- •Природоохранные технологии на тэс
- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение
- •1.Современные технологические способы подавления оксидов азота
- •1.1. Этапы развития котельной техники России
- •1.2. Двухступенчатое сжигание.
- •Отрицательные последствия применения двухступенчатого сжигания
- •Опыт компании «Mitsui Babcock» по усовершенствованию двухступенчатого сжигания
- •1.3. Внедрение метода трехступенчатого сжигания на угольных электростанциях в России и снг
- •1.4. Усовершенствование метода трехступенчатого сжигания
- •1.5. Концентрическое сжигание
- •1.6.Подача воды или пара в зону горения.
- •Практическая реализация снижения nOx за счет впрыска пара
- •1.7. Опыт мэи по подавлению оксидов азота впрыском воды в зону горения
- •1.8. Рециркуляция дымовых газов
- •2. Сжигание топлив в кипящем слое
- •2.1. Сжигание твердых топлив в топках котлов, с классическим кипящим слоем
- •2.2. Топки с циркулирующим кипящим слоем
- •2.2.1. Отечественные котлы с циркулирующим кипящим слоем
- •2.2.2. Котлы с циркулирующим кипящим слоем под давлением
- •2.2.3.Зарубежные котлы с кипящим слоем (промышленный опыт)
- •Котлы с кипящим слоем, эксплуатируемые в сша
- •Применение котлов с цкс для сжигания сланцев
- •1.3.Сжигание твердых топлив с использованием аэрофонтанных предтопков
- •3. Плазменная технология
- •4. Разработка новых конструкций топочных камер для сжигания углей
- •4.1. Вихревые топки с жидким шлакоудалением
- •4.2.Принцип технологии вихревого низкотемпературного сжигания
- •4.2.1. Экономичность вир технологии
- •4.2.2. Экологические показатели
- •4.2.3.Надежность и маневренность
- •4.2.4. Результаты испытаний модернизированного котла пк-38 (ст. № 3а) Назаровской грэс
- •4.3.Пылеугольный котел с кольцевой топкой для крупных энергоблоков
- •5.Низкоэмиссионные горелочные устройства
- •5.1. Газомазутные малотоксичные горелки Классификация малотоксичных горелок
- •5.2. Зарубежные разработки малотоксичных горелок
- •5.2.1.Опыт внедрения малотоксичных горелок фирмой «Бабкок-Вилькокс»
- •5.2.2. Опыт внедрения малотоксичных вихревых горелок в Великобритании
- •5.2.3.Малотоксичные горелки, разработанные в Японии
- •5.3.Опыт внедрения малотоксичных зарубежных горелок в России
- •5.4. Работы вти по созданию малотоксичных горелок
- •5.4.1.Вихревые горелки вти
- •5.4.2. Работы вти по применению предварительной термоподготовки угольной пыли для создания горелочных устройств /6–9./
- •5.5. Разработки Томь-Усинской грэс и кгту по созданию горелочного устройства для снижения оксидов азота при сжигании газовых и длиннопламенных каменных углей в топках с жидким шлакоудалением
- •6.Термическая подготовка углей перед сжиганием в условиях тэс
- •6.1.Термическая подготовка углей в термоциклонных предтопках
- •6.2. Разработки эниНа
- •6.3. Разработки СибВти
- •6.4.Термическая подготовка углей с помощью плазменного газификатора
- •6.5. Работы Политехнического института сфу по применению предварительной термической подготовки углей в условиях тепловой электростанции для снижения оксидов азота.
- •7. Сжигание водотопливных суспензий
- •7.1. Современное состояние технологии сжигания водотопливных суспензий
- •7.2.Основные технологические характеристики водотопливных суспензий /5/.
- •7.3. Опыт применения водоугольных суспензий
- •7.3. Суспензионное топливо для мазутных тэс и котельных /5/.
- •7.4. Опыт применения водомазутных эмульсий на энергетических котлах тгмп - 314 и тгм - 96 тэц - 23 оао « Мосэнерго» /7/.
- •7.5.Разработки института «Новосибирсктеплоэлектропроект».
- •7.6. Исследования мэи (Технический университет) по применению водомазутных эмультсий для улучшения технико-экономических и экологических характеристик котельных агрегатов
- •7.7. Технико-экономическая перспективаиспользования суспензионного угольного топлива /5/.
- •8. Пассивные методы снижения токсичности дымовых газов при сжигании топлив
- •8.1. Химические методы очистки дымовых газов от оксидов серы
- •Мокросухой способ
- •Мокрый известняковый способ.
- •Озоновый способ
- •8.2.Химические методы очистки дымовых газов от оксидов азота
- •Технология сша
- •9. Золоулавливание на тэс
- •10. Мероприятия по снижению шума от оборудования тэс
- •11. Дымовые трубы тэс
- •Высота трубы, м 120 150 180 240 330
- •12. Защита водоемов от загрязнения сточными водами
- •12.1.Храктеристика сточных вод
- •12.2. Наиболее прогрессивные технические решения при эксплуатации электростанций «Мосэнерго» за счет внедрения кавитационных технологий.
- •Заключение
- •Список использованных источников Предисловие
- •К разделу № 1
- •К разделу № 2
- •К разделу № 3
- •К разделу № 4
- •К разделу №5
- •К разделу № 6
- •К разделу № 7
- •К разделу № 8
1.3. Внедрение метода трехступенчатого сжигания на угольных электростанциях в России и снг
В конце 70-х годов в США и Японии началось исследование новой технологии сжигания топлив, рассчитанной на подавление оксидов азота. Эта технология получила название «reburning-process» (повторное сжигание) и была внедрена с 1981 по 1986г. в Японии на девяти котлах.
Такая технология в России известна как метод трехступенчатого сжигания. Сущность ее заключается в интенсификации процесса восстановления оксида азота NO углеводородами и, возможно, азотосодержащими радикалами, образующимися в зонах горения с недостатком окислителя /2–6/.
Технология сжигания, реализующая этот метод, состоит в том, что в основные горелки котла подается 80–90 % топлива с обычно применяемым избытком воздуха, обеспечивающим стабильное воспламенение и эффективное горение. Остальное топливо (предпочтительно в виде природного газа или другого высокореакционного топлива) подается в дополнительные горелки с большим недостатком воздуха, чтобы после его смешения с продуктами сгорания основного факела коэффициент снизился до 0,9–0,95. Еще выше располагают сопла для ввода третичного воздуха, необходимого для завершения топочного процесса.
Этот метод предполагает наличие в объеме топочной камеры трех зон:
– основной зоны горения с коэффициентом избытка воздуха 1 1,0;
– восстановительной зоны, в которой за счет сжигания дополнительного топлива устанавливается стехиометрическое соотношение 2 1,0;
– дожигательной зоны, в которой за счет ввода третичного воздуха поддерживается коэффициент избытка воздуха 3 1.2
В России используют технологию «reburning» в двух вариантах: классическом – с установкой газовых горелок для создания восстановительной зоны (энергоблок 300 МВт Ладыжинской ГРЭС) и упрощенном, в котором восстановительная зона образуется путем снижения избытка воздуха в горелках верхнего яруса, и другими способами (энергоблок 150 МВт Добротворской ГРЭС, котел ТП-230 Ступинской ТЭЦ «Мосэнерго») (рис. 1.9).
а) б) в)
Рис. 1.9. Организация трехступенчатого сжигания по упрощенной (а и б) и классической (в) схемам с установкой дополнительных горелок: а – блок 150 МВт Добротворской ГРЭС; б – блок 300 МВт Ладыжинской ГРЭС; в – котел ТП-230 Ступинской ТЭЦ-17 (ОАО «Мосэнерго»)
Разница между классическим и упрощенным вариантом трехступенчатого сжигания видна из сопоставления трех схем на рис.1.6. Первая схема реализована на котле ТП-92 (блок 150 МВт Добротворской ГРЭС) в 1989г.
Первый опыт внедрения классического варианта схемы трехступенчатого сжигания был использован сотрудниками ВТИ на блоке мощностью 300 МВт Ладыжинский ГРЭС в 1989-1992 гг. при сотрудничестве со специалистами АВВ Combustion Engineering (США), Ладыжинской ГРЭС (Украина) и Южтехэнерго (Украина).
Работа выполнялась на котле ТПП-312, оборудованном топкой с жидким шлакоудалением, при встречном расположении 16 вихревых горелок, установленных в два яруса по высоте на фронтовом и заднем экранах. На задней и фронтовой стенах топки были установлены дополнительные прямоточные газовые горелки с небольшим наклоном вниз. Выше дополнительных горелок были размещены сопла третичного дутья.
Результаты приведенных испытаний на котле ТПП-312 после реконструкции по схеме трехступенчатого сжигания показали, что котел работает надежно и экономично в широком диапазоне нагрузок. При подаче в дополнительные горелки природного газа (6–16 %) и газов рециркуляции (8–10 %) концентрация NОx за котлом составляла в среднем 500–560 мг/м3 (вместо 1100–1200 мг/м3 для котлов с жидким шлакоудалением).
В настоящее время на котле № 6 Ладыжинской ГРЭС внедрена схема трехступенчатого сжигания только на угле.
Третья схема реализована на котле ТП-230 Ступинской ТЭЦ-17 Мосэнерго в 1993г. Этот котел работает на подмосковном буром угле и природном газе. Номинальная производительность котла 230 т/ч при параметрах пара 9,8 МПа, 510 С. Топка котла – с твердым шлакоудалением, фронтальным расположением четырех шахтных амбразур. В амбразуру встроены сопла вторичного воздуха, внутри которых размещаются газовые сопла.
Концентрация NОx до реконструкции составляла: при сжигании природного газа – 300–390, подмосковного угля – 1025 мг/м3.
При полностью открытых шиберах, т. е. при расчетной схеме упрощенного трехступенчатого сжигания концентрация NОx в дымовых газах составляла: при сжигании газа – 74–90, угля – 450–480 мг/м3.
При этом котел работал устойчиво, химический и механический недожоги оставались примерно на том же уровне, что и до внедрения новой технологии сжигания.
Вторая группа опытов была проведена при открытии шиберов третичного воздуха на 50 %. В этих опытах при сжигании газа концентрация NОx снизилась до 185, при сжигании угля – до 580 мг/м3.
Снижение выбросов оксида азота примерно в 1,5 раза, достигнутое при внедрении упрощенного метода трехступенчатого сжигания, конечно, нельзя назвать выдающимся достижением, но и затраты на реализацию этого мероприятия лишь незначительно увеличивали обычные затраты при проведении капитального ремонта котла.
Затраты на относительно сложную реконструкцию при реализации классической схемы трехступенчатого сжигания окупались достигнутым результатом: если до начала работ по модернизации системы сжигания концентрация NOx в дымовых газах за котлом составляла 1100–1200 мг/м3, то после внедрения метода трехступенчатого сжигания – только 500–570 мг/м3, а при тщательной настройке режима, обеспечивающей проектные параметры по котлу, – даже 400 мг/м3.
Следует отметить, что эксплуатационные характеристики котла и его экономичность после перехода на схему трехступенчатого сжигания остались, практически, на прежнем уровне.
На Красноярской ТЭЦ-3 для котла Еп-670-13,8-545БТ (модель ТПЕ-216) на основании технических предложений НПО ЦКТИ были разработаны мероприятия по внедрению трехступенчатого сжигания с целью значительного снижения оксидов азота.
Сущность предлагаемой ЦКТИ схемы ступенчатого сжигания заключается в следующем: на реконструируемом котле устанавливаются 18 основных пылеугольных горелок, в которые подаётся 85 % бурого канско-ачинского угля. Скорость аэросмеси на выходе из горелок составляет 14,9 м/с, при этом скорость вторичного воздуха составляет 31,4 м/с. Аэросмесь подаётся в горелку одним пылепроводом, а в горелке делится на верхний и нижний сопла аэросмеси, каждый из которых разделён вертикальной перегородкой на две равные части. Вторичный воздух подается в горелку одним воздуховодом, а в горелке проходит через завихритель, установленный в её центральной части и являющийся стабилизатором для растопочного мазутного факела, и прямоточный воздух, проходящий в щели между корпусом горелки и загромождениями внутри горелки (сопла аэросмеси, завихритель).
Сжигание 85 % топлива с избытком воздуха 1,03 в основных горелках позволит обеспечить высокую степень выгорания угольной пыли в зоне активного горения с уменьшенной опасностью шлакования топочных экранов в этой зоне и более низким образованием оксидов азота за счет малых избытков воздуха в горелках, которые составляют величину менее 1,0.
Над верхним ярусом основных пылеугольных горелок на отметке +29,250 организована вторая ступень сжигания канско-ачинского угля в виде дополнительных пылеугольных горелок, через которые подаётся 15 % топлива и 20 % воздуха от его общего расхода на котёл. Скорость аэросмеси на выходе из дополнительных горелок составляет 25 м/с. Ввод топлива второй ступени с избытком воздуха менее 1,0 способствует образованию восстановительной зоны выше основных горелок, что в свою очередь позволит значительно снизить выбросы оксидов азота.
Учитывая, что в восстановительной зоне создаются благоприятные условия для шлакования топочных экранов, над дополнительными горелками второй ступени устанавливаются четыре сопла промежуточного дутья по тангенциальной схеме. Выше этих сопел на отметке +36.100 расположены шесть сопел верхнего дутья.
Кроме вышеизложенного в основных горелках предусмотрено разделение потоков угольной пыли между соплами каждой горелки в отношении 70 и 30 % с равномерным распределением сушильного агента между соплами. Организуется так называемое концентрическое сжигание. Установка таких горелок, позволит дополнительно снизить выбросы оксидов азота и уменьшить опасность шлакование экранов топки в зоне горелок.
Внедрение вышеизложенной схемы сжигания позволит, по мнению специалистов ЦКТИ, обеспечить после проведения наладки котла уровень выбросов оксидов азота не более 225 мг/м3.