Стартовая >> Архив >> Генерация >> Эффективности сжигания газа и бурого угля ухудшенного качества на котлах БКЗ-210-140Ф

Эффективности сжигания газа и бурого угля ухудшенного качества на котлах БКЗ-210-140Ф

Оглавление
Эффективности сжигания газа и бурого угля ухудшенного качества на котлах БКЗ-210-140Ф
Выводы и литература

Анализ эффективности сжигания природного газа и бурого угля ухудшенного качества на котлах БКЗ-210-140Ф Челябинской ТЭЦ-2

Осинцев В. В., Кузнецов Г. Ф., кандидаты технических наук, Петров В. В., Сухарев М. П., инженеры Челябинская ТЭЦ-2

Челябинская ТЭЦ-2 оборудована девятью котлами Барнаульского котельного завода БКЗ-210-140Ф, которые рассчитаны на сжигание челябинского бурого угля с теплотой сгорания 3600 - 3800 ккал/кг при зольности не более 30% и влажности до 13%. В настоящее время на ТЭС сжигают природный газ и уголь резкопеременного ухудшенного качества с теплотой сгорания 2450 - 3100 ккал/кг, зольностью более 40%, влажностью 18 - 26%. Годовое потребление угля незначительно, в топливном балансе ЧТЭЦ-2 составляет 15%, но в отдельные месяцы отопительного сезона оно увеличивается до 80%, а летом равно 0.
Сжигание низкосортного топлива не проходит бесследно для котлов: они, сильно загрязняясь, снижают выработку пара, ухудшают экологические показатели, требуют значительных затрат на поддержание в работе мельничного хозяйства, систем золошлакоочистки и гидрозолоудаления, нередко внеплановых остановов котлов на расшлаковку. Тем не менее, отказаться от потребления этого некондиционного топлива в полном объеме в ближайшее время вряд ли удастся, в связи с чем на Челябинской ТЭЦ-2 начата промышленная отработка рациональной системы сжигания топлива с широким диапазоном теплофизических свойств, обеспечивающей пониженный выход оксидов азота, минимальное загрязнение экранов шлаковыми отложениями и приемлемые технико-экономические показатели котлов.
В основу разработки положена технология ступенчатого ввода в топку потоков реагентов, в качестве опытно-промышленной базы - четыре котла первой очереди ТЭС, на которых произведено опробование различных вариантов выполнения и компоновки горелок и воздушных сопл.
Далее приводятся результаты опытно-промышленного опробования различных систем сжигания топлива, сравнение их с результатами, полученными ранее на котлах с горелками заводской поставки, и выводы о дальнейшем повышении эффективности и распространении новой технологии на ТЭС.
Серийный котел заводской поставки БКЗ-210-140Ф имеет П-образную компоновку газоходов с настенными испарительными трубными экранами в топке, барабан с системой сепарации в верхней части котла, четырехступенчатый пароперегреватель в поворотном газоходе (вторая ступень, примыкающая к топке, выполнена в виде ширм), экономайзер и воздухоподогреватель в опускном газоходе. Основные параметры рабочей среды на котлах ЧТЭЦ-2 нормированы значениями: давление перегретого пара 130 + 5кгс/см2; температура перегретого пара 550 + 5°С; температура питательной воды 230 + 10°С. Пылесистема каждого котла осуществляет прямое вдувание пыли в топочную камеру; приготовление пыли производят в четырех молотковых мельницах, которые подключены к горелкам, размещенным на фронтовых стенах топки.
Топка котлов заводской поставки на первой очереди (ст. № 1 - 4) ЧТЭЦ-2 оборудована фронтовыми прямоточными пылеугольными горелками, установленными на отметке примерно 12,0 м; пылевой канал горелочного устройства прямоугольного сечения подключен к вертикальной шахте молотковой мельницы; в пылевой канал встроены эжекционные сопла вторичного воздуха. На боковых стенах топочной камеры на отметке примерно 10,0 м размещены встречно-прямоточные газовые горелки (всего шесть горелок: по три на каждой из стен). На задней стене топки напротив пылеугольных горелок - шесть воздушных сопл. Размеры топочной камеры в плане 9,5 х 6,6 м, высота около 20 м.
Зона активного горения всех котлов была запроектирована на работу с очень высокими тепловыми напряжениями объема qv = 300 кВт/м3 и сечения qF = 2,3 МВт/м2. В соответствии с появившимися гораздо позднее нормами [1] допустимым параметром по условиям шлакования для бурого угля является qF < 1,75 МВт/м2. Таким образом, уже изначально котлы ЧТЭЦ-2 относились к разряду проблемных из-за неадаптированности к шлакующим свойствам минеральной части сжигаемого твердого топлива. В отсутствии специальных мероприятий даже при сжигании челябинского угля проектного качества с Qр > 3600 ккал/кг; W < 13%; АС < 30% безопасная тепловая нагрузка (паропроизводительность) котлов могла быть ограничена Дпп = (qF/qF)Дн ~ (1,75/2,3) х 210 « 160 т/ч. При активной периодической паровой обдувке поверхностей нагрева в топке и механической расшлаковке экранов и ширм удавалась длительная эксплуатация котлов на угле при нагрузке до 170 т/ч.
На первом этапе (на котле ст. № 4) произведено опробование традиционной системы ступенчатого сжигания топлива организацией ввода топлива через горелки с коэффициентом избытка воздуха меньше 1,0 и подачей дожигающего воздуха над горелками через специально смонтированные сопла.
Возможность подачи воздуха через газовые горелки на боковых стенах и сопла на задних экранах существенно расширяли возможность технологии и диапазон исследования режимов работы топочного устройства [2].
На втором этапе (на котле ст. № 1) осуществлена замена встроенных эжекционных сопл в пылеугольных каналах прямоточных горелок на прямоточно-дутьевые сопла, вынесенные к периферии амбразуры. Здесь верхние сопла горелок выполняли функцию одновременно вторично-дожигающих потоков [2].
Таблица 1

