Диссертация (1143428), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Доля вторичного топлива, подаваемого в восстановительные горелки, изменялась от 10 до 25 % от основной массы топлива (по теплу).Профиль температур по высоте топки в зависимости от доли вторичного топлива представлен на рисунке П7.12. Увеличение доли подаваемого вторичного топлива (соответственно уменьшается количество первичного) приводит к снижениютемпературы в зоне основного горения.Рисунок П7.12 Профиль температурпо высоте топки:—— одноступенчатое сжигание;—○— bII = 10 %; —◊— bII = 15 %;— — bII = 20 %; — ∙ — bII = 25 %Рисунок П7.13 Концентрация NO по высоте топки в зависимости от доли вторичного топлива:—— одноступенчатое сжигание;—○— bII = 10 %; —◊— bII = 15 %;— — bII = 20 %; — ∙ — bII = 25 %Изменение концентрации оксидов азота по высоте топки в зависимости от доли вторичного топлива, подаваемого в верхний ярус, показано на рисунке П7.13.Наименьшая концентрация оксидов азота к выходу из топки (CNO = 187 мг/м3)достигается при вводе 25 % топлива через ярус восстановительных горелок, что также сопровождается ростом механического недожога вторичного топлива.
При вводе10 % концентрация оксидов азота на выходе из топки составляет CNO = 297 мг/м3.На рисунке П7.14 показана зависимость величины механического недожогаот доли вторичного топлива.372Величина мехнедожога, %2.52Рисунок П7.14 Зависимостьмеханического недожогаот доли вторичного топлива:– · – R90 = 14 %, R200 = 1 %;–– R90 = 24 %, R200 = 3 %; – – R90 = 37 %, R200 = 4 %1.510.50510152025Доля втор ичного топлива, %Анализируя полученные результаты, можно сделать следующий вывод: увеличение доли вторичного топлива уменьшает температуру в основной зоне горения,снижает конечную концентрацию оксидов азота на выходе из топки, но имеет тенденцию к росту механического недожога вторичного топлива.
Эффективность метода при самой большой (bII = 25 %) концентрации вторичного топлива в зоне восстановления составляет 70 %, при самой низкой (bII = 10 %) – 53 %.П7.2.4 Результаты расчетного исследования Reburning-процессав котле Пп-1050-25-580/585В результате проведенного расчетного исследования по разработанной методике были выявлены основные параметры, оказывающие влияние на эффективность метода трехступенчатого сжигания при реализации его на пылеугольномкотле, оборудованном прямоточными горелками. К исследуемым параметрам относятся: тонина помола вторичного топлива, высота установки горелок ступенивосстановления и доля вторичного топлива, подаваемого через них.Наиболее сильно на эффективность разложения NO влияет изменение концентрации (доли) вторичного топлива в зоне восстановления.
С увеличением доли вторичного топлива до 25 % от основного эффективность разложения может достигатьдо 70 %, что сопровождается, в свою очередь, увеличением затрат на размол, а также ростом механического недожога. Сжигание основного топлива в меньшей концентрации позволяет снизить температуру в зоне активного горения, что актуальнопри высоких температурах в топке, когда образуются термические оксиды азота.Увеличение тонины помола и снижение высоты установки горелок восстановительного топлива примерно одинаково сказываются на конечной концентрацииоксидов азота на выходе из топки. Однако изменение высоты установки горелоксвязано с компоновкой оборудования в котельном цехе, и при изменении высотынеобходимо учитывать их размещение и возможность подведения к горелкам топ-373ливно-воздушной смеси и воздуховодов.
В то же время утонение помола повышаетвзрывоопасность системы пылеприготовления [61...63, 550, 576].На основании вариантных расчетов и анализа полученных результатов выявлены и обоснованы оптимальные значения: тонины помола R90_доп = 24 %,R200_доп = 3 %; высоты установки горелок – 7 метров, доли вторичного топлива, подаваемого в восстановительную зону, bII = 14 %.
