Технология «Lurgi» для сжигания в циркулирующем кипящем слое

Методы термической переработки твердого топлива в ЦКС применялись фирмой Luigi с 1960-х годов при кальцинации глинозема, цементного сырья и других материалов. Работы по использованию методов ЦКС для сжигания угля начаты в конце 1970-х годов проф. Л. Рее в исследовательском центре Lurgi в г. Франкфурт-на-Майне (Германия). Первый ЦКС-котел по технологии Lurgi был запущен в 1982 г..

Котлы системы “Luigi” («Лурги”) оснащены выносными циклонами и содержат выносной теплообменник кипящего слоя. Особенностью технологии сжигания твердого топлива в ЦКС с выносными циклонами является такая организация процесса, когда горение происходит как в кипящем слое, так и в надслоевом пространстве топочной камеры. Выводимые из топки твердые частицы улавливаются в циклонах, возвращаясь в ее нижнюю часть по внешнему тракту циркуляции. Вследствие многократной циркуляции топливных частиц обеспечивается необходимое время их пребывания в реакционной зоне, а также равномерное напряжение всего топочного объема.

Технология “Lurgi” разработана фирмой Lurgi GmbH (Германия). Принципиальная схема ЦКС-котлоагрегата по системе “Lurgi” представлена на рисунке:

Принципиальная схема ЦКС-котяоагрегата системы “Lurgi”

Уголь с размером частиц 0,05—2 мм (dw = 0,05—0,3 мм) поступает в нижнюю часть топки или тракт возврата КЗО, куда также подается известняк (доломит). Процесс горения угольных частиц происходит при температуре от 850 до 900 °С, скоростях газа в топке 4—7 м/с. В нижней части топки сжигание крупных и части мелких топливных частиц осуществляется за счет подачи туда первичного воздуха (50—70 % общего расхода) через перфорированную решетку. Мелкие частицы кокса и золы выносятся из зоны кипящего слоя и поступают в надслоевое пространство топки, где выгорают вследствие подаваемого туда вторичного воздуха (30—50 % общего расхода). Используемое стадийное сжигание в результате применения первичного и вторичного дутья (на различных по высоте уровнях) позволяет уменьшить образование оксидов азота. КЗО, состоящий из частично выгоревших частиц кокса и золы, из верхней зоны топки вместе с газообразными продуктами сгорания выводится в циклон. В нем данные потоки разделяются: газообразные продукты с незначительной долей мелких частиц поступают в конвективную шахту, а КЗО — в тракт возврата. Пройдя через тракт возврата, КЗО направляется в L-клапан, разделяется с помощью регулирующего устройства (пики) на два потока, один из которых возвращается в топку, а другой поступает в выносной теплообменник кипящего слоя:

Выносной теплообменник кипящего слоя

После частичного охлаждения в выносном теплообменнике второй поток КЗО также возвращается в топку. Вследствие многократной циркуляции КЗО в системе обеспечиваются необходимое время пребывания (20—30 мин) топливных частиц в реакционной зоне и их выгорание. Газообразные продукты сгорания вместе с мелкими вынесенными частицами проходят конвективную шахту, охлаждаются и поступают в рукавный фильтр или электрофильтр, где разделяются — твердые частицы улавливаются и складируются в виде летучей золы, а газообразные продукты через дымосос выводятся в дымовую трубу. В котлоагрегате предусмотрен вывод донной золы из нижней части кипящего слоя и подача (при необходимости) инерта (золы) в кипящий слой из специального бункера. В ЦКС-котлоагрегатах системы «Lurgi” не предусмотрено размещение ширмовых поверхностей в верхней части топки.

Циклоны котлоагрегатов футерованы изнутри. Отвод теплоты в процессе горения происходит в топке (30—35 %), где размещены испарительные поверхности, выносном теплообменнике кипящего слоя (30—35 %) (испарительные поверхности, ступени пароперегревателя), конвективной шахте (35 %) (экономайзер, ступени пароперегревателя, воздухоподогреватель). Регулирование производительности установки осуществляется в результате изменения скорости пыле газового потока в топке и доли потока золы, проходящего через выносной теплообменник кипящего слоя. Последний способ регулирования нагрузки ЦКС-котлоагрегата позволяет изменять паропроизводительность в пределах 50—110 % без изменения температуры и технологических показателей процесса горения, что особо важно для низкореакционных и высокосернистых ВЗУ, когда обеспечиваются оптимальные температуры горения и связывание соединений серы. Кроме того, низкие значения скорости потока воздуха (0,3— 0,7 м/с) в теплообменнике кипящего слоя по сравнению со скоростью пылегазового потока в топке (4—7 м/с) не приводят к абразивному износу поверхностей нагрева, а эффективность теплообмена существенно возрастает за счет ее кондуктивной составляющей. Равномерное размещение теплообменных поверхностей между топкой, конвективной шахтой и выносным теплообменником кипящего слоя позволяет в большинстве случаев регулировать нагрузку ЦКС- парогенераторов в пределах 30—120 °с (30—50 % за счет увеличения доли 02 в дымовых газах). К недостаткам установок ЦКС системы “Lurgi” следует отнести их громоздкость, большую металло- и материалоемкость, длительный срок пуска котлоагрегатов из холодного состояния.

