Разработка экологически чистого высокоэкономичного котельного агрегата для ТЭС и ГРЭС, страница 6

С учетом изложенного, если исходить из предположения, что подъемная скорость газов в различных топках отличается незначительно, рекомендуется следующая зависимость между выходом летучих на горючую массу V^г, %, и расстоянием в свету от горелок верхнего яруса до сопел третичного дутья Н, м:

Н = 1,5(V^г/10)^0,5.                                         (7)

Котлостроительные фирмы США и Западной Европы, применяющие в своих котлах тангенциальные топки с угловыми блоками прямоточных горелок, по технологическим причинам разме-щают сопла третичного воздуха сразу же над верхним соплом аэросмеси или вторичного воздуха. Однако вследствие сравнительно низкой эффективности ступенчатого сжигания, конструкторы предусмотрели установку направляющих лопаток в сопла третичного воздуха, чтобы направить его вверх, увеличить тем самым путь факела до встречи с третичным воздухом. Неэффективное смещение удлиняет процесс горения и приводит к увеличению температуры газов на выходе из топки , а также к повышению потерь тепла с механическим недожогом q₄. Существует обратная зависимость между q₄ и значением NO_x (рисунок 4).

При внедрении схемы ступенчатого сжигания на котле БКЗ-210-140, на кузнецких газовых углях была обнаружена зависимость потерь q₄ от места ввода третичного воздуха.

Известно также, что при сжигании АШ снижение коэффициента избытка воздуха в горелках значительно увеличивает механический недожог. В исследованиях схемы ступенчатого сжигания на мощных котлах с тангенциальными и вихревыми горелками также было получено увеличение q₄ по мере перераспределения воздуха между основными горелками и соплами третьего дутья. Все это позволило ввести эмпирическую зависимость  для оценки дополнительных потерь тепла ∆q₄, %, от выхода летучих веществ V^г, %, расстояния между осями верхних горелок и воздушных сопл Н, м, а также коэффициент избытка воздуха в горелках a_г:

∆q₄ = 30Н/V^г × (1,1 - a_г)².                                  (8)

В 1979 г. сотрудниками ВТИ впервые было проведено двухступенчатое сжигание твердого топлива с подачей части воздуха выше горелок на котлах БКЗ-210-140Ф Западно-Сибирской и Кузнецкой ТЭЦ. Первый из этих котлов был оборудован пылесистемой с ШБМ и промбункером, второй – среднеходовыми мельницами и пылесистемой с прямым вдуванием. При сжигании кузнецких каменных углей марки Г и промежуточного продукта подача 15-20 % воздуха через сопла третичного дутья снижала концентрацию NО_x в дымовых газах с 900 до530 мг/м³ на первом котле и с 820 до 430-560 мг/м³ - на втором (концентрации приведены в пересчете на NO₂ сухой пробы газа при a = 1,4). Снижение коэффициента избытка воздуха в основных горелках не ухудшило топочный процесс, но температура газов на выходе из топки несколько возросла. Это обстоятельство благоприятно отразилось на эксплуатации котла БКЗ-210-240Ф, так как раньше из-за недостаточной поверхности пароперегревателя не удавалось включить в работу автомат регулирования температуры перегретого пара.

Отсутствие к тому времени методики расчета двухступенчатого сжигания заставило пойти на усложненную схему ввода третичного воздуха. К каждому из сопл, расположенных (как и основные горелки) вблизи углов топочной камеры, было подведено по два короба горячего воздуха (один над другим). Меняя с помощью шибера расход воздуха по каждому  из этих коробов, можно было изменить угол наклона струй третичного воздуха в вертикальной плоскости от –24 до +13° к горизонту. Выходные сечения всех горелок по вторичному воздуху были уменьшены на 15 % для сохранения расчетной скорости w₂.

Испытания котла после реконструкции топочной камеры показали, что его надежность не изменилась, показатели экономичности топочного процесса q₃ и q₄ остались примерно на прежнем уровне, а концентрация оксидов азота снизилась с 900 до 490-570 мг/м³ при сжигании промпродукта кузнецких углей.

Метод двухступенчатого сжигания твердого топлива был успешно внедрен на котлах БКЗ-220-100Ф Западно-Сибирской и Кузнецкой ТЭЦ при сжигании кузнецких углей и позволил снизить выбросы NО_x на 30-45 %.