Конструкции современных малотоксичных горелочных устройств сжигания различных органических топлив, страница 6

В связи с повышенным вниманием к защите окружающей  среды в конце 70-х годов специалисты Babcock Energy провели ряд исследований и разработали конструкцию новых вихревых горелок, которые позволяют примерно в 2 раза снизить выбросы оксидов азота NOx в атмосферу без существенного снижения технико-экономических показателей котельной установки.

 Рис. 3.3. Вихревая горелка фирмы Babcock Energy для снижения выбросов оксидов азота. 1 - обечайка третичного воздуха; 2 - лопаточный аппарат вторичного воздуха; 3 - шибер вторичного воздуха; 4 - патрубок аэросмеси; 5 - растопочная форсунка; 6 - вентилятор центрального воздуха; 7 - вход аэросмеси; 8 – воздух; 9 - лопаточный аппарат третичного воздуха; 10 - стабилизатор пламени.

Такие горелки уже установлены на нескольких энергоблоках электростанции Дракс .Топливом для этой электростанции служат каменные угли со средними характеристиками: влажность Wr = 8 %; зольность Аr = 20 %; теплота сгорания Qir = 24400 кДж/кг; выход летучих Vdaf = 28 %; сера Sr = 2 %; азот Ndaf = 1,64 %. Размол топлива осуществляется в среднеходных мельницах типа 10Е. На каждом котле установлено по десять мельниц, но полную нагрузку котёл может нести на девяти мельницах при поступлении угля ухудшенного качества и на восьми мельницах при поступлении угля с расчётными характеристиками. Подача первичного воздуха на мельницы  осуществляется индивидуальными вентиляторами горячего воздуха, от каждой мельницы аэросмесь подаётся к шести горелкам, установленным в одном ярусе на фронтовом или заднем экране. Общее число вихревых горелок 60 при встречном их расположении. По оси каждой горелки расположена растопочная мазутная форсунка парового распыливания с электрогазовым запальником. Расход мазута на форсунку 900 кг/ч, что позволяет нести 20%-ную нагрузку на котле при сжигании только мазута. Форсунки обычно включаются при снижении нагрузки котла ниже  45 % номинальной.

Топочная камера с твёрдым шлакоудалением, размеры топки в плане 25,5´12,2 м. По оси топки установлен двусветный экран. На выходе из топки имеется ширмовый пароперегреватель, расчётная температура газов перед ним 1477°С. Выходные секции пароперегревателя выполнены из аустенитной стали.

Каждый котёл имеет по два вращающихся воздухоподогревателя диаметром 14,4 м, по два двухскоростных дутьевых вентилятора и дымососа центробежного типа.

Для борьбы со шлакованием каждый котёл имеет по 36 обдувочных аппаратов в топке и по 60 длинновыдвижных аппаратов в зоне пароперегревателя и промпароперегревателя. Электрофильтры имеют эффективность 99,5 %, что обеспечивает выброс золовых частиц при номинальной нагрузке не более 1 мг/куб.нм.

Испытания котлов до установки на них новых горелок позволили установить зависимость выбросов оксидов азота от избытка воздуха. На рис. приведены результаты опытов на котле №6 при номинальной нагрузке. В серии опытов 1 были включены восемь мельниц, подающие угольную пыль к верхним  горелкам, а опыты 2 относятся к режимам, когда работали также восемь мельниц, но “холостыми” были горелки верхнего яруса. Из приведённых кривых видно, что при расчётном избытке воздуха  (О2=3,5%) в зависимости от режима работы горелок, концентрация оксидов азота составляла 1300-1500 мг/куб.м (в пересчёте на NO2 в сухой пробе дымовых газов при стандартных условиях : 101, кПа, 273 К, О2=6%).

В начале 80-х годов исследовательский центр фирмы Babcock Energy Lmt начал разработку новой конструкции горелки, которая позволила бы снизить уровень выбросов  оксидов азота из котлов. Для эксперементальной проверки модели  новой горелки был создан крупный огневой стенд в г. Ренфрю тепловой мощностью 12 Мвт.

Испытание различных конструкций вихревой горелки на этом стенде позволило выбрать вариант, который обеспечивал стабильное горение при снижении концентрации NOx  в продуктах сгорания с 1100-1200 до 440-480 мг/куб.нм (в сухой пробе дымовых газов при a = 1,4).