Примечание. Паровая нагрузкаДн = 210 т/ч; скорость выхлопа газовых струй wT = 120 150 м/с.

Наконец, на третьем этапе (на котле ст. № 2) перешли к системе сжигания топлива с высокоэффективными многофункциональными горелочными устройствами, оборудованными индивидуальными асимметричными щелевыми каналами для ввода в топку пыли и газовоздушной смеси. Конструктивная особенность системы - “зеркальное” размещение пылевых и газовоздушных каналов на фронтовой стене топки относительно ее оси симметрии - позволяла использовать воздух из газовых горелок в качестве не только дожигающих потоков, но и защиты боковых экранов от активного загрязнения шлаком [3].
При отработке систем сжигания топлива по стандартным методикам [4, 5] оценивались технико-экономические показатели котла, изучался характер развития факела, теплообмена, проводился анализ загрязнения стен топки шлаком, состава отводимых продуктов сгорания, проб угля, шлака, золы, для чего использовались как штатные приборы и устройства, так и переносные отсосные зонды. В частности, газовый анализ велся по приборам ГХМ с прокачкой проб через химреактивы и по электронному газоанализатору “ТЕСТО- 350”; анализ на содержание ND* в реперных опытах дублировался по контрольной методике [6, 7]. Контроль светимости факела осуществлялся по переносному пирометру, температура на выходе из топки определялась прямым замером, а также по прямому и обратному тепловым балансам топки и пароперегревателя [5]. Подробный химический анализ состава шлаков и золы исходного челябинского угля выполнен в лаборатории топочных режимов Уральского теплотехнического института под руководством доктора техн. наук А. Н. Алехновича и канд. техн. наук В. В. Богомолова.
Анализ эффективности различных систем сжигания топлива осуществлялся по результатам проведения опытов с подачей на котлы природного газа с Q Р = = 8008 ккал/м3 и челябинского бурого угля с рабочими характеристиками
= 8%) при работе оборудования на максимально допустимых безопасных нагрузках.
Таблица 2

Примечание. Потери тепла с химнедожогом q3 = 0%, с мехнедожогом q4 = 0,8 1,2%.

