На отечественных котлах, оборудованных пылесистемами с промбункером пыли заметное распространение получила система транспорта пыли с высокой концентрацией (ПВК) 20 — 40 кг топлива/кг воздуха вместо традиционных 0,3 — 0,8 кг/кг. Такое решение при рациональной конструкции горелки, в том числе, позволяет снизить выбросы оксидов азота (ПВК обеспечивает более быстрый прогрев концентрированной пыли, выход и воспламенение летучих при недостатке воздуха).
При расположении рассекателя аэросмеси в выходном сечении горелки достигается практически максимальное для этого метода снижение. Однако такая конструкция подвержена высоким температурам, коробится, обгорает и может создавать сепарацию пыли (под топки или в холодную воронку). При расположении рассекателя на входе в горелку, как в ранних работах ВТИ, или достаточно далеко от выходного сечения горелки, показатели по NOx практически соответствуют традиционным горелкам.
На разработана и внедрена конструкция, решающая это противоречие с использованием, так называемого, пылевыдающего патрубка. Эскиз внедренных горелок показан на рисунке:
Горелка с транспортом пыли высокой концентрации, установленная на Томь-Усинской ГРЭС:а — котлы 50 МВт с твердым шлакоудалением; б — котлы 100 МВт с жидким шлакоудалением; 1 — пылепровод ПВК; 2— пылевыдающий патрубок; 3 — рассекатель
На котлах с жидким шлакоудалением (ЖШУ) при сжигании кузнецких углей, характеризующихся высоким содержанием азота в топливе, с использованием таких горелок уровень NOx снижается до 450 — 550 мг/м3.
В горелках систем пылеприготовления с прямым вдуванием или традиционным транспортом пыли повышение концентрации потока аэросмеси решается применением пылеконцентраторов или разделением потока на отдельные потоки при помощи вставок в тракте аэросмеси и профилированных обечаек.
В горелках фирмы Siemens разделение пылеугольного потока обеспечивает стабильность воспламенения и низкие значения оксидов азота за счет специального профиля с износостойкими накладками. При небольших изменениях в конструкции горелки такого типа применяются для топок со встречным и угловым их расположением.
Горелки Opti-Flow конструкции фирмы Siemens: а, б — для топки со встречно расположенными горелками; в, г — для тангенциальной топки
В последнем случае они выполняются поворотными, что вообще характерно для зарубежного котлостроения. При комбинации горелок Opti-Flow конструкции Siemens с OFA (третичный воздух выше факела) может быть получен уровень оксидов азота NO ниже 0,3 г/ГДж на каменных углях и 0,15 на бурых углях.
Вариант реконструкции горелок на котлах ПК-39 блоков 300 МВт с применением эрозионно стойких материалов и разделением аэросмеси вставками показан на рисунке:
Модернизированная горелка котла ПК-З9 на Рефтинской ГРЭС
Решая успешно задачу износа каналов аэросмеси горелок при сжигании высокозольного экибастузского угля, заметных преимуществ по снижению оксидов азота при внедрении этой конструкции не получено.
Снижение оксидов азота в прямоточной горелке фирмы Alstom LNCFS-P2 достигается за счет более быстрого нагрева частичек при использовании концентрированной аэросмеси, оптимизации зон и дополнительной турбулизации пламени.
Оперативная сертификация оборудования, в том числе пылеугольных горелок собственной разработки, доступна по ссылке.