Яндекс.Метрика



Все об электростанциях


 


Котлы Бийского котельного завода и НИИ ПО «Бийскэнергомаш»


Как указывалось ранее, крупнейшим производителем котлов для промышленной энергетики, использующих разные виды твердого топлива, в том числе и биомассу, является Бийский котельный завод. Совместно с НИИ ПО «Бийскэнергомаш» им осуществляется модернизация котлов со слоевого сжигания на сжигание в кипящем слое (НКТС).

Характеристики некоторых водогрейных котлов БиКЗ с кипящим слоем показаны в табл.1.

Таблица 1

Характеристики водогрейного котла КЕ-25-14 Бийского котельного завода

Характеристики водогрейного котла КЕ-25-14 Бийского котельного завода



Работы по реконструкции установленных ранее котлов с переводом на сжигание в кипящем слое позволяют: повысить производительность на 10…20% относительно паспортной, снизить выбросы окислов азота и серы на 30…80%, сжигать низкокачественный уголь и горючие отходы (шлак, отсевы) с зольностью до 55…60% и теплотворной способностью на уровне 1500 ккал/кг.

Реконструкция включает:

  • замену топки слоевого сжигания на топку низкотемпературного кипящего слоя с водоохлаждающей воздухораспределительной решеткой;
  • установку дополнительной трубной поверхности в топочном объеме;
  • модернизацию переднего топочного блока;
  • установку высоконапорного вентилятора;
  • монтаж трехступенчатой системы возврата уноса.

Примеры конструкции котлов типа Е (КЕ) производительностью от 2,5 до 25 т/ч показаны на рис.1–3. Паровые котлы Е (КЕ) с естественной циркуляцией, верхним и нижним барабаном с внутренним диаметром 1000 мм. Топочная камера экранирована негазоплотными панелями в зависимости от производительности котла.


Котел паровой Е-2,5-1,4Р (КЕ-2,5-14С)

Рис.1. Котел паровой Е-2,5-1,4Р (КЕ-2,5-14С)


Котел паровой типа Е(КЕ) производительностью 4…10 т/ч

Рис.2. Котел паровой типа Е(КЕ) производительностью 4…10 т/ч


Котел паровой Е-25-1,4Р (КЕ-25-14С)

Рис.3. Котел паровой Е-25-1,4Р (КЕ-25-14С)


Котел Е-2,5-1,4Р комплектуется топкой типа ЗП-РПК с пневмомеханическими забрасывателями и решеткой с поворотными колосниками. Котлы от 4 до 10 т/ч оборудуются топками типа ТЛЗМ с пневмомеханическими забрасывателями и моноблочной ленточной цепной решеткой обратного хода.

Котлы оборудуются системой возврата уноса и острым дутьем. Выпадающий в конвективном пучке унос оседает в зольниках и возвращается в топочную камеру для дожигания при помощи воздушных эжекторов, по прямым трубам через заднюю стенку. Топочные устройства предназначены для сжигания каменных и бурых углей с максимальным размером куска до 50 мм и содержанием мелочи 0…6 мм не более 50%. Допускается влажность каменного угля не более 8%, бурого угля не более 40%. За котельными агрегатами при сжигании каменных и бурых углей с приведенной влажностью Wпр < 8 устанавливаются водяные экономайзеры, а при сжигании бурых углей с приведенной влажностью Wпр > 8-трубчатые воздухоподогреватели.

Все котлы типа Е(КЕ) могут использоваться в качестве водогрейных (по технической документации завода).

Научно-исследовательским центром ПО «Бийскэнергомаш» были выполнены работы по выбору оптимальной схемы топки кипящего слоя, разработке и оптимизации отдельных узлов и решений по топке и котлу в целом.

Принятые решения были проверены на работающих котлах путем их реконструкции с переводом на сжигание в кипящем слое. Заводом освоено производство котлов с НКТС для сжигания широкой гаммы низкосортных углей и твердых горючих отходов, производительностью 10 и 25 т/ч, а также комплектов реконструкции на перевод серийных котлов типа КЕ, ДКВР, КВ-ТС на сжигание в кипящем слое. (Характеристики котла КЕ-25-14Р при сжигании различных видов топлив в водогрейном режиме представлены в табл.1.)



