Котлы П-59 однокорпусные, имеют Т-образную компоновку поверхностей нагрева, производительность 990 т/ч, рассчитаны на параметры СКД — 25,5 МПа (255 кгс/см2), 545/545 °С и температуру питательной воды 268 °С.
Топочные камеры сечением 21,8X9,56 м, высотой 56 м оборудованы 32 пылеугольными горелками МЭИ с плоскопараллельными струями, установленными на боковых стенах в два яруса но высоте, со встречносмещенным расположением и горизонтальной плоскости, Расстояние между осями горелок верхнего и нижнего ярусов 2,7 м, между осями горелок в ярусе 2.1 м. Расчетные теплонапряжения топочных камер составляют: сечения топки qv = 3,7 МВт/м2, топочного объема qv = 74 кВт/м3. Средняя скорость на выходе из горелок 29 м/с, расчетная температура дымовых газов перед ширмами 990 °С, в поворотной камере 870 °С. Системы пылеприготовления — с прямым вдуванием и сушкой топлива горячим воздухом — аналогичны схеме пылеприготовления при сжигании экибастузского угля на блоках 300 МВт (рис. 3.24). На котле установлены восемь мельниц ММТ-2000/2950-730 с инерционными сепараторами — по четыре па каждой боковой стороне топки, от каждой мельницы пыль с тониной помола R90=45:55 % (R1000= 1,5:2,0 %) подается на четыре горелки.
Котел П-59 имеет двухступенчатый трубчатый воздухоподогреватель. Вторичный воздух (около 50% организованно подаваемого в топочную камеру) отбирается после первой ступени с температурой 285 °С. Температура первичного воздуха, проходящего обе ступени воздухоподогревателя, около 440 °С. Управление подачей воздуха в котел осуществляется не только направляющими аппаратами вентиляторов и регулирующих шиберов горячего воздуха на мельницу, но и с помощью общих (но одному на полутопку) дроссельных шиберов вторичного воздуха.
С момента ввода в эксплуатацию котлов П-59 трудно решаемой проблемой является обеспечение максимальных нагрузок из-за интенсивного шлакования топочных экранов (НРЧ, СРЧ), полурадиационных и конвективных поверхностей нагрева (ширм, потолка, экранов газового перевала и КПП высокого давления).
На стадии проектирования этот вопрос из-за недостаточности данных по поведению минеральной части топлива в топках большой мощности не мог быть решен полностью. Кроме того, в эксплуатации имеют место значительные отклонения качественных характеристик топлива от расчетных, поэтому проблема шлакования из-за ухудшения качества топлива усугублялась из года в год. Так, теплотворная способность изменялась от 11,7 до 6,9 МДж/кг при расчетном значении 10,6 МДж/кг. При этом содержание окислов железа в минеральной части топлива изменялось от 7 до 26% при расчетном значении 7,2%.
Для экранных поверхностей нагрева (НРЧ, СРЧ) котлов П-59 с сухим шлакоудалением характерны в основном связанно-шлаковые отложения, которые образуются в зоне температур от 1150 до 1550° С по всему периметру топочной камеры котла от отметки 11,2 до отметки 28,5 м. Толщина локальных отложений может достигать 150—750 мм. Отмечаются случаи сцепления падающего шлака с трубами скатов холодной воронки, которые приводят к перекрытию шлаковых комодов котла и в отдельных случаях к вынужденным остановам для расшлаковки [3.28].
В результате шлакования происходит снижение надежности из-за увеличения разверки тепловосприятия экранных труб, которая может привести к нарушениям гидродинамики. Ухудшается эффективность работы экранов, так как снижается их суммарное тепловосприятие. Исключить шлакование поверхностей нагрева котлов П-59, особенно работающих на низкосортных углях, режимными и конструктивными мероприятиями, как правило, не удается. Поэтому для поддержания в чистоте поверхностей нагрева котлов П-59 применяются те или иные обдувочные устройства. Хорошо зарекомендовали себя дальнобойные аппараты водяной очистки конструкции Эстонглавэнерго М-3А (рис. 3.25), завода «Котлоочистка» АВОД-1БЛ и АВО и др.
