CC BY
130
Таблица 3
Образуются при газификации
Газообразные продукты
СО СО2 Н2 СН4 Н28 N2 Всего
моль м3
0,022 + 0,046 = 0,068 0,068-22,4 = 177,5
3,484 0,3 1,2 2,85 0,024 0,068 7,926 177,5
43,957 3,785 15,14 35,958 0,303 0,857 100
Список литературы:
1. Дукенбаев К.Д. Энергетика Казахстана. Движение к рынку. - Алматы: Гылым, 1998 - 584 с.
2. Шиллинг Г.Д., Бонн Б., Краус У, Газификация угля. Горное дело -Сырье - Энергетика: пер. с нем. - М.: Недра, 1986 - 175 с.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФОРСУНОК ТИПА РВСС ДЛЯ СЖИГАНИЯ МАЗУТА НА КОТЛАХ ТЭЦ-ПВС
© Онищенко О.Н.*, Жабалова Г.Г.*
Карагандинский государственный индустриальный университет, Республика Казахстан, г. Темиртау
В статье говорится о возможности применения форсунок типа РВСС (распылитель со встречносмещенными струями) на котлах ТЭЦ-ПВС АО «Арселор Миттал Темиртау». Это позволит экономить дорогостоящее топливо - мазут и улучшит экологическую обстановку города.
Основным энергетическим топливом для большинства электростанций Казахстана являются каменные угли Экибастузского (разрез «Богатырь», «Восточный» и «Северный»), Борлинского и Карагандинского месторождений.
Несовершенство топочного процесса, а именно, существующие горелоч-ные устройства и схемы сжигания не обеспечивают устойчивого воспламенения и горения в связи с этим применяется подсветка факела высокореакционным топливом (мазутом или газом), что приводит к повышенным выбросам в атмосферу СО, и SOx.
Подсветка факела мазутом при пылеугольном сжигании приводит к повышенному выбросу SOX. Содержание серы в каменных углях Казахстана в основном 0,4-0,7 %, а в мазуте 3-3,5 %. При этом наблюдается повышенный механический недожог и выброс твердых частиц в атмосферу, т.к. сущест-
* Старший преподаватель кафедры «Строительство и теплоэнергетика».
* Доцент кафедры «Строительство и теплоэнергетика», кандидат технических наук.
вующие горелки не рассчитаны на совместное сжигание мазута и угольной пыли. Технология сжигания с минимальным вредным воздействием на окружающую среду предполагает реконструкцию схемы сжигания и горелоч-ных устройств.
Станция ТЭЦ-ПВС АО «Арселор Миттал Темиртау» не является исключением. Конструкция и режимы работы горелочных устройств топки котла ТП-13, а также принятая схема сжигания не в состоянии обеспечить надёжность и эффективность топочного процесса в регулировочном диапазоне нагрузок без подсветки факела мазутом. Подсветка пылеугольного факела мазутом приводит к повышенному, примерно на 30-40 %, выходу ЫОх и на 30-50 % выходу БОх, снижению полноты выгорания топлива, а также шлакованию поверхностей нагрева.
Топка котла ТП-13 прямоугольного сечения (9912 х 7160 мм), П-образ-ной компоновки, с сухим шлакоудалением. На боковых стенках топки встречно расположено 6 вихревых многотопливных горелок с улиточными завих-рителями по аэросмеси и вторичному воздуху. Производительность горелок примерно 25 Гкал/ч.
В топке котла ТП-13 совместно-раздельно сжигается пыль карагандинских углей, мазут, коксовый и доменный газы.
Горелочные устройства, установленные на котлах, не соответствуют требованиям и специфике совместно-раздельного сжигания нескольких видов топлива разной реакционной способности и в разных фазах. В связи с этим, на ТЭЦ-ПВС АО «Арселор Миттал Темиртау» сжигается в больших количествах мазут. В 2011 году на станции было расходовано 91724 тонн мазута в пересчете на условное топливо или Вм = 66952 тонн мазута калорийностью О'н = 9590 ккал/кг, что составило 7,8 % от расхода условного топлива на выработку тепловой и электрической энергии. Это очень большой процент расхода мазута на подсветку факела.
По тепловой доле мазут замещает примерно: Ву= (Вм^рНМ).
0'нУ= (66952-9590) / 4627 = 138766 тонн карагандинского угля с теплотой сгорания О'т = 4627 ккал/кг.
Если стоимость одной тонны мазута принять равной СМ = 334,29 долларов США (цена на текущий момент), а карагандинского угля СУ = 30 долларов США, то в дымовую трубу ежегодно «выбрасывается» примерно: ЭМ = ВМСМ - ВУСУ = 66952-334,29 - 138766-30 = 18218404 долларов США.
Плюс к этому потери тепла с механическим недожогом и уходящими газами, которые могли бы быть примерно на 3-5 % меньше, что составило бы экономию от 35200 до 58700 т условного топлива или АВУ = 53250^88800 тонн карагандинского угля. Итого экономия от снижения потерь тепла на 3 % составила бы не менее ЭУ = АВуСУ = 53250-30 = 1597500 долларов США.
Экономия от рациональной организации топочного процесса может составить примерно 410 млн. тенге/год или 2800 тыс. долларов США.
Мировые проблемы с постоянным поиском энерго-теплосберегающих технологий, а также ужесточение экологических требований к выбросам окислов азота в атмосферу из труб котельных заставили нас пересмотреть подходы к применению отечественных научных разработок по улучшению горе-лочных устройств для жидкого топлива, особенно мазута. Наиболее целесообразным способом совершенствования процесса сжигания мазута на котлах ТЭЦ-ПВС мы считаем реконструкцию горелочных устройств.
