Большие запасы природного газа по сравнительно низким ценам и увеличение давления по поводу снижения вредных выбросов на угольных электростанциях, заставляет все больше задуматься об использовании газа. Что делать с существующими угольными котлами? Предпочтительным решением является перевод их на газ.
Вообще, сейчас в развитых странах постепенно отказываются от угольной генерации. Причины были названы выше. Существует в основном три пути, для угольных электростанций:
— полная замена на новую ПГУ (парогазовая установка);
— демонтаж угольного котла и установка вместо него газовой турбины с котлом-утилизатором, паровая турбина с некоторыми изменениями остается та же, стоимость такой модернизации меньше, чем монтаж новой ПГУ;
— перевод угольного котла на сжигание природного газа. Преимуществом этого способа является очень низкие капитальные затратами по сравнению с двумя другими вариантами, минимальное воздействие на существующей цикл, быстрота реализации, и топливное резервирование, потому что вариант сжигания угля часто можно сохранить. Перевод оборудования на газ не мешает людям массово использовать аккумуляторы. Для того чтобы подробнее узнать, что с ним делать после сроков отработки, вы можете перейти на сайт.
Перевод угольного котла на природный газ влияет на весь газовый тракт котла, будь то котел работающий под давление или работающий под разряжением. Влияет на стехиометрию сгорания и количество воздуха для горения. На стороне воды и пара тоже произойдут изменения, возможно сместятся зоны насыщения и перегрева, скорости течения воды и пара в тракте. Если планируется перевод котла на другой вид топлива в будущем, первым шагом должно быть всеобъемлющие технико-экономического обоснование, которое оценивает изменения в котле выбросов, передачу тепла, КПД котла, производительность по пару и температуру перегрева.
Современные газовые горелки способны сжигать природный газ эффективно и полностью. Из-за отсутствия в нем серы, азота и золы, при сжигании природного газа образуется значительно меньшее количество выбросов NOx, CO, соединений серы и твердых частиц, чем при сжигании угля или нефти.
Перевод котла на газ.
Энергетические паровые котлы мощностью от 10 до 800 МВ, как правило, оснащены несколькими горелками, расположенными одним из двух способов: друг напротив друга или по-касательной. При способе друг напротив друга, как правило, горелки расположены на нескольких уровнях, обычно, на передней и задней стенках котла. По-касательной, котел имеет горелки, расположенные в каждом из четырех углах, обычно в несколько ярусов. Четыре горелки, расположенных по-касательной, создают завихрение в зоне горения (обычно называемое «огненный шар»), в центре топке. Для того чтобы контролировать температуру перегрева, горелки при такой конфигурации могут вместе наклоняться вверх или вниз, таким образом, перемещая факел вверх или вниз внутри топки.
Во многих случаях существующие угольные горелки могут быть изменены, чтобы на них можно было сжигать природный газ. Такой подход позволяет использовать существующие заслонки и привода горелки, воздушную коробку, монтажные пластины, что значительно снижает стоимость и время установки.
Правильное распределение воздушного потока на входе в горелку и на выходе из нее является ключевым фактором в любой системе горелок. В типичном проект перевода с угля на газ выполняется перерасчет количества и давления воздуха для горелки.
Уменьшение выбросов в атмосферу NOx для горелок работающих на природном газе, достигается увеличением соотношения воздуха-топливо, для снижение температуры внутри факела. Увеличение перепада давления в горелке может уменьшить длину пламени горелки. Дутьевые вентиляторы на большинстве угольных котлов имеют достаточную мощность для горелки на природном газе, даже с большой потерей давления, хотя производительность дутьевого вентилятора все равно должна быть рассмотрена в технико-экономическом обосновании.
Горелки, установленные в углах котла, работают по-другому, чем горелки установленные друг против друга. В горелках друг против друга, по-сути создаются отдельные факела, независимо управляемые, в тангенциальные горелки сконструированы таким образом, что каждый уровень горелок функционирует как одна единая горелка. Каждая горелка имеет сопла подачи воздуха для горения топлива в топке.
Изменения в касательной горелки для сжигания природного газа являются общими и обычно требуют минимального изменения угла поворота существующих сопел. Угол поворота существующих сопел часто оставляют без изменений.
Методы контроля выбросов.
При переводе котла на природный газ, скорее всего, необходимо будет уменьшать предельно допустимые выбросы NOx. Есть несколько технологий, доступных сегодня на рынке для снижения NOx в котлах, работающих на газе.
Представлена эффективность различных методов снижения NOx:
— уменьшение избытка воздуха: 0-20%;
— использование специальных горелок: 25%;
— использование третичного дутья: 25%;
— отключение верхних горелок: 25%;
— рециркуляция дымовых газов: 25-75%;
— селективное каталитическое восстановление: 90%;
— селективное не-каталитическое восстановление: 30%.
Использование специальных горелок. Расход топлива, расход воздуха, баланс воздух/топливо тщательно настраивается в этих горелках. Правильное распределение воздуха и расхода топлива между горелками имеет решающее значение для достижения желаемого снижения выбросов оксида азота.
Использование третичного дутья. При этом методе восстановления оксидов азота, отбирается часть воздуха для горения с горелки и вводится в топку через форсунки третичного дутья, расположенными над горелками. Этот метод уменьшает соотношение воздух топливо в горелке, выбросы NOx снижаются. Кроме того, когда отведенный воздух вводится выше горелок, сгорание ведется полностью, CO отсутствует. Использование третичного дутья началось с 1970 года. Существующие системы третичного дутья позволяют снизить на 25% выбросов NOx с минимальным воздействием на работу котла.
Отключение верхних горелок. Является альтернативой третичного дутья. При этом способе одну или несколько горелок, расположенных на верхнем горелочном ярусе отключают по-топливу, при этом подача воздуха на них сохраняется. Отключение верхних горелок снижает КПД котла, т.к. увеличивается избыток воздуха, примерно на 1%.
Рециркуляция дымовых газов. При этом методе уходящие газы поступают в топку в районе факела, тем самым снижая его температуру. При этом также снижается концентрация кислорода в зоне горения, замедляется горение, а также сокращается количество свободного кислорода для реакции со свободным азотом. При рециркуляции дымовых газов увеличивается массовый расход газов через топку котла. Увеличиваются скорости газов, увеличивается теплопередача в районе пароперегревателя.
Селективное каталитическое восстановление. Представляет собой метод преобразования оксидов азота в уходящих газах в молекулярный азот, воду и кислород за счет химической реакции этих оксидов с аммиаком в присутствии катализатора. Восстановление оксидов азота происходит при впрыске восстанавливающего агента — водного раствора аммиака в уходящие газы при температуре 300 — 420 С и последующем проходе смеси через катализатор. Хоть этот метод и является самым эффективным, как правило не рентабелен. Если он уже использовался до модернизации, то требуется пересмотреть расположение установки инжектора.
Селективное не-каталитическое восстановление. Процесс очистки ухоодящих газов от оксидов азота, основанный на восстановлении оксидов азота аммиаком, аммиачной водой, мочевиной (карбамидом) и другими азотосодержащими соединениями, впрыскиваемыми в газовый тракт котла при температурах от 800 °С до 1200 °С.