При выполнении этих условийдостигается снижение концентрации оксидов азота на выходе из топки доCNO = 280 мг/м3 (на 55 %), что соответствует допустимым нормативам по выбросамоксидов азота [128]. Величина механического недожога составляет q4_доп = 0,7 %.Срок окупаемости (рассчитан по методике [577] и представлен в разделе П7.4) припринятых параметрах составит 2,5 года.П7.3 Апробация результатов и опыт промышленной проверкиП7.3.1 Результаты расчетного исследования генерации и разложенияоксидов азота в котле ТПЕ-214 Новосибирской ТЭЦ-5,сопоставление с опытными даннымиАпробация методики и ее промышленная проверка проведены применительнок котлу ТПЕ-214 (DПП = 670 т/ч) блока 200 МВт Новосибирской ТЭЦ-5 с внедреннойсистемой трехступенчатого сжигания и использованием для ступени восстановления пыли основного топлива [578...580].
Рабочим топливом котла является смеськузнецких углей марок Г и Д со следующими характеристиками: Qri = 20,52 МДж/кг,Ar = 17,6 %, Wr = 12 %, Nr = 1,8 %, Vdaf = 42 %. Оборудование пылесжигания котлавключает в себя систему с пятью молотковыми мельницами и прямым вдуваниемпыли, топочную камеру с 3-х ярусным тангенциальным размещением прямоточныхгорелок и твердым шлакоудалением.
Продольный разрез котла ТПЕ-214-А и эскизего топки представлены соответственно на рисунках П7.15 и П7.16.Для организации трехступенчатого сжигания установлены восемь сопл третичного дутья на боковых стенах топки с тангенциальным расположением и противокруткой по отношению к основным горелкам.
Кроме того, снижена доля вторичного воздуха через верхний ярус горелок путем установки дополнительных вставокв выходные окна каждого “полуканала” вторичного топлива.Схема трехступенчатого сжигания на котле №5 НТЭЦ-5 реализована следующим образом. Одна пылесистема выделена для приготовления пыли и обеспеченияработы горелок ступени восстановления. Транзит пыли через эту ступень осуществляется сушильными инертными газами на четыре тангенциально расположенныегорелки восстановительной ступени, размещенные на 8 метров выше верхнего яру-374са рабочих горелок. Готовая угольная пыль с тонкостью помола R90_доп = 7 % значительно большей, чем у основного топлива (R90_осн = 25 %), транспортируетсясушильным агентом по четырем пылепроводам к горелкам нижнего или верхнегояруса. В восстановительные горелки подается 14 % топлива от общего количества.5045 H т l6 l824035Высота топки, м3025201510l85200510Глубина топки, мРисунок П7.15 Продольный разрез котла ТПЕ-214Рисунок П7.16 Эскиз топкикотла ТПЕ-214Профиль температур для котла ТПЕ-214, построенный по разработанной методике, представлен на рисунке П7.17.
Из графика видно, что реальные температуры меньше расчетных. Это связано с тем, что подача пыли в топку производилась спомощью инертных сушильных газов, а также с тем, что при расчете подача основного топлива производится через один основной ярус горелок.3755045401003580Остаток на сите, %Высота топки, м30256040202001550100150200Размер частицы, мкм25030035010500500100015002000Температура в топке, КРисунок П7.17 Профиль температур повысоте топки котла ТПЕ-214:—— расчет; опытные данныеРисунок П7.18 Рассевочнаяхарактеристика кузнецкого угля:—— основное топливо, R90_осн = 25 %;— — дополнительное топливо R90_доп = 8 %Распределение частиц по фракциям для основного и дополнительного топливпредставлено на рисунке П7.18. Суммарный механический недожог согласнорасчетам составил 3,11 %.
Энергия активации для реакции C + O2 для каменногоугля принята согласно [222] и равна E С + O 2 = 115 КДж/моль.Максимальные расчетные температуры, полученные в ходе опытов [578, 580],не достигали значения 1800 K, поэтому полагали, что “термические” оксиды азотане образуются, а все образовавшиеся оксиды азота являются “топливными”.Изменение концентрации оксидов азота по высоте топочной камеры показанона рисунке П7.19. Отличия в характере образования оксидов азота на начальномучастке появляются вследствие принятого механизма образования NO (образование NO в течение времени выхода и сгорания летучих).Согласно результатам опытов суммарный выход оксидов азота составлял приодноступенчатом сжигании 800...900 мг/м3.
