75 группа 2 вариант / Режимы роботы и эксплуатации ТЭС / КУ / Учебное пособие

Система пылеприготовления с шахтным сепаратором применяется только для размола высокореакционных топлив, требующих для экономичного сжигания грубого помола, характеризуемого остатком на сите с размером ячейки 90 мкм более 50 %.

К недостаткам этой системы относятся большие габариты шахтных сепараторов для мощных мельниц, что не позволяет скомпоновать пылеприготовительное оборудование с топками современных котлов. По этой причине шахтно-мельничные топки на современных мощных котлах практически не применяются.

Системы пылеприготовления с молотковыми мельницами большой единичной производительности, прямым вдуванием пыли в топку, центробежными сепараторами пыли и индивидуальными вентиляторами первичного воздуха (ВПВ) перед мельницами (рис. 2.15) применяются на современных котлах, работающих на каменных углях с пониженной реакционной способностью типа экибастузского и оснащенных преимущественно регенеративными вращающимися воздухоподогревателями. Большая единичная производительность системы пылеприготовления, сравнительно небольшие габариты сепараторов пыли, развитая система пылепроводов в связи с подключением к одной мельнице через делитель пылевоздушной смеси нескольких горелок, установка в каналах первичного воздуха горелок регистров, завихривающих поток аэросмеси, предопределяют высокое аэродинамическое сопротивление системы до 3-3,5 кПа (300-350 кгс/м2). Для преодоления этого сопротивления, а также в целях защиты регенеративных вращающихся воздухоподогревателей от большого перепада давлений и неизбежного в таком случае увеличения перетоков воздуха в газоход котла (присосов), ВПВ (вентиляторы первичного воздуха) установлены в воздухопроводах горячего воздуха за воздухоподогревателями непосредственно перед мельницами. Для обеспечения надежной работы уплотнений корпусов мельницы и питателя топлива располагаемого давления дутьевого вентилятора котла (рис. 2.14) уже недостаточно, и в описываемой системе пылеприготовления (рис. 2.15) для этой цели используются специальные высоконапорные воздуходувки 29.

Недостатком этой схемы является повышенный удельный расход электроэнергии на пылеприготовление вследствие работы ВПВ на горячем воздухе.

Представленная на рис. 2.16 система пылеприготовления, работающая также под высоким давлением, отличается от приведенной на рис. 2.15 тем, что в тракт первичного воздуха котла включен самостоятельный воздухоподогреватель с предвключенным ВПВ. Эта система пылеприготовления более экономична за счет меньшего потребления электроэнергии ВПВ, работающим на холодном воздухе.

Для обеспечения охлаждения воздухоподогревателя первичного воздуха при растопках и остановах котла, когда система пылеприготовления не работает, и при работе котла на неполном количестве мельниц в схеме предусмотрена перемычка с клапаном 37 в ней.

Котлы с раздельными трактами первичного и вторичного воздуха оснащаются трубчатыми воздухоподогревателями.

100

Рис. 2.15. Система пылеприготовления для работы под давлением с прямым вдуванием пыли в топку котла, сушкой топлива горячим воздухом и индивидуальным вентилятором первичного воздуха перед мельницей:

23 – быстродействующий запорный клапан (шибер); 25-27 – задвижка; 28 – индивидуальный вентилятор первичного воздуха; 29 – вентилятор уплотняющего воздуха (ВУВ); 30 – делитель пылевоздушной смеси; 31 – автоматический сбросной (противопомпажный) клапан; 32-35 – шиберы и клапаны Остальные обозначения см. на рис. 2.14.

101

2.3.5.3. Общие сведения о контролируемых параметрах, защитах, блокировках, сигнализации в индивидуальных системах пылеприготовления

Системы пылеприготовления с ШБМ и молотковыми мельницами для обеспечения надежной, безопасной и экономичной работы оборудуются кон- трольно-измерительными приборами, технологическими защитами и блокировками, сигнализацией, автоматикой управления процессами и средствами дистанционного управления.

