Диссертация (1143428), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Топки предназначались для сжигания отходов угледобычи, непригодных для сжигания в слое. Внедрение факельного сжигания в30-е годы сняло проблемы утилизации мелкозернистого топлива и ограничение единичной мощности котельных агрегатов. Однако в связи с энергетическим кризисом 60-х годов и повышением цен на природный газ и нефтьвновь появился интерес к использованию СКС. В России до последнего времени этот метод сжигания не нашел широкого применения. Единичные образцы котлов, по существу, являются опытными, на которых производитсядоработка конструкции и оптимизация режимов, проверяется возможностьсжигания различных топлив и совместного сжигания их смесей.
ПрименениеСКС позволяет решить две проблемы: использование низкосортных твердыхтоплив; повышение экологических характеристик котлов.28В технике известны два типа топок с кипящим слоем: низкотемпературные (НТКС) и высокотемпературные (ВТКС). Основные преимущества котлов с НТКС:повышенная интенсивность тепло- и массообмена в слое. Высокая концентрация дисперсной фазы, активно “омывающей” погруженные поверхности нагрева и экраны, интенсифицирует теплообмен.
Коэффициент теплопередачи в топках с НТКС составляет 3000…4000 кВт/(м2K), в то время какпри факельном сжигании он составляет 30…40 кВт/(м2K) [165];равномерные поля температур и концентраций (температура в топочнойкамере составляет 800…900 °С);устойчивое горение топлива при его концентрации в слое 3…5 %, а навысокореакционных топливах менее 1 % (остальное наполнитель и зола).Известны и существующие проблемы, например связанные с подготовкой топлива для котлов с КС. Опыт эксплуатации и исследования котлов сКС показывают, что для обеспечения их эффективной работы системы подготовки топлива должны удовлетворять следующим жестким требованиям:возможность подготовки мелкодробленого топлива с гарантированныммаксимальным размером куска 6…25 мм (в зависимости от вида топлива,технологической схемы и конструкции установки), так как наличие кусковповышенной крупности ведет к шлакованию КС;равномерный гранулометрический состав; кроме того, для котлов с СКСсодержание частиц размером менее 1 мм должно быть минимальным для избежания механического недожога.Основные недостатки котлов с СКС узкий диапазон регулирования нагрузки и снижение экономичности при работе за границами регулировочногодиапазона.
Например, на повышенных нагрузках возрастают потери с механическим недожогом (q4) из-за уноса. На пониженных нагрузках для поддержания слоя увеличивают расход воздуха выше требуемого, поэтому возрастают потери с уходящими газами (q2 может достигать 15 %).Одним из направлений повышения экономических показателей топок сКС является создание котлов с технологией ВТКС в сочетании с системойвстречно-смещенных струй. Такая схема позволяет улучшить смесеобразование в верхней части топки, изменить аэродинамику последней с прямоточнойна вихревую и организовать интенсивное перемешивание недогоревшего топлива, продуктов сгорания и окислителя.
КПД котлов, переведенных на такуюсхему, составляет 80…85 % (против 60…75 % для котлов до реконструкции).29На котлах с НТКС зафиксированы следующие показатели по вреднымвыбросам [269]: содержание оксидов азота в уходящих газахNOx 300…400 мг/нм3; содержание оксидов серы SOx 330…700 мг/нм3.Топки с технологией сжигания в стационарном кипящем слое нашлиприменение в котлах лишь небольшой мощности с паропроизводительностью до 50 т/ч. Удельное тепловыделение на единицу площади поверхностислоя в таких топках составляет 2…3,5 МВт/м2. При значительном увеличенииплощади зеркала горения возникают сложности с организацией процесса иего надежным регулированием. В России создание котлов с СКС сдерживается отсутствием опыта и их дороговизной.
Тем не менее в США, Швеции,Великобритании, Дании, Германии такие установки широко распостранены(Babcock&Wilcox, Combustion Engineering, General Electrick, Lurgi и др.).Результатом решения проблем, связанных с СКС (снижение q4; упрощение подготовки топлива; увеличение единичной мощности агрегата), сталаразработка схемы циркулирующего кипящего слоя (ЦКС) рисунок 1.4.Рисунок 1.4 Схема топки с ЦКС котлак дубль-блоку 215 МВт для работына эстонских сланцах:1 – подвод первичного воздуха;2 – отвод донной золы;3 – воздухораспределительная решеткатопки; 4 – растопочные горелки;5 – течки подачи топлива;6 – сопла вторичного воздуха;7 – газоплотные экраны передней стенкитопки; 8 – экраны задней стенки топки;9 – проем для выхода газов в сепаратор;10 – встроенная поверхность нагрева;11 – задняя стена сепаратора;12 – передняя стена сепаратора;13 – течки системы возврата;14 – уплотняющая решетка КС;15 – камера “интерекс”; 16 – люки;17 – теплообменники промперегревав камере “интерекс”;18 – решетка воздухораспределения вкамере “интерекс”В топках ЦКС циркуляция частиц организована не только в слое, но и внадслоевом пространстве за счет увеличения форсировки дутья под слой.Крупные частицы топлива выгорают в слое, а мелкие горят в режиме пнев-30мотранспорта.
