- •Природоохранные технологии на тэс
- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение
- •1.Современные технологические способы подавления оксидов азота
- •1.1. Этапы развития котельной техники России
- •1.2. Двухступенчатое сжигание.
- •Отрицательные последствия применения двухступенчатого сжигания
- •Опыт компании «Mitsui Babcock» по усовершенствованию двухступенчатого сжигания
- •1.3. Внедрение метода трехступенчатого сжигания на угольных электростанциях в России и снг
- •1.4. Усовершенствование метода трехступенчатого сжигания
- •1.5. Концентрическое сжигание
- •1.6.Подача воды или пара в зону горения.
- •Практическая реализация снижения nOx за счет впрыска пара
- •1.7. Опыт мэи по подавлению оксидов азота впрыском воды в зону горения
- •1.8. Рециркуляция дымовых газов
- •2. Сжигание топлив в кипящем слое
- •2.1. Сжигание твердых топлив в топках котлов, с классическим кипящим слоем
- •2.2. Топки с циркулирующим кипящим слоем
- •2.2.1. Отечественные котлы с циркулирующим кипящим слоем
- •2.2.2. Котлы с циркулирующим кипящим слоем под давлением
- •2.2.3.Зарубежные котлы с кипящим слоем (промышленный опыт)
- •Котлы с кипящим слоем, эксплуатируемые в сша
- •Применение котлов с цкс для сжигания сланцев
- •1.3.Сжигание твердых топлив с использованием аэрофонтанных предтопков
- •3. Плазменная технология
- •4. Разработка новых конструкций топочных камер для сжигания углей
- •4.1. Вихревые топки с жидким шлакоудалением
- •4.2.Принцип технологии вихревого низкотемпературного сжигания
- •4.2.1. Экономичность вир технологии
- •4.2.2. Экологические показатели
- •4.2.3.Надежность и маневренность
- •4.2.4. Результаты испытаний модернизированного котла пк-38 (ст. № 3а) Назаровской грэс
- •4.3.Пылеугольный котел с кольцевой топкой для крупных энергоблоков
- •5.Низкоэмиссионные горелочные устройства
- •5.1. Газомазутные малотоксичные горелки Классификация малотоксичных горелок
- •5.2. Зарубежные разработки малотоксичных горелок
- •5.2.1.Опыт внедрения малотоксичных горелок фирмой «Бабкок-Вилькокс»
- •5.2.2. Опыт внедрения малотоксичных вихревых горелок в Великобритании
- •5.2.3.Малотоксичные горелки, разработанные в Японии
- •5.3.Опыт внедрения малотоксичных зарубежных горелок в России
- •5.4. Работы вти по созданию малотоксичных горелок
- •5.4.1.Вихревые горелки вти
- •5.4.2. Работы вти по применению предварительной термоподготовки угольной пыли для создания горелочных устройств /6–9./
- •5.5. Разработки Томь-Усинской грэс и кгту по созданию горелочного устройства для снижения оксидов азота при сжигании газовых и длиннопламенных каменных углей в топках с жидким шлакоудалением
- •6.Термическая подготовка углей перед сжиганием в условиях тэс
- •6.1.Термическая подготовка углей в термоциклонных предтопках
- •6.2. Разработки эниНа
- •6.3. Разработки СибВти
- •6.4.Термическая подготовка углей с помощью плазменного газификатора
- •6.5. Работы Политехнического института сфу по применению предварительной термической подготовки углей в условиях тепловой электростанции для снижения оксидов азота.
- •7. Сжигание водотопливных суспензий
- •7.1. Современное состояние технологии сжигания водотопливных суспензий
- •7.2.Основные технологические характеристики водотопливных суспензий /5/.
- •7.3. Опыт применения водоугольных суспензий
- •7.3. Суспензионное топливо для мазутных тэс и котельных /5/.
- •7.4. Опыт применения водомазутных эмульсий на энергетических котлах тгмп - 314 и тгм - 96 тэц - 23 оао « Мосэнерго» /7/.
- •7.5.Разработки института «Новосибирсктеплоэлектропроект».
- •7.6. Исследования мэи (Технический университет) по применению водомазутных эмультсий для улучшения технико-экономических и экологических характеристик котельных агрегатов
- •7.7. Технико-экономическая перспективаиспользования суспензионного угольного топлива /5/.
- •8. Пассивные методы снижения токсичности дымовых газов при сжигании топлив
- •8.1. Химические методы очистки дымовых газов от оксидов серы
- •Мокросухой способ
- •Мокрый известняковый способ.
- •Озоновый способ
- •8.2.Химические методы очистки дымовых газов от оксидов азота
- •Технология сша
- •9. Золоулавливание на тэс
- •10. Мероприятия по снижению шума от оборудования тэс
- •11. Дымовые трубы тэс
- •Высота трубы, м 120 150 180 240 330
- •12. Защита водоемов от загрязнения сточными водами
- •12.1.Храктеристика сточных вод
- •12.2. Наиболее прогрессивные технические решения при эксплуатации электростанций «Мосэнерго» за счет внедрения кавитационных технологий.
- •Заключение
- •Список использованных источников Предисловие
- •К разделу № 1
- •К разделу № 2
- •К разделу № 3
- •К разделу № 4
- •К разделу №5
- •К разделу № 6
- •К разделу № 7
- •К разделу № 8
7.2.Основные технологические характеристики водотопливных суспензий /5/.
До сих пор топливная политика в теплоэнергетике строилась исходя из минимизации издержек при использовании топлива и повышении его качества и удобства использования. При дороговизне газа и мазута на рынке должно появиться топливо с высокими экологическими показателями, которое, с одной стороны, позволит уменьшить издержки при его приобретении, а с другой стороны при минимальных капитальных затратах у потребителя.
Как показывает опыт России и многих других стран мира, таким топливом может быть водонаполненное угольное топливо, в отечественной литературе чаще носящее название «водоугольное топливо» (ВУТ) или водоугольные суспензии (ВУС).
Водоугольная суспензия – это равномерная смесь мелких частиц угля с водой, обладающая свойством текучести, достаточным для распыливания её в форсунках для жидкого топлива для организации топочного процесса. В этом случае ВУС называют водоугольным топливом (ВУТ). Водоугольная суспензия никогда не окисляется, её топливная характеристика постоянная. Минимальная теплота сгорания ВУТ, при которой оно эффективно сгорает составляет примерно 1500 ккал/кг. Многочисленные исследования показали, что при использовании ВУТ температура воспламенения капель слабо зависит от выхода летучих исходного угля и в зависимости от марки угя она колеблется в пределах 400–500 ˚С, вместо 550–1050 ˚С для сухого угля.
Результаты исследований показали, что при традиционном сжигании рядового угля поверхность топливных частиц изолирована от кислорода подаваемого на сжигание воздуха слоем сорбированных продуктов реакции угля (углекислотой и др.), для десорбции которых и последующего воспламенения требуется высокий температурный уровень.
При сжигании капли водоугольной суспензии она не распадается, а сохраняет свою структуру до полного выгорания углеродистых соединений при этом зона испарения воды с поверхности распространяется на внутренние слои, где образуется повышенное давление, что приводит к увеличению пористости углеродной матрицы. В результате чистая угольная поверхность после испарения влаги легко вступает в реакцию с кислородом воздуха при более низких значениях температур.
По мнению некоторых исследователей находящаяся в каплях суспензии вода на стадии воспламенения испаряясь играет роль активного промежуточного окислителя и катализатора, за счет чего активизируется реакционная поверхность угольных частиц в капле, что значительно снижает температуру воспламенения топлива.
7.3. Опыт применения водоугольных суспензий
Эффективность энергетического использования водоугольных суспензий в качестве топлива в топочных камерах котлов многократно определена на примерах опытного сжигания, которое проводилось как в России, так и в других странах, в котлах мощностью от 1 до 700 МВт. В ряде стран (США, Швеция, Япония, Китай, Канада, Италия и др.) работают многочисленные установки для приготовления ВУТ производительностью от 5 т/час и выше. Теория горения водоугольной суспензии была разработана профессором Г.Н.Делягиным. Под его руководством в 60-х годах прошлого века были впервые в СССР созданы опытно-промышленные установки и проведены крупномасштабные экспериментальные работы по сжиганию больших партий водоугольной суспензии на Беловской ГРЭС «Кузбассэнерго» и в Донбассе.
В результате этих исследований появилась возможность установить условия, обеспечивающие минимальные потери с механическим недожегом углей.
Существует два направления в использовании ВУТ:
– мощные теплоэнергетические комплексы с трубопроводным транспортом ВУТ на дальние расстояния;
– маломощные потребители топлива, разбросанные по территории страны, с дискретной поставкой топлива.
АО «КАТЭКНИИуголь» проведен ряд работ по получению, транспортированию и сжиганию высококонцентрированных водоугольных суспензий из канско-ачинских углей, углей Дальнего Востока, смесей углей и облагороженных бурых углей. Реально показано, что ВУС из рядовых березовских углей с концентрацией по сухому веществу 42–48% и теплотой сгорания 2200–2500 ккал/кг могут эффективно сжигаться в котлах П-67, установленных на Березовской ГРЭС-1 и предусмотренных для установки на Березовской ГРЭС-2.
В настоящее время транспортирование угля от Березовского разреза до БГРЭС-1 осуществляется магистральным конвейером производительностью 25 млн. т. в год. Однако конвейер более, чем наполовину изношен. В относительно недалеком будущем могут иметь место серьёзные отказы оборудования. В этом случае дополнительный транспорт 9 млн. т. угля в год (при достройке 3-го энергоблока ) будет крайне затруднён или невозможен. Таким образом, следует рассмотреть альтернативный вариант транспорта угля на БГРЭС-1. По оценкам АО «КАТЭКНИИугля» экономически оправданным является строительство углепровода с подачей ВУС на БГРЭС-1.
