4. Термическая подготовка углей перед сжиганием в условиях тэс
4.1.Термическая подготовка углей в термоциклонных предтопках
В нашей стране разработана и внедрена технология предварительной термической подготовки углей в термоциклонных предтопках (ТЦП). На рисунке.4.1. приведена конструктивно-компоновочная схема ТЦП. В работе [1] достаточно подробно рассмотрено применение технологии термоподготовки углей в ТПЦ для некоторых ТЭЦ г. Новосибирска.
Термоподготовка топлива в термоциклонных предтопках позволяет путем предварительной частичной газификации угля получить высокореакционную газовзвесь, легковоспламеняющуюся и эффективно горящую в топке котлоагрегата. Эта технология термоподготовки позволяет обеспечить: снижение выбросов оксидов азота на 30 – 50 %; повысить К.П.Д. топочной камеры котла на 1 – 3 % при сжигании низкореакционных топлив.
Сущность технологии заключается в установке у топки котлоагрегата одного или нескольких цилиндрических предтопков, через которые пропускается поток низкореакционного топлива в виде угольной пыли.
Этот поток пыли с воздухом при тангенциальном вводе в цилиндр образует устойчивый вихрь, обтекающий по спирали внутреннюю стенку цилиндра. В центральную часть цилиндра аксиально вводится поток инициирующего высокореакционного топлива с воздухом, расход которого достаточен только для сжигания инициирующего топлива. Выделившееся при сгорании инициирующего топлива тепло прогревает угольно-пылевой вихрь до температуры 800 – 1000 оС, при которой производится частичная газификация топлива.
Продукты газификации и высокореакционные активные частицы твердого топлива, прошедшие термоподготовку, а также продукты сгорания инициирующего топлива выводятся из предтопка и поступают в топочную камеру котельного агрегата, где осуществляется их сжигание.
Эта технология может быть реализована в различных вариантах в зависимости от вида основного и инициирующего топлива. Обычно в качестве инициирующего топлива используют природный газ, мазут или высокореакционные угли, например, канско-ачинские. Технология термоподготовки в термоциклонных предтопках прошла апробирование на Мироновской ГРЭС на котле ТП-230-3, что показало высокую её эффективность – повышение полноты сгорания низкореакционного угля на 20 %, что сокращает расход мазута на половину.
На Рязанской ГРЭС (котел П-59) были проведены испытания термоциклонного предтопка с целью оптимизации конструктивных и режимных параметров установки термической подготовки. В качестве основного топлива в предтопке использовался подмосковный бурый уголь, в качестве инициирующего топлива – мазут М 100.
Данная технология испытана на некоторых новосибирских ТЭЦ. Была изучена возможность применения этой технологии для котлов ПК-10,ТП-9, ТП-170 и ТП-81, в которых сжигается кузнецкий каменный уголь марок Т и СС и окисленный. Для котлов ПК-10 и ТП-9 из-за отсутствия природного газа в качестве инициирующего топлива предлагается использовать канско-ачинский уголь. Для всех перечисленных котельных агрегатов получены удовлетворительные результаты, свидетельствующие о снижении выбросов оксидов азота и повышении экономичности их эксплуатации.
Основными недостатками технологии с ТЦП являются:
– усложнение системы подготовки топлива к сжиганию;
– необходимость создания двух потоков топлива (рабочего и инициирующего);
– организация дополнительного паровоздушного дутья;
– затраты на термоподготовку с ТЦП сопоставимы с затратами в системе серо -и азотоочистки для традиционных энергоблоков, которые, как известно, являются очень дорогостоящими.
Рис. 4.1. Конструктивно-компоновочная схема термоциклонного предтопка (ТПЦ) горизонтального (а) и вертикального (б) исполнения
По нашему мнению, термоподготовка в ТЦП будет экономически оправдана при сжигании малореакционных твёрдых топлив, когда действительно необходимо применение высокореакционного инициирующего топлива, каковым может прекрасно служить угли Канско-Ачинского бассейна.