Котлоагрегатах, работающих по технологии “Lurgi”, сжигается широкий спектр углей различной степени метаморфизма: лигниты, бурый, каменный уголь с зольностью до 70 %, а также биомасса и нефтяной кокс. Для сжигания (АШл) зольностью 40—55 % используются котлоагрегаты, доработанные компанией ABB Combustion Engineering, имеющие высоту топки более 45 м и теплообменники кипящего слоя, отбирающие не более 20 % тепла в цикле.

Указанные преимущества обеспечили широкое внедрение технологии “Lurgi” на ТЭС по всему миру. Сегодня ЦКС-котло-агрегаты системы “Lurgi” создаются фирмами LLB, Stein Industrie, ABB Combustion Engineering, SES, Ansaldo, Mitsubishi. Количество построенных энергетических установок превышает 100 котлоагрегатов. Наиболее крупные из них находятся на следующих ТЭС: “Gardanne”, “Emile Huchet” (Франция), “Пусан” (Республика Корея), “Милуоки” (США), “Texas—New Mexico” (США).

ТЭС Emile Huchet (электрическая мощность 125 МВт) (Франция) использует в качестве основного топлива отходы обогащения угля (шламов) в виде жидкой водоугольной суспензии (ВУС) с содержанием воды 33 % (£>н — 10,5 МДж/кг). ВУС образуют крайне мелкие частицы (0—3 мм), из которых около 50 % — меньше 0,03 мм. Установка по подготовке ВУС формирует однородную смесь, которая закачивается с помощью насосов. ВУС состоит из зольного продукта старых отстойников (40—50 % золы и 30—35 % воды), доставляемого грузовиками, и шлама свежего производства (20—23 % золы и 20—22 % воды), подаваемого по трубопроводам с обогатительных фабрик. Подготовленная ВУС подается в котел по шести линиям. ЦКС-котлоагрегат содержит два циклона, два тракта возврата и два теплообменника кипящего слоя. Гарантированные и достижимые уровни выбросов составили, мг/нм3: S02 — 330 и 220, NO* — 300 и 200 соответственно.

В 1995 г. на ТЭС Gardanne (Франция) был построен один из крупнейших ЦКС-энергоблоков по технологии “Lurgi” (электрическая мощность 250 МВт). Charbonnage de France заказала его компании GEC Alstom-Stein Industrie. Гарантированные уровни выбросов блока составили, мг/нм3: S02 — 400, NOx — 250.

В последние годы возникают новые модификации ЦКС-кот-лоагрегатов системы “Lurgi”, направленные на получение более компактных, менее металло- и материалоемких парогенераторов. Примером такого решения могут служить два ЦКС-котлоагрегата по 325 т/ч пара (дубль-блок тепловой мощностью по 240 МВт), построенные фирмами Lurgi и SES на ТЭС “Вояны” (Словакия).

В 1992 г. с целью концентрации усилий по разработке и внедрению технологий кипящего слоя был основан концерн LLB Lurgi Lentjes Babcock Energietechnik GmbH (Германия), объединивший компании Deutsche Babcock Energie- and Umweltechnik AG (35 % акций), Lentjes AG (3 %) под руководством Lurgi AG (62 %). Основными задачами LLB являются разработка, инженерное сопровождение и внедрение технологий сжигания в ЦКС (Lurgi CFB и Babcock Circofluid) при атмосферном давлении и под давлением, а также систем горячей очистки дымовых газов в керамических фильтрах.

Анализ информации по ЦКС-технологии компании Lurgi показывает, что сооружаемые котлы могут быть использованы для сжигания ВЗУ разной степени метаморфизма: от лигнитов до каменного угля. Для сжигания антрацитов конструкция парогенераторов должна претерпеть существенные изменения в сторону увеличения высоты топки и уменьшения количества теплоты, отбираемой в теплообменниках кипящего слоя.

К преимуществам технологии относится возможность создания энергетических котлов большой единичной мощности, широкий диапазон регулирования нагрузки парогенератора (30— 120 % номинальной), а также высокие экологические показатели их работы.

Провод ПВ3 в Ростове-на-Дону в наличии и под заказ.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector