Диссертация (Низкотемпературный вихревой метод защиты окружающей среды от вредных выбросов тепловых электростанций), страница 8

В нижней части тангенциальной топки котлов реализованы две схемы подвода воздуха нижнегодутья: пропеллерная (рисунок 1.6, а) на котле ст. № 5, и односторонняя (рисунок 1.6, б) на котлах ст. №№ 1...4.33Сжигаемый после реконструкции уголь имел следующие характеристики:Qir = 17,12...19,18 МДж/кг;Ar = 27...31,4 %;Wr = 8,7...9,2 %;Sr = 1,05...1,09 %; Сr = 45,67...50,65 %; Нr = 3,21...3,42 % при содержании в золеСаО = 4,25...7,53 % и MgO = 0,72...0,97 %.а)б)Рисунок 1.6  Схема подвода воздуха нижнего дутьяна котлах ОР-215 ТЭЦ Пулавы:а  пропеллерная; б  односторонняяВ результате реконструкции на примере котла ст.

№ 5 (таблица 1.3):1) максимальная температура в топке снизилась примерно на 150 С,а температура на выходе из топки  примерно на 100 С, что обеспечилоработу пароперегревателя, экранных труб и пылеугольных горелок безшлакования во всем рабочем диапазоне нагрузок котла;2) достигнуто снижение концентрации оксидов азота в уходящих газахкотлов на 30...50 %, а также проведены опыты по снижению выбросов оксидов серы.Для изучения взаимодействия оксидов серы с содержащими Са добавками на реконструированных котлах ОР-215 проведены три серии опытов.В первой серии смесь угля с сорбентом подавалась через нижний ярус однойили двух угловых горелок. Результаты десульфуризации дымовых газовпредставлены на рисунке 1.7, где отмечается рост степени десульфуризациис увеличением мольного соотношения Са/S с 2,0 до 3,9 и ее некоторое снижение с увеличением нагрузки котла.34Таблица 1.3  Показатели работы котла ОР-215 ст.

№ 5 ТЭЦ Пулавыдо и после реконструкцииВеличинаНагрузка котла:максимальнаяминимальнаяТемпература газов: в топке передвоздухоподогревателем уходящих газовСодержание горючихК.п.д. котла "брутто"Эмиссия NOхКонцентрация SO2Концентрация COКонцентрация золыМассовая эмиссияNOxSO2COзолыЕд.измеренияДореконструкцииПослереконструкцииПопроектут/чт/ч215140220...240110215140С120011001200С400...420300...350450С%%мг/нм3г/ГДжмг/нм3мг/нм3мг/нм3180...2203...489550...650180~ 210010...30350...450140...1603...890...92340...450105...180~ 200010...3030087600284200060600кг/чкг/чкг/чкг/ч150...170700...8003,0105...14045...90430...6603,090...100179,6785,419,4165,1Рисунок 1.7  Результаты десульфуризациидымовых газов котла ОР-215введением смеси угля с сорбентомРисунок 1.8  Результаты десульфуризациидымовых газов котла ОР-215при подачи раствора Са(ОН)2в воздуховоды нижнего дутьяВо второй серии опытов (результаты которых показаны на рисунке 1.8),при помощи торкретницы осуществлялась подача раствора Са(ОН)2 в воздуховоды нижнего дутья.

При этом получено снижение концентрации SO2 в35уходящих газах примерно на 20 % при достаточно низком массовом соотношении Са/S = 2...2,5 (что соответствует 1,6...2 мольного соотношения).В третьей серии опытов подача смеси сорбента с углем (с мольными соотношениями Са/S = 2; 2,5; 3; 3,5) осуществлялась на все питатели работающих котлов. Результаты десульфуризации дымовых газов приведены в таблице 1.4.Таблица 1.4  Результаты десульфуризации дымовых газов котла ОР-215(подача смеси сорбента с углем на все питатели котла)Мольное соотношениеСа/S2,23,154,25,6Снижение концентрацииSO2 в дымовых газах, %15...3120...3025...3529...43Работающие мельницы,№№2, 42, 32, 42, 3Во время опытов по десульфуризации не обнаружено увеличения эмиссии пыли.

