- •Предисловие
- •1. Сжигание топлив в кипящем слое
- •1.1. Сжигание твердых топлив в топках котлов с классическим кипящим слоем
- •1.2. Топки с циркулирующим кипящим слоем
- •1.2.1. Отечественные котлы с циркулирующим кипящим слоем
- •1.2.2. Котлы с циркулирующим кипящим слоем под давлением
- •1.2.3.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
- •2. Плазменная технология
- •3. Разработка новых конструкций топочных камер для сжигания углей
- •3.1. Вихревые топки с жидким шлакоудалением
- •3.2. Принцип технологии вихревого низкотемпературного сжигания
- •3.2.1. Экономичность вир- технологии
- •3.2.2. Экологические показатели
- •3.2.3. Надежность и маневренность вир-технологии
- •3.2.4. Результаты испытаний модернизированного котла пк-38 (ст. № 3а) Назаровской грэс
- •3.3. Пылеугольный котел с кольцевой топкой для крупных энергоблоков
- •4. Термическая подготовка углей перед сжиганием в условиях тэс
- •4.1.Термическая подготовка углей в термоциклонных предтопках
- •4.2. Разработки эниНа
- •4.3. Работы Политехнического института сфу по применению предварительной термической подготовки углей в условиях тепловой электростанции
- •4.3.1. Разработка технологии сжигания с внутритопочной термической подготовкой углей
- •4.3.2.Принципиальные схемы термической подготовки углей для организации безмазутной растопки и подсветки факела топочных камер котлов
- •20, 21, 24, 25, 26, 29 – Щелевые зазоры; 22 – нижние торцы амбразур;
- •26, 27, 28, 29 – Зазоры
- •4.3.3. Опытно-промышленный образец муфельного предтопка на котле бкз-420 140 Красноярской тэц-2
- •4.3.4. Система термоподготовки для организации муфельной растопки котлов Томь-Усинской грэс
- •4.3.5. Универсальная горелка для котлов пк-40-1 Беловской грэс
- •Птб при включении питателей пыли на муфеле:
- •Птб при расшлаковке абразуры муфеля при работе в режиме основной горелки:
- •4.3.6. Универсальная всережимная горелка для котлов бкз-420-140 Красноярской грэс-2
- •5. Сжигание водотопливных суспензий
- •5.1. Современное состояние технологии сжигания водотопливных суспензий
- •5.2. Основные технологические характеристики водотопливных суспензий
- •5.3. Опыт применения водоугольных суспензий
- •5.4. Суспензионное топливо для мазутных тэс и котельных
- •5.5. Опыт применения водомазутных эмульсий на энергетических котлах тгмп-314 и тгм-96 тэц-23 оао «Мосэнерго»
- •5.6.Разработки научно-исследовательского и проектно-изыскательского института «Новосибирсктеплоэлектропроект» Сибирского энтц
- •5.7. Исследования мэи (Технический университет) по применению водомазутных эмульсий для улучшения технико-экономических и экологических характеристик котельных агрегатов
- •5.8. Технико-экономическая перспективаиспользования суспензионного угольного топлива
- •6. Гидравлические электрические станции
- •3 Сопло; 4 рабочее колесо; 5 кожух; 6 отклонитель; 7 лопасти (ковши); 8 нижний бьеф
- •Состав и компоновка основных сооружений
- •Плотины
- •Типы и параметры гидрогенераторов
- •Малые гэс
- •7. Геотермальная энергетика
- •7.1. Использование геотермальных ресурсов в мире
- •7.2. Геотермальные ресурсы России
- •7.3. Геотермальные энергетические технологии и оборудование России
- •1 Скважина; 2 бак-аккумулятор; 3 расширитель; 4 турбина; 5 генератор;
- •6 Градирня; 7 насос; 8 смешивающий конденсатор; 9, 10 насос
- •7.4. Российские бинарные энерготехнологии
- •7.4. Геотермальное теплоснабжение
- •7.5. Перспективы развития геотермальной энергетики России
- •7.6. Опытная геотермальная электростанция, основанная на цикле а.И.Калины
- •8. Ветроэнергетические установки
- •8.1. Состояние и перспективы развития мировой ветроэнергетики
- •8.2. Высотная ветроэнергетическая установка
- •8.3. Ветроэнергетика в заполярных условиях
- •Основные направления развития ветроэнергетики в заполярных условиях
- •Преимущества применения энергии ветра в заполярных и холодных климатических условиях
- •Специфика развития ветроэнергетики и эксплуатации вэу при холодном климате
- •Использование энергии ветра для отопления в условиях холодного и заполярного климата
- •Новая ветро-дизельная электрическая установка
- •9. Альтернативные способы получения электроэнергии
- •9.1. Магнитогидродинамическое преобразование энергии
- •2 Сопло; 3 мгд-генератор; 4 место конденсации щелочных металлов; 5 насос; 6 место ввода щелочных металлов
- •9.2. Термоэлектрические генераторы
- •9.3. Изотопная энергетика
- •9.4. Термоэмиссионные генераторы
- •1 Катод; 2 анод
- •9.5. Электрохимические генераторы
- •3 Электролит; 4 анод
- •9.6. Использование морских возобновляемых ресурсов
- •9.6.1. Приливные электростанции
- •Агрегаты пэс
- •9.6.2. Океанские гидроэлектростанции (огэс) на основе морских течений Физические основы работы огэс
- •9.6.3. Волновые электростанции
- •9.6.4. Использование тепловой энергии океана
- •9.7. Солнечная энергетика
- •9.7.1. Современное состояние солнечной энергетики
- •Типы циркуляционных и гравитационных гелиоустановок:
- •9.7.2.Разработка и внедрение первой в районе Сочи солнечно-топливной котельной
- •9.7.3. Разработка и испытания солнечно-топливной котельной в Краснодарском крае
- •9.7.4. Повышение эффективности преобразования солнечной энергии
- •Повышение числа часов использования установленной мощности сэс
- •Увеличение срока службы и снижение стоимости солнечной электростанции
- •9.8. Использование энергии термоядерных реакций
- •9.9. Комбинированные энергоустановки
- •9.10. Биоэнергетические установки
- •9.10.1. Вклад биотоплива в мировое производство энергии
- •9.10.2. Прямое сжигание
- •9.10.3. Пиролиз
- •Газификация биомассы
- •9.10.5. Виды топлив, получаемых из биомассы
- •9.10.6. Перспективы развития биоэнергетики России с использованием древесины
- •Прямое сжигание древесины Олонецкая теплостанция на древесных отходах
- •Разработчик и изготовитель котла на биотопливе
- •Принцип действия котла с колосниковой решеткой. Процесс горения и факторы, влияющие на него
- •Циркуляция воды в котле
- •Газогенераторные установки на древесине для получения тепловой и электрической энергии
- •9.11. Подземная газификация углей
- •9.14.1. Отечественный опыт подземной газификации угля
- •Подземная газификация угля в г. Красноярске
- •9.15. Тепловые насосы
- •9.15.1. Перспективы применения тепловых насосов
- •9.15.2. Тепловые насосы в системах малой энергетики
- •Заключение
- •Библиографический список к главе 1
- •К главе 2
- •К главе 3
- •К главе 4
- •К главе 5
- •К главе 6
- •К главе 7
- •К главе 8.
- •К главе 9
3. Разработка новых конструкций топочных камер для сжигания углей
Принятый Правительством Российской Федерации курс на подъем национальной экономики, при котором темпы прироста ВВП должны составлять 5–8 % в год, будет сопровождаться ростом энергопотребления. В среднесрочных и долгосрочных прогнозах развития отраслей топливноэнергетического комплекса России в виду выработки месторождений газа в стране, неподготовленности разработки новых месторождений и других причин роль угля в производстве первичных энергоресурсов резко возрастает.
Исходя из существующего состояния производственных мощностей угледобывающих предприятий России растущая потребность в угле может быть обеспечена в основном за счет увеличения добычи в Канско-Ачинском бассейне (КАбасс), который является безусловным лидером в России по запасам, соответствующим мировым стандартам, и наряду с Кузбассом является основой энергетической безопасности России. КАбасс – единственный угледобывающий бассейн России, который способен без значительных инвестиций резко нарастить добычу и гарантировать поставки больших объемов угля стабильного качества.
Обоснованием целесообразности использования углей КАБасса служит сравнительная оценка их качественных показателей с показателями углей других бассейнов с учетом выбросов, приходящихся на единицу сожженного условного топлива. В этом смысле бурые угли КАБасса, и в первую очередь Березовского разреза, обладают несомненными преимуществами. Выбросы золы при условии применения на электростанциях электрофильтров с эффективностью очистки 97,5–98,0 % для углей действующих разрезов бассейна не превышают нормативы удельных выбросов в соответствии с установленными требованиями. Концентрации токсичных элементов в канско-ачинских углях находятся на уровне 0,1–0,2 потенциально опасных концентраций и значительно ниже, чем в углях других бассейнов [1]. Низкое содержание золы предопределяет возможности сокращения площадей золоотвалов на ТЭС и снижение скорости их заполнения. Затраты на размол канско-ачинских углей ниже, чем для других бурых углей.
Вместе с тем широкое использование углей уникального КАбасса в качестве энергетического топлива часто наталкивается на известное сопротивление энергетиков, обусловленное проблемой, связанной с высоким содержанием кальция в золе канско-ачинских углей, особенно Березовского разреза (до 60 %), что является причиной образования прочных сульфатно-связанных отложений на поверхностях нагрева и часто приводит к вынужденному существенному снижению нагрузки котла.
Однако такой подход к углям КАбасса обусловлен недостатками традиционного пылеугольного сжигания, особенно при большой единичной мощности котельных агрегатов. К ним в первую очередь можно отнести взрывопасность и сложность систем пылеприготовления; шлакование поверхностей нагрева; высокий уровень токсичных выбросов и др. Необходимо внедрение новых методов подготовки и сжигания топлива, способствующих снижению активных свойств и вредного воздействия его балласта, а также обеспечивающих высокие экономические и экологические показатели работы энергетического оборудования. При этом крайне важно, чтобы эти технологии могли внедряться на действующих электростанциях при умеренных затратах и базировались на модернизации установленного оборудования.
Вихревой принцип сжигания впервые предложен в 30-х гг. ХХ века.
Традиционное пылесжигание топлива уже несколько десятилетий остается в центре внимания теплоэнергетиков всего мира. Факельное сжигание практически не претерпело каких-либо принципиальных изменений, но на отдельных этапах своего развития, как правило, сопровождалось попытками интенсифицировать процессы воспламенения и выгорания топлива путем создания условий для повышения тепловой эффективности экранов, низкоэмиссионного сжигания, сокращения ремонтных издержек, сокращения габаритов топочной камеры, увеличения единичной мощности и т.п. Особое внимание уделялось вопросам широкой маневренности котлов.
Следует отметить, что в большинстве случаев эти задачи удавалось успешно решать, чаще всего интенсифицируя процессы сушки и измельчения топлива. В процессе сжигания угольной пыли соотношение крупных и мелких фракций строилось в сторону увеличения мелких, с тем чтобы основная масса топлива (более 80 %) выгорала на начальном участке факела. Горение оставшейся части крупных частиц происходило в зоне более низких температур и при концентрации кислорода 5–6 %, определяя величину механического недожога.
По этому принципу строилась вся котельно-топочная техника. Стремление к тонкому помолу и глубокой сушке топлива усугубило работу котлов на топливах с неблагоприятными характеристиками золы, например, на углях Канско-Ачинского бассейна. Такой метод сжигания, сопровождаемый температурными перекосами и тепловыми неравномерностями, активизировал минеральную часть топлива и привел к интенсивному шлакованию (блоки 800 МВт Березовской ГРЭС, блоки 300 МВт Рязанской ГРЭС, блоки 150 МВт Назаровской ГРЭС и многие другие). Шлакование, по ошибочному мнению многих ведущих специалистов, есть неизбежное зло, и поэтому РАО ЕЭС потеряло огромные мощности из-за перемаркировки котлов. Одним из технических решений, способных кардинально изменить отношение к данным углям, является вихревая технология сжигания угольной пыли в камерной топке
Главным достоинством вихревого сжигания топлива является возможность создания устойчивого высокотурбулентного закрученного потока в топочной, что стимулирует более быструю доставку кислорода, необходимого для горения. Топки с вихревой технологией сжигания топлива классифицируются на топки с жидким и твердым шлакоудалением.
Особого внимания заслуживают разработки, направленные на создание кольцевой топочной камеры для крупных энергоблоков тепловых электростанций.