Особенности применения НТВ-технологии
Опыт применения НТВ-технологии сжигания твердого топлива для повышения КПД водогрейного котла и отказа от сжигания мазута
Введение
Сжигание природного газа в водогрейных котлах для получения тепловой энергии все еще имеет место на большинстве котельных, что является неперспективным, учитывая неизбежное повышение цен на газ и ограниченность его запасов. Существующая относительно низкая стоимость природного газа в России сдерживает развитие энергетики на твердом топливе, делает менее конкурентоспособными твердотопливные установки. Газ и мазут занимают в структуре потребления топлива в России более 60% (в европейской части - более 85%), что следует признать неудовлетворительным с точки зрения энергетической безопасности страны.
Конечно же, природный газ и нефть на период до 2020 г. будут служить основными видами топлива и валютными резервами страны. Но, учитывая громадные разведанные запасы твердого топлива в России, следует признать, что необходимо переориентировать энергетику на использование именно твердого топлива.
Это является особенно важным в условиях перехода от крупномасштабной энергетики к региональной, что мы наблюдаем повсеместно. Региональная энергетика становится гарантом энергобезопасности как для конкретного региона, так и для всей страны. Развитие промышленной и коммунальной энергетики региона должно ориентироваться прежде всего на использование местных твердых низкосортных видов топлива, таких как бурые и каменные угли, различные отходы (в том числе и древесные), торф и др. Но региональная энергетика должна строиться на передовых методах сжигания топлива, с высокими показателями по экономичности, надежности и экологичности установок.
|
|
|
В качестве относительно нового метода сжигания твердого топлива, удовлетворяющего таким требованиям, можно рекомендовать низкотемпературную вихревую технологию сжигания твердого топлива (НТВ-технологию).
В данной статье представлены результаты применения НТВ-технологии для модернизации водогрейного буроугольного котла КВ-ТК-100-150 котельной ООО «Крастяжмашэнерго» (г Красноярск). Эта технология позволила более гибко вести снабжение потребителей тепловой энергией, расширить диапазон эксплуатационных нагрузок котла, отказаться от применения подсветки факела мазутом, повысить КПД котла. Проект модернизации котла был выполнен ЗАО «Невэнергопром» в 2006 г. Реализация проекта была осуществлена в 2007 г, а в 2008 г ОАО «СибВТИ» провело испытания модернизированного котла [1, 2].
Анализ работы котельной до модернизации
Для обеспечения потребителей тепловой энергией (около 575 Гкал/ч) в котельной ООО «Крастяжмаш» установлены пять паровых (КЕ-25-14) и столько же водогрейных (КВ-ТК-100-150) котлов.
|
|
|
Для внедрения НТВ-технологии был выбран котел КВ-ТК-100-150 ст. № 9, топливом для которого служит ирша-бородинский бурый уголь марки «2БР» Канско-Ачинского бассейна. Данный уголь относится к умеренно влажным бурым углям (влажность 33%), содержит относительно мало золы (9%) и серы (0,2%), имеет относительно «короткий» шлак (вязкость шлака с понижением температуры резко увеличивается - прим. ред.) и поэтому обладает повышенной склонностью к шлакованию и загрязнению поверхностей нагрева котла.
При работе на угольном топливе теплопроизводительность котла составляет 100 Гкал/ч. Мазут используется в качестве резервного топлива, а также для растопки котлов и подсветки пылеугольного факела.
В данном котле, имеющем П-образную компоновку, предусмотрена пылеугольная топка открытого типа, с твердым шлакоудалением. Подача топливно-воздушной смеси осуществляется с помощью прямоточных вертикально-щелевых горелок, расположенных тангенциально в два яруса (в углах фронтовой и задней стен топки). Подготовку топлива к сжиганию обеспечивают системы пылеприготовления, прямого вдувания, с газовой сушкой и мельницами-вентиляторами, оборудованными инерционными сепараторами.
|
|
|
Анализ работы котельной показал, что характеристики сжигаемого топлива близки к проектным. Средний гранулометрический состав угля после станционной дробилки оказался довольно мелким: остаток на сите R30 - 1%, R1 - 50%. Расход мазута, используемый для подсветки факела, колеблется в широких пределах, и расход средств на это дорогостоящее топливо составляет для администрации котельной довольно значительную величину.
Водогрейные котлы эксплуатируются в узком диапазоне нагрузок 80-100%, т.к. в этом случае подсветка мазутом не требуется. При снижении нагрузки (менее 80%) необходимо включение мазутных форсунок вследствие неустойчивости горения топлива и увеличенной пульсации факела.
Осмотр поверхностей нагрева в топке показал, что они имеют умеренное шлакование. При этом паровая обдувка применяется не регулярно. Следует отметить наличие присосов в газовый тракт и повышенную температуру газов на выходе из топки (затянутое воспламенение). В то же время температура уходящих газов (за воздухоподогревателем) находится в пределах 175-200 ОС, что близко к проектной.
|
|
|
В свою очередь, экономические показатели котлов КВ-ТК-100-150 оказались существенно ниже проектных: КПД брутто - 86-88% (по проекту 89,5%); потери тепла с уходящими газами - 8,2-9,8% (по проекту 9,05%); потери с механическим недожогом - 1,5-4% (по проекту 0,5%). Избыток воздуха на выходе из топки имел значение 1,25-1,35, что несколько выше проектного.
Надежность работы котлов вследствие переменных нагрузок и трудностей поддержания режимов эксплуатации нельзя было признать удовлетворительной.
Особенности применения НТВ-технологии
НТВ-технология, разработанная в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете на кафедре РиПГС, позволяет повысить экономические и экологические характеристики и увеличить надежность элементов котельной установки [3, 4] при сжигании различных органических видов топлива. Схема НТВ-топки была реализована в России и за рубежом на нескольких десятках котельных агрегатов при сжигании фрезерного торфа, бурого и каменного угля, эстонских сланцев и др. Низшая теплота сгорания этих видов топлива составляет 7,6-17,6 МДж/кг, выход летучих - 40-80%, фракционный состав - от пыли до дробленого топлива (размер частиц до 30 мм).
Модификация НТВ-топки, имеющая в своем составе камеру сгорания с вертикальными экранами и призматическую холодную воронку с системой нижнего дутья в устье, получила наибольшее распространение. Горелки устанавливаются на фронтовой стене в один или несколько ярусов с наклоном вниз на 10-45О. В результате за счет наклона горелок и применения нижнего дутья в топке создается так называемая нижняя вихревая зона (НВЗ). За счет образования в этой зоне многократной циркуляции горящих частиц и горячих газов обеспечивается стабилизация воспламенения свежего топлива в широком диапазоне изменения его характеристик.
Над НВЗ располагается прямоточная часть факела (ПЧФ), в которой выгорают мелкие частицы, не отсепарированные в НВЗ. Как правило, в НВЗ создается восстановительная атмосфера, в ПЧФ - окислительная. За счет многократной циркуляции частиц топлива в НВЗ, восстановительной атмосферы в ней и ступенчатого сжигания топлива снижается образование NOx на 20-30%, а SОx - на 30-50%.
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 29; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!