на выходе из топки ограничивалась из условийпредупрежденияшлакованияпоследующихповерхностейнагрева,расположенных в верхней части топки, не выше значений, установленных внормативном методе для соответствующего топлива [70]: при сжигании сланцев и при совместном сжигании сланцев идополнительного топлива – не выше 1100С; при сжигании газа – не выше 1300С;4. Температура газов перед конвективными пучками принимается всоответствии с [70] не выше следующих значений (для первого коридорногопучка конвективной ступени экономайзера): шлакующее топливо – 850С; нешлакующее топливо – 950С; сланцы – 700С.Однако так как конвективные пакеты располагаются за ширмовой ступеньюэкономайзера, то температуры газов в этом месте на всех режимах априориоказываются ниже установленных в [70] максимальных значений.