Тепловая энергетика в настоящее время все в большей степени ориентируется на использование низкосортных углей. Это вызвано как ухудшением качества углей, добываемых в традиционных месторождениях, так и широким вовлечением в топливный баланс месторождений углей с худшими качественными характеристиками. Последнее обстоятельство тесно связано с переходом на открытую добычу топлива мощными роторными экскаваторами и отказом от селективной выемки и обогащения угля для электроэнергетики. От качества топлива, поступающего на электростанции, зависят условия работы топочных устройств и котельного оборудования. Поэтому для обеспечения сжигания углей ухудшенного качества электростанции выполняют ряд мероприятий: в ряде случаев реконструируют топочные камеры, модернизируют горелочные устройства и др. При этом отработаны оптимальные конструкции топочных камер и ее узлов, освоены для каждой марки угля горелочные устройства повышенной тепловой мощности, подобраны жаростойкие стали для насадок горелок. На ряде котлов установлены горелочные устройства с расширенными возможностями регулирования топочных процессов. С целью оптимизации воздушного режима отработаны различные способы подачи сушильного агента в топочную камеру. Исследовано влияние качества топлива и режимных факторов на характер выгорания углей различных марок, а также теплообмен в топочных камерах. Для всех типов котлов определены уровни температур в топке, тепловосприятия экранов и экономичность сжигания при изменении качества топлива, его помола и нагрузки котла; выявлены минимальные нагрузки котлов по условиям устойчивости горения. Однако с дальнейшим ростом забалластированности и влажности и соответственно понижением теплоты сгорания углей возникают сложные проблемы при эксплуатации котельного оборудования, а также оборудования топливоподачи.
Выбор температуры газов на входе в пароперегреватели пылеугольных котлов
Надежность и экономичность эксплуатации котлов, сжигающих шлакующие топлива, в значительной степени определяются температурой газов на входе в ширмовые и конвективные пароперегреватели.
С одной стороны, эта температура должна быть достаточно низкой, чтобы обеспечить бесшлаковочную работу котла, а с другой чрезмерное занижение ее на входе в конвективные пучки приводит к ухудшению экономических показателей котла из-за увеличения его металлоемкости и аэродинамического сопротивления [3.6].
Таблица 3.1. Рекомендуемые температуры газов на входе в пароперегреватель, ϑб.ш°С
В соответствии с данными [3.14] температура газов на входе в ширмы при сжигании шлакующих углей не должна превышать 1200°С. Температура газов на входе в вертикальные пакеты пароперегревателей, как правило, выбирается на 50 °С ниже температуры начала деформации золы сжигаемого топлива, а на входе в горизонтальные пакеты — от 600 до 900°С (в зависимости от марки топлива). Однако при этом, как показал опыт эксплуатации, сохраняется возможность шлакования центральных ширм, так как температурное поле на выходе из топочных камер призматической формы, применяемых в пылеугольных котлах, характеризуется значительной неравномерностью. Иногда температура газов в центральной части топки на 100—200 °С превышает среднее значение температуры газов на выходе из топочной камеры, что приводит к уменьшению теплосъема ширм, повышению коэффициентов тепловой неравномерности в следующих за ними секциях пароперегревателя и понижению их надежности.
В [3.14] предложена зависимость, исходя из которой максимальное значение температуры газов в эксплуатации может быть определено как
(3.3)
где ϑмакс и ϑср — максимальное и среднее значения температур газов на выходе из топки, а ηмакс— максимальное значение коэффициента тепловой неравномерности в верхней части топочной камеры.
Из (3.3), приняв, что максимальное значение температуры газов на выходе из топки ϑмакс не должно превышать значения температуры, допустимого по условиям шлакования ϑб.ш., получим, что
(3.4)
Значение ηмакс для верхней части топки равно 1,4, а при рециркуляции газов в верх топки может быть снижено до уровня 1,05—1,1. Таким образом, температура газов на входе в пароперегреватель зависит не только от значения ϑб.ш., но и от неравномерности температурного поля на выходе из топочной камеры. В табл. 3.1 приведены определенные по зависимости (3.4) рекомендуемые значения температур газов на выходе из топок в зависимости от ϑб.ш и ηмакс [3.14].
