Проект модернизации котла КВ-ТК-100-150
Модернизация водогрейного котла в котельной предприятия проводилась с целью:
■ расширения регулировочного диапазона теплопроизводительности до 50-110%;
■ отказа от подсветки факела мазутом в диапазоне регулирования;
■ экономии затрат на покупку мазута;
■ повышения экономических и экологических показателей.
Фронтовое расположение горелок, наклон горелок вниз и ввод нижнего дутья навстречу топливно-воздушному потоку из горелок, т.е. то, что, как указывалось выше, характерно для НТВ- технологии, в данном случае было неприемлемо из-за решения руководства котельной произвести модернизацию с наименьшими затратами. В том случае, если бы применялась традиционная НТВ-технология, потребовалось проведение не только дорогостоящих, но и достаточно сложных мероприятий, связанных с решением конструктивных трудностей. В результате было принято решение сохранить тангенциальное расположение горелок, но наклонить их вниз и применить систему нижнего дутья. При этом струи дутья образуют в нижней части топки вихревое движение горячих газов и горящих частиц топлива с горизонтальной осью вихря, а над ними топливовоздушными струями из горелок формируется вихрь с вертикальной осью. Взаимодействие двух этих вихрей значительно турбулизирует газовые потоки в топке и активизирует ее аэродинамику.
Сопла нижнего дутья были установлены в устье холодной воронки котла в два яруса под углом около 30-35О к горизонту. Оба яруса сопел работают в том случае, если тепловая нагрузка котла номинальная, если же нагрузка снижается, то постепенно отключаются сопла нижнего яруса. Воздух в сопла подается по двум воздухопроводам (по обе стороны от котла) после воздухоподогревателя с температурой около 200 ОС. Устье холодной воронки заужено с 1000 до 400 мм путем установки (над соплами и с фронта) металлических плит. Конечно, надежней и лучше было бы перегнуть экраны в устье холодной воронки, но администрация котельной не хотела изменять топочные экраны.
|
|
|
Сохранение тангенциального расположения горелок позволило не переделывать существующие разводки экранов под горелки и оставить неизменными топочные экраны. Верхний ярус горелок наклонен вниз на угол 15О, а нижний ярус - на угол 30О, что потребовало изменения самих горелок и трассировки пылепроводов к ним. Это сделано для получения возможности регулирования соотношения топливо-воздух между ярусами горелок, изменения загрузки НВЗ топливом и регулирования температуры газов по высоте топки. Такое решение одновременно учитывало, что отсутствовал опыт сжигания бурого угля в водогрейном котле по схеме НТВ при относительно низкой температуре стенки (температура воды не превышает 150 ОС).
|
|
|
Конструкция каналов вторичного потока не изменена, и они по-прежнему горизонтально входят в топку. Такой ступенчатый ввод воздуха (частичный отрыв вторичного воздуха от топливовоздушной смеси) должен приводить к уменьшению эмиссии NOx на начальных участках факела, в зоне горения мелких частиц топлива.
Конструкция горелок и системы нижнего дутья защищены соответствующими патентами.
Расчет сопротивлений тракта нижнего дутья показал, что напора воздуха 0,7 кПа после воздухоподогревателя хватает для преодоления аэродинамических сопротивлений, и замены вентилятора котла не требуется. Сопротивления по газовому тракту после перевода котла на НТВ-технологию не изменяются, т.к. номинальная мощность котла и избытки воздуха по тракту сохраняются (в соответствии с техническим заданием на проект). Дымосос рециркуляции «холодных» дымовых газов также остался прежним. Таким образом, замены тягодутьевых машин после перевода котла на НТВ-технологию не требуется. Очистка дымовых газов осуществляется в батарейном золоуловителе типа БЦРН.
Испытание котла после модернизации
|
|
|
Программа испытаний модернизированного котла была составлена ОАО «СибВТИ» и ЗАО «Невэнергопром» и предусматривала широкое варьирование параметров топочного процесса для отыскания оптимальных характеристик режимов работы котла, однако недостаток финансирования вынудил значительно сократить объем испытаний.
Испытания котла проводились при сжигании рядового ирша-бородинского бурого угля, характеристики которого изменялись в довольно узком диапазоне.
В ходе испытаний была определена максимальная тепловая нагрузка котла, которая составила 112,2 Гкал/ч (112% номинальной нагрузки) при работе четырех пылесистем. При работе трех пылесистем максимальная тепловая нагрузка котла не превышала 104,5 Гкал/ч, т.к. была ограничена производительностью дутьевого вентилятора.
Минимальная тепловая нагрузка, при которой сохранялась устойчивая работа котла без каких-либо ограничений и без подсветки мазутом, составила 50 Гкал/ч (50% номинальной нагрузки) при работе двух пылесистем. При нагрузках меньше этого значения наблюдались некоторые пульсации факела.
Во всех исследованных режимах сопла нижнего дутья обеспечивали стабильный подхват и вынос топливных частиц из устья холодной воронки в зону горелок. Коэффициент шлакоулавливания составил 0,011-0,024 (проектное значение - 0,05). Также было определено, что потери тепла с механическим недожогом топлива с уносом находятся в диапазоне 1-4%.
|
|
|
Схема НТВ в данном исполнении позволила улучшить аэродинамику топки, выровнять температурное поле и понизить температуры факела до 1000-1220 ОС. Несмотря на общее понижение температуры, повысилось тепловосприятие топки, что, в свою очередь, привело к понижению температуры газов на выходе из нее до 10001040 ОС. По сравнению с показателями другого (не модернизированного) котла КВ-ТК-100-150 ст. № 10 (технология сжигания - прямоточный пылеугольный факел (ППФ)), также установленного в котельной предприятия, температура газов на выходе из топки котла № 9 ниже примерно на 80 ОС.
Вследствие снижения температуры газов на выходе из топки котла № 9 понизилась температура уходящих газов (рис. 1). В то же время изменение тепловой нагрузки от 50 до 112 Гкал/ч приводит к значительному повышению температуры уходящих газов котла (от 120 до 170-175 ОС), что связано с затягиванием горения в верхнюю часть топки при увеличении нагрузки. Несмотря на это, температура уходящих газов котла № 9 оказалась ниже примерно на 30 ОС (при номинальной нагрузке), чем у котла № 10 (ППФ).
Потери тепла с уходящими газами на котле № 9 в диапазоне нагрузок 50-100 Гкал/ч оказались в пределах 6-7,5% (рис. 2) против 9-10% у котла № 10 (ППФ). Потери тепла с химическим недожогом на котле № 9 не превысили значения 0,04%, а содержание СО в уходящих газах составило менее 100 мг/нм3.
На рис. 3 показано изменение КПД брутто котла № 9 в зависимости от тепловой нагрузки. Значение КПД брутто меняется в широких пределах, что, не в последнюю очередь, связано с изменением потерь тепла с механическим недожогом топлива с уносом. В том случае, если котел работает на относительно тонком помоле (в работе пылесистема № 2), то КПД брутто котла № 9 оказывается в пределах 91-92%, что выше, чем у соседних котлов со схемой ППФ примерно на 3%. При работе на грубом помоле (в работе пылесистемы № 1, 3, 4) котел № 9 имеет КПД брутто в пределах 88-90%, что также выше, чем у соседних котлов.
На основании этих испытаний можно сделать вывод, что при тангенциальной компоновке горелок на водогрейном котле КВ-ТК-100-150 для предложенной схемы НТВ следует применять относительно тонкий помол ирша-бородинско- го бурого угля.
Концентрация оксидов азота (приведенная к коэффициенту избытка воздуха 1,4) в уходящих газах котла № 9 в зависимости от нагрузки (при различном сочетании работающих пылесистем) изменялась от 250 до 480-550 мг/нм3, что примерно на 80-100 мг/нм3 меньше по сравнению с котлом № 10 (сравнение проводилось на нагрузках 70-100 Гкал/ч).
На основании данных испытаний для модернизированного котла КВ-ТК-100-150-НТВ рекомендован режим эксплуатации, обеспечивающий приемлемые технико-экономические показатели. Основные показатели этого режима представлены в таблице.
Таблица. Технико-экономические характеристики работы котла КВ-ТК-100-150-НТВ (на относительно тонкой угольной пыли).
| Показатели | Тепловая нагрузка котла, Гкал/ч | |||
| 50 | 70 | 90 | 110 | |
| Количество работающих мельниц | 2 | 2-3 | 3 | 4 |
| Коэффициент избытка воздуха в топке | 1,45 | 1,3 | 1,2 | 1,18 |
| Потеря тепла с уходящими газами, % | 6 | 6,3 | 6,9 | 8 |
| Потеря тепла от химической неполноты сгорания, % | <0,05 | <0,05 | <0,05 | <0,05 |
| Потеря тепла от механической неполноты сгорания, % | «И | 1 | 1,3 | 2,2 |
| КПД котла брутто, % | 91,7 | 92 | 91,2 | 89 |
| Удельный расход электроэнергии на пылеприготовление, кВт-ч/т | 27 | 18-24 | 17 | 19 |
| Удельный расход электроэнергии на тягу и дутье, кВт-ч/Гкал | 9,5 | 7,5 | 6,6 | 8 |
| Концентрация оксидов азота в уходящих газах, мг/нм3 | 250 | 400 | 500 | 560 |
Заключение
В результате перевода котла КВ-ТК-100-150 на НТВ-технологию решены все поставленные перед модернизацией котла задачи.
1. Расширен диапазон эксплуатационных нагрузок котла от 50 до 110 Гкал/ч без подсветки факела мазутом. Котел устойчиво несет минимальную нагрузку 50 Гкал/ч (при работе двух мельниц), т.е. котел стал более маневренным и надежным. Заметного шлакования топочных и конвективных поверхностей нагрева не отмечается. Обдувка топочных и конвективных поверхностей нагрева не требуется.
2. Администрация котельной при эксплуатации данного котла полностью отказалась от мазута, обеспечивающего ранее подсветку факела, за счет устойчивого и надежного сжигания ирша-бородинского бурого угля во всем диапазоне исследованных нагрузок. Достигнута значительная экономия затрат на покупку дорогостоящего мазута.
3. Значительно повышен КПД котла для регулировочного диапазона нагрузок 50-100 Гкал/ч
(примерно на 2-3%), что позволяет экономить основное твердое топливо. При этом достигается экономия себестоимости 1 Гкал/ч произведенной тепловой энергии.
4. За счет применения НТВ-технологии понижена примерно на 20% концентрация NOx в уходящих газах. Суммарный валовой выброс вредных веществ в атмосферу дополнительно сокращен пропорционально уменьшению расхода топлива.
5. При реконструкциях водогрейных котлов типа КВ-ТК-100-150 на НТВ-технологию целесообразно располагать горелки с фронта топки и сужать устье топочной воронки за счет изменения нижней части топочных экранов. Это позволит дополнительно улучшить экономические и экологические характеристики котла.
Литература
1. Шестаков С.М. Практика сжигания бурых углей в модернизированном водогрейном котле КВ-ТК-100-150 // Энергонадзор-Информ. 2009. № 1. С. 52-56.
2. Рубцов А.А., Козлов С.Г., Шестаков С.М. и др. Результаты внедрения НТВ-технологии сжигания на котле КВТК- 100-150 ст. № 9 котельной ООО «Крастяжмашэнерго» // Материалы IX Всероссийской науч.-практ. конференции «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города». Красноярск, 2008. С. 19-24.
3. Рундыгин Ю.А., Шестаков С.М., Ахмедов Д.Б. и др. Освоение и исследование котла БКЗ-420-140-9 с вихревой топкой ЛПИ// Теплоэнергетика. 1988. № 1. С. 12-16.
4. Шестаков С.М. Перспективы применения нового метода сжигания твердого топлива - технологии ЛПИ-ИТЭЦ-10 // Материалы науч.-практ. конференции «Формирование технической политики инновационных наукоемких технологий». СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. С. 218-226.
5. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). 3-е изд., перераб. и доп. СПб.: НПО ЦКТИ, 1998. 256 с.
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 107; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!