Учебное пособие 2166

Рис. 2. Схема котла фирмы Deborah (Великобритания) для сжигания твердого топлива в кипящем слое: 1 - твердое топливо, 2 - воздух, 3 - шлак, 4 - растопочная горелка на газе или жидком топливе.

Экологические аспекты

С точки зрения снижения твердых выбросов реконструкция типовых слоевых промышленных котлов на сжигание угля в ВЦКС обеспечивает:

увеличение – высоты и объема топочного пространства за счет размещения решетки ВЦКС ниже штатной отметки обслуживания котла (т. е. в зольном отделении котельной), что позволяет существенно улучшить условия выгорания топлива;

установку в – топочной камере дополнительного поворотного экрана для организации встроенного сепаратора (поворотной камеры) непосредственно перед конвективным пучком для осаждения основной массы грубых фракций уноса; реконструкцию системы – возврата уноса для повышения ее производительности, эффективности и надежности;

применение эффективных золоуловителей последнего поколения со степенью – очистки газов до 96%.

Чем ловить золу?

К основным загрязнителям атмосферы относятся оксиды азота, оксиды серы и летучая

зола.

За рубежом в связи с чрезвычайно жестким природоохранным законодательством наиболее широкое применение для очистки дымовых газов котлов кипящего слоя нашли тканевые фильтры, эффективность которых достигает 97-99%.

В отечественной промышленной энергетике установки тканевой фильтрации практически не применяются. Причины, сдерживающие внедрение этих высокоэффективных аппаратов, высокие капитальные затраты на установку; серьезные ограничения по температуре очищаемых газов и содержанию в них паров серной кислоты, высокую стоимость специальной термокислотостойкой ткани; отсутствие на отечественном рынке серийно выпускаемых тканевых фильтров и т. д.

Второе место по востребованности в качестве золоуловителей за промышленными котлами кипящего слоя в ведущих странах мира занимают электрофильтры. В России электрическая очистка газов используется главным образом при крупных энергетических котлах на многозольном топливе.

Но использование электрофильтров в энергетике, целесообразное в ряде случаев с точки зрения экологии, требует, как правило, значительной реконструкции старых и

192

сооружения новых помещений, так как габариты наименьшего из приемлемых к установке электрофильтров типа ЭГА составляют 4,9х9,3х12,4 м, а масса 38,9 тонны.

К высокоэффективным золоуловителям, более широко используемым в отечественной промышленной энергетике, чем тканевые и электрические фильтры, относятся аппараты мокрой очистки дымовых газов скоростные газопромыватели с турбулентными коагуляторами Вентури конструкции ОРГРЭС-ВТИ. Степень очистки газов в установках этого типа может составлять 92-97% в зависимости от степени орошения (т. е. расхода впрыскиваемой воды) и скорости дымовых газов в горловине трубы Вентури (т. е. аэродинамического сопротивления). Однако следует иметь в виду, что возможность применения мокрой очистки газов, тем более при реконструкции котельных, достаточно ограничена. Подпитка технической водой или полный перевод мокрого золоуловителя на техническую воду в ряде регионов уже невозможен ввиду предельного загрязнения водоемов.

Заслон загрязнителям По указанным причинам наибольшее распространение при реконструкции на ВЦКС

действующих котлов получили батарейные золоуловители БЦ-512 мультициклоны последнего поколения с улиточными завихрителями газов, специально разработанные для эффективного инерционного улавливания уносов из промышленных и отопительных котлов. Эти аппараты отличаются предельно высоким для инерционных сепараторов КПД при умеренном аэродинамическом сопротивлении, простотой обслуживания, надежностью, компактностью и приемлемой стоимостью. В ряде случаев (при высокой зольности топлива и наличии свободного места за котлом) перед мультициклонами устанавливается предварительная ступень очистки газов в виде одного или двух параллельно включенных прямоточных циклонов. Среднеэксплуатационная эффективность одноступенчатого золоуловителя типа БЦ-512 составляет не менее 92%, двухступенчатого 94-95%, что обеспечивает после реконструкции котла снижение твердых выбросов в атмосферу как минимум в 2,5-3,5 раза и, как правило, является достаточным для соблюдения установленных норм по ПДВ летучей золы.

Применение высокотемпературного сжигания в кипящем слое с золоуловителями БЦ512 позволяет:

только за счет особенностей способа – сжигания топлива снизить выбросы оксидов азота в 1,3-1,5 раза по сравнению с уровнем NOx слоевых котлов, т. е. обеспечить их концентрацию в пределах 250-300 мг/м³;

при сжигании углей с содержанием серы до 0,6-0,7% снизить выбросы – оксидов серы до нормативных величин без применения специальных дорогостоящих методов очистки;

при сжигании углей с повышенным содержанием серы – обеспечить подавление оксидов серы наиболее простым и наименее затратным методом - путем присадки к топливу известняковой добавки;

обеспечить как – минимум троекратное снижение выбросов летучей золы без применения дорогостоящих и громоздких аппаратов электрической, тканевой и мокрой очистки газов.

Экономная решетка

Экономические преимущества новой технологии достигаются за счет возможности применения малокалорийных дешевых углей, повышения эффективности выгорания топлива до 93-95% и уменьшения вследствие этого затрат на уголь на 30-40%, увеличения теплопроизводительности котлов после реконструкции на 30-50% (за счет повышения интенсивности тепло- и массообменных процессов), снижения затрат на ремонт и содержание оборудования в силу уменьшения количества деталей решетки и отсутствия их физического износа и т. д. При этом срок окупаемости реконструкции, в зависимости от конкретных технико-экономических показателей, составляет всего от полугода до двух лет.

193

Котловая экономика

Очевидно, что котел с ЦКС имеет большую металлоемкость топки. Меньше температура – значит ниже теплоотвод, больше избыточное давление в низу топки – больше вес металлоконструкций. Кроме того, часть топки футерована, имеется аппарат для улавливания золы и система ее возврата в топку. Однако последние совершенствования технических решений, например упрощенные сепараторы в виде сварных прямоугольных циклонов или швеллерковых сепараторов, применение зольных теплообменников с очень высокой теплоотдачей от движущегося материала к трубам поверхностей нагрева позволили отчасти устранить указанные недостатки. Анализ ряда экономических исследований, выполненных в США, Дании, Польше, Великобритании и России, показал, что в условиях блоков 150–300 МВт при сжигании топлив, требующих применения серо- и азотоочистки, капитальные вложения и себестоимость электроэнергии на ТЭС котлами ЦКС на 7–8% ниже, чем на традиционных блоках.

В настоящее время ведутся разработки инвестиционных предложений по заказу ОГК и ТГК для угольных электростанций. В ряде случаев выполняется сравнение пылеугольных котлов и котлов с ЦКС.

Наметившийся всплеск поставок энергетического оборудования, в том числе и котлов с ЦКС, уже привел к заметному росту цен на них. Наиболее дешевые котлы производят в Китае, где удельные капитальные затраты на все оборудование котельного острова составляют около 300–350 долл./кВт. Для условий России эти затраты должны быть не больше, чем в Польше, – 420 долл./кВт.

Необходимо отметить, что в последнее время в Западной Европе, особенно в Скандинавских странах, все более активно используются различные виды биомассы для получения тепла и энергии. Особенно перспективным считается применение технологии кипящего и циркулирующего слоя при совместном сжигании биомассы, а также промышленных и муниципальных отходов в смеси с углем. Это позволяет эффективно утилизировать используемые отходы и снизить нагрузку на окружающую среду.

Немаловажным является также то обстоятельство, что в этом случае можно не иметь добавки инертного материала (используется зола угля) и уменьшить расход известняка при том же содержании серы в угле (за счет разбавления дымовых газов). В 1997г. фирма Фостер-Уиллер применила крупнейший в мире котел ЦКС для сжигания 600 тонн в день твердых бытовых отходов при максимальной паропроизводительности 200 т/ч.

Как показывает зарубежный опыт, затраты на ремонт и обслуживание котлов ЦКС и вспомогательных систем, как правило, ниже, чем для соответствующих котлов факельного сжигания с азото- и сероочисткой .

Выводы

1. В связи с ограничениями, вводимыми ОАО "Газпром" по использованию природного газа в электроэнергетике, в настоящее время, а также в ближайшей перспективе встает вопрос о замене природного газа на альтернативный энергоноситель - уголь.

2. Одной из эффективных и современных технологий сжигания местных углей является способ сжигания низкосортного топлива и его отходов в циркулирующем кипящем слое

(ЦКС).

3. Технология кипящего и циркулирующего кипящего слоя широко используется на многочисленных зарубежных промышленных и энергетических установках, обеспечивая эффективное сжигание широкой гаммы топлив с минимальными выбросами вредных веществ, соответствующими наиболее жестким нормам.

4. ЦКС обеспечивает возможность сжигания топлив различного качества в одном и том же котле, упрощенная схема подготовки топлива (дробление), хорошие динамические

194

характеристики, быстрый пуск из "горячего" состояния, компактность котельной установки, связанная с отсутствием средств серо- и азотоочистки, что позволяет разместить котел ЦКС

всуществующих котельных ячейках.

5.Капитальные затраты на реконструкцию действующих ТЭС по технологии ЦКС в 2,5- 3 раза ниже, чем на новое строительство и составляют, по различным источникам, 400-600 долл/кВт.

6.В условиях техперевооружения электростанций России технология ЦКС наиболее эффективна при полной замене выработавшего свои ресурс котельного оборудования при расположении ТЭС вблизи мест добычи угля и сжигании топлив, требующих применения мокрой сероочистки, азотоочистки, а также при использовании широкой гаммы низкокалорийных топлив.

7.Определенные перспективы технологии ЦКС связаны с совместным сжиганием угля и биомассы. Технология ЦКС может сочетаться с высокими, в том числе суперкритическими, параметрами пара, позволяя применять более дешевые и хорошо опробованные марки сталей.

Рис.3.

Библиографический список

1.Агапов Ю.Н. Моделирование и разработка методов расчета процессов гидродинамики и тепломассообмена в аппаратах с центробежным псевдоожиженным слоем: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Воронеж. ГТУ. - Воронеж, 2005. - 32 с.

2.Агапов Ю.Н., Бараков А.В. Перспективы использования перемещающегося псевдоожиженного слоя в энергетике и теплотехнологии // Физико-технические проблемы энергетики, экологии и ресурсосбережения: сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 2005.

195

3.Анискин В.И., Голубкович А.В., Сотников В.И. Сжигание растительных отходов в псевдоожиженном слое // Теплоэнергетика. - 2004. - N 6.

4.Бабиян К.С., Балтян В.Н. Схема подготовки топлива различного качества для котлов

сЦКС экспериментальной ТЭС // Повышение эффективности производства электроэнергии: материалы 6 междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 100-летию ЮРГТУ(НПИ), Новочеркасск, 22-23 нояб. 2007. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007.

5.Балтян В.Н., Усиков Н.В. Перспективы и проблемы внедрения технологии циркулирующего кипящего слоя на ТЭС России // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн.

науки. - 2006. - Прил. N 15.

The bibliographic list

1.Agapov U.N. Modeling and development of methods for calculating the processes of hydrodynamics and mass exchange in the apparatus with a centrifugal fluidized bed, Dr.Sci.Tech/ Voronezh, 2005. – 32p.

2.Agapov U.N., Barakov A.V. Prospects for the use of moving fluidized bed in Energy and teplotehnologii // Physical and technical problems of energy, environmental and resource, Voronezh: VSTU, 2005.

3.Aniskin V.I., Golubkovich A.V., Sotnikov V.I. The burning of crop residues in fluidized bed // Power. -2004. – N6.

4.Babiyan K.S., Baltyan V.N. The scheme of training of varying quality fuel for boilers with circulating fluidized bed pilot fired power // Improving the efficiency of electricity production, Novocherkassk: URSTY, 2007.

5.Baltyan V.N., Usikov N.V. Prospects and problems of introducing technology to the circulating fluidized-bed thermal Russia.

Ключевые слова: сжигание топлива в кипящем слое, тепломассообмен, псевдоожиженный слой, топливо

Keywords: Fuel combustion in the fluidized bed, heat and mass exchange, fluidized layer, fuel.

196

Информационный раздел

ЕСТЬ ПОТЕНЦИАЛ ДЛЯ РОСТА И НОВЫХ ПОБЕД

Подготовка молодых специалистов предполагает, прежде всего, высокий уровень освоения фундаментальных и технических дисциплин, которые являются безусловными приоритетами в процессе обучения. При стремлении в дальнейшем быть востребованными в сфере строительной индустрии студенты нашего вуза получают качественное образование, позволяющее овладеть любой специализацией, связанной с будущей трудовой деятельностью. Но, занимаясь подготовкой молодых кадров, необходимо прививать у них интерес и к своему физическому развитию, которое при массовом характере будет проявляться в здоровых поколениях россиян.

Над решением этой задачи с полной отдачей трудятся преподаватели кафедры физического воспитания ВГАСУ, и они по праву могут гордиться своими чемпионами как регионального, так и Российского уровня. Однако особое уважение вызывают те наставники, которые, не являясь представителями спортивных профессий по роду своей профессиональной деятельности, работают с молодежью по воспитанию их здорового духа.

На кафедре «Пожарной и промышленной безопасности» ВГАСУ работает преподавателем Карпов Леонид Данилович. Он помогает студентам овладевать знаниями по дисциплине «Пожарно-строевая подготовка». Наряду с этим, Леонид Данилович принимает активное участие в развитии в нашем ВУЗе пожарно-прикладного спорта. При его непосредственном содействии в 2004 году была создана команда студентов факультета инженерных систем и сооружений.

За совсем незначительный срок при упорной тренерской работе Карпова Л.Д. несмотря на естественный для ВУЗа процесс постоянного обновления состава сборной команды факультета инженерных систем и сооружений был достигнут целый ряд замечательных достижений. Уже в 2007 году на чемпионате России команда, представляющая наш вуз, заняла второе место в эстафете четыре по 100 м и третье место в упражнениях с выдвижной трех коленной лестницей.

Но настоящий «золотой дождь» на нашу сборную пролился в 2008 году. На зимнем чемпионате России в Уфе Денис Ефремов в упражнениях со штурмовой лестницей в окно четвертого этажа учебной башни выиграл золотую медаль. В этом же упражнении Алексей Андрианов на Международных соревнованиях, посвященных памяти героев-пожарных Чернобыля и проходивших в мае в г. Луганске, завоевал золотую медаль. В июле в г. Кисловодске на Чемпионате вооруженных сил России Сергей Карпов получил серебряную медаль за упражнения с выдвижной трех коленной лестницей. Вновь в Кисловодске на Всероссийских открытых соревнованиях на кубок России по пожарно-прикладному спорту среди министерств и ведомств, проходивших в октябре, сборная нашего вуза, выступавшая за министерство образования, заняла второе общекомандное место. Однако и здесь не обошлось без золотых медалей! Ими были награждены Иван Котюрин, Александр Ефименко, Павел Копылов и Денис Ефремов за лучшую эстафету четыре по 100 м.

Удачно начался для наших ребят и 2009 год. На международном турнире кубка Федерации пожарно-спасательного спорта Республики Беларусь первое место на 100 м полосе с препятствиями занял Руслан Хубецов. На зимнем чемпионате Европы, прошедшем в Польше, Алексей Калинин показал третий результат со штурмовой лестницей в окно четвертого этажа учебной башни.

197

Руководство ВУЗа с членами сборной факультета инженерных систем и сооружений по пожарно-прикладному спорту: верхний ряд (слева направо): Виталий Сергиенко, Александр Ефименко, декан ФИСиС С.А.Колодяжный, ректор И.С.Суровцев, тренер Л.Д.Карпов; Иван Котюрин, Сергей Трусов, заведующий кафедрой теплогазоснабжения В.Н.Мелькумов; нижний ряд (слева направо): Сергей Гордеев, Сергей Карпов, Денис Ефремов, Павел Копылов

Открытие Всероссийских соревнований по пожарно-прикладному спорту в г. Кисловодске (октябрь 2008 года)

198

Всероссийские соревнования по пожарно-прикладному спорту в Кисловодске (октябрь)

Всероссийские соревнования по пожарно-прикладному спорту в Кисловодске (октябрь)

199

Награждение сборной ВГАСУ за второе общекомандное место

В этом году на предстоящем чемпионате мира среди пожарных и спасателей 10-15 сентября в г. Уфе будут участвовать и наши студенты в составе сборной России. Замечен и высоко оценен труд тренера Карпова Леонида Даниловича, который также приглашен на чемпионат, но уже в качестве участника судейской коллегии.

Вряд ли можно с полной уверенностью выделить, что именно стало основой причины успеха наших ребят. Разумеется, прежде всего молодцы сами студенты – члены нашей сборной. Но, думается, успехи не были бы такими полными, если бы не мудрая и квалифицированная тренерская работа Леонида Даниловича Карпова и так необходимая всем добрая действенная поддержка со стороны заведующего кафедрой «Промышленной и пожарной безопасности» и декана факультета инженерных систем и сооружений Сергея Александровича Колодяжного. Прочный союз тренера, спортсменов и декана однозначно является залогом будущих новых достижений нашей команды.

Пожелаем команде по пожарно-прикладному спорту ВГАСУ дальнейших побед и успехов! И «Так держать»!

Т.В. Щукина,

начальник отдела спецпроектов журнала

200