Диссертация (1143428), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В нижней части топочной камеры установлены четыре пароперегревательные ширмы (сталь 12Х1МФ), введенные в топку через фронтовой скатхолодной воронки и расположенные в предполагаемой зоне температурногомаксимума, что согласно расчетам обеспечит при сгорании половины топлива в вихревой зоне максимальную температуру в топке не более 1450 K(max = 0,72), а температуру на выходе из топки не более 1120 K. Общаяплощадь поверхности ширмового пароперегревателя составила 62 м2.
На всехрежимах (включая растопку) ширмы охлаждаются собственным паром.Позднее (в 1975 году) в газоходе за пароперегревателем котла перед инерционно-осадительной камерой смонтирован встроенный высокотемпературныйзолоуловитель. Многолетний опыт эксплуатации котла БКЗ-75-39ф ст. № 5ТЭЦ Ахтме после реконструкции, а так же результаты наблюдений и комплексных испытаний показали, что снижение и выравнивание температурыв топочной камере, угрубление помола, интенсификация аэродинамики топкиопределили существенное улучшение характеристик котла и его надежности,подтвердив тем самым большие возможности НТВ-сжигания как методабесшлаковочного повышения паропроизводительности, надежности и экономичности котлоагрегатов.Для отработки приемов реконструкции и проверки эффективности процесса на котлах высокого давления на низкотемпературное вихревое сжигание сланцев был реконструирован котел ТП-17 Прибалтийской ГРЭС (рисунок 1.10). Для обеспечения на котле ТП-17 НТВ топочного процесса топливные горелки перенесены на фронт котла, в устье холодной воронки установ-40лены сопла нижнего дутья.
В вихревой зоне топки установлено с шагом1,32 м шесть пароперегревательных ширм (ТШПП), расположенных вдользаднего экрана. За конвективным пароперегревателем в переходном газоходемежду опускной и подъемной конвективными шахтами установлен встроенный жалюзийный золоуловитель для защиты хвостовых поверхностей от эрозионного износа.Рисунок 1.10 Схема котла ТП-17, реконструированного на НТВ-сжигание сланцев:1 топочные экраны; 2 фронтовые прямоточные горелки; 3 вторичный воздух; 4 фестон;5 ТШПП; 6 КПП; 7 высокотемпературный встроенный золоуловитель; 8 экономайзер;9 воздухоподогреватель; 10 сброс уловленной золы; 11 сопла нижнего дутьяВ результате реконструкции была обеспечена устойчивая работа котла вдиапазоне нагрузок 30,5...51,5 кг/с (110...185 т/ч) при температуре перегретого пара 798...803 K.
Тепловая эффективность топочных экранов э = 0,5, адля ТШПП тшпп = 0,4. Температура на выходе из топки снизилась и не превышала 1100 K, при нагрузках до 53 кг/с. Несмотря на то, что ввиду недостатка мощности тягодутьевых машин не удалось увеличить нагрузку котла,его эксплуатация подтвердила эффективность метода НТВ-сжигания сланцана котлах высокого давления.В ходе исследований на ТЭЦ Ахтме выполнен анализ продуктов сгорания сланцевых котлов с различной технологией сжигания. Результаты анали-41за показали, что при прямоточном факеле содержание NOx в продуктах сгорания достигает 200...300 мг/м3, а при методе НТВ-сжигания составляет менее 160...200 мг/м3.Несмотря на сравнительно высокое приведенное содержание серы в горючих сланцах, выбросы оксидов серы в атмосферу оказались незначительными благодаря наличию в сланцевой золе большого количества компонентов, способных в ходе топочного процесса связываться с оксидами серы(CaO, MgO, Na2O, K2O и др.).
Со сланцевой золой связывается до 80...85 %образующихся оксидов серы. В основном связывание происходит с образованием сульфатов Ca, Mg, Na, K. Таким образом, с продуктами сгораниясланцевых котлов при методе НТВ-сжигания топлива в атмосферу выбрасывается не более 15...20 % серы в виде оксидов. Исследование баланса серыпри НТВ-сжигании других твердых топлив также показало, что в нижнейвихревой зоне происходит связывание до 20...40 % оксидов серы с компонентами СаО и MgO золы топлива.
Дальнейшее увеличение связывание возможно путем введения в топку присадок.1.6.4 Вихревое сжигание каменных и бурых углей.Опыт вихревого сжигания дробленого топлива в НТВ-топке1.6.4.1 Анализ работы опытно-промышленного котла БКЗ-420-140-9по методу НТВ-сжигания дробленого топлива.Результаты исследований образования вредных веществТехническое задание на проектирование опытно-промышленного котлас НТВ-топкой было утверждено НТС Минэнергомаша в 1978 году.
За основупринят серийный котел БКЗ-420-140, что позволило обеспечить коэффициентприменяемости изделий на уровне 72 % и сократить время проектирования.Котел БКЗ-420-140-9 с НТВ-топкой, с естественной циркуляцией,Dном = 117 кг/с (420 т/ч) (без промперегрева); Рпп = 13,9 МПа и Тпп = 833 K,был установлен на Усть-Илимской ТЭЦ, ст. № 6 [16].
