Диплом (1203686), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Полученные положительные результаты, сделанные в котельной «Валсум» дали основание энергетикам Германии полагать, что ограничение выбросов оксидов азота в ближайшее время не будет служить барьером для создания топок с жидким шлакоудалением. Тем не менее, учитывая колебания качества углей, поступаю-электростанции, следует сказать, что для второй группы котлов снижение температурного уровня, как метод сокращения оксидов азота может быть рекомендован только в тех случаях, когда есть уверенность в сохранении надежного выхода жидкого шлака.

К третьей категории относятся котлы с твердым шлакоудалением, но с достаточно высоким уровнем температур (до 1600 в ядре горения). Примером таких котлов в отечественной энергетике является котел ТП-81, работающий на кузнецких углях типа CC и тощих. В США к этой категории относится большинство котлов, сжигающих битуминозные и полубитуминозные угли. Для котлов этой группы так же, как и для котлов с жидким шлакоудалением, наблюдается тенденция к росту концентрации , в дымовых газах по мере увеличения мощности котлов. Это связано, по всей видимости, с повышением максимума температур при увеличении размеров топок. Исследования, проведенные в конце 1970-x т. в США, показали, что на котлах при снижении нагрузки и, следовательно, теплового напряжения топки уменьшается концентрация оксидов азота в дымовых газах. Следовательно, снижение , при проектировании котлов такого типа является одним из средств ограничения выбросов оксидов азота. Этим средством пользуются американские котлостроители, о чем свидетельствует тенденция к снижению у новых котлов, заказанных после введения в США законодательства по ограничению выбросов оксидов азота [6].

Специальные исследования показали, что на интенсивность образования оксидов азота влияет не столько тепловое напряжение всего топочного объема , сколько - в зоне расположения горелок. Этот параметр близок по значению, применяемому в отечественной энергетике тепловому напряжению зоны активного горения, используемому при оценке шлакования топок. В США МВт принимается равным отношении полного тепловыделения в топке , МВт, к площади поверхности экранов, обеспечивающей охлаждение факела до температуры, при которой практически не происходит образование термических (1530 ).Для котельных агрегатов с фронтальным или встречным расположением горелок площадь этой поверхности может быть определена как произведение периметра топки на высоту от ската холодной воронки до отметки на 3 м выше горелок плюс площадь горизонтальной проекции холодной воронки.

Рекомендации по практическому применению теплотехнических методов снижения образования оксидов азота в топках котлов.

Выбор наилучших методов сокращения выбросов из котлоагретов должен определяться в каждом конкретном случае не только технико-экономическими соображениями, но и конструктивными особенностями самих котлов. Есть способы эффективно подавляющие образование в котлах с большим топочными объёмом, которые практически не приемлемы котлоагрегатов с малыми топками. К ним можно отнести рециркуляцию дымовых газов и метод двухступенчатого сжигания топлива. Чаще всего на практике при эксплуатации котлоагрегатов подавления образования используют метод снижения избытка воздуха. Однако в этом случае появляется опасность за атмосферный воздух оксидом углерода, золовыми частицами и ПАУ. Поэтому данный способ можно рекомендовать для котельных агрегатов при условии хорошего смесеобразования и в сочетании с мероприятия дожигания продуктов неполного сгорания в топочном объеме. Следовательно, реальные возможности практического применения в котельных установках современных теплотехнических способов следует рассматривать комплексно, т. e. с учетом протекания в топке взаимосвязанных процессов горения топлива, теплообмена и образования оксидов азота и сопутствующих загрязняющих веществ. Итак, изменение топочного процесса в нужном направлении может привести к сокращению вредных выбросов без дорогостоящих мероприятий по очистке дымовых газов от вредных примесей. другие методы снижения загрязняющих веществ, включая очистку продуктов сгорания и их рассеивание в приземном слое атмосферы. Тем самым лучшим предложением для котельной с. Сергеевка будет ввод нового топочного устройства, разработанного в ДВГУПС.

Следует только отметить, что очистка дымовых газов от загрязняющих веществ целесообразна лишь для твердых золовых частиц путём устройства за котлами циклонов-золоуловителей.

