РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России

Разработка и внедрение эколого-энергоэффективной технологии сжигания углей Канско-Ачинского бассейна

Д.т.н. В.А.Дубровский, профессор,
М.Ю. Потылицын, старший научный сотрудник,
кафедра «Тепловые электрические станции»,
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск

Опыт сжигания углей Канско-Ачинского бассейна на тепловых электростанциях (ТЭС) показал, что традиционные способы их подготовки и сжигания не соответствуют современным требованиям обеспечения надежности и эколого-экономической эффективности работы котельных агрегатов. Возрастающая роль углей Канско-Ачинского бассейна (Ка- Басса) в топливно-энергетическом балансе России на первый план выдвигает целый ряд вопросов, связанных с их эффективным энергетическим использованием. В первую очередь, к ним следует отнести: уменьшение шлакования и загрязнения поверхностей нагрева котлоагрегатов, обусловленные специфическим составом минеральной части канско-ачинских углей (КАУ), в результате чего значительно уменьшается коэффициент использования установленной мощности тепловых электростанций; снижение содержания оксидов азота как наиболее вредных газовых выбросов в уходящих дымовых газах на ТЭС; вовлечение в ТЭБ России забалансовых окисленных углей, которые при добыче КАУ вместе с пустой породой уходят в отвал. В настоящее время ежегодно на пылеугольных тепловых электростанциях России для растопки котлов, подсветки факела и стабилизации выхода жидкого шлака расходуется более 15 млн т мазута, цена которого на порядок выше угля и непрерывно растет. Поэтому становится очевидным актуальность замены мазута при растопке и подсветке факела топочных камер котельных агрегатов ТЭС дешевыми углями Канско-Ачинского бассейна, стоимость которых более чем на порядок ниже стоимости жидкого топлива-мазута.

В этой связи возникает необходимость проведения исследований, направленных на совершенствования технологии энергетического использования КАУ на тепловых электростанциях. Сотрудниками лаборатории «Эколого-энергоэффективное сжигание углей» кафедры «Тепловые электрические станции» Политехнического института Сибирского федерального университета разработана технология сжигания канско- ачинских углей с применением термической подготовки в условиях тепловой электрической станции с использованием универсальных горелочных устройств, полностью исключающих сжигание жидкого топлива-мазута. Разработанная технология сжигания КАУ принципиально отличается от системы электрорастопки, испытанной на ТЭЦ-1 г. Красноярска, не требует применения дорогостоящих устройств (плазмотронов) и специального помола топлива [1-3].

Всережимное горелочное устройство, эскиз которого представлен на рисунке, предназначено для сжигания высокореакционных углей с предварительной термической подготовкой потока угольной пыли высокой концентрации (ПВК) в его муфельной части [4]. Горелочное устройство состоит из муфельной части горелки 1 диаметром 600x8 мм и короба подачи вторичного воздуха 2. Подача угольной пыли осуществляется по пылепроводу 3 диметром 89х3 мм, который входит в муфельную часть по оси горелки. Регулирование расхода ПВК осуществляется пылепитателем, оборудованным двигателем с частотным приводом. Первичный воздух подается тангенциально через воздухопроводы 4 диметром 89х3 мм, расположенные на торцевой стенке горелочного устройства. По трубопроводу 5 диаметром 219х5 мм соосно пылепроводу 3 поступает воздух от короба вторичного воздуха 2. В начальный период работы горелки разогрев стенки муфельной части производится системой электронагрева 6 до температур 600-700 ОС. За счет излучения от стенок муфеля происходит прогрев потока пыли высокой концентрации при коэффициенте избытка воздуха значительно меньших единицы с образованием смеси горючих газов и коксовых частиц.

Для определения наиболее эффективных конструктивных решений горелочного устройства и основных закономерностей процесса термической подготовки, позволяющих повысить эффективность работы, возникла необходимость проведения численных исследований.