Исследованиями установлена температура возможного начала шлакования, которая составляет при окислительной среде 1150—1320°С, при восстановительной среде она на 100° С ниже [3.10, 3.28]. Максимальные температуры в топочной камере в зоне горения составляют 1450— 1550° С (рис. 3.26). Падающие тепловые потоки в НРЧ составляют 290— 545 МВт/м2 в диапазоне нагрузок котла 50—90% номинальной и при избытках воздуха перед зоной максимальной теплоемкости 1,35:1,15. Потери со шлаком и уносом составляют 0,4—0,75%, с химическим недожогом — 0—0,03%.
Основной причиной интенсивного шлакования топочной камеры является концентрированное тепловыделение в районе горелок (рис. 3.26). В результате температура у стен топки в районе ядра факела в лучшем случае (при работе всех мельниц с одинаковой загрузкой) составляет около 1400 °С, т. е. на 100—250 °С превышает температуру возможного шлакования, определенную но кривым кажущейся вязкости золы топлива. При работе трех пылесистем наблюдается смещение факела в сторону горелок неработающей мельницы (рис. 3.28). Температура у стен увеличивается на 50—70°С, становится более заметным удар факела о противоположную стенку. Все это приводит к интенсификации образования шлаковых отложений [3.28]. Исследования показывают [3.20], что максимальные температуры в ядре горения близки к адиабатической температуре при α≤1 из-за относительно небольшой теплоотдачи зашлакованным поверхностям, а также из-за наличия в топочной камере зон с явной нехваткой воздуха. Причинами последнего обычно являются значительные присосы воздуха в топку и существенная неравномерность распределения топлива и воздуха между горелками.
Количественная оценка последнего затруднена, однако известно, что в пределах четырех горелок одной мельницы через одну-две горелки идет, по крайней мере, половинный расход топлива по сравнению с другими горелками. Кроме того, известно, что различия в подаче дозаторов составляет не менее 20—30 % из-за непостоянства высоты слоя топлива (наличия плавающих ножей).
Неравномерность распределения воздуха также накладывает свой отпечаток. В частности, существенна роль подачи части вторичного воздуха на горелки неработающих мельниц и воздушные сопла. Если сопоставить результаты экспериментов на рис. 3.26 с расчетными данными, то можно выявить, что измеренная температура факела в конце зоны активного горения превышает расчетную примерно на 300 °С.
При сжигании сильношлакующих подмосковных углей установлено, что при температурах газов 850—1090° С на различных поверхностях нагрева могут образовываться шлаковые отложения [3128]. Так, при работе котлов П-59 с температурами газов в поворотной камере выше 950° С на ширмах и потолке могут образовываться отложения, которые, достигая определенной высоты, сваливаются и перекрывают проходные сечения КПП высокого давления. Это иногда приводит к накоплению летучей золы в поворотной камере и на трубах КПП, Только применение комплекса средств очистки (водяная обдувка экранов НРЧ, паровая обдувка экранов СРЧ, виброочистка ширм, пушечная или импульсная обдувка КПП высокого давления, экранов газового перевала и потолочного пароперегревателя) и выдерживание режимных указаний позволяют выполнять диспетчерский график с подъемом нагрузки блоков и утренний и вечерний максимумы до 300 МВт в течение 2—3 ч (рис. 3.27). При очистках минимум нагрузки выбирается по условиям устойчивости горения в топочной камере, выдерживания допустимых параметров (расход и температура среды) и исключения возможности погасания факела в случае падения глыб шлака во время обдувки.
Таким образом, эффективными способами борьбы со шлакованием котлов П-59 являются: устранение повышенных присосов в топочную камеру;
обеспечение равномерного распределения пылевоздушной смеси между горелками одной мельницы;
выполнение мероприятий по повышению надежности работы мельниц;
устранение имеющихся различий в производительности параллельно работающих питателей топлива;
поддержание в постоянной эксплуатации оптимальных и одинаковых на все мельницы расходов первичного воздуха, обеспечение равномерного распределения вторичного воздуха;
работа топочной камеры на угрубленной пыли с целью увеличения высоты зоны активного выгорания топлива.