Так, при работе котлов ст. №№ 4 и 5 эмиссия составляла в среднем30 т/ч с одного котла. Одновременно автором работы [86] отмечается, чтоподача сорбента через мельницы вызвала незначительное увеличение эмиссии NOx, а также отмечен мгновенный незначительный рост количестваэмульсии в сточных водах золоотвала. Таким образом, при работе реализованной на котлах ОР-215 системы десульфуризации необходимо обеспечитьконтроль за химическим составом золы и сточных вод.1.6 Низкотемпературное вихревое сжигание топлива1.6.1 Принципы и особенности метода НТВ-сжигания.Общая характеристика работы реконструированных котловМетод НТВ-сжигания (НТВ-технология) органических топлив в парогенераторах разработан в конце 1960-х годов коллективом сотрудников ЛПИпод руководством профессора В.В.

Померанцева. В этом методе организуется многократная циркуляция относительно крупных частиц топлива с периодическим возвратом их в зоны с первоначальной концентрацией кислорода.При этом, появляется возможность использовать топливо угрубленного помола и происходит растягивание горения и тепловыделения по длине факела.Угрубление помола топлива, приближение факела к экранам, растягивание36горения по высоте топки приводят к интенсификации теплообмена и, какследствие, к понижению температуры факела и снижению шлакования стентопки [14, 21...24, 278...281].

Впервые НТВ-метод был успешно применен в1969 году для борьбы со шлакованием поверхностей нагрева котла ПК-10ГРЭС-8 Ленэнерго, в котором сжигался фрезерный торф [278, 279]. Затем онбыл реализован при реконструкции котлов, работающих на различных топливах (сланец, мазут, газ, уголь) [21...26, 47, 281...289 и др.]. В процессе эксплуатации котлов, переведенных на метод НТВ-сжигания, было отмеченоснижение (на 20...30 %) концентрации оксидов азота в уходящих газах котловпо сравнению с пылеугольным факелом, а так же снижение (на 15...30 %)концентрации оксидов серы. Дополнительно отмечено снижение активностиряда компонентов летучей золы, что уменьшило загрязнение КПП, особеннопри сжигании сланца и торфа.

Положительные результаты, полученные приэксплуатации котлов, реконструированных для работы по методу НТВсжигания, позволили, в числе прочего провести работы по переводу на НТВсжигание немолотого угля котла ПК-24 ст. № 9 Иркутской ТЭЦ-10 [284...287],а также по разработке и созданию котла БКЗ-420-140-9 с НТВ-сжиганиемугля для Усть-Илимской ТЭЦ [16].1.6.2 Низкотемпературное вихревое сжигание торфаКотельные установки, спроектированные для сжигания фрезерного торфа по технологии прямоточного факела, имеют следующие проблемы[21...24, 68, 278...280]: шлакование топки и загрязнение конвективныхповерхностей нагрева; высокие потери с провалом топлива (до 2,5 %); повышенные пульсации факела, приводящие к хлопкам в топке и разрушениюобмуровки.Первым на низкотемпературное вихревое сжигание торфа был реконструирован паровой котел ПК-10 ГРЭС-8 “Ленэнерго” (номинальная паропроизводительность Dн = 63,9 кг/с); параметры перегретого пара: давление9,8 МПа, температура 773 K).Котел оснащен четырьмя пылесистемами с молотковыми мельницамитипа ММА 1660/2004 и шахтными сепараторами.

Перевод котла на НТВсжигание (вихревая топка открытого типа) осуществлен путем заужения открытых горелочных амбразур с формированием наклоненного вниз под уг-37лом 45 канала аэросмеси, а также размещения в устье топочной воронкиСНД соплового типа (в виде ленты по всей ширине топки).В результате реконструкции температурное поле в вихревой топке сталоболее равномерным, температура на выходе Тт" снизилась примерно на100…120 K, что привело к практически полной ликвидации шлакования какрадиационных так и конвективных поверхностей нагрева, а также к повышению тепловой эффективности топки. При этом практически полностью устранен провал топлива в шлаковый комод. К.П.Д.

(брутто) котла повысилсяпримерно на 2 % [24] (таблица 1.5).Таблица 1.5 – Показатели работы котла ПК-10 до и после реконструкцииВеличина, ед. измеренияПаровая нагрузка D, кг/сПотери теплоты:с уходящими газами q2, %с химическим недожогом q3, %с механическим недожогом (унос) q4, %с механическим недожогом (провал) q4, %от наружного охлаждения q5, %КПД котла (брутто), к, %Дореконструкции31,755,6Послереконструкции31,762,811,80,070,231,722,0284,169,8500,3302,0287,811,11,530,690,241,1685,2810,80,030,9201,087,25Полученные на котле ПК-10 положительные результаты позволилив дальнейшем приступить к реконструкции котлов на метод НТВ-сжиганияне только торфа, но также сланца, каменных и бурых углей.1.6.3 Опыт вихревого сжигания сланцевОсвоение вихревого сжигания сланца начато в 1972 году. Учитываясвоеобразность технических характеристик топлива (высокий балласт:Ar = 45,4...58,9 %,Wr = 12,0...14,0 %;низкаятеплотасгоранияQir = 4,2...6 МДж/кг; многообразие компонентов минеральной части), работыбыли начаты на котлоагрегатах среднего давления БКЗ-75-39ф (рисунок 1.9)и осуществлялись поэтапно (в три этапа за период с 1972 по 1976 гг.) на ТЭЦАхтме и ТЭЦ СПК “Сланцы” [25].На первом этапе, проверена принципиальная возможность использования НТВ-метода при сжигании сланца с тонкостью помола R90 = 14...25 %.

Ре-38конструкция (котел БКЗ-75-39ф ст. № 5 ТЭЦ Ахтме), выполненная поупрощенной схеме, включающей установку в устье холодной воронки сопелнижнего дутья и переделку сопел вторичного воздуха с целью подачи егосплошной лентой в верхней части амбразуры, доказала принципиальнуюосуществимость и перспективность вихревого сжигания сланца.Рисунок 1.9  Схема сланцевого котла БКЗ-75-39:1  топочные экраны; 2  фестон; 3  конвективный пароперегреватель;4  инерционно-осадительная камера; 5  экономайзер; 6  золоуловитель;7  воздухоподогревательПоложительные результаты, полученные на ТЭЦ Ахтме, позволили провести более полную реконструкцию аналогичного котла БКЗ-75-39ф ст.

№ 10ТЭЦ СПК “Сланцы” (второй этап). За счет уменьшения сечения мельничныхшахт до размера 1500×1225 мм удалось угрубить помол и более интенсивнозагрузить вихревую зону. Выходные сечения горелок, наклоненных по углом50 к горизонту, были уменьшены до размера 1560×300 мм, при этом скорость выхода аэросмеси на номинальной нагрузке возросла почти вдвое.Увеличение интенсивности вихревого процесса привело к резкому возрастанию загрузки вихревой зоны топливом. При тонине помола R90 = 50...60 %большая часть топлива (до 75 %) сепарировалась в зону вихря и сгорала вэтой части топки. Большая загрузка топливом холодной воронки привела к39росту температуры в ее нижней части (до 1220 K в устье холодной воронки).Одновременно улучшение вихревого процесса снизило максимальную температуру в топке до 1490...1520 K, а температуру на выходе (Тт)  до1120...1140 K.

Отмеченные факторы положительно сказались на работе верхней части топки и пароперегревателя (значительно снизилось его загрязнение).Объем реконструкции на третьем этапе (котел БКЗ-75-39ф ст. № 5 ТЭЦАхтме) предусматривал уменьшение сечения шахт и амбразур, что позволилоувеличить скорость воздуха в шахтах до 5,1 м/с и угрубить помол доR90 = 50...60 %. Сечение амбразур уменьшено до 1560×400 мм, верхняя ихчасть наклонена вниз под углом 45. Конструкция сопел вторичного дутьяпредусматривает возможность его подачи либо сплошной полосой над струей первичного воздуха (скорость пылевоздушного потока при номинальнойнагрузке составляет 15 м/с), либо через систему шлиц прямо в поток аэросмеси.