В основном сохраненаконструкция конвективного и ширмового пароперегревателей, каркаса, конвективной шахты с двухступенчатым экономайзером и воздухоподогревателем, а также все присоединительные размеры. Размеры топочной камеры(в газоплотном исполнении) сохранены такими же, как и у серийных котлов(в плане 14,467,71 м), высота ее уменьшена на 5 м; настенные экраны вы-42полнены из цельносварных панелей, трубы 606 мм установлены с шагом80 мм. Тепловое напряжение топочного объема – 137 кВт/м3, тепловое напряжение сечения топки – 2,9 МВт/м2. Для снижения температуры в зоне горения и уменьшения вероятности шлакования у задней стены топки по всейвысоте вихревой зоны установлены четыре двухсветные испарительные панели и шесть внутритопочных ширм (рисунок 1.11).2134Рисунок 1.11 – Котел БКЗ-420-140-9с низкотемпературной вихревой топкой:1 – ширмовый пароперегреватель I;2 – ширмовый пароперегреватель II;3 – горизонтальный радиационныйпароперегреватель;4 – внутритопочные ширмыРисунок 1.12 – Зависимостьконцентрации NOxот коэффициента избытка воздуха(приведено к = 1,4) [34]:1 – котел № 4 УИТЭЦ;2…4 – котел ст.
№ 6 УИТЭЦ;3 – котлоагрегат Е-500 (опыты СибВТИ)Аэродинамический выступ у заднего экрана увеличен; к нему вплотнуюпримыкают панели горизонтального радиационного пароперегревателя43(ГРПП). Для предотвращения выноса несгоревшего топлива из вихревой зоны между горелками, над ними, по всей ширине топки установлен газоплотный козырек. Ликвидация провала топлива в шлаковый комод осуществленаустановкой поворотных заслонок. Котел оборудован четырьмя индивидуальными системами пневмотранспорта топлива из-под бункеров в топку.Освоение топочного процесса в котле БКЗ-420-140-9 было проведено втри этапа. Первый этап – при высокоскоростном вводе НД(Wн.д. 85…100 м/с).
Пуски котла показали [16], что такая скорость НДпозволяет устойчиво сжигать дробленый ирша-бородинский уголь сWr = 30…33 %, Ar = 4…8 % и max 80 мм при отсутствии шлакования радиационных и конвективных поверхностей нагрева. Температура газов заШПП-2 составила (при Dном) 1103…1106 K, что примерно на 100 K ниже проектных значений. Степень тепловой эффективности экранов оказалась равной экр = 0,55, что почти на 16 % выше принятого в проекте экр = 0,475.Экономические показатели составили: КПД (брутто) – 91,1…92 % (при проектном 90,88 %); q2 = 5,8…6,4 % (по проекту 5,8 %); q4ун = 1,4…2,1 % (попроекту 3 %); q4пр 0,01 % (в шлаке) при Wн.д. = 80 м/с.Некачественное дробление топлива в станционных дробилках привело кподаче в топку частиц 100 мм, фонтанирующим режимам работы НВЗ ирезкому росту q4ун до 4…6 %.
Для ликвидации фонтанирующих режимовскорости НД были увеличены до Wн.д.= 85…100 м/с, что привело к появлениюлокального эрозионного износа топочных поверхностей нагрева; в качествеодного из вариантов снижения этого была предложена установка воздушнокаскадного классификатора (ВКК) с низкой выходной скоростью(Wвкк 20 м/с), что позволяло организовать непрерывный вывод крупныхчастиц топлива и породы из НВЗ через ВКК.Второй этап – работа с низкоскоростным вводом воздуха только через воздушнокаскадный классификатор (Wвкк 20 м/с). При низкоскоростном вводевоздуха только через ВКК (при отключенных соплах НД) было обнаружено прогрессирующее шлакование экранов НВЗ.
Оно было следствием накоплениябольших масс топлива на фронтовом скате (фонтанирующий режим) и неуправляемой термической подготовки топлива в ВКК (горение топлива в ВКК). Температура газов в НВЗ повысилась с 1550 K до 1660…1680 K. Возросли потериq4ун, особенно при высоких нагрузках (при 0,9Dном – q4ун увеличилось до 6 %).Третий этап – работа при подаче воздуха одновременно через сопла НДи ВКК. Исследования котла БКЗ-420-140-9, в случае совместной работы со-44пел НД и ВКК при Wн.д.
60 м/с и Wвкк 35 м/с показали, что аэродинамикатопки, температурный режим ее работы и экономические показатели приблизились к показателям этапа 1 с высокоскоростным вводом НД. Режим течения струи НД – настильный, потери q4ун понизились до значений 1,6 % вдиапазоне нагрузок (0,8…1,0)Dном при бр = 91,6 %. Как и во время этапа 1, втопке отсутствовало шлакование; Тmax в НВЗ не превышала 1500 K.Исследования образования вредных веществ котла БКЗ-420-140-9 проводились в широком диапазоне изменения параметров (таблица 1.6).Таблица 1.6 Параметры испытаний котла БКЗ-420-140-9№Наименование параметра12345Теплота сгоранияВлажностьЗольностьВыход летучихГранулометрический состав топлива:- остаток на сите 5 мм- остаток на сите 10 мм- остаток на сите 20 ммКоэффициент избытка воздухаСкорость потока НДОтношение количества движениягорелочного потока и НД678ОбозначениеQriWrArVdafРазмерностьМДж/кг%%%Пределыизменения14,4…17,7526,3…372,8…12,244…48,8R5R10R20тWн.д.%%%м/с17,4…705…21,90,3…7,91,2…1,4420…100Uгор/Uн.д.-0,2…0,8На первом этапе освоения концентрация NOx за котлом при сжиганииирша-бородинского угля грубого дробления (R5 > 40 %) была на уровне550 мг/нм3 (рисунок 1.12).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
