ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Результаты исследования нестационарных режимов котла ТПП-210А с применением системы анализаторов RCA-2000

Голышев Л. В., Ôèëü Ñ. À., инженеры, Мысак И. С., доктор техн. наук, Котельников Н. И., Сиденко А. П., инженеры

ОАО ЛьвовОРГРЭС – Национальный университет «Львовская политехника» – Трипольская ТЭС

Котельное оборудование мощных энергоблоков эксплуатируется при многократно повторяющемся чередовании стационарных и нестационарных режимов, показатели качества топочного процесса которых могут иметь существенные отли- чия, особенно при сжигании низкореакционных каменных углей.

Âнастоящее время определение показателей экономичности стационарных режимов не представляет особых трудностей для всех типов котлов

èпри любом виде топлива.

Âнестационарных режимах наблюдается снижение экономичности по сравнению с работой котла в стационарных режимах. При этом, в тече- ние переходного процесса происходит непрерывное изменение качества топочного режима. Поэтому проблема исследования нестационарных режимов сжигания угля АШ сводится к определению показателей нестационарности при помощи системы непрерывного измерения содержания горючих

в золе уноса (Ãóí).

Как сообщалось в [1], на двух пылеугольных котлах ТПП-210А Трипольской ТЭС, сжигающих АШ с подсветкой факела природным газом, введены в эксплуатацию автоматические системы непрерывного измерения содержания Ãóí – анализаторы RCA-2000 фирмы “Марк и Веделль” (Дания).

Анализаторы RCA-2000 предназначались для измерения содержания Ãóí в пределах 0 – 20% абсолютных значений с максимальной частотой выдачи результатов измерений 3 мин. При сжигании АШ в котле ТПП-210А истинные содержания Ãóí, как правило, превышают 20%. Поэтому анализаторы используются в качестве индикаторов качества топочного режима с фиксацией относительных значений горючих (Ãóí0 ) в диапазоне шкалы вто-

ричного прибора 0 – 100%, что обеспечивается соответствующей корректировкой результатов измерений путем ввода поправочного коэффициента.

По данным [2] при помощи аналогичной измерительной системы (модель RCA-V-11-D) успеш-

но осуществляется непрерывный оперативный контроль за содержанием Ãóí0 при сжигании тоще-

го кузнецкого угля в котлах ТПП-210А ТЭЦ-22 Мосэнерго. Анализатор RCA-V-11-D используется в качестве индикатора для поддержания стабильного режима сжигания топлива по минимальному содержанию горючих в золе уноса. При этом определение истинного содержания горючих осуществляется вводом поправочного коэффициента на показания прибора RCA-V-11-D.

Исследование нестационарных режимов котла ТПП-210А Трипольской ТЭС проводилось при сжигании переменного состава и качества АШ (Qir = 18,84 23,86 ÌÄæ êã, Àr = 17 32%, Wtr = 6

10%) c использованием анализаторов RCA-2000 и газоанализатора Марс-5.

Динамика и показатели переходных процессов определены для следующих типов нестационарных режимов:

после пуска котла из различных тепловых состояний (послепусковые режимы);

после различной продолжительности сжигания природного газа (режимы попеременного сжигания газа и АШ);

при изменении тепловой нагрузки котла.

На основании результатов комплекса измерений горючих в золе уноса – непрерывных относительных Ãóí0 (анализатор) и дискретных абсолют-

íûõ Ãóí (лабораторный метод) – определялись два основных показателя нестационарности режима сжигания АШ :

продолжительность переходного процесса (ä); измерение содержания Ãóí от максимального

до стабильного минимального значения (Ãóí). Продолжительность переходного процесса ä

определялась по графическому изображению динамики полноты сгорания АШ, соответствующему значениям Ãóí0 по диаграммной ленте вторич-

ного прибора анализатора RCA-2000, а значениеÃóí – по содержаниям Ãóí в начальной и конечной

12

2003, ¹ 8

	NOx, ìã/ì3
	800
	600
	400						, ÷
	0	1	2	3	4	5
Ãóí, % Ãóí°, %				à)
43	90
40	80
37	70
34	60						, ÷
	0	1	2	3	4	5

á)

,

+ , + , + 2 3.

- * - *

стадиях переходного процесса, определенных путем лабораторного анализа проб золы, отобранных из системы анализатора или с помощью штатных уносных установок.

Исследованы нестационарные режимы сжигания АШ после различной продолжительности простоя котла (n):

ночного резерва ï = 4 6 ч; резерва на выходные дни ï = 53 ч; текущего резерва ï = 73 77 ч; текущего ремонта ï = 240 250 ч; среднего ремонта ï = 1710 1725 ÷.

Процесс изменения качества сгорания АШ после ночного простоя котла (ï = 6 ч) показан на ðèñ. 1. График зависимости содержания Ãóí0 îò òå-

кущего времени построен по измерениям анализатора RCA-2000. С помощью вспомогательной оси Ãóí, шкала которой соответствует содержанию горючих, определенных лабораторным методом, осуществляется перевод относительных значений содержания горючих в абсолютные. Показанная на ðèñ. 1 зависимость массовой концентрации оксидов азота в уходящих газах дает возможность дополнительно оценивать изменение качества топочного режима. Для данного послепускового режима показатели нестационарности соответствовали значениям: ä = 4 ÷ è Ãóí = 7%.

На основании результатов исследования послепусковых режимов составлена обобщающая зави-

ä, ÷						Ãóí, %
			1
16			2			16
12						12
8						8
4						4
						0
0	50	100	150	200	250	300

) , * , .

* 2 "4 * + 2 * /

1 – продолжительность переходного процесса ä; 2 – изменение содержания горючих в золе уноса Ãóí

симость показателей нестационарности от продолжительности простоя котла (ðèñ. 2).

Для режима сжигания АШ после самого длительного простоя котла ï = 1725 ч, данные по которому отсутствуют на ðèñ. 2, показатели нестационарности соответствовали: ï = 23 ÷ è Ãóí = 20%.

Известны результаты ранее проводившихся исследований [3] послепусковых режимов при сжигании АШ в котле паропроизводительностью 150 т ч. Показатели нестационарности для трех типов послепусковых режимов имели следующие

значения:
после	ночного	(горячего)	резерва ä = 50 ÷,
Ãyí = 9%;
после	текущего	ремонта	ä = 75 ÷, Ãóí =
= 17,5%;

после капитального ремонта ä = 200 ÷, Ãóí = = 34%.

Сравнение показателей нестационарности на ðèñ. 2 с данными [3] показывает, что в однотипных послепусковых режимах имели место близкие зна- чения по Ãóí и значительные расхождения в продолжительности переходных процессов ä. Несоответствие результатов по ä может быть объяснено конструктивными особенностями топочных камер котлов и отсутствием при проведении исследований [3] системы непрерывного измерения содержания горючих в золе уноса, без которой невозможно точно зафиксировать продолжительность переходного процесса.

Исследованы нестационарные режимы сжигания АШ в зависимости от продолжительности предыдущей работы котла на природном газе (ã):

âночное время ã = 5 7 ÷;

âночное и частично в дневное время ã = 14

16 ÷;

âвыходные дни ã = 60 ÷.

Динамика полноты сгорания АШ после ночного сгорания природного газа ã = 5 ч показана на ðèñ. 3. Нестационарные режимы попеременного сжигания природного газа и АШ по характеру из-

2003, ¹ 8

13

	NOõ, ìã/ì3
	1000
	800
	600
	400				, ÷
	0	1	2	3
			à)
Ã	, % Ã °, %
óí	óí
37	70
34	60
31	50

28	40				, ÷
	0	1	2	3

á)

& ,

+ , + 2 3- .

* - 2 * + ,

менения Ãóí0 è NOx подобны послепусковым ре-

жимам сжигания АШ при кратковременных простоях котла ï = 4 6 ÷.

Результаты исследования попеременных режимов сжигания газа и АШ показаны на ðèñ. 4 в виде обобщающей зависимости продолжительности переходного процесса сжигания АШ ä от продолжительности сжигания природого газа ã. Â äàí-

ä , ÷
6
5
4
3
2
1
0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65
												, ÷

5 , * + 2 * . + * 2 "4 * + 2 2 * + ,

Dx, ò/÷	1ò 2ò		3ò		4ò	5ò
420
380
340							, ÷
0	1	2	3	4	5	6
NOx, ìã/ì3
900
700							, ÷
0	1	2	3	4	5	6
	1ä	2ä		3ä	4ä		5ä

Ãóí, % Ãóí° , %

37	70
34	60
31	50
28	40							, ÷
	0	1	2	3	4	5	6

6 , , 7 .

+ , + 2 . 3- * , .

,

ных режимах не обнаружено четкой зависимости изменения содержания горючих Ãyí от продолжительности сжигания природого газа: значенияÃóí находились практически на постоянном уровне в пределах от 6 до 8%.

Отсутствие информации об аналогичных исследованиях, выполненных другими организациями, делает невозможным проведение сравнительного анализа для результатов попеременного сжигания природного газа и АШ.

При эксплуатации котельного оборудования наиболее многочисленную группу нестационарных режимов составляют режимы планового или аварийного изменения тепловой нагрузки котельной установки. При исследовании подобных режимов темп и изменения тепловой нагрузки котла соответствовали эксплуатационным критериям надежности и допустимому уровню минимальной нагрузки. При этом паропроизводительность изменялась в пределах Dê = 60 100 ò ÷.

Динамика полноты сгорания АШ при изменении нагрузки на Dê = 60 т ч и стабилизация режимов максимальной и минимальной нагрузок показаны на ðèñ. 5. Технологические операции по изменению нагрузки и стабилизация режимов (ин-

14

2003, ¹ 8

äåêñ “ò” íà ðèñ. 5) проводились в следующей последовательности:

исходный режим стабильной максимальной нагрузки – 1ò; разгружение до минимальной нагрузки – 2ò; режим стабильной минимальной нагрузки – 3ò; нагружение до исходной максимальной нагрузки – 4ò; режим стабильной максимальной нагрузки –5ò.

График изменения содержания Ãóí0 разделен по

динамическим составляющим также на аналогич- ные этапы, обозначенные на рис. 5 индексом “ä”; при этом продолжительность динамических этапов не совпадает с продолжительностью технологических операций. Продолжительность переходного процесса при разгружении котла соответствует продолжительности этапа 2ä, а при нагружении – этапа 4ä.

На основании исследования восьми режимов по изменению нагрузки котла определены значе- ния показателей нестационарности переходных процессов:

продолжительности переходных процессов при разгружении и при нагружении практически одинаковы и составляли для каждого режима

ä = 1,5 2,0 ч; изменение содержания горючих для всех режи-

мов находилось на уровне Ãóí = 3 5%.

Ранее проводившиеся исследования нестационарных режимов при изменении нагрузки котла ТПП-210 [4] в режимах разгружения не согласуются с полученными результатами по следующим параметрам:

продолжительность переходного процесса по

данным [4] составляла ä = 6 7 ч; по конфигурации динамики полноты сгорания АШ;

по уровню содержания горючих Ãóí при минимальной нагрузке, который был соизмерим с уровнем горючих при максимальной нагрузке.

Такое несоответствие результатов вызвано основным недостатком ранее проводившихся исследований – отсутствием надежной системы непрерывного измерения содержания горючих в золе уноса.

Выводы

1.Использование системы непрерывного измерения содержания горючих в золе уноса анализаторов RCA-2000 оказало определяющее влияние на достижение положительных результатов исследования нестационарных режимов котла типа ТПП-210А.

2.Показатели нестационарности переходных процессов дают возможность оперативно оценивать эффективность сжигания АШ и снижение экономичности котла в нестационарных режимах.

Список литературы

1. Использование анализатора содержания горючих в уносе RCA-2000 и газоанализатора Марс-5 для оптимизации топочного режима пылеугольного котла ТПП-210А Трипольской ТЭС Голышев Л. В., Котельников Н. И., Сиденко А. П. и др – В кн.: Энергетика: экономика, технологии, экология. – Тр. Киевского политехнического института, 2001, ¹ 1.

2.Исследование содержания горючих в золе уноса прибором оперативного контроля RCA-V-11-D Гаврилов Е. И., Гаврилов А. Ф., Ильин В. А. и др. – Теплоэнергетика, 2002, ¹ 2.

3.Зусин С. И. Изменение потери тепла с механическим недожогом в зависимости от режима работы котлоагрегата. – Теплоэнергетика, 1958, ¹ 10.

4.Мадоян А. А., Балтян В. Н., Гречаный А. Н. Эффективное сжигание низкосортных углей в энергетических котлах. М.: Энергоатомиздат, 1991.

ХРОНИКА

Конкурс молодых специалистов ВТИ

В июне 2003 г. во Всероссийском теплотехническом институте прошел конкурс молодых ученых в возрасте до 33 лет.

Первый подобный конкурс после долгого перерыва проводился в институте в 2001 г. Он полностью оправдал возлагаемые на него надежды: пробудил интерес и вкус молодых людей к научной работе, дал возможность заявить о себе как о специалистах, способных проводить научные исследования, позволил накопить определенный опыт представления результатов исследований и публичных выступлений.

Победители и участники конкурса молодых ученых ВТИ 2001 г. сегодня входят в наиболее активное и трудоспособное ядро института, определяющее его лицо, научный потенциал и благосостояние.

Руководство института уверено, что участники нынешнего конкурса, как и предыдущего, достигнут значительного успеха в своей научной деятельности.

Читатели журнала «Электрические станции» смогут ознакомиться с работами молодых ученых ВТИ. Начиная с октябрьского номера мы будем публиковать статьи конкурсантов, написанные по материалам их докладов. Вы

несомненно обратите внимание на эти статьи по значку .

Редакция

2003, ¹ 8 15