За топкой устанавливают циклоны для улавливания недогоревших частиц, которые возвращают на дожигание обратно в топочную камеру, газы же из циклона направляют в конвективную шахту.Основные преимущества технологии ЦКС по сравнению с традиционным факельным сжиганием:возможность эффективного сжигания низкокалорийных, высоко забалластированных и шлакующих топлив;ликвидация ограничений по производительности пылеприготовительного оборудования за счет перехода на сжигание дробленого топлива;обеспечение устойчивого воспламенения за счет значительного запасагорящего топлива в зоне активного горения;высокая (более 90 %) эффективность связывания оксидов серы за счетподачи известняка в топку и пониженные выбросы оксидов азота за счетуменьшения (до 850…950 С) температур в слое.Схемы ЦКС, получившие наибольшее распространение, приведены нарисунке 1.5 [275].IIIIIIIVVРисунок 1.5 – Модификации технологии ЦКС:I – Мультисолид; II – Лурги; III – Пирофлоу; IV – Циркофлюид; V – БабкокВилькокс:1 – топка; 2 – “горячий” циклон; 3 – “холодный” циклон; 4 – экран топки;5 – швеллерковые сепараторы; 6 – первичный воздух; 7 – вторичный воздух;8 – пневмозатвор; 9 – ширмы; 10 – “щеки”; 11 – экономайзер; 12 – мультициклонКПД котлов с технологией ЦКС в зависимости от марки топлива составляет 85…90 %.
Экологические показатели котлов с ЦКС: концентрация оксидов азота NOx 200…350 мг/нм3 в уходящих газах; оксидов серыSOx 200…700 мг/нм3; запыленность уходящих газов 30…50 мг/нм3.31По данным различных источников капитальные затраты на реконструкцию действующих ТЭЦ по технологии ЦКС составляют 300…500 USD/кВт.Следует отметить, что котлы с ЦКС плохо компонуются в существующихкотельных ячейках и, как правило, требуют увеличения высоты здания. Этоосложняет модернизацию и замену действующего оборудования.
К недостаткам технологии ЦКС следует также отнести усложнение конструкции котла(воздухораспределительная решетка, специальные меры для исключения эрозии поверхностей нагрева и др.), наличие большой массы футерованных элементов и длительный пуск из “холодного” состояния с повышенными расходами растопочного топлива.
Ввиду этих причин распространение технологииЦКС в энергетике России идет очень медленно. Как отмечено в [273], в нашей стране имеется опыт проектирования котлов с ЦКС, однако отсутствуетопыт внедрения и промышленной эксплуатации отечественных энергетических котлов с данной технологией сжигания.1.5 ВИР-технологияУлучшение характеристик котельной установки при сжигании канскоачинских углей достигнуто при реконструкции котла П-59 Рязанской ГРЭСна ВИР-технологию сжигания [276, 277], принцип организации которой состоит в следующем. Над вихревой зоной горения, расположенной в нижнейчасти топочной камеры, воздух в которую подается через дефлекторноеустройство нижнего дутья с избытком ниже стехиометрического, за счет дополнительного горелочного потока создается зона дожигания с избыткомвоздуха выше стехиометрического.
Организация горелочного потока с разным углом наклона и разной загрузкой по количеству и качеству топлива, сразными расходами воздуха по ярусам горелок (если имеется более одногояруса) позволяет применять эту технологию к тангенциальным топкам и ктопкам с боковым расположением горелок.Котельный агрегат Рязанской ГРЭС Пп-990-255 (П-59) поставки ЗиО прямоточный, однокорпусный, Т-образной компоновки, имеет следующиепараметры: паропроизводительность Dпп = 275 кг/с (990 т/ч); давление перегретого пара pпп = 25,5 МПа; температуру перегретого пара tпп = 818 K(545 С).
Котел рассчитан на сжигание необогащенного подмосковного угля.По ряду причин с 1992 года на котле осуществляется сжигание других углей,прежде всего Канско-Ачинского бассейна.32Перевод котлов на длительное сжигание березовского угля показал, чтоосновной проблемой их использования при традиционной схеме сжиганияявляется интенсивное шлакование топочных поверхностей нагрева и конвективного пароперегревателя, занос золой конвективных поверхностей нагрева,что приводило к ограничению мощности блока и снижению его техникоэкономических показателей.С целью повышения бесшлаковочной мощности котел был реконструирован на ВИР-технологию сжигания, что заключалось в следующем:горелки верхнего и нижнего ярусов наклонены вниз;сокращено количество верхних работающих горелок вдвое для увеличения скорости аэросмеси;установка в нижней части топки дефлектора (системы подвода нижнегодутья);угрублен помол на четырех пылесистемах из восьми.Реконструкция котла П-59 дала следующие результаты:резко снижено шлакование топки и конвективного пароперегревателя.Коэффициент тепловой эффективности топки увеличен с 0,2…0,25 до0,35…0,37;устранена проблема заноса золой конвективных поверхностей нагрева;рабочая нагрузка блока увеличена до номинальной;снижены выбросы оксидов азота.Наряду с положительным эффектом реконструкции отмечаются следующие недостатки:1) на неохлаждаемых участках топки (в основном на амбразурах отглушенных горелок) происходит налипание шлака;2) высокие потери с механическим недожогом, наблюдается провал топлива через дефлектор в шлаковый комод;3) ненадежна работа дефлектора (происходит постоянное выгорание).Тем не менее в целом работа котла существенно улучшена и, несмотряна отдельные недостатки, опыт реконструкции можно считать положительным.Положительный опыт получен при реконструкции на ВИР-технологиюсжигания котлов ОР-215 ТЭЦ Пулавы (Польша) [86].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
