книги из ГПНТБ / Энергетическое использование фрезерного торфа

Рис. 6-15. Схема конфигурации топок с шахтно-мельничными уста­ новками,

133

На рис. 6-15,о. приведена схема TöfiKii ГРЭС Мосэнер­ го, имеющая глубину, равную 5,7 м, п радиус амбразуры, равный ~0,85 м.

Таким образом, глубина топки занижена против рас­ четной величины, вследствие чего ядро факела обычно размещается у задней стенки топки. Весь активный поток газов оказывается сильно прижатым к задней части топ­ ки, при этом передняя, верхняя часть камеры заполняет­ ся малоподвижными циркуляционными потоками газов. Характер движения потоков в приведенной топочной ка­ мере показывает, что для принятых амбразур, их место расположения, способ подачи вторичного воздуха и кон­ фигурация топочной камеры не являются рациональ­ ными.

Лучшее заполнение топки активными потоками газа в рассматриваемой топочной камере может быть получе­ но при подаче части воздуха через заднюю стенку топки и отсосе части газов со стороны передней стенки (напри­ мер, для целей подсушки топлива). Подача воздуха со стороны задней стенки оттесняет потоки в сторону перед­ ней стенки; отсос газов со стороны передней стенки при­ ближает к ней активные потоки газов, тем самым улуч­ шается заполнение топки потоками газов.

На рис. 6-15,д приведена схема топки ГРЭС Латвэиерго. Удлинение пути газового потока и отжатие его к передней верхней части топки достигается здесь с по­ мощью наклонно-горизонтальной перегородки, установ­ ленной перед конвективным пучком котла. Заполнение топки активными потоками газов в этой конфигурации камеры и обычных конструкциях амбразур и их распо­ ложение оказывается более полным.

На рис. 6-15,е приводится схема топочной камеры при обычных амбразурах, которая рекомендуется для топок с шахтно-мельничными установками. Улучшение запол­ нения топки активными потоками газов предполагается здесь достигнуть за счет резкого выступа, который полу­ чает задняя стенка топки. Однако при повышенном те­ пловом напряжении топочной камеры наличие этого вы­ ступа, очевидно, будет представлять очаг шлакования этой части топки. Поэтому эту форму топочной камеры нельзя считать рациональной.

На рис. 6-15,ж дана схема топки котла Ярэнерго. Глу­ бина этой топки сравнительно большая ( — 6,5 м) при относительно небольшой высоте топки ( — 8,0 м). Такая

134

Улучшение заполнения камеры активными потоками газов достигается здесь срезом переднего верхнего угла топки и тангенциальным подводом вторичного воздуха в холодную воронку. Однако такая конфигурация каме­ ры получена за счет значительного уменьшения топоч­ ного объема л, следовательно, сокращения радиационной поверхности котла.

На рис. 6-15,и приведена конфигурация топочной ка­ меры по схеме ІДКТИ. В отношении аэродинамических характеристик такая конфигурация топки оказывается более удовлетворительной. Объем топочной камеры луч­ ше заполняется активными потоками газов; зоны цир­ куляций почти отсутствуют.

Разнообразные схемы конфигураций топочных камер рис. 6-15 относятся к случаю фронтального расположения шахтно-мельничных установок. В случае углового распо­ ложения мельниц и горелок наиболее приемлемой фор­ мой камеры будет прямоугольная (рис. 6-15,о) при орга­ низации двухступенчатого сжигания топлива.

Для интенсификации процесса горения, получения наибольших значений к. п. д. топки, а также получения повышенной паропроизводительности котельного агрега­ та существенным фактором является рациональная орга­ низация подачи воздуха в топочную камеру.

Рациональный способ подачи воздуха в топку должен обеспечить: распределение воздуха по зонам топки в ко­ личествах, необходимых для наиболее совершенного и своевременного выжига горючих пыли в топочной камере (т. е. соответствующие избытки воздуха в ней), получе­ ние максимальных относительных скоростей между ча­ стицами пыли и воздухом, повышенную турбулизацию потоков, исключающую перекосы в составе газов и тем­ ператур по сторонам топки, наилучшее заполнение то­ почной камеры активными потоками газов, центральное расположение ядра факела и наименьшую вероятность шлакования топки.

На рис. 6-16,а приводится обычная схема подачи воз­ духа в топку. Этот способ подачи воздуха в топку не

135

удовлетворяет условиям получения хорошего заполне­ ния топки активными потоками топочных газов.

Движение пыли и воздуха в данном случае обуслов­ ливает малые относительные скорости между ними, ■а следовательно, низкую старость реакции горения. Большое количество воздуха, подаваемого в мельницу

.для сушки топлива (0,7-н0,8) G0б, сильно сужает воз-

Рігс. 6-16. Схемы подачи воздуха в топку с шахтно-мель- ничиоіі установкой.

весь воздух, необходимый для процесса горения, пода­

136

духа, которые приводят к образованию химического нёдожога.

Ыа рис. 6-16,6 приводится распределение воздуха по схеме ВТИ. Подача воздуха через шлицы, располо­ женные над амбразурой, в этой схеме не предусмотрена. Через устье холодной воронки организуется дополни­ тельная подача вторичного воздуха. Этот воздух вместе

своздухом, подаваемым через шлицы, расположенные под амбразурой, создает благоприятные условия для поддержания во взвешенном состоянии грубодисперспой пыли, и, таким образом, предотвращается преждевре­ менное ее выпадение в зону холодной воронки. В осталь­ ном аэродинамическая характеристика топочной камеры

сраспределением воздуха по схеме ВТИ принципиально

мало чем отличается от схемы, приведенной на рис. 6-16,а.

Для улучшения заполнения топочного объема актив­ ными потоками газов по нашему предложению на ГРЭС Мосэнерго была выполнена подача третичного воздуха

вверх и вниз под углом 30°. Подача воздуха через зад­ нюю стенку топки позволяет оттеснить восходящий поток газов к передней части топки. При этом встречное дутье третичного воздуха по отношению к движущейся навст­ речу пыли, подаваемой из амбразуры, позволяет полу­ чить более высокие относительные скорости между воз­ духом и пылью, а следовательно, повысить тем самым скорость реагирования компонентов реакции процесса горения. Такая подача воздуха в топку заметно интенси­ фицирует турбулизацию газов в топке, что в свою оче­ редь повышает скорость реакции горения и вместе с тем создает более равномерные температурное и газовое поля, устраняя тем самым их перекос по сторонам топки. Подвод части первичного воздуха в корень факела непо­ средственно в амбразуре создает широко расходящийся факел уже на выходе его из амбразуры. Испытания этой схемы распределения воздуха показали заметное улучшение работы топки.

На рис. 6-16,г приведен предложенный второй вари­ ант подачи вторичного и третичного воздуха через зад­ нюю стенку топки. Эта схема принципиально мало чем отличается от вышерассмотренной и предусматривается

137

для случая, когда в качестве сушильного агента наряду с горячим воздухом используются также и топочные газы, отсасываемые из топки. Поскольку пыль, выдаваемая в амбразуру, в этом случае оказывается забалластирован­ ной инертными газами (Н20, С02),то для соответствую­ щего аэрирования ее в верхнюю часть шахты подводит­ ся некоторая часть воздуха. Для тех же целей в этой схеме необходима подача воздуха через шлицы, распо­ ложенные над амбразурой.

Видй Вид Л

ЙО

.. 2)

лч Т

\1 8

іѵ

Рис. 6-17. Разновидность горелок шахтно-мельничных топок.

а — с открытой амбразурой; б — с горизонтальным рассека­ телем; в — с крестовннообразной вставкой для подачи вто­ ричного воздуха; г — с эжекцнонной вставкой; д — с плоски­ ми параллельными струями;

138

Следует заметить, что использование в качестве су­ шильного агента только чистого воздуха не позволяет осуществлять рациональное распределение вторичного и третичного воздуха в топке, так как 60—70% воздуха, необходимого для горения, следует подавать в мельницу в качестве сушильного агента. Указанная связь между

.работой шахтно-мельничной установки и топки в значи­ тельной степени сужает маневренность установления ре­ жимов процесса горения при поступлении в топку топли­ ва переменного качества.

На рис. 6-16,5 приведена схема ЦКТИ для подачи воздуха в топку. Особенностью этой схемы является по­ дача третичного воздуха не через заднюю стенку, а с уг­ лов боковых стен топки. Такая подача воздуха, видимо, менее эффективна, чем подвод его через заднюю стенку топки, так как при этом не обеспечивается отжатие факе­ ла от задней стенки и затрудняется подвод воздуха в зону, наиболее бедную кислородом.

На рис. 6-17 приводятся амбразуры различных кон­ струкций.

Для рассредоточения мощного пылевоздушного пото­ ка, выходящего из сепарационной шахты, в некоторых случаях амбразуры разделяются перегородкой на два выходных окна (рис. 6-17,6). Однако это мероприятие не является радикальным средством для улучшения

е — горелочное устройство для сжигания фрезерного торфа в котлах паропроизводнтелыюстыо 120 т/ч; / — сепарацнонная шахта; 2 — эжектирующее сопло; 3 — ре­ гулирующие заслонки; 4 — общий короб вторичного воздуха.

139

аэродинамической характеристики потока, так как при этом не обеспечивается достаточно хороший разнос фа­ кела.

На рис. 6-17,в дана амбразура со вставкой металли­ ческой крестовины, установленная на ГРЭС № 5 Мос­ энерго. Осмотр этой вставки после двух месяцев работы топки показал, что крестовина не имеет признаков за­ метного износа или обгорания. Топка с указанной амб­ разурой работала удовлетворительно.

Металлическая крестовина, устанавливаемая в гор­ ловине амбразуры, рассредоточивает пылевоздушный поток, выходящий из сепарационной шахты, на четыре менее мощных потока, которые под воздействием воз­ душных струй, выходящих из полой металлической кре­ стовины, разносятся во все стороны, в результате чего скорости потока факела быстро затухают. Одновремен­ но достигается равномерный подвод воздуха по всей массе аэросмеси.

Разнос факела необходим во избежание удара факе­ ла в заднюю стенку топки, который имеет место при вводе в топку мощной струи.

Подвод горячего воздуха в корень факела необходим для топлив, имеющих большой выход летучих веществ, для сгорания которых уже на начальном участке факе­ ла требуется большое количество воздуха.

На рис. б-17,г изображена амбразура эжекционного типа конструкции ЦК.ТИ. Разнос факела в данной амб­ разуре осуществляется лишь в вертикальной плоскости с помощью струй воздуха, выходящего из встроенных в амбразуру воздуховодов прямоугольного сечения. За счет струй воздуха, выходящего из каналов со скоро­ стью, равной 50 м/сек, в амбразуре создается некоторое разрежение, вследствие которого пыль из шахты как бы отсасывается.

В последнее время появился ряд конструкций амбра­ зур (например, конструкции МЭИ и пр.), в которых аэросмесь разделяется на еще большее количество струй.

Широкое применение на электростанциях, сжигаю­ щих фрезерный торф, получили горелки с плоскими параллельными струями, разработанные МЭИ (автор докт. техн. наук Д. М. Хзмалян). В прежних конструк­ циях они выполнялись по две горелки на шахтно-мель­ ничную установку (рис. 6-17,5). В дальнейшем они ста­

140

ли выполняться по системе одноструйной горелки на одну шахтно-мельничную установку (рис. 6-17,е), чем достигалось конструктивное упрощение без ущерба эф­ фективности работы горелки (меньшая разводка экран­ ных труб и пр.). Указанные горелки установлены на мно­ гих электростанциях, проведены соответствующие иссле­ дования, накоплен большой эксплуатационный опыт, разработана методика их расчета.

Работа этих горелок на Шатурской ГРЭС, Могилев­ ской ТЭЦ, Смолевичской ГРЭС, Василевичской ГРЭС и др. показала их достаточную эффективность и надеж­ ность. В настоящее время этими горелками оборудованы сверхмощные котельные агрегаты (Шатурская ГРЭС).

Основное преимущество горелок состоит в том, что благодаря подачи части воздуха (вторичного) в корень пылевоздушного потока, выходящего из сепарационной шахты в виде плоской, достаточно тонкой струи, эжектируется значительное количество горячих топочных газов при одновременном развитиитурбулизации потока. След­ ствием указанного является быстрое зажигание топлив­ ной пыли с увеличением скорости фронта воспламене­ ния, приближение ядра факела горения к устью горел­ ки, снижение пульсации, улучшение выгорания пыли и обеспечение бесшлаковочной работы топки.

Отношение высоты амбразуры к ее ширине составля­

устойчиво и экономично сжигать торф с влажностью до 53% и повысить к. п. д. котлов на 1,5—2%.

6-2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

Автоматизация работы котельного оборудования

На первой стадии автоматизации при ручном управ­ лении на действующем оборудовании электростанций внедрялись айторегуляторы отдельных процессов. Этим достигалось улучшение ряда экономических показате­ лей: уменьшение расхода топлива, сокращение Нислегі^ ности обслуживающего персонала, повышение надежно­ сти работы оборудования.

141

Автоматизация котельного оборудования приводит к уменьшению колебания давления пара перед турбина­ ми, что связано со снижением удельного расхода топли­ ва. Экономия топлива за этот счет достигает 0,2—0,3%..

Благоприятно также сказывается на экономических: показателях работы турбин более точное поддержание' температуры перегретого пара на оптимальном значении! при автоматизации регулирования перегрева. Имеются электростанции, на которых снижение расхода топлива: за этот счет достигает 0,4—0,6%.

Автоматизация позволила расширить зону обслужи­ вания основного оборудования. Типичным стало обслу­ живание одним машинистом двух-трех котлов.

Затраты на автоматизацию котлов электростанций неблочного типа окупаются в течение 1,5—3 лет.

Автоматизация производственных процессов позво­ лила почти полностью ликвидировать профессии дежур­ ных по пылеприготовлению и тяго-дутьевым установкам котлов. Значительно сократился контингент помощников машинистов котлов и турбинных установок.

Теперь на многих электростанциях один машинист обслуживает две турбины.

На Шатурской ГРЭС (до реконструкции) автомати­ ческое регулирование процесса горения системы ВТИ производилось регуляторами: давления (топлива); об­ щего воздуха; загрузки мельниц (первичный воздух); разрежения (тяги).

Регулятор давления (топлива) поддерживает посто­ янное давление пара за котлом, воздействуя на паро­ производительность котла путем регулирования подачи топлива. Для более плавного регулирования процессом регулятор оснащен упругой обратной связью. Элемента­ ми измерительной схемы являются: чувствительный ма­ нометр системы ВТИ с индукционным датчиком и задат­ чик (потенциометр, сопротивление около 50 ом и изме­ рительный блок, состоящий из трансформатора, питаю­ щего датчика, выпрямителя и сопротивлений).

Регулятор общего воздуха получает основной им­ пульс от датчика положения, установленного в колонке сервомотора вентилятора. Регулятор общего воздуха работает согласно изменениям подаваемого количества топлива в шахту мельницы. Изменение соотношения топ­ ливо—-воздух производится вручную. При вращении рукоятки задатчика можно изменять в определенных

142