Многоступенчатое сжигание угля и газа

Министерство образования Российской Федерации

Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет

Факультет авиа-кораблестроения

Кафедра СЭУ

«Многоступенчатое сжигание угля и газа»

А.В. Ерофеев

2003

Содержание:

1. Техническое решение по реконструкции топочных устройств с целью уменьшения выбросов токсичных веществ в атмосферу (согласно ГОСТ Р 50831-95)

2. Многоступенчатое сжигание угля и газа   

2.1 Эффективность сочетания технологических методов подавления                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          при сжигании газа

2.2. Комплексная эффективность сжигания  мазута и газа в прямоточно-вихревом факеле (ПВФ)  на энергетических и водогрейных котлах

2.3. Влияние рециркуляции продуктов сгорания и двухступенчатого сжигания на выход топливных окислов

1. Техническое решение по реконструкции топочных устройств с целью уменьшения выбросов токсичных веществ в атмосферу (согласно ГОСТ Р 50831-95)

K 2005 г.мощность оборудования, отработавшего парковый ресурс, составит около 50 % всей установленной мощности тепловых электростанций России [1], а большая часть остального оборудования не отвечает современным требованиям по экономичности, надежности, токсичным выбросам в атмосферу и уровню автоматизации технологических процессов.

Кардинальным решением модернизации тепловых электростанций является их техническое перевооружение на основе применения современных высокоэффективных технологий: парогазовых установок с внутри-цикловой газификацией, а также котлов с циркулирующим кипящим слоем. Однако в отечественной энергетике они до сих пор не освоены. Поэтому в настоящее время, как правило,  выработавшее свой ресурс оборудование заменяется аналогичным с улучшенными технико-экономическими и экологическими показателями. При этом к топочным устройствам предъявляются жесткие требования: возможность работы на разных видах топлива и использование широкого диапазона марок углей с учетом изменения топливного баланса электростанции и перехода ее на сжигание непроектного топлива;

обеспечение надежности функционирования топочного устройства во всем диапазоне изменения нагрузок;

повышение тепловой мощности топки (паропроизводительность котла), особенно при работе на природном газе;

выбросы токсичных загрязнений в атмосферу не должны превышать уровень, регламентированный ГОСТ Р 50831-95 и санитарными органами;

повышение экономичности сжигания топлива и КПД котла;

обеспечение необходимого диапазона изменения нагрузки котла;

современный уровень автоматизации и механизации топочных устройств.

Для снижения выбросов оксидов азота используются малотоксичные горелки, в факеле которых осуществляется стадийное горение. Важную роль в конструкции таких пылеугольных горелок играет стабилизатор. Эффективность малотоксичных горелок для сокращения эмиссии МОЛ составляет 30...50 %. Снижение выбросов оксидов азота на 20...30 % достигается подачей в горелки пыли в виде пылевзвеси с высокой концентрацией топлива [2], что является наиболее оптимальным вариантом для каменных углей.

При сжигании природного газа сочетание малотоксичных горелок с рециркуляцией дымовых газов в горелки (через отдельный канал или вместе с воздухом) и двухступенчатым сжиганием позволяет в несколько раз уменьшить выбросы оксидов азота и обеспечить их концентрацию значительно ниже нормативных значений [3]. В пылеугольных котлах наряду с различными схемами двухступенчатого сжигания внедряется и трехступенчатое. Накопленный в отечественной энергетике опыт показывает, что существенное снижение выбросов оксидов азота может быть достигнуто только при сочетании нескольких способов, например малотоксичных горелок, двухступенчатого сжигания в зоне активного горения и трехступенчатого (или двухступенчатого) сжигания по высоте топочной камеры.

В 90-х годах при участии специалистов ВТИ разработаны проекты модернизации котлов для ряда тепловых электростанций.

Котел ТП-80 (ст. № 7) ТЭЦ-20 Мосэнерго производительностью 420 т/ч проработал на угле, а затем на природном газе более 30 лет. За это время металл его основных узлов и поверхностей нагрева выработал свой ресурс. Кроме того,  экологические показатели котла в несколько раз превышали допустимые нормы (концентрация оксидов азота при сжигании газа составляла 500 мг/м3 при норме по ГОСТ Р 50831-95 — 125 мг/м3). Поэтому на ТЭЦ-20 был установлен модернизированный котел для сжигания природного газа и сернистого мазута при сохранении строительной части, каркаса и корпуса барабана, находящихся в удовлетворительном состоянии. При разработке проекта его паропроиз-водительность удалось увеличить с 420 до 500 т/ч [4].