Стартовая >> Архив >> Генерация >> Эксплуатация энергетических блоков

Особенности топочных устройств и оборудования котлов, сжигающих экибастузские каменные угли - Эксплуатация энергетических блоков

Оглавление
Эксплуатация энергетических блоков
Введение
Основные принципы организации режимов пуска блоков
Подготовка блока к пуску
Основные операции при пуске блока
Основные принципы организации режимов останова блоков
Особенности останова турбины
Работа блоков в стационарных режимах
Работа турбин под нагрузкой
Работа блоков в диапазоне допустимых нагрузок
Работа блоков на повышенных нагрузках
Работа блоков на скользящем давлении
Контроль за использованием мощности блоков
Работа блоков на топливах ухудшенного качества
Эксплуатация газомазутных котлов
Особенности работы газомазутных топочных камер со встречным и подовым расположением горелок
Опыт эксплуатации газомазутных котлов под наддувом
Коррозия поверхностей нагрева газомазутных котлов
Поддержание оптимальных температур уходящих газов и предварительного подогрева воздуха газомазутных котлов
Обеспечение взрывобезопасности газомазутных топочных камер
Эксплуатация пылеугольных котлов
Особенности топочных устройств и оборудования котлов, работающих на слабореакционных топливах
Особенности сжигания углей ухудшенного качества пылеугольных котлов
Организация топочного режима котлов, сжигающих высокореакционные угли при жидком шлакоудалении
Сжигание газа и мазута в сбросных горелках
Высокотемпературная коррозия экранов НРЧ при сжигании сернистых твердых топлив
Особенности эксплуатации топочных устройств котлов, работающих на сильношлакующем подмосковном буром угле
Особенности топочных устройств и оборудования котлов, сжигающих экибастузские каменные угли
Эксплуатация пылеугольных котлов при совместном сжигании твердого топлива с мазутом
Снижение присосов воздуха в топочную камеру и газоходы котлов
Очистка поверхностей нагрева котлов от наружных загрязнений
Эксплуатация подшипников скольжения паровых турбин
Эксплуатация систем гидроподъема роторов паровых турбин
Принудительное расхолаживание паровых турбин
Эксплуатация систем смазывания паровых турбин
Эксплуатация систем автоматического регулирования и защит паровых турбин
Эксплуатация подогревателей высокого давления
Эксплуатация поверхностных подогревателей низкого давления
Эксплуатация смешивающих подогревателей
Эксплуатация термических деаэраторов
Контроль за работой регенеративных подогревателей
Эксплуатация систем технического водоснабжения
Работоспособность металла оборудования
Работа металла оборудования в нестационарных режимах
Контроль состояния металла оборудования
Обследование и наладка паропроводов
Дефекты и отказы в работе металла поверхностей нагрева котлов и трубопроводов
Дефекты и отказы в работе металла паровых турбин
Дефекты и отказы в работе металла энергетической арматуры
Продление срока эксплуатации металла оборудования
Организация водно-химических режимов блока
Эксплуатация блоков на гидразинно-аммиачном водно-химическом режиме
Эксплуатация блоков на нейтрально-кислородном водно-химическом режиме
Организация контроля водно-химических режимов блоков
Состав эксплуатационных отложений пароводяных трактов блоков
Эксплуатационные химические очистки пароводяных трактов блоков
Защита пароводяных трактов блоков от стояночной коррозии

Эти угли сжигаются в котлах ПК-39 и ПК-57 (ЗиО). Характерным для них является применение камерных топок с твердым шлакоудалением и Т-образной компоновкой, оборудованных вихревыми встречно расположенными горелками [3.12] с регулируемой круткой аэросмеси н вторичного воздуха (табл. 3.5).
Наиболее распространены двухкорпусные котлы ПК-39 блоков 300 МВт; первые четыре из них оборудованы пылесистемами с шаровыми барабанными мельницами Ш-50 с подачей пыли горячим воздухом, а последующие — четырьмя молотковыми мельницами ММТ 2000/2600/1590 с прямым вдуванием пыли*.
На рис. 3.28 показана схема топочной камеры и горелочного устройства котла ПК-39-2. Особенностью этой горелки является закручивание аэросмеси аксиальным завихрителем при интенсивной крутке вторичного воздуха. Это обеспечивает эффективное зажигание и выгорание экибастузских углей.
Котлы П-57 блоков 500 МВт в отличие от котлов ПК-39 выполнены в однокорпусном варианте. Топочная камера котла П-57 прямоугольного сечения (объем 9660 м3) с сухим шлакоудалением. На боковых стенках топки установлены 24 вихревые горелки, расположенные в два яруса. Котел оборудован восемью индивидуальными системами пылеприготовления с мельницами ММТ 2600/2550/590 производительностью 40 т/ч по схеме прямого вдувания (см. рис. 3.24). Подогрев воздуха осуществляется в четырех РВП. Для удаления дымовых газов из котла и подачи необходимого количества воздуха в топку установлены два дымососа ДОДДЗ и два дутьевых вентилятора ВДОД-31,5.


* Экибастузский каменный уголь успешно размалывается в шаровых барабанных, молотковых и среднеходных мельницах.

На блоке 500 МВт Рефтинской ГРЭС каждая система пылеприготовления имеет свой вентилятор горячего дутья ВГД-15.5У; вентиляторы установлены после РВП.

Таблица 3.5. Основные характеристики котлов П-57 и ПК-39 ЗиО [1.1)

На блоках 500 МВт Троицкой ГРЭС подача первичного воздуха на все пылесистемы производится двумя вентиляторами воздуха ВДН-20 через отдельно выделенный РВП для подогрева первичного воздуха.


Рис. 3.28. Схемы топочной камеры (а) и горелочного устройства (б) котла ПК-39-2

Следующим этапом совершенствования конструкции явилась модернизация оборудования при изготовлении котлов П-57-ЗМ Экибастузской ГРЭС-1 для повышения надежности, технологичности и экономии металла. При модернизации принято во внимание увеличение зольности угля до 43 % на сухую массу. Для повышения надежности экранов СРЧ и фестона, температура металла которых была предельной, увеличена Поверхность НРЧ и уменьшена поверхность СРЧ путем переноса их стыка на 7 м вверх. Выполнены мероприятия по уменьшению золового износа — установлены специальная золозащита водяного экономайзера и золозащитные вставки на входе в трубчатый воздухоподогреватель. Для ограничения образования оксидов азота выполнена установка двухпоточных по вторичному воздуху горелок. Претерпела изменения и компоновка котельного оборудования. Для уменьшения выбросов золы установлено двухступенчатое золоулавливание — мокрые скрубберы и электрофильтры.
Для возможности сжигания высокозольного экибастузского угля (с зольностью до 55 % на сухую массу) разработан проект реконструкции серийного котла П-57. Наибольшие изменения внесены в конструкцию верхней части топки.
Для предотвращения шлакования потолка ц заноса горизонтального газохода в верхней части топки установлено 16 L-образных двухсветных экранов, ликвидирован фестон и экранирован под горизонтального газохода. Ширмы расположены ближе к оси топки и установлены над наклонной частью перевала. Расчетная температура газов на выходе из топки составляет для гарантийного топлива * 1210 °С. Снижение температуры газов на выходе из топки (около 100 °С) получено путем установки двухсветных экранов, увеличивших лучевоспринимающую поверхность топки на 44 %. Установка их снижает также температурную разверну газов за топкой.
Горелочные устройства котла П-57Р и топочные экраны не претерпели принципиальных изменений. Вместо молотковых мельниц установлено шесть лицензионных среднеходных мельниц MPS-2650, работающих по схеме прямого вдувания под давлением. Котлами П-57р комплектуются Экибастузские ГРЭС, начиная с ГРЭС-II.
При сжигании экибастузского угля в этих котлах при умеренном выходе летучих (24%) обеспечиваются наиболее высокая в эксплуатации пылеугольных котлов экономичность (КПД брутто — 92%), небольшие затраты энергии на собственные нужды, широкий диапазон изменения нагрузок (100—60% номинальной без подсветки мазутом), простота обслуживания. Действующие блоки 500 МВт, оснащенные указанными котлами, имеют удельные расходы топлива на уровне 330— 336 г/(кВт-ч). Этому способствуют хорошая сыпучесть экибастузского угля, практически полная его взрывобезопасность, высокая температура плавления золы (t1= 1390:1480° С) и умеренная сопротивляемость размолу. Трудности, связанные с эксплуатацией котлов на экибастузском угле, в основном вызваны его высокой зольностью: 38—43% на сухую массу   и до 53—55% при 14,4 МДж/кг. Большая зольность угля и высокая абразивность его золы способствуют износу конвективных поверхностей нагрева, что является одной из причин их повышенной аварийности.
Особенности работы топочных камер котлов П-57 всех модификаций определяются двухъярусным встречным расположением на боковых стенах топки вихревых двухпоточных горелочных устройств и схемой их соединения с восемью молотковыми мельницами ММТ 2600/2550/590 с центробежными сепараторами, регулируемой круткой потока вторичного воздуха (24 направляющие лопатки с углом поворота 90 °С) и постоянной круткой первичного воздуха (8 закручивающих лопаток с углом к аксиальной направляющей 30°) в 24 вихревых горелках. Каждая мельница работает на три смежные установленные в один ряд горелки. При отключении мельницы отключаются горелки одного верхнего или нижнего яруса в полутопке. Принятая компоновка мельниц с горелками при отключении одной и даже двух мельниц не приводит к существенному перераспределению тепловых потоков в топочной камере, разрегулировке воздушного режима, температурным перекосам и тепловым потерям. Так, перераспределение топлива по ярусам горелок приводит к изменению температуры иа выходе из топочной камеры лишь на ± (30— 40)°С. Сочетание работающих мельниц существенно не влияет на экономичность работы котла [3.13]. Изменение крутки потока вторичного воздуха в малой степени влияет на положение и структуру факела, и поэтому распределять тепловые потоки в топочной камере круткой и тем более снижать температуру газов за ней в больших пределах не удается.
В табл. 3.5 приведены характеристики основных режимных параметров, Оптимальное изменение воздушного режима работы топочной камеры котла П-57 в диапазоне нагрузок 60—100% номинальной показано иа рис. 3.29.
Опыт эксплуатации котлов П-57 всех модификаций на экибастузском угле различной зольности подтверждает, что двухпоточные горелочные устройства обеспечивают устойчивое воспламенение и достаточно полное сгорание угля в диапазоне нагрузок 100—60% номинальной, экраны топочных камер сохраняются в эксплуатационно чистом состоянии при принятых тепловых нагрузках сечения топки (см. табл. 3.5), при снижении нагрузки общий характер протекания процессов горения и теплообмена сохраняется. Не изменяется расположение границ зоны максимального тепловыделения и сечения с максимальным тепловосприятием, мало изменяется степень выгорания топлива по высоте топочной камеры. Опасность погасания факела при сжигании экибастузских высокозольных углей может наступить пpи расчетных значениях температур в зоне воспламенения меньше 1300° С.


* С зольностью на сухую массу 48% — гарантийное и с зольностью 44 и 55% — соответственно улучшенное или ухудшенное топливо.


Рис. 3.29. Оптимальное изменение воздушного режима работы топочной камеры котла П-57 в диапазоне нагрузок 60—100% номинальной:
фобш, Qht, Qnepa — расход общего, вторичного н первичного воздуха в процентах *от общего при Дном; t\ — температура горячего, воздуха; /2 — температура аэросмесн за мельницей; а-пири. ωητ, и/п.п — скорости первичного и вторичного воздуха и аэросмесн в пылепроводах; гперв — доля первичного воздуха

Рнс. 3.30. Зависимость срока работы труб водяного экономайзера от тонины помола экибастузского угля

Верхний предел допустимых температур в ядре факела (около 1600° С) определяется уровнем температуры на выходе из топочной камеры по условиям шлакования поверхностей поворотного газохода (не более 1250° С).
Одной из особенностей сжигания экибастузских углей является заметное влияние зольности на условия лучистого теплообмена в топочной камере, о чем прежде всего свидетельствует высокий уровень температуры газов вверху топки. Так, при увеличении приведенной зольности экибастузского угля на 1% выше проектной температура газов на выходе из топки котла П-57 увеличивается до 10° С. Приведенная зольность поступающего угля часто превышает среднюю на 5—10%, в результате чего температура газов на выходе из топки [1.1] может возрастать на 100° С. Увеличение температуры газов на выходе нз топки сверх фактической и тем более расчетной при сжигании угля с предельными характеристиками не только приводит к прямому перегреву металла груб пароперегревателей, но и усугубляет повреждаемость, связанную с несовершенством конструкций узлов топочной камеры. Кроме того, при высокой (непроектной) зольности затягиваются воспламенение и выгорание топлива, ухудшаются условия теплообмена в топочной камере, повышается абразивный износ мелющих органов, пылепроводов, поверхностей нагрева и пр, Это предъявляет особые требования к наладке топочного и горелочного устройств, к работе систем пылеприготовления, а также к качеству сжигаемого топлива. При работе на высокозольных углях необходимо более точное поддержание избытка воздуха во всех горелках, обеспечение строго одинакового и стабильного качества пыли на всех параллельно работающих пылесистемах, улучшение однородности структуры пыли и пр.
При наладке топочного режима особое внимание уделяется снижению механического недожога. Главный фактор его снижения при сжигании экибастузского угля — выбор оптимальной тонины помола. Ее значение относительно невелико (R≈15%). Угрубление помола снижает затраты на пылеприготовление и заметно увеличивает срок службы мелющего оборудования, однако при этом снижается устойчивость горения, затягивается выгорание угля, повышается механический недожог и увеличивается абразивный износ конвективных поверхностей нагрева котла при принятых скоростях газов на уровне 6,5—7 м/с.
На рис. 3.30 показано, как влияет тонина помола экибастузского угля на срок работы труб водяного экономайзера. Выбор тонины помола в конкретном случае должен производиться на основе технико-экономического анализа с определением расчетных затрат. Механический недожог за котлом при правильной организации воздушного режима горелочных устройств и оптимальных параметрах топочного процесса мало зависит от комбинации работающих горелок.
Оптимальный коэффициент избытка воздуха в топках котлов П-57 всех модификаций для нагрузок 60—100% номинальной обычно изменяется от 1,28 до 1,15. При этом обеспечиваются расчетные температуры свежего пара и пара промперегрева, а также максимально возможная экономичность котлов при минимальной Интенсивности шлакования верхней части топки. Однако некоторые различия основных характеристик эксплуатируемых котлов, применяемых пылесистем, горелочных устройств, температур подогрева воздуха, аэросмеси и т. д. (см. табл. 3.5) имеют влияние на полноту выгорания топлива. Влияние режимных параметров [1.1] на экономичность сжигания экибастузского угля показано на рис. 3.31*.

*Эти данные получены при сжигании угля с зольностью 36—46%.

Рис. 3.31. Влияние режимных факторов на экономичность сжигания экибастузского угля:
а— оптимальная тонкость помола; б — оптимальный избыток воздуха; в — влияний тонкости помола на q4; г — влияние избытка воздуха на q4; д — влияние доли первичного воздуха; е — влияние крутки потока на q4
Установлено, что по шлакующим свойствам экибастузский уголь может различаться. Так, поступление партий угля с повышенным содержанием окислов железа может являться одной из причин шлакования котлов. Отмечается, что поверхности поворотного газохода котла П-57 находятся в условиях, близких к предельным по шлакованию. Очагом шлакования в первую очередь является потолок топки, включая район фестона. Для уменьшения шлакования поверхностей нагрева котла обычно снижают допустимую среднюю температуру газов как перед ширмами, так и перед фестоном до 1250° С путем разгрузки центральной части топочной камеры по топливу.
Опыт эксплуатации показывает, что нарушение воздушного режима может также вызвать шлакование экранов топочной камеры и в первую очередь зоны активного горения. Известно, что контроль характера развития топочного процесса затруднен из-за отсутствия надежных количественных показателей раздачи пыли и воздуха по горелкам. Неравномерность раздачи пыли и воздуха обычно определяют по появлению температурной и газовой неравномерностям, а в некоторых случаях по распределению O2 в дымовых газах по ширине топочной камеры.
По указанным показателям можно выявить отдельные объемы топочной камеры, где имеет место несоответствие оптимального соотношения между топливом и воздухом, в наибольшей степени благоприятствующее развитию шлакования. В этих случаях визуальным наблюдением обычно фиксируют высокий пирометрический уровень, а часто и набросы факела на ту или иную экранную поверхность.

Последнее, как правило, сопровождается образованием шлаковых наростов от центра к периферии экрана в виде глыб по центру и оплавленных гребней в углах топочной камеры. Возможную причину шлакования на нагрузках, близких к номинальной, иногда следует искать в аэродинамической организации факелов индивидуальных горелок; влияют также забивание каналов пылью, обгорание и деформация насадок, нарушение геометрических размеров каналов, образование шлаковых наростов на насадках, выход из строя лопаточного аппарата регистров аэросмеси и вторичного воздуха и др.
В эксплуатации часто наблюдается значительный износ дымососов, что во многом является результатом недостаточной эффективности золоуловителей. Износу подвержены многие элементы воздушного тракта, и в первую очередь вентиляторы, установленные за регенеративными воздухоподогревателями. Причиной последнего является перенос золы из газового в воздушный тракт в регенеративных вращающихся воздухоподогревателях. Оснащение ряда котлов трубчатыми воздухоподогревателями не только устранило эту проблему, но и позволило существенно снизить утечки воздуха, облегчило выполнение самостоятельных трактов первичного и вторичного воздуха с раздельными вентиляторами, что сократило расход электроэнергии на дутье.



 
« Эксплуатация электростанций, работающих при сверхкритических параметрах   Электрогидравлический динамический генератор »
электрические сети