Netradits_Energetika_Uch_1

Характеристики сжигаемого топлива

В котлах, установленных на электростанции, экспериментально уже сжигалась древесная биомасса вместе с силезским каменным углем. Количество биомассы по тепловой доле находилось на уровне 10 %. Характеристики древесной биомассы (вариант 1) и генераторного газа (вариант 2) приведены в табл. 7П.1.

Т а б л и ц а П7.1

Основное топливо – силезский каменный уголь Qir=4987 ккал/кг.

330

Конструкция топочно-горелочных устройств

Все решения по размещению основных пылеугольных и сбросных горелок на котле сохраняются. Две древесные вихревые горелки предлагается разместить на боковых стенах топки на уровне первого яруса основных горелок (рис. 7П.3). В горелках для сжигания древесной биомассы опилки могут подаваться в канал первичного воздуха с закруткой потока улиточным или аксиальным лопаточным завихрителем. Подача угольной пыли в комбинированную горелку по пылепроводу ПВКд при этом исключается. Сброс отработавшего сушильнотранспортирующего агента целесообразно выполнить в сбросные горелки восстановительной ступени с выделением для этого специального канала.

Дополнительно предлагается установить систему нижнего дутья в районе шлакового комода с подводом на него горячего воздуха в количестве 10 % от Vo (рис. 7П.3).

По варианту 2 со сжиганием генераторного газа устанавливаются вихревые газовые горелки на боковых стенах топки на уровне первого яруса основных горелок.

Расчет системы подачи биомассы в горелки и выбор оборудования (питателей, дозаторов, дробилок, микромельницы и др.) производится на подачу и приготовление 20 % биомассы (по теплу).

Тепловые расчеты котла

Тепловые расчеты котла выполнены с сохранением расчетной схемы и поверхностей нагрева котла ОР-210М. Тепловая доля древесной биомассы в расчетах по варианту автономной подачи биомассы в котел составляла 7…10 %. Проверено влияние разброса характеристик биомассы в диапазоне Qir = 1800…3100 ккал/кг и Wr = 26…54 %; Аr = 0,5…2 %. При этом по котлу сохраняются принципиальные решения по технологии стадийно-ступенчатого сжигания угля с организацией восстановительной ступени.

Предварительные расчеты по Вариантам 1 и 2 (сжигание опилок в кипящем слое с подачей генераторного газа в котел) и сравнение полученных результатов приведено в табл. 7П.2. Дополнительное сжигание

332

Т а б л и ц а П7.2

Предварительные расчеты котла типа ОР-210, предназначенного для совместного сжигания биомассы с каменным углем

10 % по теплу древесных опилок позволяет увеличить паропроизводительность нового котла до 230 т/ч при сохранении проектных поверхностей нагрева котла, который рассчитан на 210 т/ч. При этом не возникает серьезных опасений по шлакованию поверхностей, поскольку доля биомассы невелика – 20…30 % от объема угля, что соответствует тепловой доле 10 %. В то же время проведенные исследования (Совместное факельное сжигание биомасс с углем // Теплоэнергетика. – 2001. – № 2. – С. 26–33) показывают, что с переходом на сжигание смеси и далее с ростом доли биомассы интенсивность шлакования и доля налипшего материала возрастают. Образующиеся при сжигании смесей с биомассой отложения упрочняются вследствие спекания значительно сильнее.

Из таблицы видно, что несмотря на небольшую тепловую долю опилок растет температура уходящих газов с проектных 130…133 °С – при сжигании только угля, до 138 °С – при совместном сжигании, а при дожигании генераторного газа по Варианту 2– до 146 °С с соответствующим снижением экономичности котла. При этом с целью сравнения вариантов между собой доля рециркуляции газов, поступающих после пылесистемы в сбросные горелки, принята везде одинаковой и соответствует работе одной пылесистемы.

334

П7.2. Вариант 3 предложений по сжиганию древесной биомассы в котле ОР-210

среконструированной топкой

Впредложении рассмотрена возможность сжигания 100 % древесной биомассы в котле с топкой реконструированной для сжигания топлива (опилок) в стационарном кипящем слое. В настоящей работе для котла предлагается за основу по поверхностям нагрева принять проектные решения по котлу ОР-210М, при этом реконструкции подвергается топочная камера (см. рис. П7.4).

В нижней ошипованной части топки в камере с размерами 6 ×6,58 м, устанавливается решетка для сжигания топлива в кипящем слое. Топливо на решетку поступает через два ввода, расположенных с фронта котла и транспортируется паром с Р = 14 кгс/см2 или воздухом. Мазутные растопочные форсунки расположены на боковых стенах на уровне основных вводов топлива. Скорость ожижения слоя находится в пределах 2…3 м/с, что требует достаточно большой поверхности решетки. При больших скоростях могут возникать проблемы с уносом. Теплонапряжение решетки составляет 1,93 МВт/м2, что соответствует рекомендациям по проектированию котлов с КС. Низкотемпературное сжигание происходит в основном в надслоевом пространстве, при этом в слой подается ~50…60 % воздуха, на охлаждение неработающих мазутных форсунок – 10 % BVo. Температура в слое поддерживается на уровне 850…900 °С. После перехода на сечение 7,36×7,92 м специальными соплами, расположенными выше основных вводов биомассы, подаётся воздух для дожигания (40…50 % BVo). Для регулирования температуры в слое используются уходящие газы (t = 140…150 °С) рециркуляции – до 20…25 % в зависимости от влажности опилок; может также быть использована присадка холодного воздуха в слой.

Предварительные расчеты показали, что для выполнения совокупности ряда требований, предъявляемых к котлам с кипящим слоем, новый котел при работе на древесной биомассе может иметь следующие основные параметры:

yпаропроизводительность D = 110…120 т/ч;

yдавление Р = 9,8 МПа;

yтемпература перегретого пара t = 540 °С.

335

336

Система подачи древесной биомассы представлена на рис. П7.5. Со склада топлива древесные отходы подаются ленточным конвейером на отжимную пресс-машину, предназначенную для снижения влажности. За пресс-машиной устанавливается рубильная машина для предотвращения прохождения крупных кусков дерева по тракту. Для улавливания гвоздей, проволоки, металлических включений над ленточным конвейером устанавливается электромагнитный металлоуловитель. С ленточного конвейера топливо сбрасывается плужковыми сбрасывателями в промежуточную емкость, откуда далее транспортируется пневмотранспортом в котельную ячейку котла.

Всуществующей котельной ячейке производится реконструкция оборудования пылеприготовления.

Подающееся топливо доставляется в циклон, транспортирующий запыленный агент сбрасывается в топку, топливо через газоплотный лопастной затвор поступает в два бункера топлива (левый и правый). Из бункеров топлива древесные отходы подаются шнековыми питателями в течку на лопастной затвор и далее – в котел. Регулирование нагрузки котла осуществляется посредством изменения скорости вращения шнековых питателей. На вводе топлива в котел предусматривается установка узла раздачи топлива, обеспечивающего его равномерное распределение по всей площади решетки.

Для исходной загрузки и восполнения уровня песка в топке дополнительно устанавливается бункер песка, откуда песок подается шнековым конвейером в течки и далее – в топливные течки. Объем подачи песка регулируется скоростью вращения шнека. Для большего регулирования распределения песка по топке на течке песка устанавливается перекидной шибер.

Вкотлах, установленных на электростанции экспериментально уже сжигалась древесная биомасса. Для предварительных расчетов котла, сжигающего 100 % древесных отходов, эти характеристики были взяты за основу (табл. П7.3).

Предварительные расчеты котла с кипящим слоем выполнены по программе «Heat-KS» (ОАО «НПО ЦКТИ») с сохранением расчетной схемы и поверхностей нагрева котла ОР-210М. Основные результаты представлены в табл. П7.4.

337

Рис. П7.5. Система подачи древесной биомассы в топку котла ОР-210 (120)-100-540