Технология сжигания низкосортных топлив в топках с низкотемпературным кипящим слоем с вертикальным вихрем (НКТС)


На Читинской ТЭЦ-2 была выполнена реконструкция котла ТС-35У с переводом на топку с низкотемпературным кипящим слоем с вертикальным вихрем (НКТС). Проект (по тендеру) выполнен НИИ ПО «Бийскэнергомаш» совместно с заводом «Бийскэнергомаш».


Схема топки с низкотемпературным кипящим слоем с вертикальным вихрем

Рис.4. Схема топки с низкотемпературным кипящим слоем с вертикальным вихрем:
1 – воздухоразделительная решетка; 2 – охлаждающие панели;
3 – колпачки воздухоподогревательной решетки; 4 – трубы слива шлака;
5 – растопочное устройство; 6 – воздушные сопла; 7 – воздухоподогреватель;
8 – вентилятор основной; 9 – вентиляторы высоконапорные;
10 – пароподогреватель; 11 – экономайзер; 12 – дымосос; 13 – золоуловитель


В августе 2000 г. на Читинской ТЭЦ-2 была начата реконструкция котла ст. №7, а уже в октябре котлоагрегат был сдан в эксплуатацию. Затраты на приобретение оборудования и строительно-монтажные работы составили менее 3 млн руб. Реконструкция затронула узлы котла, которые изображены на рис.4:

  • изменен профиль нижней части топки. Цепная решетка демонтирована, фронтовой и задний экраны продлены вниз. Боковые стены закрыты тяжелой обмуровкой на высоте от воздухораспределительной решетки 1 до оси охлаждающих панелей 2, экраны боковых стен остались без изменения;
  • на воздухораспределительной решетке приварены колпачки 3 с направленным дутьем для циркуляции материала слоя. Решетка и две трубы слива 4 охлаждаются водой;
  • для растопки котла в отдельном воздушном коробе под решеткой установлено растопочное устройство 5, состоящее из форсунки, ЗЗУ и завихрителя. Горячие газы, образующиеся при сжигании дизельного топлива, нагревают слой снизу и обеспечивают зажигание подаваемого в топку угля. После устойчивого зажигания угля в слое растопочное устройство отключается;
  • на фронтовой и задней стене топки установлены сопла острого дутья 6. Воздух, предварительно подогретый в воздухоподогревателе 7, подается к соплам штатным вентилятором ВД-13,5 8;
  • для обеспечения ожижения слоя дополнительно установлены два высоконапорных вентилятора ВДН-8,5×30009, производительностью 17 тыс. м3/ч и напором 10 кПа;
  • второй по ходу газов куб воздухоподогревателя 10, расположенный в поворотном газоходе, увеличен и полностью заменен;
  • демонтирован второй по ходу газов куб воздухоподогревателя;
  • экономайзер котла 11 увеличен на 3,5 петли;
  • лопатки штатного дымососа Д-15,5 12 наращены, двигатель заменен на более мощный.

Реконструированная топка с НКТС принципиально отличается от традиционных топок подобного типа, а именно:

  • высокая скорость ожижения (9…10 м/с), как у топок с циркулирующим кипящим слоем. За счет интенсивного перемешивания, неравномерности температуры и концентрации топлива по площади слоя отсутствуют. Слой выносится в объем топки и, интенсивно охлаждаясь, «стекает» по заднему экрану;
  • под решетку подается только 50…60 % воздуха, участвующего в горении, остальной воздух подается через сопла. Недостаток воздуха в слое приводит к частичной газификации топлива и двухстадийному горению;
  • вторичный воздух, подаваемый через фронтальные и задние сопла, образует мощный вертикальный вихрь и способствует дожиганию газов и выносимой мелочи. Половина золы топлива остается в топке.