Основные отличия в работе котлов с проектными и модернизированными системами сжигания топлива приведены в табл. 1, 2, из рассмотрения которых следует, что более высокие экономические и экологические показатели соответствуют режимам подачи в топку природного газа. В частности, на всех котлах, сжигающих газ, КПД брутто ('Лкабр) выше на 3,5 - 4,5%, а концентрация оксидов азота в продуктах сгорания в 3,5 - 4,5 раза ниже аналогичных показателей, характеризующих пылеугольные режимы выработки пара. Основной вклад в тепловые потери дают выводимые в атмосферу потоки уходящих газов ( q2 = 4,9 + 5,7% при сжигании газа и q2 = 6,1 + 8,8% при сжигании угольной пыли) и с механическим недожогом, появляющимся в режимах сжигания твердого топлива ( q4 = 0,8 + 1,2%). Последний показатель - в пределах нормы для бурых углей [1, 5] и на всех котлах примерно одинаков.
Можно выделить характерные области максимального загрязнения шлаковыми отложениями всех топок: зона активного горения по всему периметру, задняя стена до нижнего ската пережима и центральные участки ширм.
Имеет место прогрессирующий рост загрязнения топки с повышением паровой нагрузки котлов (рис. 1, а ). В частности, при сжигании ухудшенного угля (У1) шлаковая масса на трубах в зоне активного горения увеличивается вдвое при переходе с нагрузки 135 до 160 т/ч.

1, 2 - котлы ст. № 1 - 4 с заводскими горелками при сжигании угля соответственно У1 и У2; 3, 4 - котел ст. № 4 после реконструкции при сжигании У1 и У2; 5, 6 - котлы ст. № 2, 3 после реконструкции при сжигании угля типа У1 и У2; 7 - зона шлакования экранов котлов ст. № 1 после реконструкции

Примерно та же картина наблюдается при работе на более качественном топливе (У2), если нагрузка котла форсируется со 160 до 180 т/ч. Однако длительную работу котлов с исходными системами сжигания топлива в форсированных режимах не обеспечивали системы впрыскивающего пароохлаждения из-за расходных ограничений установок собственного конденсата (рис. 1, б ).


1 - котел ст. № 4; 2 - котел ст. № 1; 3 - котлы ст. № 2, 3 с многофункциональными горелками

Аппараты периодической паровой обдувки эффективно очищают экраны от шлака на малых нагрузках, но при ее повышении с очисткой экранов от отложений уже не справляются. При снижении нагрузки и увеличении коэффициента избытка воздуха поверхности нагрева в топке саморасшлаковываются. Сохраняется небольшой слой вторичных отложений, периодически сдуваемый и вновь накапливаемый на стенах топки и ширмах. Абсолютная толщина вторичного слоя зависит от развиваемого уровня температуры факела, связанного с его аэродинамическими особенностями, конструктивным оформлением системы сжигания.
Степень загрязнения топочных экранов в свою очередь определяет эффективность радиационного теплообмена в топке, температуру факела в выходном окне, рабочий резерв пароохладителей и максимально возможные паровые нагрузки котлов при длительном сжигании угля (табл. 2). Для ведения расчетов теплообмена по нормам [5] вводится понятие “коэффициент тепловой эффективности экранов” (уэ), напрямую связанный со степенью их загрязнения и схемой сжигания топлива (табл. 2).
Независимо от технологии сжигания газоходы заносятся золой, которую необходимо смывать при останове котлов через 3 - 4 недели. Этот период обычно продлевается за счет перевода котлов на газ. При работе на газе экраны постепенно очищаются, толщина наиболее прочных, обогащенных железом отложений (так называемый, “первичный” слой [1]) устанавливается на уровне 5 - 10 мм в зоне активного горения и до 100 мм и более на ширмах.
Раскрыть более полную картину протекания процессов в топках и определить направленность мероприятий по улучшению технико-экономических и экологических показателей котлов позволил подробный химический анализ золы угля и проб шлака (табл. 3).
Зола исходного угля включает основные (O = Fe2O3 + СаО + MgO + K2O + Na2O) и кислые (K = SiO2 + Al2O3 + TiO2) компоненты в соотношении О/К * 0,2, характерную рыхлую структуру, что в соответствии с традиционными представлениями о шлакуемости не должно вызывать опасений в части шлакования ширм при температуре до Т2 < 1150°С (соответствующей началу ее размягчения) и топок при температуре Т3 < 1300°С (начало шлакования) [1, 5]. Однако факельный характер протекания аэротермоокислительного процесса обусловливает неравномерное изменение минеральной части топлива с неоднородным покомпонентным расслоением основных и кислых составляющих в отдельных частицах золы, различие активности их сепарации, оседания и закрепления на поверхностях нагрева с первичным и вторичным слоями отложений. В результате интегральная структура “задерживаемого” на трубах материала и соотношение в нем основных и кислых компонентов видоизменяются: в отобранных пробах шлака увеличена доля основных соединений, причем на ширмах она имеет максимальное значение. Здесь параметр О/К = 1,14 более чем вдвое превышает предельное значение (О/Кпред = 0,5); с учетом этого нормами [1] вводится ограничение на уровень температуры факела в зоне активного горения Т "аг < 1250°С и перед ширмами Т "т < 1050°С.
Аэродинамические и тепловые особенности факела, связанные с конструкцией и режимом систем сжигания, оказывают сильное влияние на технико-экономические и экологические показатели котлов.
Конструктивное оформление газовых горелок котлов ст. № 1 - 4 в виде смесительных камер реагентов обусловливало втягивание “фронта пламени” в глубь корпуса. Высокий уровень тепловых потоков непосредственно в амбразурах приводил к их быстрому обгоранию и необходимости замены горелок через 0,5 - 1 год. Для минимизации негативных последствий раннего зажигания газа в горелки вынуждены подавать максимально возможное количество воздуха, смещающего зону воспламенения к срезу амбразур.
Поскольку факел развивается вблизи экранированных скатов холодной воронки, он имеет невысокий уровень температуры (Т "аг * 1300°С), затянут (у "аг * 0,98). Уровень температуры в выходном окне топочной камеры Т "т = 1110°С. При этом газ полностью выгорает (СО = О); потери с уходящими продуктами сгорания достаточно высоки ( q2 = 5,7%) из-за повышенного расхода организованно вводимого воздуха в горелки, а также сопла заднего дутья и вторичного воздуха (для охлаждения последних); КПД котла брутто Гкабр = 93,7%.
Подача в пригорелочную экзотермоградиентную зону концентрированных потоков реагентов с большим содержанием балластного азота приводила к образованию сопутствующих вредных продуктов - оксидов азота, суммарная концентрация которых сохраняется в зонах активного горения, на участке охлаждения топки выше горелок, за котлом [8]. Ввод практически всего воздуха через горелки в количестве, более чем достаточном для полного сгорания газа с коэффициентом избытка аг > 1,1, обусловливал уровень концентрации оксидов азота С no > 280 мг/м3. Возможность режимного воздействия на выход NOx снижением расхода исходного окислителя и компенсации последнего потоками, вводимыми через сопла заднего дутья и вторичного воздуха пылеугольных горелок (т.е. организация ступенчатого сжигания газа), из-за низкой надежности газовых горелок практически отсутствовала.

