Метод трехступенчатого сжигания угольной пыли, страница 5

При сниженных нагрузках концентрация N0х до реконструкции составляла 1320-1460 мг/м3 . Примерно такой же уровень был получен в феврале 1993 г. на соседних котлах, работающих по заводской схеме: котел № 1 при D=260 т/ч - 1207 мг/м3 и котел № 4 при D=220 т/ч - 1397 мг/м3.

Рис. 6. Котел ТП-85 Иркутской ТЭЦ-9. Результаты опытов.       

1 D=360-380 и 318-330 т/ч до реконструкции; 2 -1 серия, D=355-390 и 290-330 т/ч после реконструкции; 3 - II серия, D=377-392 и 281-347 т/ч после реконструкции.

После реконструкции в обеих сериях испытаний на сниженных нагрузках были получены концентрации оксидов азота от 760 до 900 мг/м3 (в пересчете на a=1,4, т.е. О2=6 %). Таким образом, в диапазоне нагрузок от 230 до 340 т/ч, когда котел работает с повышенными избытками воздуха (02=7-9 %), выбросы N0х в результате реконструкции снизились в среднем на 43 %.

При работе котла на сниженных нагрузках была обнаружена возможность дополнительного снижения выбросов NOх если при D=270-290 т/ч работать не на 13-14 горелках (как это часто практикуется), а только на восьми (т.е. отключать 50 % горелок), то на реконструированном котле концентрация NOх снижается до 450 мг/м3 (a=1,4) без заметного увеличения потерь с химическим и механическим недожогом, т.е. до СО-217 млн-1 (6 % О2).

Оксиды азота могут образовываться из азота воздуха (термические и быстрые) или из азота топлива (топливные).

На образование и подавление NOX действует большое число факторов: вид топлива (содержание углерода, летучих, топливного азота), распределение частиц угля по размерам, смешение в горелке и топке и теплообмен.

В соответствии с механизмом Зельдовича образование NOX зависит от температуры и в меньшей степени от содержания кислорода. С учетом этого после принятия новых стандартов (NSPS) использовались большие топки с горелками с низкой эмиссией NOX, в которые воздух подавался ступенчато. Удельные тепловыделения (отношение выделения тепла к эффективной площади), как и ожидалось, коррелируют с NOX. Для управления подачей кислорода было осуществлено затягивание процесса смешения как в горелках, так и в некоторых воздушных соплах, расположенных над основными горелками (не для высокосернистых углей). Применение этих сопл требует для дожигания значительного объема топки.

В новом поколении горелок с низким уровнем NOх предусматривается уменьшение образования топливных NOх. Ужесточенные местные и федеральные правила вызвали пересмотр отношения к использованию топок с соплами верхнего воздуха и трехступенчатым сжиганием для уменьшения NOX до уровней, которых трудно достичь с помощью только малотоксичных горелок.

Для подавления NОХ при реконструкции фирма "Бабкок-Вилькокс" отработала две топочные технологии. В двух похожих по структуре программах были разработаны: реконструкция сдвоенных горелокдля подавления NOx и технология трехступенчатого сжигания угля в котле с циклонными предтопками.

Для обеих технологий опасения заключались в потенциальной возможности коррозии, увеличении температуры газов на выходе из топки, шлаковании, загрязнении и потерях с недожогом.

Сдвоенная горелка была создана фирмой "Бабкок-Вилькокс" для использования в больших котлах. Котлы, оборудованные этими горелками для факельного сжигания угля, изготовленные в период с 1960 по 1970 г., используются в энергоблоках общей мощностью 26 000 МВт, что составляет около 35 % общей производительности котлов с настенными горелками, установленных до ввода новых стандартов NSPS. В центральной и восточной областях США сосредоточены 34 действующих блока, их единичная мощность варьируется от 220 до 1300 МВт. Выбросы NOX в этих установках составляют 430-770 мг/МДж, что в 2-3 раза выше федеральных ограничений. Непродолжительность использования, размер, размещение и значения выбросов котлов, оборудованных сдвоенными горелками, способствовали развитию альтернативных решений для снижения NOX.