Указанные конструктивные решения позволили значительно улучшить показатели топок с НКТС (табл.2), в частности:

  • повысить выжиг топлива без применения дорогостоящих сепарационных устройств и возврата уноса, используемых в котлах с ЦКС. Максимальные потери с механическим недожогом не превышают 2,5%;
  • расширить предел регулирования температуры перегретого пара за счет интенсификации теплообмена в топке, вызванного вертикальным вихрем;
  • регулировать температуру слоя с помощью изменения расхода воздуха под решетку без применения погруженных поверхностей нагрева. При переходе в режим газификации температура слоя снижается. Зависимость температуры слоя от расходов воздуха под решетку имеет явно выраженный максимум в точке их стехиометрического соотношения, при увеличении или уменьшении воздуха в слое температура падает. Благодаря этому котел не имеет ограничений по нагрузке из-за высокой температуры слоя;
  • добиться умеренного износа конвективных поверхностей. Доля уноса золы из топки 45…55%; 60…70% всего уноса – это «проскок» относительно крупных частиц (100…1000 мкм), не попавших в вертикальный вихрь, остальное – очень тонкая зола, которая мало влияет на износ. Фактически, доля уноса абразивной золы в конвективные поверхности значительно меньше, чем у пылеугольных котлов с твердым шлакоудалением, и практически такая же, как для котлов с топками с ЦКС;
  • снизить в 2 раза (относительно слоевых и факельных топок) выбросы оксидов азота. За счет двухстадийного горения и низких температур слоя во всем регулировочном диапазоне нагрузок и при любых избытках воздуха в топке максимальная концентрация NОх не превышает 200 мг/м3;
  • исключить значительные потери с химическим недожогом. Концентрация окиси углерода за счет дожигания в вертикальном вихре не превышает 100 ppm.

Таблица 2

Технические характеристики котла до и после реконструкции

Технические характеристики котла до и после реконструкции


Результаты наладочных опытов показали, что максимальная паропроизводительность котла после реконструкции ограничена производительностью дымососа и составляет 44 т/ч. Заполнение топки на нагрузках выше 35…38 т/ч улучшается, содержание окиси углерода в газах снижается.

Минимальная нагрузка на котле составила 22 т/ч. Так как заполнение топки начинается снизу, добиться минимально допустимого перегрева пара (425°С) при меньших нагрузках не представляется возможным.

Во всем диапазоне нагрузок котел работает с полностью отключенным пароохладителем, корректировки температуры перегретого пара при изменении нагрузки осуществляется только вторичным воздухом. При увеличении доли вторичного воздуха от 20 до 40% температура перегретого пара снижается на 20°С.

Температура факела, измеренная оптическим пирометром над слоем около 1100°С, на уровне задних сопл 1040°С. Температура газов за пароперегревателем не более 480°С, что на 150…190°С ниже, чем при слоевом сжигании. Относительно низкие температуры в топочной камере и в поворотном газоходе способствуют более надежной работе пароперегревателя и ограждающих поверхностей топки. Поскольку горение происходит при температурах ниже температуры плавления золы, шлакование неэкранированных стен топки и поверхностей нагрева отсутствует.

Топочный режим характеризуется высокой стабильностью. Отклонение температуры перегретого пара в стационарном режиме кратковременны и по амплитуде не превышают 1…5°С. Перекосов температур по ширине топки и пульсаций нет, устойчивое горение возможно в диапазоне температур слоя от 550 до 1140°С. В зимнее время за счет газификации и прочих внешних условий рабочая температура слоя снижается до 850°С.

В ходе наладочных испытаний выявлено, что минимальные тепловые нагрузки, обеспечивающие саморазогрев слоя, полностью удовлетворяют заданный график растопки котла. Расход угля для поддержания минимальной температуры слоя примерно 1,5 т/ч, что составляет около 15% расхода топлива на котел при номинальной нагрузке.

Растопка котла начинается на дизельном топливе. После устойчивого загорания угля в слое при температуре 500…550°С растопочная форсунка отключается, устанавливается минимальный расход топлива и прогрев котла продолжается без постороннего вмешательства в режим горения. Расход дизельного топлива для разогрева не более 200 л. После простоя котла менее 6 ч расход дизельного топлива уменьшается вдвое. При простое котла менее 3 ч растопка производится без использования жидкого топлива. При этом уголь зажигается от аккумулированного слоем тепла. Вместо дизельного топлива может использоваться топочный мазут.

В настоящее время котел отработал около 4000 ч в отопительный сезон 2000–2001гг. с нагрузкой 35…42 т/ч. В 2001г. выполнена аналогичная реконструкция второго котла. В 2002г. реконструированы еще два слоевых котла Читинской ТЭЦ-2.


Далее следуют статьи по данной теме: