Реконструкция котлоагрегата с жидким шлакоудалением типа ТП-210

На нескольких ТЭС России длительно эксплуатируются котлоагрегаты с жидким шлакоудалением типа ТП-210, изготовленных Таганрогским котельным заводом.

Котельный агрегат ТП-210 паропроизводительностью 950-1000 т/ч с параметрами пара 25,5 МПа, 565/565 °С рассчитан на сжигание угля марок АШ, Т.

Эти котельные агрегаты двухкорпусные, были введены в эксплуатацию в 1969-1973 годах и их наработка составляет 200 тыс. и более часов. В процессе эксплуатации подверженные износу части котла ремонтировались или заменялись.

В последнее десятилетие в связи с ухудшением качества топлива (повышением зольности до 35 %) стабильность горения угля при открытых топочных камерах сгорания, имеющихся в котлах ТП-210, может быть достигнута только с «подсветкой», т.е. при совместном сжигании угля и мазута (или природного газа). Расход мазута или природного газа составляет от 20 до 30 % по теплу от общего расхода топлива.

При открытой и лишь немного зауженной пережимом топочной камере факел устремляется вверх и таким образом преобразование золы в шлаки составляет 15 %. Для того чтобы избежать зашлаковки пароперегревателей и других поверхностей нагрева, котел работает с пониженной паропроизводительностью, что естественно отрицательно влияет на работу ТЭС.

Предлагаемая конструкция топки с жидким шлакоудалением базируется на примере фирмы «Штайнмюллер», которая имеет большой опыт в области сжигания угля с малым выходом летучих и высокой зольности.

Предложение предусматривает изменение имеющейся открытой камерной тонки со встречным направлением факелов на топку плечевую (арочную) с топочными камерами, расположенными с двух сторон радиационного пространства. Это решение делает возможным увеличение парогенерирующих поверхностей нагрева при одной и той же высоте конструкции котла. Наличие ошиновки и футеровки на увеличившихся поверхностях нагрева обусловливает восприятие ими тепла до той величины, при которой даже при некотором увеличении тепловой мощности котла температура дымовых газов перед ширмовым пароперегревателем не превышает примерно 1050 °С. Эта температура ниже расчетной для существующего котла примерно на 70 °С и обусловливает снижение возможности зашлаковки поверхностей нагрева. Кроме того, увеличение поверхностей позволяет повысить КПД котла.

Расположение камер сгорания отдельно друг от друга позволяет достичь оптимальных размеров топочного пространства, в том числе с точки зрения стабильности воспламенения, дожигания и шлакообразования. Обратное теплоизлучение стекающего со стен тоики расплавленного шлака способствует воспламенению угольной ныли. Вследствие улучшенного дожигания можно ожидать снижения доли недожога в шлаке и летучей золе.

Благодаря перечисленным качествам, размещенная таким образом топка с жидким шлакоудалением практически нечувствительна к колебаниям параметров содержания летучих и зольности топлива, а также обеспечивает высокие КПД горения при широкой гамме сжигаемых углей. Реконструкция котла предусматривает следующие цели:

• обеспечение нормальной и устойчивой работы котла при нагрузке 1000 т/ч;
• обеспечение сжигания антрацитовых и тощих углей без «подсветки» при нагрузках 70-100 %;
• повышение надежности эксплуатации и маневренности; повышение технико-экономических и экологических параметров котлоагрегата.

Предполагаемая топка состоит из радиационного хода и двух одноступенчатых симметричных камер с жидким шлакоудалением, размещенных с двух сторон котла. Каждая камера содержит шесть горелок, расположенных в два ряда. Все горелки работают в подстехиометрическом режиме. В дальнейшем горячие дымовые газы насыщаются кислородом при ступенчатой подаче воздуха. Затем дымовые газы проходят сквозь отвесно установленный шлакоулавливающий пучок. При проходе через пучок происходит смешение дымовых газов с воздухом, подаваемым для сгорания топлива. Отводимый от мельничной установки сушильный агент подается в радиационную часть топки через дополнительно предусмотренные окна в верхней части топки. На достаточном расстоянии от конвективных поверхностей нагрева подается третичный воздух, завершающий процесс дожигания.