При внедрении трехступенчатогосжигания авторам удалось добиться снижения концентрации оксидов азотана 350...420 мг/м3. Расчетное значение концентрации оксидов азота – 431 мг/м3 получилось выше опытного значения – 375 мг/м3. Это объясняется тем, что времяпребывания частиц в топке по расчетной методике определяется в предположении,376что частицы движутся в потоке со скоростью газов. На промышленном котле горелки установлены тангенциальные, в связи с чем время пребывания частиц в топке и реагирования их с оксидами азота увеличивается, вследствие чего растет количество разложившихся оксидов азота.Также погрешность в расчетывносят более высокие значения температур в топке, полученные расчетным путем.
Проведенные расчеты исравнение их результатов с опытнымиданными подтверждают возможностьприменения предложенной методикидля оценки эффективности организации трехступенчатого сжигания.Таким образом, наибольшее влияние на эффективность разложенияоказывает увеличение доли вторичноготоплива. Чрезмерное утонение топливадает обратный эффект, и за счет быстрого сгорания мелких частиц количество разложившихся оксидов азотауменьшается. Высота ввода вторичного топлива влияет на время пребывания частиц в топке, и, чем ниже устаРисунок П7.19 Изменение концентрацииоксидов азота по высоте топки котла ТПЕ-214: новлены восстановительные горелки,—— расчетные значения;тем дольше оксиды азота будут реа опытные данныегировать с углеродом кокса.Проведенные расчеты позволили найти наиболее приемлемые с точки зрениякомпоновки и взрывобезопасности параметры топочного процесса и конструктивные параметры топки.
Так, горелки ступени восстановления следует установить навысоте 7 метров. Доля вторичного топлива составляет 14 % от основного, тонинапомола выбрана R90_доп = 24 %, R200_доп = 3 %. Расчетная концентрация оксидов азотапри заданных параметрах снижается более чем в 2 раза (до 280 мг/м3), что удовлетворяет допустимым нормативам по выбросам оксидов азота [128].Разработанная методика показала удовлетворительные результаты и может бытьрекомендована для расчета выбросов оксидов азота, а также для выбора компоновки,конструкции топочной камеры и параметров топочного процесса (доля, тонкостьпомола вторичного топлива, избыток воздуха) с целью достижения максимальнойэффективности разложения оксидов азота при внедрении трехступенчатого сжигания.377П7.4 Технико-экономический расчет срока окупаемости вложенийпри реализации Reburning-процессаТехнико-экономический расчет срока окупаемости проведен согласно рекомендаций [577] и представлен в таблице П7.1.Таблица П7.1 – Технико-экономический расчет срока окупаемостивложений при реализации Reburning-процессаХарактеристика1Расход топлива, Bp, т/чКоличество часов работы котлав год, τ, чГодовой расход топлива, Bгод, т/годКонцентрация оксидов азотаза котлом без внедрения трехступенчатого сжигания, C0NO2, мг/м3Количество выбросов оксидов азотабез внедрения трехступенчатогосжигания, M0NOx, т/годКонцентрация оксидов азота за котлом при внедрении трехступенчатогосжигания, C1NO2, мг/м3Количество выбросов оксидов азотапри внедрении трехступенчатогосжигания, M1NOx, т/годФормула(обоснование)РасчётРезультат234211Исходные данныеПринимаем8000Bpτ210∙80001680000Результаты расчета630C0NO210-6V0г 1,4 Bгод630·4,91·1,41,687310Результаты расчета280÷362C1NO210-6V0г1,4Bгод[280÷362]4,91·1,4·1,683249÷4200ГОСТР 50831-95300//300ПостановлениеПравительства РФ от12 июня 2003 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
