Энергетика. ТЭС и АЭС

Всё о тепловой и атомной энергетике

Применение разомкнутой пылесистемы для сжигания низкосортного угля

Впервые разомкнутая пылесистема для сжигания низкокачественного бурого александрийского угля была внедрена в 50-е годы на Александрийской ЦЭС-1 (Кировоградская обл., Украина). Теоретические основы этой пылесистемы были разработаны ЦКТИ им. И.И. Ползунова. Киевский институт «Энергопроект» (в то время Киевское отделение «Теплозлектропроект») принимал активное участие в реализации разработок ЦКТИ.

В настоящее время разомкнутая пылесистема внедрена на Бурштынской ТЭС (Украина).

Двухвентиляторная система приготовления пыли с промбункером, сушкой угля горячим воздухом и мельницей Ш-50 хорошо зарекомендовала себя при размоле и транспорте аэросмеси низкореакционного угля. В настоящее время эта система пылеприготовления с сушкой топлива дымовыми газами обеспечивает подготовку к сжиганию газового и длинноиламенного угля в энергоблоках мощностью 200 и 300 МВт. Эта пылесистема работает но замкнутой схеме, т. е. сброс осуществляется в топку котла сушильного агента, имеющего повышенное влагосодержание и пониженное содержание кислорода (10-12 %). Количество этого сброса достигает 15 % от подаваемого в гонку воздуха и снижает температуру топочных газов на 50-60 °С; сокращается выход жидкого шлака и удлиняется факел с догоранием озоленной угольной пыли в верхней части топки. Недостаточная для сжигания низкокалорийного угля высота топки котлов с жидким шлакоудалением, особенно проявляющаяся при сжигании промпродуктов и шламов, приводит к возрастанию температуры газов на выходе из топки, шлакованию радиационных и конвективных поверхностей нагрева и повышению температуры металла пароперегревателей. В сочетании с повышенной температурой уходящих газов котла и в связи с недостаточной производительностью пылесистем располагаемая мощность энергоблока на угле может снижаться на 15-25 %.

Актуальность проблем, связанных с сжиганием угля, обостряется с каждым годом, так как за последние 12-15 лет резко ухудшилось качество каменного угля (по теплоте сгорания — с 5200 до 3600 ккал/кг, по зольности — с 22-24 до 50-55 %). Такая озоленность угля с учетом вышеуказанных недостатков замкнутых пылесистем с сушкой топлива дымовыми газами резко снижает светимость факела и его температуру.

С учетом минимального содержания в золе каменного угля так называемых раскислителей (CaO, MgO, NaO суммарно 3-5 %) приводит к кризису жидкого шлакоудаления. В то же время доля угля в топливном балансе за последние годы значительно возрастала при одновременном сокращении в 2-3 раза доли мазута.

В этих условиях стабилизация качества топлива по влажности и частично по зольности перед подачей его в топку приобретает особое значение и может быть достигнута путем перевода замкнутых систем пылеприготовления (ЗПС) на разомкнутые (РПС), когда инертные продукты сушки сбрасываются не в топку котла, а непосредственно в золоуловитель.

Испаренная влага топлива не возвращается в топку котла, чем устраняется основной недостаток газовой сушки топлива и обеспечивается кондиционирование топочного процесса.

Разомкнутая схема отличается от замкнутой установкой второй ступени механической очистки — батарейного циклона-уловителя (БЦУ). Сушка топлива в РПС осуществляется как и в ЗПС дымовыми газами, отбираемыми перед второй ступенью воздухоподогревателя с температурой 350 °С.

В разомкнутой схеме пылеприготовления появляется дополнительная потеря топлива, обусловленная тем, что за пределы котла сбрасывается сушильный агент после дополнительной очистки во второй ступени пылеулавливания, эффективность которой первоначально не превышала 99 %.