Ступенчатая подача воздуха для сжигания топлива обеспечивает выравнивание температур горения. Отдельные пиковые точки температур могут быть снижены и это будет способствовать снижению образования NOx. Подача воздуха для дожигания в конце радиационного хода происходит с высокой скоростью, что обеспечивает высокую степень смешения воздуха с дымовыми газами.

Камеры с жидким шлакоудалением замыкаются шлакоулавливающими решетками, которые размещены под уклоном к направлению потока для улучшения шлакообразования, а также дополнительного завихрения дымовых газов, благодаря чему улучшается дожигание и достигается равномерность температуры дымовых газов за топкой.

При переходе в радиационный ход за обоими предтопками предусматривается разделитель потока, который способствует хорошему распределению дымовых газов.

Схема топочной камеры котлоагрегата ТПП-210 м

В качестве пылеугольных горелок предусмотрены круглые горелки фирмы «Штайнмюллер». Каждая горелка имеет максимальную тепловую мощность 36,4 МВт. В пылеугольной горелке часть общей массы вторичного воздуха отделяется и подводится как основной воздух но трубе основного воздуха к зоне воспламенения факела. Часть потока вторичного воздуха подводится через осевое завихряющее устройство как периферийный завихренный воздух в муфель горелки. При регулировке положения завихряющего устройства может изменяться фактический угол вращения вторичного воздуха на входе в муфель. Высокая степень смешивания воздуха с топливом гарантирует стабильность воспламенения и обеспечивает хорошую степень сжигания угля.

Регулирование или отключение отдельных пылеугольных горелок обеспечивает нагрузку котла от 70 до 100 % без «подсветки» при работе двух предтопков.

Подключение к существующему котлу производится соединительными трубопроводами у экономайзера, а также в подходящих местах вне контура котла (на выходе) и соединительными трубопроводами к входному коллектору вертикальной навивки верхней радиационной поверхности на выходе.

Вся новая часть котла изготавливается в виде цельносварных панелей. Обрамляющие стены выполняются в виде накладных трубопроводов, в верхней части они переходят в вертикальные трубопроводы для присоединения к стенкам радиационного пространства с обмуровкой.

В результате реконструкции площадь нагрева нижней радиационной части увеличивается примерно с 655 до 1290 м2, что приводит к большему поглощению радиационного тепла. Температура ири этом перед первой ширмой будет составлять менее 1100 °С ири полной нагрузке котла, а это в свою очередь ведет к уменьшению зашлаковки в этой области.

После реконструкции котла прогнозируется повышение (улучшение) технично-экономических показателей работы котла:

• уменьшается недожог в шлаке и летучей золе;
• потери тепла в топке сжижаются с 7,6 (но расчету до реконструкции) до 1,8 %;
• повышение КПД котла в среднем на 3,5 %;
• фирма гарантирует работу котла при любом угле в пределах поставляемых сортов топлива;
• тепловая мощность топки достигает 448 МВт тепла, что обеспечивает достижение максимальной длительной мощности 330 МВт при расчетных параметрах пара;
• диапазон нагрузки котла при работе на угле без «подсветки» — 70 -100 %;
• уровни вредных выбросов: NOx — 1950, СО < 100 и унос золы -80 мг/нм3;
• гарантия на 8000 ч эксплуатации — 2 года.

Следует отметить, что в результате реконструкции котла не обеспечивается выполнение экологических норм России но выбросам вредных веществ в атмосферу (NOx — 650, SO2 — 800 мг/нм3 при 6 % O2 в сухих газах). Очевидно, что эти нормативы могут быть достигнуты только при сооружении установки по очистке дымовых газов от окислов серы и азота.

Производство железобетонных изделий — http://gbi11.ru.