В настоящее время существует несколько способов сжигания ВУТ:
– факельное в слоевой топке;
– в кипящем слое;
– сжигание в предтопках;
– факельное сжигание.
Сжигание ВУТ в слоевых топочных камерах имеет свои преимущества перед факельным сжиганием, т.к. не требуется большой реконструкции котельной, но с другой стороны возрастают затраты на топливоподачу.
Крупномасштабные работы по сжиганию ВУТ были проведены в слоевой топке на котле ЛМЗ Анжерской ЦЭС при сжигании в слое рядового Кузнецкого угля марки ОС, а над слоем ВУТ из отходов этого же угля (рис.7.1) и начала выгорания суспензии.
Исследования показали, что горящий слой топлива является очень хорошим стабилизатором факела ВУТ, длина которого составляла 2–2,5 м. Благодаря высокой излучательной способности факела за счет повышенного содержания водяных паров, температурный уровень в топке повысился на 150–200 оС, в связи, с чем содержание горючих в уносе снизилось на 10–15 %./6/. Сжигание ВУТ в топках с кипящим слоем проведены в ГУП НПО «Гидротрубопровод». Проведение этих работ показало, что свойства ВУТ хорошо удовлетворяют требованиям технологии сжигания топлив в кипящем слое. Во-первых, при необходимости ВУТ может содержать соединения кальция для связывания оксида серы. Во-вторых – при сжигании ВУТ в виде крупных капель кипящий слой наполняется достаточно прочными пористыми угольными агломератами, что повышает стабильность и полноту процесса горения топлива (рис. 7.2).
Специальные исследования показали большую целесообразность применения циклонных предтопков и вихревых камер для сжигания ВУТ, т. к. в них можно организовать длительное пребывание обводненной угольной частицы в зоне высоких температур.
Рис.7.1. Схема топочного объема котла близи цепной решетки: а – место ввода суспензии в топку; 1 – зона догорания горючих остатков;II – зона горения кокса; III – зона горения водоугольной суспензии; IV – зона воспламенения и начала выгорания суспензии
Рис.7.2. Схема участка сжигания ВУТ: 1 – расходнй бак; 2 – насос; 3 – вариатор; 4 – форсунка ВУТ; 5 – печь с топкой кипящего слоя; 6 – вентилятор; 7 – растопочная горелка; 8 – дутьевой вентилятор
Для проведения исследований была выполнена реконструкция котла ДКВр-6,5-13 с установкой вертикального цилиндрического предтопка и воздухоподогревателя (рис. 7.3).
Установка рассчитана на сжигание 2 т/час ВУТ с влажностью около 50 %.Опытно-промышленное сжигание водоугольных суспензий из углей марок Г и Т подтвердили надежность и экономичность разработанного метода. Суммарные потери тепла от химического и механического недожега составляли менее 0,5 %. Температура горячего воздуха поддерживалась в пределах 350–420 ˚С. Содержание горючих в шлаке не превышало 3,5–4 % при доле уноса для ВУТ из тощих углей не превышала 22 %.
Экспериментальные работы по сжиганию ВУТ в камерной топке котла № 5 Анжерской ЦЭС проведены при расходе водоугольной суспензии 2,7–6 т/час в специально сконструированных горелочных устройствах. Опытным сжиганием установлено, что наибольшая полнота сгорания ВУТ наблюдается при коэффициенте избытка воздуха 1,05–1,2 и температуре вторичного воздуха не менее 300 ˚С. Содержание горючих в уносе составило 11–23 %.
Рис.7.3. Топочное устройство установки по сжиганию ВУТ: 1 – топка; 2 – шлаковая воронка; 3 – предтопок; 4 – горелка; 5 – барабан котла; 6 – топочные экраны; 7 – отверстие холодной воронки
Все вышеприведенные способы сжигания ВУТ характеризуются значительным улучшением экологических показателей сжигания. За счет агломерации зольных частиц, образующихся при выгорании водоугольных капель, резко снижается концентрация мелких частиц в летучей золе, происходит сепарация основной части золы в топочной камере котла в результате практически на порядок снижаются выбросы мелкодисперсной
золы в атмосферу. Так, если при пылевидном сжигании 80–90 % образуется летучей золы, то при сжигании водоугольной суспензии доля золы, уносимой в газоходы котла составляет 45–50 %. Снижение оксидов азота составило 1,35–1,5 раза.
Кроме того, сжигание ВУТ показало, что происходит оплавление поверхности зольных агломератов, а это приводит к уменьшению загрязнения и истирания поверхностей нагрева котлов.
Технико-экономический анализ показал, что наиболее энергоемкими узлами технологии сжигания ВУТ являются: участок приготовления ВУТ и система распыливания суспензии в форсунках.
Поэтому дальнейшие исследования должны быть направлены, главным образом, на разработку наиболее энергоэффективных технологических способов приготовления ВУТ и способов их сжигания