Таблица 3

Подача в топку пылевых потоков производилась с большой долей мельничного воздуха ( q,„ = 0,6); снижение ее влечет “завалы” мельниц дробленым углем с большим содержанием влаги и минеральных включений (породы). Для ведения режимов с минимальным загрязнением стен топочной камеры было организовано перераспределение дожигающих потоков воздуха в следующих долевых соотношениях: сопла вторичного воздуха q3I = 0,2; сопла заднего дутья qsa = 0,1; газовые горелки qr = 0,1.
Нагрузка котлов при сжигании твердого топлива типа У2 была ограничена Дпп = 135 т/ч, а при подаче в топку пыли угля типа У2 - Дпп = 160 т/ч. Эти ограничения связаны с активным шлакованием топок и ширм.
Низкая скорость выхлопа потоков пылевоздушной смеси из горелок (см. табл. 2) и значительный диффузорный угол раскрытия амбразур инициировали сильные циркулирующие течения в нижней части пылевых каналов, сепарацию на под горелок и примыкающие экраны крупнофракционной пыли, занос амбразур и зашлаковку горелок и экранов. Толщина слоя шлака со стороны горелок при длительной эксплуатации котла на пыли достигала 1,0 и более метров (рис. 2). Расшлаковка этих образований осуществлялась только механическим путем с помощью “пик”. При этом нередки завалы и поломки шнеков систем гидрозолоудаления. Толщина вторичных отложений на боковых стенах в зоне активного горения и задней стене до пережима доходила до 100 - 150 мм (рис. 1). Циркуляция среды в горелочных амбразурах вызывала раннее зажигание летучих и мелочи пыли с выделением большого количества тепла, попадающего на сопла вторичного воздуха, что приводило к деформации и обгоранию последних с необходимостью замены уже через 1 год после установки.
В этих условиях работа системы сжигания характеризовалась уровнем температуры факела Т V = 1280 г 1330°С и Т "т = 1090 г 1110°C, что выше нормативных значений [3]; степень выгорания факела в конце зоны активного горения ^"аг = 0,86 г 0,9; расчетное значение у/ « 0,33. Уровень концентрации оксидов азота при выбранном распределении воздушных потоков по соплам вторичного воздуха, заднего дутья и газовым горелкам составил примерно 800 мг/м3, КПД котла брутто "nla = 89,7 г 90,6%. Довольно низкие значения связаны с высокими тепловыми потерями
q2 = 7,9 г 8,8% из-за больших избыточных расходов воздуха через заднее дутье и газовые горелки, уменьшающих активность процесса шлакования в топке.
Первая реальная попытка перехода к новой технологии ступенчатого сжигания топлива путем активного воздействия на протекание экзотермоградиентных процессов изменением концентрации окислителя и азотного балласта в зоне воспламенения горелочного факела была предпринята на котле ст. № 4. Чтобы обеспечить возможность работы горелок в режиме ступенчатого сжигания топлива, была изменена конструкция газогорелочных устройств. Новое устройство позволяло реализовывать прямоточный выхлоп газовых струй через амбразуру попутно воздушному потоку и решало проблему надежности. Кроме того, на фронтовой стене установлены дополнительные сопла дожигающего воздуха.
диапазоны колебания основных показателей работы котлов
Рис. 3. Эксплуатационные диапазоны колебания основных показателей работы котлов первой очереди ЧТЭЦ-2 до и после реконструкции:
а - концентрация оксидов азота; б - КПД котла брутто:
1 - котлы с заводскими горелками; 2 - котлы ст. № 1, 4 после реконструкции; 3 - котлы ст. № 2, 3 с многофункциональными горелками
Долевым перераспределением воздушных потоков между соплами пылеугольных горелок и дополнительного дожигающего воздуха (в соответствии с данными табл. 1, 2) достигнуто существенное снижение концентрации Cno до 450 мг/м3 при сжигании угольной пыли. Характер горения изменился. Граница начала светимости пылеугольного факела сместилась к центру топки. Продолжалось образование крупных фрагментов шлака на стенах с горелками, со снижением интегрального импульса пылевоздушных потоков из пылеугольных горелок снизилась активность шлакования задней стены.
Размер шлаковых гребней из вторичных отложений на стене с пережимом коррелируется с качеством сжигания угля и развиваемой паровой нагрузкой котла. В частности, при подаче в топку пыли угля типа У1 паровая нагрузка ограничена Дпп = 145 т/ч, а толщина отложений в пределах 100 мм; при вводе через горелки пыли твердого топлива типа У2 - Дпп = 170 т/ч, толщина слоя вторичных отложений 70 - 80 мм. В условиях “затянутого” факела, но менее зашлакованной топки параметры Т V = 1280 + 1320°С; Т \ = 1080 + 1090°C;

При сжигании газа также наблюдается затянутость горения. Факел в зоне выхлопа из горелок “потемнел”, “фронт пламени” (граница видимого свечения) сместился в топку от амбразур примерно на 1,0 м. Дополнительная подача организованных потоков воздуха в сопла на фронтовой стене привела к азотно-кислородному обеднению в зоне воспламенения (во фронте пламени), что сказалось на уровне концентрации образующихся оксидов азота, которая снизилась до 140 мг/м3 при работе всех шести горелок. Возможность дополнительного снижения С no выявилась при переходе на работу четырех примыкающих к стенам горелок, когда через отключенные (по газу) центральные горелки подают часть воздуха.
Реально по условиям сажеобразования и появления в дымовых газах СО в центральные горелки можно подавать воздух в количестве не более 15 - 20% его рабочего расхода, что дает снижение концентрации NOx до 125 мг/м3. Наличие СО в продуктах сгорания является индикатором начала роста концентрации бенз(а)пирена [9, 10]. Для современных ТЭС появление химнедожога топлива недопустимо. Как и в случае с пылевым факелом, можно проследить более активное охлаждение газов в топке вследствие повышенной эффективности экранов уэ = 0,55 (против уэ = 0,5 до реконструкции). В целом получено незначительное приращение КПД котла брутто Аг^а * 0,2% со снижением на ту же величину тепловых потерь с уходящими газами.
Чрезмерно затянутый характер горения топлива в топке небольших размеров, сильное шлакование пылеугольных горелок и продолжающееся активное загрязнение стен привели к выводу о целесообразности использования горелочного воздуха в качестве вторично-дожигающего агента одновременно. Для реализации этого предложения была изменена конструкция пылеугольных горелок котла ст. № 1 с уменьшением проходного сечения амбразуры и вынесением воздушных сопл из ее центральной области к периферии над и под пылевым каналом. При этом большая часть вторично- дожигающего потока (больше или равно 3/4) подается через верхние сопла. Скорость выхлопа потока пылевоздушной смеси в топку увеличена примерно в 5 раз.
При сжигании пыли сохранена высокая доля воздуха, подаваемого на мельницы q,„ = 0,6 (для исключения “завалов” топливом); доля вторично-дожигающего дутья qm = 0,2; заднего дутья qsa = 0,1; сброса через газовые горелки qr = 0,1. Повышенный расход воздуха через газовые горелки связан с необходимостью дожигания крупных частиц угля, уходящих в шлаковый провал, поскольку относительно небольшое количество воздуха, вводимого через нижние сопла пылеугольных горелок, с этой задачей не справлялось.
Более того, при работе на повышенных паровых нагрузках его было недостаточно и для выдувания из амбразуры крупных топливных частиц, начинающих активно сепарировать на под пылевого канала при износе мельничных бил более 30%. В этот период на экранах под горелками начинали формироваться значительные шлаковые наросты, достигающие линейных размеров 200 - 300 мм, но примерно в 5 раз меньше фрагментов под горелками до реконструкции.
При толщине вторичных отложений шлака на боковых стенах в зоне активного горения и на задней стене 40 - 50 мм (при относительно чистом, незагрязненном фронтовом экране) выбрана безопасная для длительной эксплуатации максимальная паровая нагрузка котла: 150 т/ч при сжигании угля типа У1 и 180 т/ч при подаче в горелки топлива типа У2. Зафиксированы характерные для этих нагрузок параметры топочного процесса: Т "аг = 1300 г 1330°С; Т \ = 1070 г 1080°С; у "аг = 0,86 г 0,9; у "э = 0,4. Общие характеристики котла при этом: q2 = 7,6 г 8,3%; Гка = 90,2 г 90,9%; СNox = 450 мг/м3.
При сжигании природного газа воздушные потоки в сопла и горелки распределяются в соотношении: q,- = 0,8; qm = 0,15; qm = 0,05. Параметры Т "аг = 1310°С; Т "т = 1065°С; уэ = 0,55; q2 = 5,2%; г™ = 94,2%; С no = 90 мг/м3.
Как видим, значения практически всех параметров топки и котла ст. № 1 лучше аналогичных значений, характеризующих работу котлов до реконструкции. Достигнуты весьма неплохие показатели выхода NОx. Однако в связи с постоянными срывами в подаче переувлажненного топлива (зависающего в бункерах, течках питателей), “завалами” мельниц моноугольные режимы на котлах практикуются в исключительных случаях. Обычно, чтобы предотвратить обрывы факела в топке, организуют подсветку газом или мазутом с тепловой долей до 15%. В отдельные зимние периоды, когда необходимо форсировать тепловую нагрузку “любой ценой”, доля газа достигает 50% (так называемое, совместное сжигание газа и угольной пыли).