Выполнено трехмерное аэродинамическое моделирование с целью уточнения конструкции горелочного устройства и численное исследование процесса термической подготовки потока угольной ПВК в муфельной части горелочного устройства для установления диапазона значений коэффициента избытка воздуха, когда обеспечивается глубокая термическая подготовка топлива и его устойчивое воспламенение. Для выбора наиболее эффективного значения угла ввода первичного воздуха в горелочное устройство было выполнено численное моделирование аэродинамики горелочного устройства. Установлено, что наиболее эффективные значения углов ввода патрубка тангенциальной подачи первичного воздуха составляют 40-50О.

На основании численных исследований [5-6] определен диапазон значений коэффициента избытка воздуха от числа оборотов пылепитателя для обеспечения необходимой глубины термической подготовки угольной пыли в муфельной части горелочного устройства.

Были проведены исследования на реконструированном универсальном горелочном устройстве котла БКЗ-420-140 Красноярской ГРЭС-2 с учетом результатов трехмерного моделирования.

По результатам испытаний необходимо сделать следующие выводы.

При неизменных режимах работы горелки температуры стенки и газов стабилизируются в определенном диапазоне и сохраняют свою стабильность во времени. При изменении режимов изменяется температура стенки муфельной части горелки в зависимости от подачи воздуха или от изменения подачи ПВК. При этом температура центральной части горелки не поднимается выше 1150 ОС и не опускается ниже 900 ОС. При увеличении подачи ПВК температура стенки опускается до 200 ОС, при этом температура газов в средней части горелки стабильно поддерживается на уровне 900 ОС. На основании проведенных исследований можно сделать заключение, что горелка работает устойчиво и хорошо поддается регулированию с обеспечением устойчивого горения факела на выходе с обеспечением разогрева объема топочной камеры и пуска котла без применения жидкого топлива-мазута. Универсальные эколого-энергоэффективные горелочные устройства могут быть использованы как в режиме растопки и подсветки факела топочных камер котлов, так и в качестве основных горелок.

Литература

1. А. с. 1210001 СССР, МКИ. Пылеугольная горелка /Н.А. Се- улин, Л.Г.Осокин, В.К. Шнайдер, Федченко М.П. (СССР). Опубл. 07.02.86, Бюл. № 5.

2. М.Ф.Жуков, Е.И. Карпенко, В.С. Перегудов и др. Плазменная безмазутная растопка пылеугольных котлов и подсветка факела. - Новосибирск: Наука, 1995. 304 с.

3. А.П. Бурдуков, В.И. Попов, В.А. Фалеев, Т.С. Юсупов. Использование механоактивированных углей микропомола в энергетике. // Ползуновский вестник. 2010. № 1. С. 93-98.

4. В.А. Дубровский, М.В. Зубова, В.А. Глинчиков. Внедрение системы термической подготовки углей для организации муфельной растопки и подсветки факела топочных камер котлов на современных ТЭС. // Электрические станции. 2007. № 7. С. 31-32.

5. Дубровский В.А., Третяк Н.В., Потылицын М.Ю., Чернецкий М.Ю., Дектерев А.А. Численное моделирование го- релочных устройств с предварительной термической подготовкой потока угольной пыли в условиях ТЭС. // Труды Академэнерго, № 4, 2012, с. 28-36.

6. Дубровский В.А., Третяк Н.В., Потылицын М.Ю., Чернец- кий М.Ю., Чернецкая Н.С. Исследование аэродинамики горелочных устройств с предварительной газификацией потока угольной пыли. // Энергетик, № 11, 2012, с. 52-54.

В.А.Дубровский, М.Ю. Потылицын, Разработка и внедрение эколого-энергоэффективной технологии сжигания углей Канско-Ачинского бассейна

Источник: Журнал "Новости теплоснабжения" №03 (163), 2014 г. , www.ntsn.ru/o-zhurnale/archiv/2014/3_2014.html

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Похожие статьи: