Котлы с циркулирующим кипящим слоем в России

Топки с циркулирующим кипящим слоем

Наиболее активно в последние годы развивается технология циркулирующего кипящего слоя (ЦКС), благодаря которой можно создавать крупные энергетические котлы. Котлы с ЦКС намечено построить для экстремально тяжелых топлив: экибастузском, подмосковном буром (S^р = 2,5 %), антраците ухудшенного качества. Эти котлы должны обеспечить эффективное сжигание низкосортных топлив в широком диапазоне изменения нагрузок без использования газообразного и жидкого топлива на подсветку, а также максимальное снижение выбросов оксидов серы и азота.

Установки с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС) работают аналогично пузырьковому кипящему слою. Однако скорость газов в ЦКС обычно намного выше, чем в пузырьковом кипящем слое: 5,2 – 7,2 и 1,83 – 3,65 м/с. Вследствие интенсивной внутренней циркуляции ЦКС пригоден для трудносжигаемых топлив с малым выходом летучих веществ.

Кроме того, поскольку в первичной зоне отсутствует расслоение твердого материала, в системе могут быть использованы более мелкие частицы известняка, что приводит к лучшему связыванию серы. Двумя важными преимуществами ЦКС являются легкость управления нагрузкой и возможность проектирования установок для широкого спектра топлив хотя каждая конструкция приспособлена для конкретного топлива.

Работы по созданию мощных отечественных котлов с ЦКС начаты с 1987 года и выполнены большим коллективом организаций: ВТИ,
НПО ЦКТИ, СКБ ВТИ, По «Сибэнергомаш», Казниинэнергетики, УПИ, МЭИ. Сжигание топлива в ЦКС благодаря низкой температуре
(850 – 900 ºС) обеспечивает снижения выхода оксидов азота, а при добавлении известняка происходит подавление оксидов серы [31].

Расход известняка составляет 3 – 6 кг на 1 тонну натурального топлива или на котел паропроизводительность 500 т/час – 0,2 – 0,4 т/час. Количество известняка может быть уменьшена для топлив с повышенным содержанием щелочноземельных соединений, например для углей Канско-Ачинского бассейна, минеральная часть которых содержит до 40 % и более соединений кальция и магния.

Рисунок 1.11 – Швеллерковый сепаратор:1 – газ и твердые частицы; 2 – твердые частицы, возвращаемые в топку; 3 – твердые частицы, возвращаемые в бункер хранения

Рисунок 1.12 – ГРЭС с котлами с ЦКС на АШ ухудшенного качества: 1 – комплекс по переработке золы; 2 – угольное и известняковое хозяйство; 3 – котел с ЦКС; 4 – паровая турбина; 5 – золоуловитель; 6 – генератор; 7 – дымосос; 8 – дымовая труба

Воздух подается двумя вентиляторами. Вентилятор первичного дутья подает воздух через решетку в топку и в псевдогидрозатворы. Вентилятор вторичного воздуха подает воздух в топку на трех уровняхКотлы с ЦКС выполнены по одной схеме: топочная камера с размещением в ее верхней части поверхностей нагрева пароперегревателя, циклонов и вынесенного конвективного газохода, в котором размещены экономайзер и воздухоподогреватель. После циклонов зола через золовой затвор возвращается в нижнюю часть топочной камеры. Твердые частицы несгоревшего топлива выносятся из топки и возвращаются через циклоны снова в слой. Горячая зола после циклона направляется во внешние охладители золы.

Первичный золоуловитель представляет собой сепаратор ударного типа, состоящий из расположенных в шахматном порядке U-образных элементов (швеллерковый сепаратор), подвешенных к крыше котла, которые образуют лабиринт на пути газа и твердых частиц (рис. 1.11). Два первых ряда золоуловителя расположены в топке перед входом в горизонтальный газоход. Уловленная в них зола возвращается в топку вдоль задней стенки. Твердые частицы, собранные другими рядами сепаратора (в горизонтальном газоходе), отправляются в бункер и возвращаются в нижнюю часть топки через четыре L-клапана.

Котел рассчитан на эффективное сжигание низкореакционного АШ с зольностью 40 % и содержанием серы до 2 %, без подсветки мазутом во всем эксплуатационном диапазоне нагрузок, при минимальных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу (снижение выбросов серы на 90 %, a NO_x – не более 300 мг/м³).

Принципиальным преимуществом котла является возможность его размещения в габаритах существующей котельной ячейки без использования дорогостоящих систем азото- и сероочистки.

Котел является прототипом для технического перевооружения многочисленных электростанций России, сжигающих низкосортные твердые топлива с малой реакционной способностью, высоким содержанием золы, влаги, серы. Очень важно, что в таком котле возможно сжигание различных топлив по виду и качеству, без существенных изменений эксплуатационных и со значительным улучшением экологических показателей. В котле применена технология ЦКС с компактными сепараторами ударно-инерционного типа (рис. 1.11) которая успешно использована на ряде котлов фирмы «Бабкок-Вилькокс» [32].

Аналогичные котлы разработаны и для других ТЭС: ЕП-250-16,8-545 БКФН для подмосковного угля и кузнецкого угля марки «Т»; Е-170-9,8-540-ДФН для торфа (рис.1.12).

Дата добавления: 2015-06-25