Перечень контролируемых параметров зависит в основном от вида размалываемого топлива, типа пылесистем и конструктивных особенностей используемого оборудования и механизмов.

Согласно ПТЭ при эксплуатации пылеприготовительных установок должен быть организован контроль за следующими (основными) процессами, показателями и оборудованием:

бесперебойным поступлением топлива в мельницу;

уровнями в бункерах сырого угля и готовой пыли;

температурой сушильного агента и пылегазовоздушной смеси на выходе из подсушивающих и размольных установок для предотвращения её повышения сверх значений, регламентированных ПТЭ;

температурой пыли в бункере;

давлением сушильного агента перед подсушивающим устройством или мельницей, перед и за МВ;

сопротивлением мельниц;

содержанием кислорода в сушильном агенте в местах, предусмотренных “Правилами взрывобезопасности топливоподачи и установок для приготовления пылевидного топлива”;

давлением (разряжением) перед мельницами и в тракте системы пылеприготовления;

разряжением в бункере пыли.

Технологические защиты автоматически выполняют оперативные переключения, предотвращают развитие аварийных ситуаций и обеспечивают аварийный останов пылесистемы в следующих случаях:

аварийного останова котла;

аварийного останова мельниц;

взрывов пыли в системе пылеприготовления. Признаками взрыва является сильный “хлопок”, выбивание пыли и газов из предохранительных клапанов; резкое повышение температуры за мельницей;

недопустимого повышения температуры пылегазовоздушной смеси за

мельницей.

При аварийном останове пылесистемы от действия защиты отключаются все механизмы: мельницы; ПСУ; пылепитатели; МВ; ВГД; воздуходувки.

Системы пылеприготовления с промбункером должны иметь блокировки, обеспечивающие отключение оборудования в следующих случаях:

при аварийном отключении мельницы – отключаются все ПСУ;

103

при аварийном отключении всех МВ или одного из них, когда другие не работают, в системах с подачей пыли сушильным агентом от МВ должны отключаться мельницы, ПСУ и питатели пыли;

при отключении всех ВГД или одного из них, когда другие не работают, в системах транспорта пыли горячим воздухом от ВГД должны отключаться все питатели пыли, МВ, ПСУ и мельницы;

при отключении одного ВГД, в системах подачи пыли воздухом от ВГД и раздельными коробами первичного воздуха должна отключаться соответствующая группа питателей пыли;

при отключении МВ, в системах с подачей пыли воздухом от дутьевого вентилятора должны отключаться ПСУ и мельница;

во всех случаях останова МВ блокировка должна закрывать плотные отключающие устройства (шибера) на газовоздухопроводе перед мельни-

цей.

Технологические блокировки в системах пылеприготовления прямого вдувания с молотковыми мельницами накладывают запрет на включение в работу механизмов, если не соблюдена принятая очередность их включения или не выполнены технологические условия, обеспечивающие надежную и безопасную эксплуатацию этих механизмов. К примеру, блокировки накладывают запрет на включение электродвигателя молотковой мельницы при отсутствии протока воды, охлаждающей вал мельницы; неработающих вентиляторах обдува электродвигателя мельницы.

Кроме этого, технологические блокировки автоматически отключают всё предвключенное, аварийно или планово отключенному механизму оборудование: дозатор комбинированного питателя сырого угля, транспортер питателя, мельницу, вентилятор первичного воздуха (мельничный вентилятор).

Системы пылеприготовления оснащаются светозвуковой сигнализацией, действующей при следующих нарушениях в работе:

внезапном отключении электродвигателей пылеприготовительного оборудования;

срабатывании технологических защит и блокировок;

недопустимом изменении контролируемых параметров указанных выше. При эксплуатации пылесистем оперативный персонал должен руково-

дствоваться следующими организационными принципами:

все исправные пылесистемы с прямым вдуванием при нагрузке котла 100-60 % от номинальной, как правило, должны быть в работе;

режим работы пылесистем должен быть организован в соответствии с режимной картой, разработанной на основе заводских характеристик и испытаний;

пуск и эксплуатация пылесистем с неисправными системами сигнализации, защит и блокировок запрещается;

для предупреждения конденсации влаги и налипания пыли на элементах оборудования перед пуском должен быть обеспечен прогрев систем пылеприготовления, режим которого должен быть установлен местной инструкцией;

для предупреждения слеживания пыли в бункерах она должна периодически (согласно местным инструкциям) срабатываться до минимального уровня;

104

при останове пылесистем на срок, превышающий предельный срок хранения пыли в бункерах, пыль должна быть полностью сработана в топку работающего котла, бункеры осмотрены и очищены;

подавать пыль в топку неработающего котла запрещается;

начало подачи в топку угольной пыли на котлах, работающих на топливах с выходом летучих менее 15 %, разрешается при тепловой нагрузке топки на растопочном топливе не ниже 30 % номинальной. При работе на топливах с выходом летучих более 15 % разрешается подача пыли при меньшей тепловой нагрузке, которая устанавливается местной инструкцией;

в помещениях пылеприготовительных установок должна соблюдаться чистота; при обнаружении пылений необходимо принять меры к их немедленному устранению;

сметать или тушить тлеющий очаг в помещении или внутри оборудования струей воды, огнетушителем либо другим способом, могущим вызвать взвихривание пыли запрещается;

все средства пожаротушения систем пылеприготовления необходимо содержать в исправности и постоянной готовности к работе;

при обслуживании систем пылеприготовления персонал должен строго соблюдать индивидуальные и общие меры безопасности.

2.3.6. Схема газовоздушного тракта котла

Газовоздушный тракт паровых котлов в общем случае предназначен для организации транспорта воздуха, необходимого для сжигания топлива, продуктов сгорания, образующихся в результате горения топлива, а также улавливания золы и шлака и рассеивания на значительное расстояние остающихся после улавливания вредных выбросов (золы, оксидов азота и серы, нагретых газов и др.).

Газовоздушный тракт (рис. 2.17) начинается от воздухозаборных окон ВЗО и заканчивается выходной насадкой дымовой трубы. При детальном рассмотрении в нём можно выделить воздушный и газовый тракты.

Воздушный тракт включает комплекс оборудования (воздуховоды, механизмы, теплообменники, устройства и т.п.), технологически связанный определенной последовательностью и обеспечивающий забор атмосферного воздуха, его подогрев до заданной температуры, транспортировку и подачу в топку через горелочные устройства, а также подачу в другие технологические системы (пылеприготовление, рециркуляция).

Газовый тракт включает также комплекс оборудования, обеспечивающий транспорт продуктов сгорания от топки котла до выхода в атмосферу. Образующиеся в топке продукты сгорания, охлаждаясь, проходят через пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель и выходят из котла. Значительная часть содержащейся в продуктах сгорания золы улавливается расположенными за котлом золоуловителями. Очищенные от золы дымовые газы направляются в дымовую трубу и выбрасываются в атмосферу, а уловленные зола и шлак направляются в систему гидрозолошлакоудаления.

Движение воздуха и продуктов сгорания сопровождается потерями давления, которые зависят от конструктивных характеристик элементов тракта и от

105

скоростей воздуха и газа в них. Преодоление потерь давления обеспечивается работой тягодутьевых установок (ДС, ДВ, ДРГ), тип и число которых определяются мощностью и конструкцией котла. При эксплуатации котла расход и скорость воздуха и газа могут изменяться даже при стабильной нагрузке, что объясняется присосами воздуха и загрязнением (заносом) поверхностей нагрева.

Увеличение присосов и загрязнений приводит к повышению скоростей газа и сопротивлению поверхности нагрева. В этих случаях возможны такие режимы работы котла, когда тягодутьевые механизмы не могут обеспечить подачу и перемещение требуемого количества воздуха и образующихся продуктов сгорания. В таких случаях нормальный режим работы системы газовоздушного тракта может быть налажен только при разгрузке котла. То есть увеличение присосов и загрязнения поверхностей нагрева приводят к ограничению номинальной паропроизводительности котла.

Ранее отмечалось, что для преодоления сопротивления газовоздушного тракта в схеме используются дутьевые вентиляторы, дымососы и дымососы рециркуляции дымовых газов. В зависимости от состава тягодутьевых механизмов, установленных в схеме, и режима их работы, системы газовоздушного тракта классифицируют как работающие с уравновешенной тягой и работающие под наддувом.

Если воздух до топки транспортируется дутьевыми вентиляторами под избыточным давлением выше атмосферного, а продукты сгорания – дымососами под разряжением, то схему газовоздушного тракта называют уравновешенной или сбалансированной. В этом случае аэродинамический режим в газовом тракте работающего котла контролируется по давлению в верхней части топки, которое должно поддерживаться на уровне минус 2…3 мм вод.ст. Эксплуатация газового тракта котла под разряжением способствует снижению загазованности котельного цеха продуктами сгорания, но ведет к появлению присосов холодного воздуха в топку и газоходы, что в конечном итоге снижает экономичность работы котла.

Если транспорт воздуха до топки и продуктов сгорания до выхода в атмосферу обеспечивается только дутьевыми вентиляторами без дымососов (дымососы в схеме могут отсутствовать), то весь газовоздушный тракт находится при давлении выше атмосферного, и в этом случае схема и котел работают под наддувом.

Наддув, наряду с ростом экономичности работы котла в результате ликвидации присосов, позволяет дополнительно повысить экономичность системы газовоздушного тракта, так как исключаются дымососы. По сравнению с котлами с уравновешенной тягой в котлах, работающих под поддувом, объем газов меньше. Кроме того, снижается металлоемкость газоходов в результате упрощения их компоновки (так как отсутствует дымосос), сопротивление в них падает, снижается износ лопаток тягодутьевых механизмов, занос их золой и др. Однако наддув требует изменения конструкции котлов, перехода на газоплотное их исполнение с использованием цельносварных мембранных и плавниковых панелей. При этом, чтобы исключить пыление из газоходов в цех, повышаются требования к их герметичности и котлов в целом.

Применительно к конкретным котельным установкам структура схем газовоздушного тракта котла зависит:

107

от вида сжигаемого топлива;

наличия и назначения рециркуляции дымовых газов;

типа используемых воздухоподогревателей;

параметров и паропроизводительности котла;

конструктивного исполнения поверхностей нагрева и обмуровки котла. Вид основного топлива обусловливает наличие или отсутствие в схеме га-

зовоздушного тракта золоуловителей; отводов горячего и слабоподогретого воздуха, инертного газа в систему пылеприготовления; газоходов и дымососов рециркуляции дымовых газов и др.

Рециркуляция дымовых газов может использоваться для регулирования температуры вторичного пара (в котлах с промежуточным перегревом пара), снижения концентрации окислов азота в дымовых газах, защиты пароперегревательных поверхностей нагрева от шлакования. Следует отметить, что место ввода рециркулирующих дымовых газов (в холодную воронку топки; в верх топки “до” фестона или “за” ним; в горелочные устройства) определяется назначением схемы рециркуляции. Известно также, что использование рециркуляции дымовых газов всегда приводит к снижению КПД котла.

Газовоздушный тракт котла может быть оборудован рекуперативными (трубчатыми) или регенеративными (вращающимися) воздухоподогревателями. Отличительная особенность структуры газовоздушного тракта котла с регенеративными воздухоподогревателями (РВП) состоит в том, что РВП монтируют за пределами котла, они имеют индивидуальную обвязку воздуховодами и газоходами, укомплектованными отключающими шиберами, позволяющими осуществлять очистку, ремонт и другие работы без полного останова котла. В то же время схема газовоздушного тракта котла в этом случае усложняется наличием входящих в нее технологических систем, несвойственных схемам с рекуперативными воздухоподогревателями, обеспечивающих надёжность, безопасность и экономичность работы РВП. К таким дополнительным системам обвязки РВП относятся системы смазки подшипников, обмывки и очистки поверхности нагрева, привода ротора (основная и резервная).