1. Новая конструкция двухъярусного топочного устройства для снижения выбросов оксида азота

Профессором Катиным В.Д. совместно с аспирантом кафедры «Безопасность жизнедеятельности В. И. Вавиловым была разработана принципиально новая конструкция двухъярусной топки для паровых и водогрейных котлов, которая защищена патентом на изобретение. Целью разработки нового топочного устройства - двухъярусной топки (топка состоит из двухъярусной решетки, зажигающего пояса и шурующей механической планки) - являлось повышение эффективности и полноты сжигания низкосортного твердого топлива и достижение максимальной экологичности. нестандартная конструкция топки в целом и ее колосниковые элементы максимально обеспечивают гравитационный процесс самосортировки низкосортного твердого топлива, что позволяет эффективно использовать теплоту сгорания топлива. В момент формирования слоя на колосниковом полотне в процессе работы топки снижается механическая и химическая неполнота сгорания. Данная конструкция топочного устройства позволяет максимально эффективно сжигать низкосортное топливо в кипящем слое. Были проведены исследования влияния конструкции двухъярусной топки на эффективность самосортировки низкосортного угля и возможности расширения диапазона использования ненормируемой фракции (размером менее 6 мм). Процесс горения на двухъярусной решетке В режиме номинальных и максимальных нагрузок протекает в активной фазе (состояние кипящего слоя), что и обеспечивает максимально эффективны процесс горения и интенсификацию топки и котла в целом. Одним из определяющих параметров эффективной работы двухъярусной топки является снижение механической неполноты сгорания угля с 45 % до 19-23 %. Низкосортный уголь самосортируется по фракциям за счет гравитации (удельного веса частиц топлива и его размера), что обеспечивает нестандартная конструкция топки. Колосники расположены в двух уровнях и в шахматном порядке (разность отметок уровня колосников 200 мм) Более крупные частицы угля группируются в нишах (нижнее положение подвижных колосников – рабочее), мелкая фракция – на неподвижных колосниках (верхний уровень решетки). Подвижные колосники имеют два отверстия для прохождения воздуха диаметром 12 мм, и по периметру зазоры (размером 4-5 мм), которые обеспечивают температурное расширение и их перемещение вверх и вниз. На неподвижных колосниках технологические отверстия для прохождения воздуха нет, поэтому топливо с мелкими фракциями не подвержено активному уносу, что обеспечивает возможность мелкой фракции, а основном формироваться на их поверхности. Общее живое сечение двухъярусной колосниковой решетки составляет не более 7%. Воздух проникает через отверстия в элементах колосниковой решетки, распределяется между частицами твердого топлива, причем его распределение в нишах, образованных опущенными подвижными колосниками, не затруднено наличие большого количества мелких фракций [1].

В процессе сгорания топлива выделяется лучистая энергия и топочные газы, которые сгорают вместе с мелкими фракциями угля, сгруппированными на неподвижных колосниках. Дымовые газы, нагретые до высокой температуры, направляются в газоход, где проходят через конвективные пакеты стальных труб, по которым циркулирует вода, подаваемая в топочные экраны, и нагревают ее. Далее охлажденные дымовые газы направляются в дымовую трубу и выбрасываются в атмосферу. Благодаря указанным отличительным признакам у предлагаемого автором нового топочного устройства: увеличивается коэффициент полезного действия за счет повышения полноты сгорания низкосортного твердого топлива по следующим признакам

• во-первых, за счет равномерного распределения гидродинамического сопротивления слоя топлива на колосниковой решетке;

• во-вторых, самосортировки топлива по фракционному составу в процессе формирования слоя на решетки происходит достаточно эффективно, процесс разделения угля на нормируемый класс (с размером частиц 6-40 мм) И ненормируемый (с размером менее 6 мм) происходит эффективностью 30-50 % в зависимости от фракционного состава исходного топлива;

• в-третьих, топка оснащена шурующей механической планкой, которая максимально эффективно перемешивает и способствует активному возгоранию низкосортного угля (по мере образования сплавленных кусочков шлака шурующая планка измельчает и частично дробит их)

• в-четвертых, процесс горения в топке по мере увеличения нагрузки переходит в активную стадию- фразу кипящего слоя, что и обеспечивает максимальный КПД топки и котла

