Метод трехступенчатого сжигания угольной пыли, страница 6

Конструкция сдвоенной модульной горелки уникальна (рис.7). Она соединяет две (или три) круглые регистровые горелки в каждом блоке с горловинами, расположенными касательно одна к другой. Горелки спроектированы для высокоскоростного турбулентного смешения, обеспечивающего быстрое сгорание. Эти блочные горелки почти всегда располагались встречно в два ряда. Такое размещение обеспечивало высокую скорость выделения тепла на единицу охлаждаемой поверхности, которая соответствует высокому уровню N0x.

Для уменьшения эмиссии NOX горелка была спроектирована так, чтобы обеспечить стадийное смешение топлива и воздуха. Ключевым требованием к горелке является обеспечение затянутого смешения топлива с воздухом без переделки экранов котла. Близко расположенная к устью теперь единственной горелки верхняя горловина становится соплом для третичного воздуха. При больших затратах могут быть реконструированы и другие горелки, и котел может быть оснащен дополнительными соплами для третичного воздуха.

Результаты, полученные на пилотной установке, повторяющей конфигурацию небольшого опытно-промышленного котла с факельным сжиганием, описанного ниже, позволяли рассчитывать более  чем на 50 %-ное сокращение N0х при изменении температуры газов на выходе из топки менее чем на 27°С. Промышленные результаты показали, что новые горелки позволяют сократить выбросы NOx до 50 % без увеличения температуры на выходе из топки или возникновения других проблем.

Рис. 7. Сдвоенные горелки.

а - до реконструкции; б - после реконструкции; 1 - стенка топки; 2 - воздушный коллектор; 3 - подвод аэросмеси; 4 -вторичный воздух; 5 - завихритель аэросмеси; 6 - регулируемый регистр; 7 - его привод; 8 - угольный шибер; 9 - конический диффузор; 10 - регулируемое сечение в воздушном тракте; 11 - регулируемый завихритель внутренней зоны; 12 - поворотные лопатки; 13 - устройство для их поворота; 14 - регулировочный диск.

Отчасти это было обеспечено корректировкой некоторых горелок по результатам численного моделирования. Опасность коррозии будет проконтролирована при очередной ревизии панелей, установленных на котле для коррозионных испытаний.

В настоящее время в США имеются 105 действующих котлов, оборудованных циклонными предтопками. Ими оснащены электростанции, сжигающие уголь, мощность которых составляет приблизительно 13 % общей (более 26 000 МВт). Эти установки дают 21 % N0х от общих выбросов ТЭС в атмосферу. Хотя большинство котлов с циклонными топками прослужили от 20 до 30 лет, планируется их использование по крайней мере еще 10-20 лет. На эти котлы распространялось действие Поправок к Закону о чистом воздухе (второй этап, раздел IV -уменьшение кислотных дождей), рассчитанныхнаполучение эффекта к 2000 г.

Циклонные предтопки были первоначально разработаны как альтернатива традиционным факельным топкам, потому что с их помощью можно было сжигать низкореакционные угли, значительно сокращать количество золы в дымовых газах, уменьшать количество оборудования для подготовки топлива и размеры котла. К сожалению, в циклонных предтопках из-за присущегоим турбулентного высокотемпературного горения образовывалось большое количество NOx.   

В соответствии с проектом "Надфакельного ввода топлива и воздуха" в 1984 г. фирма "Бабкок-Вилькокс" начала испытание ступенчатого сжигания для снижения выбросов NOx  циклонных котлов.

Результаты исследований были опубликованы в течение последних 6 лет. Исследования показали, что в большинстве котлов, оборудованных циклонами, может быть успешно использована технология трехступенчатого сжигания, чтобы сократить уровень выбросов NOx на 50-70 %. Основным критерием, подтверждающим возможность переноса данных с пилотных установок на реальные котлы, является достаточное время пребывания частиц топлива в топках пилотных установок. Это дает основание считать результаты пилотных испытаний представительными. Испытания на пилотной установке позволили оценить возможность использования природного газа, мазута и угля в качестве топлив для восстановления N0x и показали, что трехступенчатое сжигание коммерчески целесообразно.