Шлакование топки.
С позиций шлакования топки благоприятным фактором при внедрении трехступенчатого сжигания является существенное (на 15 -:- 20%) снижение подаваемого в основные горелки топлива. В большинстве случаев это компенсирует или превосходит влияние усиления шлакующих свойств золы и роста адиабатической температуры в зоне горения.
Рис. 5. Зависимость расчетных по зональному методу ВТИ значений температуры газов на выходе из топки котла П-57 при сжигании кузнецкого угля марки ДГ от высоты зоны восстановления:
I - исходный вариант с двумя ярусами горелок; II - три яруса горелок с подачей в верхний ярус 20% топлива и 30% воздуха
В качестве примера на рис. 3 показано соотношение теплового напряжения зоны горения qлг и шлакующих свойств проекту ЗиО котла типа ОР-210. Видно, что, несмотря на ухудшение шлакующих свойств летучей золы в реконструированном котле, прогнозируется улучшение ситуации по условиям шлакования топки. Похожий результат получен и при анализе допустимых тепловых напряжений сечения топки q и пояса “горелки нижнего яруса - начало холодной воронки” qr.хв.
Температура на выходе из топки.
Очевидно, что в силу усиления шлакующих свойств летучей золы допустимая по условиям шлакования средняя расчетная температура газов на выходе из топки для некоторых углей должна приниматься ниже, чем рекомендуемая при традиционном сжигании.
Фактическая температура на выходе из топки при внедрении ступенчатого сжигания зависит от изменения тепловой эффективности экранов (теплового сопротивления загрязнений), распределения и выгорания топлива по высоте топки, от влияния подачи воздуха (и в некоторых схемах дымовых газов) выше ядра горения (эффект верхней рециркуляции).
Для сильно шлакующихся топок определяющим может быть уменьшение шлакования зоны горения и связанное с этим повышение тепловой эффективности экранов. На рис. 4. заимствованном из более ранних разработок [3], показана разница фактических и расчетных (по нормам 1973 г. [4]) при нормативном коэффициенте тепловой эффективности ψср, значений θ"т в зависимости от превышения теплового напряжения зоны горения qm значений, рекомендуемых УралВТИ по условиям шлакования. Очевидно, что более обоснованно использовать непосредственно зависимость ψςρ от шлакующих свойств угля и характеристик топки, однако подобные зависимости до настоящего времени не разработаны.
При неизменном коэффициенте тепловой эффективности экранов ψορ расчетное значение θ"τ по нормативному методу [5] при трехступенчатом сжигании по сравнению с традиционной схемой возрастает. Такой же результат получен и при расчете котла блока 630 МВт в Великобритании, что связывается с более высоким средним расположением ввода топлива [1]. Результаты расчета по зональному методу ВТИ [6, 7] зависят от высоты зоны восстановления и выбора степени выгорания угля в ней (рис. 5).
Для достоверного эмпирического выбора степени выгорания топлива в зоне восстановления в настоящее время нет экспериментальных данных по котлам. Рассмотрены два предельных расчетных случая: в зоне восстановления не происходит выгорания угля и кинетика выгорания при трехступенчатой схеме не изменяется. В первом случае расчетная температура θ"τ возрастает тем больше, чем больше зона восстановления. Если изменение выгорания не учитывается, определяющим выступает ‘‘эффект рециркуляции” и температура θ'снижается по мере увеличения высоты зоны восстановления (повышения отметки ввода третичного воздуха). Логично полагать, что фактическое изменение температуры на выходе из топки в зависимости от положения ввода топлива и третичного воздуха невелико и определяющим фактором для шлакующихся котлов является изменение тепловой эффективности экранов.
Таким образом, приведенные сведения подтверждают возможность изменения с разным знаком условий
шлакования экранов топки и пароперегревателя при внедрении трехступенчатого сжигания и анализа этих изменений на стадии проектирования оборудования.
Список литературы
- Coal-over-coal Reburn Testing, Modelling and Plant Feasibility. Project Summary 196 - ETSU for the DTI. Великобритания, 1998, март.
- Исследования шлакующих свойств летучей золы при трехступенчатом сжигании углей / Богомолов В. В., Алехнович А. Н., Гладков В. Е., Артемьева Н. В. - В кн.: Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов: Сборник тезисов научных докладов второй научно- технической конференции. Челябинск: УралВТИ, 1996, т. 1.
- Prognosis of Slagging and Fouling Properties of Coals Based on Widely Available Data and Results of Additional Measurements / Alekhnovich A. N., ArtemjevaN. V., Bogomolov V. V. et al. - В кн.: Impact of mineral impurities in solid fuel combustion” - New York: Kluwer academic / Plenum Publishers, 1999.
- Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). М.: Энергия, 1973.
- Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) С.-П6.: НПО ЦКТИ, 1998.
- Алгоритм и программа зонального расчета теплообмена в топочных камерах паровых котлов / Карасина Э. С., Шраго З. X., Александрова Т. С., Боревская С. Е. - Теплоэнергетика, 1982, № 7.
- Развитие метода и программы трехмерного зонального расчета теплообмена в топочных камерах пылеугольных котлов / Абрютин А. А., Карасина Э. С., Лившиц Б. Н. и др. - Теплоэнергетика, 1998, № 6.
