Влияние схемы пылеприготовления на экономичность и надежность котла ТП-100А (стр. 1 из 2)

Влияние схемы пылеприготовления на экономичность и надежность котла ТП-100А

Голышев Л. В., к.т.н. Синякевич Б. Г.

Поступление на электростанцию твердого топлива ухудшенного качества с резкими колебаниями характеристик создает значительные трудности в работе пылесистем и котлов. При этом снижается экономичность котельной установки и устойчивость процессов сжигания. С целью устранения этих недостатков применяются разомкнутые схемы пылеприготовления. Положительный опыт работы разомкнутых пылесистем получен на Александрийской ТЭЦ при сжигании высоковлажных бурых углей и Черкасской ТЭЦ — на донецких газовых углях. Для котельных установок, работающих на топливе с переменной влажностью, совместно с ЦКТИ и ВТИ были разработаны технические мероприятия по применению разомкнутой индивидуальной схемы пылеприготовления с ШБМ и газовой сушкой топлива [1]. Такая схема в качестве опытной была внедрена на ряде котлов ТП-100 и ТП-100 А энергоблоков 200 МВт Бурштынской ГРЭС. Следует отметить, что при работе котлов с замкнутыми пылесистемами на каменных углях Львовско-Волынского бассейна с относительно низкой влажностью рабочего топлива (5—7 %) достигалось хорошее сгорание пылевидного топлива с содержанием горючих в уносе 1, 0— 1, 5 %. При переводе котлов на работу с разомкнутыми пылесистемами и сжигании топлива с близкими характеристиками полнота сгорания не могла значительно повыситься. Изменение экономичности котлов определялось главным образом величиной выброса из пылесистем неуловленной пыли и уменьшением потерь тепла с уходящими газами.

Для определения влияния разомкнутой схемы пылеприготовления на изменение экономичности и надежности котельной установки в условиях сжигания твердого топлива ухудшенного качества были выполнены сравнительные испытания котла ТП-100 А Бурштынской ГРЭС.

Котел ТП-100 А с естественной циркуляцией, вторичным перегревом пара и жидким шлакоудалением предназначен для работы в моноблоке с турбиной 200 МВт. Котел рассчитан на паропроизводительность 640 т/ч с параметрами пара 13, 73 МПа, 570/570 ºС при сжигании каменного угля марки Г Львовско-Волынского бассейна с Qр=24, 41 МДж/кг, Wр=7, 4 %, Aр=22, 4 %. В качестве растопочного топлива применяется мазут.

Принципиальная схема котла ТП-100 А показана ня рис. 1. Котел имеет Т-образную компоновку с двусторонним отводом дымовых газов из топки и размещением конвективных поверхностей нагрева в четырех раздельных газоходах. Топочная камера разделена двусветным экраном на фронтовую и заднюю полутопки. Восемь плоскофакельных горелок расположены в один ярус на боковых стенах топки. В верхнюю часть каждой горелки подводится высококонцентрированный поток угольной пыли. Котел оборудован двумя индивидуальными системами пылеприготовления с промбункером и шаровыми барабанными мельницами типа ШБМ 370/850 (Ш-50А). Применена сушка размалываемого топлива инертными газами, отбираемыми из газоходов после регулирующей ступени промежуточного пароперегревателя. Отбор газов из котла и транспортировка сушильного агента и пыли по тракту пылесистемы осуществляется мельничным вентилятором ВМ 100/1200. Пылесистема А выполнена по замкнутой схеме сброса сушильного агента, пылесистема Б — по разомкнутой схеме. Отработавший сушильный агент из замкнутой пылесистемы А сбрасывается через четыре плоскофакельные горелки, расположенные на левой боковой стене топочной камеры. Сброс отработавшего сушильного агента из разомкнутой пылесистемы Б выполнен после трубчатого воздухоподогревателя в газоход правой конвективной шахты. Из батарейных циклонных пылеуловителей разомкнутой пылесистемы нерегулируемый сброс пыли направлен в одну из плоскофакельных горелок.

1 - регулирующая ступень промежуточного пароперегревателя; 2 — отбор инертных газов для разомкнутой пылесиоемы Б; 3 - трубчатый воздухоподогреватель; 4 — сброс отработавшего сушильного агента из пылесистемы Б; 5 — электрофильтры; 6 — дымосос Д-25Х2ШУ; 7 — дутьевой вентилятор ВД-32Н; 8 — калориферы; 9 — отбор инертных газов для замкнутой пылесистемы А; 10 — сброс отработавшего сушильного агента из пылесистемы А; 11 — подвод горячего воздуха к плоскофакельной горелке; 12 — пылепровод высококонцентрированной подачи угольной пыли

Рисунок 1 – Принципиальная схема котельной установки

Для подогрева холодного воздуха до 70—80 °С перед воздухоподогревателем установлены калориферы. Испытания котла проводились в диапазоне нагрузок 50—90 % номинальной, при этом основные характеристики топлива изменялись в следующих пределах: Qр= 17, 72—22, 88 МДж/кг; Wр=9, 2 - 6, 2 %; Aр= =36, 6-23, 7 %. Их наибольшие относительные отклонения в процентах от расчетных величин соответственно составляли —27, 4, +24, 3, +63, 4 %.

Основной особенностью испытаний следует считать проведение в течение одного дня двух опытов в режимах работы котла с одной пылесистемой (в одном опыте — с замкнутой, в другом — с разомкнутой) при одинаковом состоянии котельного оборудования и равных режимных условиях: по качеству сожженного топлива, воздушному режиму котла, вентиляции и загрузке топливом пылесистемы и работе горелочных устройств. Режимы отличались только схемой сброса из пылесистем отработавшего сушильного агента. Это давало возможность выявить влияние на экономичность котла только одного фактора - размыкания пылесистемы. Несмотря на то что режимы работы котла с одной пылесистемой несколько отличаются от режимов работы котла с двумя пылесистемами. Полученные экспериментальные данные позволяют оценить основные особенности работы котла и средний уровень изменения экономичности.

В каждом опыте загрузка мельниц топливом определялась по тарировочным характеристикам ПСУ с последующим уточнением величины расхода топлива путем взвешивания сырого угля, снятого с участка ленты ПСУ. Расходы сушильно-вентилирующего агента измерялись с помощью напорных трубок Прандтля и выравнивались изменением положения шибера сброса сушильного агента в тракт уходящих газов. Створки лопаточного аппарата сепараторов пыли были полностью открыты и положение их не изменялось. Тонина помола готовой пыли равнялась R90=24-28 %.

Отбор проб золы для определения содержания горючих в уносе выполнялся с помощью четырех эксплуатационных установок, расположенных в газоходах за воздухоподогревателем. Специальные измерения темпера, туры и газовый анализ уходящих газов проводились в протарированных сечениях газоходов за дымососами.

Коэффициент полезного действия (брутто) котла определяли по обратному балансу и приводили для всех опытов к одинаковым условиям усредненного качества топлива: (Qр =20, 11 МДж/кг, Wр =7, 2 %; Aр = 30, 3 % и температуре холодного воздуха 20 ºС. Потери тепла с выбросом из пылесистемы неуловленной пыли подсчитывались в соответствии с рекомендациями ЦКТИ—ВТИ [2] и учетом доли топлива, размолотого в разомкнутой пылесистеме, от общего расхода топлива на котел. Ввиду существующих ограничений по сушке топлива в пылесистеме линии рециркуляции сушильного агента не открывались.

Экономичность котла определялась при сжигания пылеугольного топлива без подсветки факела мазутом. Длительность стабилизации режима составляла 2 ч, продолжительность основного опыта 2, 0—2, 5 ч.

Перевод котла на работу с разомкнутой пылесистемой в диапазоне нагрузок 50—90 % номинальной в зависимости от качества сжигаемого топлива повышал температурный уровень факела, измеренный с помощью оптического пирометра через лючки боковых стен топки на отметках 14, 0 и 18, 0 м, на 15—55 ºС.

Повышение температуры факела наблюдалось при сжигании топлива с повышенной влажностью Wр >7, 0 %), а также при нагрузках котла менее 65 %. Во всем диапазоне нагрузок котла уменьшение содержания горючих в уносе составляло примерно 0, 5 %. При работе котла с разомкнутой пылесистемой температура факела над летками повышалась на 10—40 ºС и составляла 1590—1650 ºС, что способствовало стабильному выходу жидкого шлака во всем диапазоне нагрузок котла. Затруднения с выходом жидкого шлака имели место только при минимальных нагрузках котла, работавшего с замкнутой пылесистемой.

Графики зависимости основных показателей экономичности от паропроизводительности котла приведены на рис. 2.

1, 2 - режим котла с разомкнутой пылесистемой и с замкнутой соответственно;3 - потери тепла с механическим недожогом с учетом выброса из пылесистемы Б неуловленной пыли

Рисунок 2 – Графики зависимости основных показателей экономичности от ларопроизводительности котла

Сброс отработавшего низкотемпературного сушильного агента из разомкнутой пылесистемы в тракт дымовых газов за воздухоподогревателем приводил к снижению температуры газов и повышению коэффициента избытка воздуха в уходящих газах. С уменьшением нагрузки котла величина сброса сушильного агента изменялась незначительно, поэтому наибольшее снижение температуры уходящих газов достигалось при низких нагрузках. В диапазоне нагрузок 50—90 % номинальной уменьшение температуры уходящих газов соответственно составило 20—12 ºС. Увеличение присосов в тракте уходящих газов при работе котла с разомкнутой пылесистемой находилось в основном в зависимости от величины присосов холодного воздуха в пылесистеме и . составляло 4—8 %.

Основные показатели экономичности котла с разомкнутой пылесистемой по сравнению с показателями работы котла с замкнутой пылесистемой изменялись следующим образом: потери тепла с уходящими газами уменьшались на 0, 8-1, 1 %; потери тепла с механическим недожогом с учетом выброса из пылесистемы неуловленной пыли увеличивались на 0, 4—0, 5 % ; к. п. д. (брутто) котла увеличился в среднем на 0, 4—0, 6 %.

В настоящее время котлы ТП-100А работают со значительными расходами воды на аварийный впрыск в промежуточный пароперегреватель, максимальная величина которых достигает 5—6 % общего расхода питательной воды на котел. При впрыске воды в тракт промежуточного перегрева снижается тепловая экономичность пароводяного цикла. Повышенные расходы воды на аварийные впрыски были вызваны: снижением температуры промежуточного перегретого пара с 570 ºС до 545 ºС согласно циркуляру № Т-4/71; переводом пылесистем с воздушной сушки на сушку инертными дымовыми газами, что создавало дополнительную 6—7 % рециркуляцию дымовых газов в топочную камеру; ухудшением качества сжигаемого топлива; повышенными присосами холодного воздуха в топку котла.