Паропроизводительность котлов определяет необходимые расходы воздуха, объемы продуктов сгорания и соответственно компоновку и тип воздухоподогревателей, параметры и количество тягодутьевых машин, конструкцию запорно-регулирующих устройств и т.д.

Конструктивное исполнение котла (газоплотный или обыкновенный) определяет состав тягодутьевых механизмов, конструкцию и тип воздухоподогревателей, комплектацию контрольно-измерительных приборов и режимные параметры системы.

Несмотря на разнообразие факторов, влияющих на структуру схем газовоздушного тракта современных энергетических котлов, имеются и общие принципы их формирования, например:

большинство схем газовоздушных трактов энергетических котлов работают на уравновешенной тяге, то есть комплектуются дымососами и дутьевыми вентиляторами, и газовый тракт эксплуатируется под разряжением;

для обеспечения возможности управления равномерностью потока газа (воздуха) по ширине газоходов (воздуховодов), а также для повышения

108

надёжности схемы газовоздушного тракта укомплектовываются двумя или более одноименными тягодутьевыми механизмами, исходя из того, что при номинальной нагрузке котла их загрузка не должна быть менее 85 % от номинальной, при отсутствии заноса газовоздушного тракта котла;

для безопасной организации ремонта тягодутьевых механизмов, кроме штатных шиберов в схеме предусматриваются уплотненные фланцевые разъемы, используемые для установки в них ремонтных шиберов;

для защиты элементов газовоздушного тракта котла от разрушений при возникновении хлопков в топке и газоходах устанавливают взрывные

клапаны.

Далее рассмотрим практическую реализацию перечисленных выше принципов на схеме газовоздушного тракта пылеугольного котла (рис. 2.17).

Холодный воздух (зимой – с улицы, летом – из помещения котельной) через воздухозаборные окна (ВЗО) и всасывающий воздуховод засасывается дутьевыми вентиляторами (ДВ-А, Б) и под давлением подается в воздушный тракт котла. При этом осуществляется подогрев воздуха в паровых калориферах (при сжигании мазута) и двух ступенях рекуперативного трубчатого воздухоподогревателя. Далее горячий воздух подаётся в горелки (в качестве вторичного воздуха) и в систему пылеприготовления для сушки и транспорта топливной пыли из мельницы в бункер пыли или в горелки (в качестве первичного воздуха).

Для регулирования сушильной производительности мельницы предусмотрена подача в пылесистему слабоподогретого воздуха, отбираемого после “холодной” части ТВП-I.

Использование калориферов котла для предварительного подогрева холодного воздуха обеспечивает снижение низкотемпературной коррозии "холодных" пакетов ТВП при работе котла на мазуте. При сжигании твердого топлива с повышенной влажностью и низким содержанием серы калориферы отключаются.

Для исключения намерзания льда во всасывающих воздуховодах дутьевых вентиляторов в зимнее время года в схеме предусмотрены перемычки для подачи в них горячего воздуха. А для регулирования расхода установлены запорно-регулирующие шибера. При средних и выше нагрузках котла повышение температуры холодного воздуха до ТВП может осуществляться также за счет подачи соответствующего количества горячего воздуха через упомянутые выше перемычки.

Установленные в схеме ДРГ-А,Б обеспечивают подачу продуктов сгорания, с температурой не более 400 С, в общий короб горячего воздуха и предназначены для снижения концентрации окислов азота в продуктах сгорания, за счет снижения температуры факела.

Наличие дымососов и вентиляторов обеспечивает возможность использования схемы газовоздушного тракта котла под уравновешенной тягой. То есть дымовые газы из газоходов котла удаляют за счет разрежения создаваемого двумя дымососами. На выходе из котла продукты сгорания очищаются от золовых частиц в золоуловителях.

Наличие поперечных связей между нитками А и Б в воздушном и газовом тракте позволяет организовать работу котла на одном тягодутьевом меха-

109