двухъярусная топка работает следующим образом. Уголь из угольного ящика подается посредством пневматического механизированного устройстве (ПМЗ-600) на колосниковую решетку навстречу восходящим потокам топочных газов. В момент формирования слоя происходит процесс разделения массы угля по колосникам (на подвижном колоснике более 60% и на неподвижном 30-35%) Более крупные фракции твердого топлива под действием большего удельного веса и размером топлива скатываются в ниши, созданные колосниками, находящие в нижнем положении. Мелкая фракция угля группируется в основное элементах за счет меньшего удельного веса и отсутствие восходящих потоков воздуха над неподвижными колосниками. Процесс горения в режиме кипящего слоя и под действием комбинированного воспламенения топлива (нижнее и верхнее) протекает максимально эффективно, мелкая фракция угля более активно сгорает на колосниках и объеме топочной камеры. Процесс горения в кипящем слое эффективно реагирует на свежие порции поступающего в зону горения топлива, происходит интенсивное испарение влаги и более активный выход летучих газов. В двухъярусной топке нет позонного дутья (зоны подо подготовки, активного горения и зоны догорания), все стадии процесса горения проходят по Всей площади горения, что способствует более эффективной интенсификации зеркала горения. В процессе эксплуатации топочного устройства и в соответствии С режимной картой при помощи кривошипного механизма осуществляется подъем подвижных элементов колосниковой решетки в момент прохождения шурующей планки. При этом шурующая планка в периоды прохождения вдоль колосникового полотна обеспечивает, равномерность распределения топлива и максимально полное перемешивание угля и горящего кокса, что и позволяет вести топочный процесс максимально эффективно [9].

Зажигания топлива усиливается верхним воспламенением от радиационного излучения раскаленного зажигающего пояса и за счет лучистого тепла топочных газов. Все полученные позитивные результаты процесса горения в двухъярусном топочном устройстве, проводились на котле без существенного изменения проектно-монтажных схем, обеспечивающих котел подачей топлива, работой систем тягодутьевых устройств, механическим устройствами удаления шлака и возврата уноса. Существующие схемы электроснабжения узлов и агрегатов котла, приборы КИПиА, работают в соответствии с ранее выполненным проектом котельной.

Схема и принцип работы двухъярусной топки показаны на рис. 3.1. Таким образом, на рис. 3.1 представленная новая двухъярусная топка, конструкция которой состоит из зажигающего пояса, выполненного из огнеупорного кирпича, механической шурующей планки, колосниковой решеткой, расположенной в два яруса, для сжигания низкосортного угля в кипящем слое. С применением новой топки, все существующие проектные агрегаты котла КВ-2, тягодутьевая установка, механизированная подача угля в топку, удаление шлака с системой возврата уноса используются с двухъярусной топкой без изменения технических характеристик. Отличительные конструктивные особенности двухъярусной топки позволяют с максимальной эффективностью сжигать низкосортный уголь, в составе которого не нормируется фракции более 50%. Процесс самосортировки топлива в момент формирования слоя на колосниках, согласно экспериментальным исследованиям, происходит с максимальной эффективностью в диапазоне 30-45% в зависимости от исходного топлива. Процесс горения на двухъярусные решетки протекает непрерывно, без зоны предварительной подготовки за счет эффективного комбинированного верхнего и нижнего зажигания угля. Характерная способность конструкции в том, что разделение процесса горения на этапы (подогрев топлива, процесс активного горения и процесс догорания) отсутствует. Процесс активного горения на двухъярусные решетки протекает по всей площади зеркала горения без разделения на зоны.

Процесс организации дутья под двухъярусную решетку обеспечивает оптимальные условия для удаления продуктов сгорания из топочного пространства, гидродинамический режим является важным фактором в интенсификации топки и котла в целом. На двухъярусной решетке скорость распространения горения происходит гораздо эффективнее счет активного перемешивания шурующей планкой и объемного контакта частиц в процессе кипения слоя. По результатам экспериментальных исследований работы двухъярусной топки получены данные, что механический недожог максимально снижен и составляет 18-23 %.

В процессе горения топлива В кипящем слое происходит дополнительное формирование более крупных фракций угля за счет спекания. Кусочки топлива формируются в процессе контакта мелкой фракции угля (размером менее 6 мм) с горящими кусочками (размером более 10 мм) при этом происходит спекание, и частицы угля увеличиваются в размерах. В связи с этими процессами происходит перемещение увеличенных частиц угля в нишах, образованных подвижными колосниками [1].

Характеристики

Список файлов ВКР