Реконструкция предусматривает замену существующих мазутных форсунок на комплекс подготовки к сжиганию мазута на основе форсунок высокого давления РВСС-10 (см. рис. 1).
Рис. 1. Форсунка высокого давления типа РВСС
Форсунки типа РВСС (распылитель со встречносмещенными струями) предназначены для распыления текучих сред в технологических камерах различного целевого назначения, включая, в частности, все виды жидкого топлива в котлоагрегатах и других топочных устройствах. Принципиальное отличие распыливающего устройства типа РВСС заключается в организации подачи жидкого топлива под низким давлением по коаксиальному кольцевому каналу с большим проходным сечением между внутренним и наружным сопловыми аппаратами в виде концентрических рядов тонких щелевых каналов, выполненных под определенным углом друг к другу и к образующим поверхностей. Внутренний и наружный ряды щелевых каналов смещены в шахматном порядке по окружности друг относительно друга и формируют два ряда скрещивающихся струй распыливающего агента. В качестве распыливающего агента используют перегретый пар или сжатый воздух [1].
Изменение соотношения давлений сжатого воздуха (перегретого пара) перед наружным и внутренним рядами сопловых каналов обеспечивает возможность плавного регулирования угла раскрытия факела распыления в пределах 40-140°.
В основу предлагаемой конструкции заложены оригинальные технические решения, обеспечивающие достижение ряда положительных эффектов, не свойственных другим распыливающим устройствам.
При сжигании жидкого топлива позволяет добиться его высококачественного распыления при низком давлении подачи и малом расходе распыли-вающего агента (пара или сжатого воздуха), обеспечить равномерную концентрацию капель топлива в воздушном потоке и регулировать в широких пределах угол раскрытия факела распыления, его длину и расход топлива.
Обеспечивает: легкость розжига, устойчивость и экономичность горения, форсирование факела горения, снижение вредных выбросов стабильность расходных и технических характеристик при длительной эксплуатации.
Форсунки РВСС надежны в эксплуатации и имеют практически неограниченный ресурс работы [2].
Характеристика форсунки РВСС-10:
1. пределы регулирования расхода топлива
2. давление подачи топлива не более
3. распыливающий агент
4. удельный расход распыливающего агента
5. рабочее давление распыливающего агента
6. диапазон регулирования угла раскрытия факела
7. диаметр форсунки
8. длина форсунки
9. вес
10. количество распыливающих каналов
Расходные характеристики форсунок РВСС-20, РВСС-10 и РВСС-5 по
мазуту приведены на рис. 2.
5
4,5
3,5
100-2500 кг/час 3 ати
перегретый пар 0,07-0,15 кг/кг 2-6 ати 40-140 град 50 мм 117 мм 0,93 кг 104 шт
2,5
О
1,5
0,5
0,05
0,1
0,15
0,2
Р, МПа
♦ РВСС-20
Рис. 2. Расходные характеристики форсунок РВСС-20, РВСС-10 и РВСС-5 по мазуту
4
3
2
1
0
0
РВСС-10
РВСС-5
Комплекс обладает рядом преимуществ перед существующими форсунками, а именно:
1. высокие экологические параметры по выбросам окислов азота, окислов серы, угарного газа, сажи, снижение выбросов в 1,5-2 раза;
2. стабильность эксплуатационных параметров в течение 4-5 лет, простота розжига и работы на всех видах жидкого и газообразного топлива;
3. плавная регулировка мощности в пределах 10-120 % от номинальной с избытками воздуха 5-10 % при работе как на газе, так и на мазуте;
4. снижение эксплуатационного расхода топлива на газе до 10-20 %, на мазуте до 0-30 %;
5. увеличение сроков службы трубной части и обмуровки котлоагре-гата в 1,5-2 раза;
6. увеличение мощности котлоагрегата на 2-3 %;
7. возможность работы на высокозольных высоковязких мазутах и донных остатках мазутохранилищ при давлениях подачи топлива не более 2,5 ати, минимальное рабочее давление мазута до 0,01 ати.
8. Степень комплексности и готовности оборудования под монтаж позволяет произвести переоборудование действующего котлоагрегата за 5-15 дней [2].
Использование малогабаритного скоростного парового подогревателя мазута оригинальной конструкции, устанавливаемого вблизи горелки, позволяет снизить температуру мазута в хранилище и транспортном мазуто-проводе до 40-50 оС при температуре сжигаемого мазута не ниже 120 оС. в сочетании с малым расходом пара на распыление в форсунках РВСС. Это позволяет сократить расходы топлива на «собственные нужды» в 2-3 раза.
Произведенные расчеты показали, что реконструкция целесообразна технически и экономически. Расход мазута в результате реконструкции уменьшится на 100 кг/ч, расход пара на распыливание жидкого топлива - на 250 кг/ч. Затраты на капиталовложения 2,34 млн. тенге.
Ориентировочный экономический эффект составит 90544,27 долларов США, а срок окупаемости около 2 месяцев.
Список литературы:
1. Гусовский В.Л., Винтовкин А.А., Ладыгичев М.Г., Калинова Т.В. Го-релочные устройства промышленных печей и топок. - М.: Интермет Инжиниринг, 1999. - 560 с.: ил.
2. Системы подготовки и сжигания жидкого и газообразного топлива. -Химки: Кислородмонтаж, 2004. - 12 с.: ил.