Экономия топлива от перевода системы пылеприготовления с замкнутой на разомкнутую схему сушки обусловливается прежде всего снижением потери тепла с уходящими газами котла. При переводе топки на сжигание сухой пыли с приведенной влажностью 0,15 % кг/Мкал вместо сжигания угля с приведенной влажностью 1,3 % кг/Мкал повысилась адиабатическая температура горения на 80 °С.

Снижение потерь тепла с механическим недожогом при переходе к РПС составляет 0,3 %.

Уровень температур над летками в опытах с РПС выше на 40-70 °С даже при более высоком избытке воздуха 1,37-1,4 против 1,28-1,3 в опытах с ЗПС.

При малых нагрузках обеспечивается устойчивый выход шлака. Это обстоятельство, а также характер зависимости температуры над летками от изменения нагрузки котла показывает, что при использовании РПС устойчивый выход шлака обеспечивается в диапазоне нагрузок энергоблока 65-100 %.

При ЗПС рециркуляция газов через поверхности нагрева, расположенные между топкой и местом отбора газов на сушку, составляла 6-7 %. С учетом уменьшения приведенных объемов продуктов сгорания на 4 % применение РПС уменьшило расход газов через топку и пароперегреватель на 10-11 %. Уменьшение расхода газов через топку, сопровождавшееся увеличением тепловыделения, практически не повлияло на работу радиационных и полурадиационных поверхностей первичного пароперегревателя. В целом температурный уровень первичного пароперегревателя снизился, что создало определенный запас по температуре газов на выходе из топки для перехода к сжиганию низкосортного угля. Для вторичного пароперегревателя переход на РПС позволил получить требуемую температуру вторичного пара ири уменьшении впрыска на 12-15 т/ч. Уменьшение доли выработки пара на среднем давлении дает экономию топлива 0,35-0,43 %.

Получены положительные результаты исследований РПС по снижению температуры уходящих газов и потери q2. В диапазоне нагрузок Дк=530-567 т/ч при а=1,25 температура уходящих газов за дымососами в опытах с РПС составила tух=117-121 °С и оказалась на 21-22 °С ниже, чем в опытах с ЗПС.

Наиболее значительная экономия электроэнергии на собственные нужды в котле с РПС обусловлена уменьшением затрат электроэнергии на тягу, так как в РПС мельничные вентиляторы принимают на себя частично функции дымососов, транспортируя через пылесистему до 12 % продуктов сгорания непосредственно в газоход перед электрофильтрами. Уменьшение разрежения перед дымососами при работе РПС резко увеличивает всасывающую способность и производительность дымососов, что играет важную роль при сжигании нестабильного низкосортного топлива.

Суммарная экономия электроэнергии на собственные нужды при использовании РПС составляет 0,15 % по отношению к теплу сожженного топлива.

В маневренном режиме нагрузок от 330 до 570 т/ч перевод котла на РПС обеспечивает существенное увеличение экономичности в пределах 0,95 % по КПД брутто котла.

Для повышения КПД пылеулавливания предложена сравнительно простая конструкция пылеконцентратора на выходе из мельничного вентилятора. Концентрированный пылегазовый поток, отжатый центробежной силой к пристенной зоне улитки вентилятора, направляется в специальные каналы и по ним возвращается в выходную горловину мельницы. Пыле-концентратор не усложняет конструкцию пылесистемы, не требует площадей для установки дополнительного оборудования и повышает эффективность системы пылеприготовления.

В настоящее время установлена усовершенствованная конструкция батарейного циклонного пылеуловителя типа БЦП-500 в качестве второй ступени обеспыливания. При этом пыль из пылеуловителя второй ступени поступает не в бункер пыли, а с помощью парового эжектора в одну из горелок котла. Превращение ВЦП ио существу в батарейный пылеконцентратор позволяет повысить эффективность очистки второй ступени пылеулавливания и обеспечить стабильность КПД пылеулавливания во времени, так как из схемы исключаются ненадежно работающие на переизмельченной ныли клапаны и мигалки.

Установка БЦП-500 с отсосом пыли повышает КПД пылеулавливания при включенном пылеконцентраторе до 99,2 %.

Угрубление пыли до R90=30 % не оказывает влияния на степень очистки. Гидравлическое сопротивление БЦП-500 вместе с патрубками в диапазоне изменения вентиляции от 90 до 120* 103 м3/ч составляло 1650-2000 Па.

Существенным резервом повышения производительности систем пыле-приготовления с ШБМ является угрубление помола пыли до величины, допустимой для обеспечения нормального топочного режима при исключении шлакования тонки и пароперегревателя и сохранении допустимых значений содержания горючих в уносе.

Угрубление помола может быть достигнуто совершенствованием конструкций сепаратора. Допустимая тонина помола согласно вышеуказанным факторам может составлять 32 % при достижимой в эксплуатации тонине помола. Недоиспользование такой возможности ограничивает производительность системы пылеприготовления в среднем на 20 %.

Из проверенных вариантов угрубления помола пыли до 30-32 % на сите 90 мкм наиболее простым является отключение пылепровода возврата наружного конуса сепаратора, что и применялось в дальнейших исследованиях.

Сравнительные испытания котла выполнены таким образом, что в течение одного эксперимента обеспечивалось последовательное проведение трех режимов: работа котла на пыли с сепарацией по полной схеме; наполнение промежуточного бункера пылью угрубленного помола; сжигание пыли угрубленного помола. Энергоблок работал на пыли без подсветки в диапазоне нагрузок 150-180 МВт при подаче пыли от двух систем пылеприготовления. В период испытаний пределы изменения тонины помола составляли: при полной схеме сепарации — R90 = 23,6-25,4 %, R200=4,2-7,7 %; при одноступенчатом сепараторе с отключенным возвратом наружного конуса — R90 =28,0-32,1 %, R200=6,2-9,3 %. При этом получено, что qA достигала 0,22 % и Гун не превышала 1,5 % при угрублении помола до 32 % по остатку на сите 90 мкм.

На основании полученных результатов реконструированы центробежные сепараторы, при этом исключается из работы наружный конус. При опытном и длительном эксплуатационном сжигании пыли угрубленного помола не было зафиксировано нарушений топочного режима.

Оптимизация работы РПС, совершенствование ее конструкции позволили снизить выбросы угольной пыли в нестационарных режимах. Наличие сигналов об увеличении концентрации пыли в сбросе и меры по предотвращению забивания пылеуловителей исключили периодическое увеличение выбросов из-за недостатков эксплуатации. КПД брутто котлов с РПС по сравнению с котлами с ЗПС в среднем повысился до 0,98 %.

Данные эксплуатационных наблюдений и измерений показывают, что при практически одинаковых присосах температура уходящих газов за котлами с РПС значительно ниже, чем за котлами с ЗПС. Например, среднемесячная температура уходящих газов за котлами с РПС составляла 117-128 °С против 144-148 °С на котлах с ЗПС.

Потери тепла с уходящими газами котлов с РПС оказались в среднем ниже, чем у котлов с ЗПС, на 1,34 %.

При переходе на РПС, обеспечивающую автономность режимов работы топки и пылесистемы, не требуется больших капитальных затрат, а также применения новых видов сложного оборудования, что особенно важно при модернизации паровых котлов на действующих электростанциях. Применение вместо традиционной системы пылепитания пароэжекторной схемы подачи пыли высокой концентрации позволило исключить из пылесистемы вентиляторы горячего дутья и пылепроводы большого диаметра, а также заменить их пылепроводами малого диаметра.

Совершенствование конструкции элементов и схемы РПС позволило создать надежно и экономично работающую в течение многих лет одновентиляторную разомкнутую пылесистему для использования низкосортного каменного угля.

Исследования показали, что эффективность двухступенчатого пылеулавливания превышает 99 %, а в условиях применения в качестве третьей ступени пылеконцентратора достигает 99,2-99,3 %. Унос угольной ныли из РПС состоит из наиболее мелких частиц, содержащих значительное количество золы, что, с одной стороны, снижает тепловые потери с уносом топлива до 0,5 %, с другой — эти частицы не участвуют в горении, что уменьшает загрязнение поверхностей нагрева котла. Сброс уноса в основной золоуловитель котла, в частности в золовый электрофильтр, не создает дополнительного загрязнения атмосферного воздуха угольной пылью, так как интенсифицирует золоулавливание. Практически обеспыленный сушильный агент с температурой 80-90 °С и относительной влажностью близкой к 100 %, создает температурно-влажностные условия, повышающие эффективность его работы в результате роста электропроводности осажденной золы. Исследования работы электрофильтра при улавливании золы, имеющей высокое удельное сопротивление, показали, что при снижении температуры уходящих газов с 145 до 96 °С степень очистки газов повысилась с 94,5 до 97,2 %.

Взрывобезопасность сброса из РПС в золовый электрофильтр при работе на высокореакционном каменном угле подтверждена длительным опытом их эксплуатации. Установка второй ступени пылеулавливания значительно повысила надежность работы мельничных вентиляторов, срок службы которых возрос с 0,5 до 10 лет, а дополнительно установленным батареям пылеуловителей не потребовалось ремонта на протяжении 15 лет их эксплуатации.

Важной особенностью РПС является то, что присосы в пылесистему, достигающие в среднем 50 %, не являются присосами в топку как в котлах с ЗПС. Это в значительной степени улучшает топочный режим котлов с ЖШУ, повышает их экономичность.

Применение в замкнутых и разомкнутых пылесистемах схем подачи пыли высокой концентраци, усовершенствованных сепараторов, новой конструкции пылеугольных уплотнений шаробарабанных мельниц и ряда других усовершенствований а также новой системы авторегулирования загрузки мельниц позволило оптимизировать производительность пылесистем на пылеугольном топливе ухудшенного качества, обеспечило номинальную мощность энергоблока при теплоте сгорания угля 4000 икал/кг для замкнутых пылесистем и 3600 ккал/кг для разомкнутых. Важным эксплуатационным преимуществом котлов с РПС является высокая надежность их работы, стабильность несения нагрузки энергоблока, простота регулирования режима работы котла, увеличенная суммарная производительность пылесистем на 15-25 %. Сложной проблемой сжигания низкосортного угля является дополнительный золовый износ водяного экономайзера из-за одновременного увеличения концентрации золы-уноса и скорости уходящих газов. РПС с газовой сушкой топлива позволяют снизить скорость уходящих газов с 12-12,5 м/с, являющейся критической с точки зрения золового износа, до 10,2-10,6 м/с.

Экономия топлива в среднем составляет 1 %, что для энергоблока 200 МВт, работающего на каменном угле, составляет 3,5—3,6 г/(кВт*ч).

Эффективность работы РПС с газовой сушкой топлива подтверждена межведомственными испытаниями НПО ЦКТИ, ВТИ, Южтехэнерго.

Для обеспечения надёжной работы хвостовых поверхностей нагрева на зернистом угле и повышения эффективности работы котлоагрегатов с РПС в качестве предвключенной ступени подогрева холодного воздуха применяется стеклянный воздухоподогреватель (СВП). Вытесняя отборный пар турбины и нагревая воздух до температуры 80 °С, СВП в условиях применения РПС повышает эффективность энергоблока дополнительно на 0,25-0,3 %.

Бытрое и качественное бурение скважин на воду.С 1го июня, в компании АкваАльянс цены на бурение скважин для жителей Московской области снижены на 100 рублей за каждый метр бурения.

Читайте также:

Updated: 10.06.2015 — 16:17
Энергетика. ТЭС и АЭС © 2012 Использование материалов с сайта разрешается при наличии на него активной ссылки без тегов nofollow и noindex.
Adblock detector