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 NO_X 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.