Коммерческая оценка эффективности инвестиций в энергетику. Экологически перспективные технологические процессы и технологии в ТЭУ. Методические проблемы развития энергетики, страница 2

16.Одним из перспективных направлений повышения эффективности и снижения экологической безопасности кот.агрегатов ТЭС на угольном топливе является использование топочных устройств с факельным сжиганием вихревого типа. Топка состоит из вихревой камеры сгорания с высоким теплонапряжением и камеры охлаждения, насыщенной двухсветными экранами и ширмами. Топочный процесс в этих котлах организован таким образом, что тангенциально подведенная в камеру сгорания пылевоздушная смесь вовлекается в устойчивое вихревое движение. Структура турбулентных потоков такова, что приводит к уменьшению выбросов Noх (коэффициент избытка воздуха в камере горения поддерживается  на уровне 0,9…1,0 при общем избытке на горелках a=1,1…1,15), увеличивает степень золоулавливания в топке, а также уменьшает габариты котла. Более эффективным считается сжигание в режиме ЖШУ, т. К уменьшается содержание золы, а вместе с ней  СаО в дымовых газахиз-за высокого коэффициента шлакоулавливания, снижается износ труб и конвективных поверхностей нагрева за счет уменьшения озоленности газов и оплавления золы в результате высокотемпературной обработки. Рис.1. Метод предварительной подготовки углей к сжиганию с использованием низкотемпературной плазмы. Сущность технологии заключается в разделении пылеугольного потока на две части и нагреве электродуговой плазмой меньшей части до температуры практически полного выделения летучих угля и частичной газификации коксового остатка. Т.о обеспечивается суммарный выход горючих газов на уровне содержания летучих в высокореакционных углях, которые могут воспламенятся и гореть без подсветки мазутом. Аллоавтотермическая газификация углей оснвана на сочетании плазменной активации горения малой части всего топлива с последующим воспламенением этой активной частью угля остальной аэросмеси. Топки с ЦКС. Преимущества: снижение вредных выбросов (зола, оксиды азота и серы); увеличение полноты сгорания за счет возврата несгоревшего топлива в топочную камеру; возможность сжигания низкокалорийного и высокозольного топлива. Схема рис2. В топочную камеру (А) забрасывается как свежее топливо 1, так и возвратное 2, поступающее из циклона (В). Циклон улавливает крупные несгоревшие частицы топлива и золы. Подача первичного 3 и вторичного 4 воздуха обеспечивает протекание процесса горения и образование в нижней части топки высокоскоростного кипящего слоя. В кипящем слое процесс сжигания топлива происходит очень интенсивно. Дымовые газы и мелкодисперсная зола выводятся в дымовую трубу 5. Новая технология сжигания низкореакционного угля – термическая подготовка топлива. Сущность заключается в предварительном подогреве пыли до высоких температур (600…800⁰С) в специальном термоциклонном предтопке, перед ее сжиганием в топке котла. Это позволяет обеспечить раннее воспламенение и глубокое выгорание пыли на начальном участке пыли. Предтопок иногда может выполнять функции горелок. Прогрев угольной пыли (рабочего топлива) в ТЦП осуществляется за счет сжигания  высокореакцинного топлива (инициирующего). Инициирующим топливом может быть газ, мазут, высокореакционный уголь. Поток высококонцентрированной угольной пыли тангенциально поступает в установку, выполненную в виде цилиндра. Внутрь направляется горящее высокореакционное топливо с концентрацией кислорода, которая обеспечит устойчивое горение. В предтопке поток рабочего тела прогревается с образованием двухфазного топлива – газовзвеси (окись углерода, водород, непрореагировавшую угольную пыль, коксовый остаток, метан, углекислый газ, азот). На выходе из предтопка газовзвесь смешивается со вторичным воздухом и поступает в котел вместе с продуктами сгорания инициирующего топлива. Наличие в газовзвеси легко воспламеняющихся горючих веществ обеспечивает надежное воспламенение и стабильное горение факела. Недостаток – усложнение системы топливоподготовки. Рис.3 (схема термоциклонного предтопка), рис. 4(компановка ТЦП на котле:1-топка, 2-горизонтальный газоход,3-опускной газоход, поверхности нагрева водяного экономайзера,5-экранные поверхности нагрева,6-поверхности нагрева пароперегревателя, 7-тцп, 8-пыледелитель, 9-ввод рабочего топлива, 10-ввод инициирующего топлива, 11-газовзвесь,12-вторичный воздух). Один из перспективных технологических способов снижения Nох – применение трехступенчатого сжигания топлива в топках котла. При таком сжигании обеспечивается частичное восстановление оксидов азота до молекулярного азота и тем самым снижается выброс Nох на 40-60%.при таком способе сжигания топлива  в топочной камере  по высоте организуется три зоны. В нижней (I), зоне основного горения сжигается 80-90% всего топлива с избытком воздуха близким к 1. Выше этой зоны подается оставшаяся часть топлива с избытком воздуха значительно меньше 1(a_гвс£0,7), формируется восстановительная зона. Суммарный избыток воздуха 0,9-0,95. В условиях недостатка кислорода при сжигании дополнительного топлива образуется восстановительная газовая среда с продуктами неполнго сгорания. В этой среде происходит разложение Nох, поступающих из зоны I, образуется N₂. выше зоны II в топку подается воздух третичного дутья и организуется зона дожигания продуктов химического и механического недожога из предыдущих зон. На эффективность снижения Nох в зоне II влияют: расход вторичного (восстановительного) топлива, избыток воздуха в I и II зоанх, время пребывания газов в зоне II. Газификация угля в расплаве. Газификация происходит в шлаковом расплаве, барабатируемом парокислородным дутьем. В шлаковом расплаве улавливается 99% золы угля. Уголь в расплав подается без предварительной подготовки. Уголь в ТГР из за высокой температуры подвергается термическому разрушению и благодаря барабатожу расплава равномерно распределяется по сечению газификатора. При последующем нагреве все компоненты угля плавятся, кроме углерода. Он транспортируется пузырями парокислородосодержащего дутья в верхнюю зону  расплава. В верхней части расплава образуется легкий шлак (окислы металла), в нижней части – полиметаллы. Технология эмульгаторной золоочистки. Высокий КПД золоочистки – 99%. Недостатки: дымовые газы после эмульгатора подогреваются до температуры выше точки росы, следовательно, увеличивается температура уходящих газов из котла, что приводит к перерасходу топлива и снижению КПД котла. Повышение температуры уходящих газов вызывает изменение теплонапряжения парогенерирующтх поверхностей и воздухоподогревателя, что приводит к уменьшению коэффициента готовности котла. Интенсификация туманоообразования и выделение аэрозолей кислот, следовательно увеличиваются кап.вложения в экологическую инфраструктуру.