Реализуются нерасчетные режимы с максимально завышенными нагрузками котлов, на которых обеспечивается выработка пара с нормированными параметрами. В этих режимах проявляется очевидная аэродинамическая неадаптированность топочных камер к биномному топливоиспользованию, особенно ярко на котлах первой очереди с разнесенными по боковым и фронтовой стене газовыми и пылеугольными горелками. Скорость протекания экзотермических реакций в газовом факеле значительно выше скорости окисления топлива в отдельных частицах. Введение газового пламени в зону формирования пылеугольного факела, обогащенную кислородом, приводит к “захвату” (эжекции) части последнего активно реагирующими высокоскоростными и высокотемпературными пересекающимися потоками.
Результатом взаимодействия разнородных факельных систем является активное размягчение минеральной составляющей твердых частиц с деформированием пористой структуры и ухудшением условий горения коксового остатка, что неминуемо влечет активизацию шлакования в топке, приводит к повышенному недожогу (особенно в шлаке и сепарирующих крупных частицах, в режимах, когда размол твердого топлива производится в мельницах при износе рабочих участков бил более или равном 30%).
Для минимизации негативных последствий совместного сжигания топлива и дальнейшего совершенствования технологии использования на котлах угольной пыли была предпринята попытка разработать многофункциональное горелочное устройство, адаптированное к различному виду топлива. Не останавливаясь подробно на всех этапах проведенной отработки устройства, сообщим конечные результаты наладки и технико-экономические показатели котлов ст. № 2, 3 с новыми горелками.
При подаче на котлы угольной пыли установлено долевое распределение воздушных потоков на мельницы q,„ = 0,6; на сопла вторично-дожигающего дутья q^ = 0,3; на сопла заднего дутья qsa = 0,1. При этом достигается предельно-долгосрочная паровая нагрузка 165 т/ч, если используется топливо типа У1, и 190 т/ч при сжигании топлива типа У2. За счет увеличения скорости выхлопа пылевоздушного потока до 14 м/с и увеличения доли воздушного дутья через нижние сопла пылевого отсека горелок удалось устранить шлакование фронтовых стен; снизился темп роста вторичных отложений в зоне активного горения, на задней стене с пережимом; толщина шлакового слоя, периодически сдуваемого при паровых обдувках, не превышает 10 - 20 мм. Характеристики топочного факела: Т V = 1220 + 1250°С; Т "т = 1045 + 1075°С; у V = 0,9 + + 0,92; у"э = 0,45, показатели работы котла: q2 = 6,1 + + 7,2%; гбкр = 91,3 + 92,4%; СNOx = 390 мг/м3.
При сжигании газа, вводимого через многофункциональные горелки с фронта, сохраняется то же долевое распределение воздушных потоков, что и при сжигании пыли: q,- = 0,6; qm- = 0,3; qsa = 0,1. Топочные параметры: Т "аг = 1300°С; Т "т = 1040 + 1045°С; уэ = 0,6; показатели работы котлов: q2 = 4,9 + 5,0%; r^ = 94,4 + + 94,5%; СNox =110 мг/м3.
Спутный характер развития системы прямоточных факелов многофункциональных горелок обеспечивает сохранность индивидуальных параметров в каждом из них на горизонтальном участке в зоне активного горения [8, 11, 12], исключает прямое аэродинамическое воздействие газового подсветочного пламени на участок воспламенения пылеугольного факела, сохраняя функцию радиационного теплового облучателя. Это позволило организовать бесшлаковочную подсветку газом через незапитанные пылью горелочные устройства в широком диапазоне ее тепловой доли: 0 - 75%. Длительная работа котла ст. № 2 с многофункциональными горелками в различных комбинациях ввода угольной пыли и газа на различных нагрузках подтверждает их более высокие технико-экономические и экологические показатели.
В табл. 1, 2 для сравнения приведены характеристики котла ст. № 5 с системой тангенциального соплового ввода газовых и воздушных потоков, а также котлов ст. № 6 - 9 с вихревыми горелками, которые уступают аналогичным показателям котлов с многофункциональными горелочными устройствами. Подробно описание систем сжигания котлов ст. № 5 и ст. № 6 - 9 приведено в [13, 14].



 
« Энергоблоки на сверхкритические параметры пара в Дании
электрические сети