CC BY
52
Таблица 2
Сравнение экспериментальных и расчетных данных выбросов оксидов азота для котла БКЗ-320-140 _ПТ ТЭЦ-6 ОАО «Иркутскэнерго»_
Показатель Станционный номер котельного агрегата
3 3 4 4 7 7 7
Сжигаемый уголь* (пропорции смеси) Смесь ир/ж (70/30) Смесь ир/ж (70/30) Смесь ир/ж (80/20) Смесь ир/ж (90/10) И-б Смесь и-б/ир (30/70) Смесь и-б/ж (50/50)
Номинальная паропроизводительность, т/ч 320 320 320 320 320 320 320
Паропроизводительность котла, т/ч 252 254 170 272 280 270 244
Фактические значения N0^х, мг/нм 755 839 486 631 762 673 781
Значения N0x, рассчитанные по разработанной методике, мг/нм3 718 811 448 683 694 754 760
*Принятые сокращения: ир - ирбейский бурый уголь; ж - жеронский каменный уголь; и-б - ирша-бородинский бурый уголь.
Анализ формулы (8) показывает, что образование «топливных» N0 можно снизить за счет:
- понижения температуры горячего воздуха, подаваемого в горелки и максимальной температуры в топке;
- снижения концентрации 02в зоне выхода и горения летучих веществ;
- сжигания топлива с пониженным Nг;
- угрубления фракционного состава угольной пыли.
Библиографический список
1. Методические указания по проектированию топочных устройств энергетических котлов / под. ред. Э.Х. Вербовец-кого, Н.Г. Жмерика. СПб: ВТИ-АООТ «НПО ЦКТИ», 1996. 272 с.
2. Бочкарев В.А. Влияние фракционного состава угольной пыли на механизм образования топливных окислов азота // Актуальные вопросы теплофизики. Энергетика и экология:
сб. науч. тр. Новосибирск, 1991. С.159-165.
3. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева Л.А. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергия, 1977. 296 с.
4. Бабий В.И., Куваев Ю.Ф. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела. М.: Энергоатомиздат, 1986. 208 с.
УДК 621.311.181
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ МУФЕЛЬНОЙ РАСТОПКИ И ПОДСВЕТКИ ФАКЕЛА НА КОТЕЛЬНОМ АГРЕГАТЕ ТП-81 СТ. № 7 ТЭЦ-11 ОАО «ИРКУТСКЭНЕРГО»
Е.А. Клыш1, Р.А. Клыш2, В.А. Бочкарев3
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Для снижения расхода мазута и обеспечения устойчивой работы котла ТП-81 на пониженных нагрузках была реализована система муфельной растопки и подсветки факела (СМРП). В данной работе приводится описание системы пылеприготовления, характеристики угольной пыли, сжигавшейся в муфеле, результаты холодных продувок СМРП с целью определения оптимальной скорости первичного воздуха и данные пуско-наладочных испытаний. Рассмотрен пуск СМРП в режиме растопки котла из холодного состояния. Ил. 3. Табл. 2. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: муфельная горелка; система муфельной растопки и подсветки факела; топливо; растопка; стабилизация горения; котельный агрегат ТП-81.
1Клыш Егор Александрович, аспирант, тел.: 89246105646, e-mail: kea_87@list.ru Klysh Egor, Postgraduate, tel.: 89246105646, e-mail: kea_87@list.ru
2Клыш Роман Александрович, аспирант, тел.: 89041374544 Klysh Roman, Postgraduate, tel.: 89041374544
3Бочкарев Виктор Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетики, тел.: (3952) 405393. Bochkarev Victor, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Heat and Power Engineering, tel.: (3952) 405393.
APPLICATION EXPERIENCE OF THE SYSTEM OF MUFFLE KINDLING AND FLARE LIGHTING UP IN BOILER UNIT TP-81, STATION No.7 CHP-11 JSC "IRKUTSK ENERGO" E.A. Klysh, R.A. Klysh, V.A. Bochkarev
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
To reduce the consumption of fuel oil and to ensure stable operation of the boiler TP-81 at lower loads, the system of muffle kindling and flare lighting up has been implemented (SMFL). This article describes the system of pulverization, the characteristics of coal dust being burned in a muffle, the results of the cold blowdowns of SMFL in order to determine the optimal speed of the primary air and the data of commissioning trials. The start-up of SMFL in the mode of cold boiler firing is considered. 3 figures. 2 tables. 3 sources.
Key words: muffle burner; system of muffle firing and flare lighting up; fuel; kindling; combustion stabilization; boiler unit TP-81.
Муфельные грелки обеспечивают выгорание части угольной пыли для прогрева обмуровки муфеля и газификации твердого топлива. Предварительная термохимическая обработка угольной пыли в газифи-кационной предтопке позволяет получить на выходе из нее легковоспламеняющуюся газовоздушную смесь. Температура, при которой обеспечивается устойчивое воспламенение и горение топлива, зависит от выхода летучих веществ, скорости пылегазо-воздушного потока, концентрации, влажности, тонкости помола угольной пыли. Результаты зависимости температуры воспламенения ^восп) от выхода летучих (V1) представлена на рис. 1 [1].
На котле ТП-81 ст. № 7 ТЭЦ-11 ОАО «Иркутскэнерго» для растопки и стабилизации горения при работе на пониженных нагрузках осуществлен монтаж муфельной горелки (рис. 2), разработанной в СибВТИ [2].
Котельный агрегат ТП-81 Таганрогского котельного завода паропроизводительностью 420 т/ч одноба-рабанный с естественной циркуляцией с трёхступенчатым испарением предназначен для получения пара высокого давления (140 кгс/см2) при сжигании каменного и бурого углей. В качестве растопочного топлива применяется мазут марки М-80, М-100. Котел имеет П-образную компоновку, состоит из топочной камеры, являющейся восходящим газоходом, поворотной камеры и опускной конвективной шахты. В поворотной части располагается конвективная часть пароперегревателя. На потолке топочной камеры, горизонтального газохода и поворотной камеры расположен потолоч-
V-, %
Рис. 1. Зависимость температуры воспламенения от количества летучих в топливе
ный пароперегреватель. В конвективной шахте размещены последовательно (по ходу газов) верхняя часть водяного экономайзера (ВЭК), верхняя часть трубчатого воздухоподогревателя (ВЗП), нижняя часть ВЭК и трубчатого ВЗП.
Топочная камера размером 7552x14080 мм имеет форму прямоугольной призмы. Стены топочной камеры экранированы испарительными трубами 60x6 мм (ст. 20) с шагом 64 мм. Котел предназначена для работы с сухим шлакоудалением. Удаление шлака из топки производится через устье холодной воронки в четыре ванны непрерывного механического шлако-удаления. Топочная камера оборудована 12-ю пыле-угольными горелками (турбулентными) с однорядным встречным расположением на фронтовой и задней стенках. По оси каждой горелки сквозь пылепровод первичного и вторичного воздуха проходит центральная труба, в которую вставлена протарированная мазутная форсунка парового распыливания производительностью по топливу 400-800 кг/ч при давлении мазута 4,5-5 кгс/см2 и давлении пара 8-13 кгс/см2, производительность каждой горелки по пыли - 5,8 т/ч.
Котел оснащен двумя индивидуальными системами пылеприготовления (СПП) с промежуточным бункером пыли, каждая из которых оснащена бункером сырого угля, питателем сырого угля, шаровой барабанной углеразмольной мельницей, сепаратором, циклоном, мельничным вентилятором.
На момент испытаний котел был оснащен одной растопочной пылесистемой СМРП-7Б (по проекту
должно быть смонтировано две) с транспортом пыли от бункера пыли БП-7Б до муфельной горелки МГ-7Б (рис. 3) воздухом с напора мельничного вентилятора -МВ-7Б.
Реализованная схема организации подачи подготовленной угольной пыли для муфельной растопки и подсветки факела котла ТП-81 включает следующие узлы и оборудование:
- бункер пыли БП-7Б;
- лопастной пылепитатель типа УЛПП-2-64 № 9;
- течку пыли (0150) из-под пылепитателя;
- смеситель пыли;
- растопочный пылепровод 0273 к муфельной горелке;
- трубопровод 0325 подвода транспортирующего воздуха от МВ-7Б.
Для изменения направления потока пыли (либо в основную горелку, либо в муфельную) в течке после пылепитателя (УЛПП) предусмотрен перекидной шибер.
Оборудование системы размещено следующим образом: смеситель пыли располагается на отм. 11,6 м, муфельная горелка смонтирована на боковой стенке топки ближе к тылу котла - 1184 мм от оси топки на отметке 10,2 м
Муфельная горелка выполнена с внутренним прямоугольным сечением 516x900 и переходом в выходном сечении на эллипс.
Рис. 2. Муфельная горелка: 1 - амбразура; 2 - коробка уплотнительная; 3 - корпус; 4 - люк; 5 - смотровой лючок; 6 - фальшь труба; 7 - пылепровод; 8,10 - труба установки оптического датчика контроля пламени; 9 - труба установки запально-защитного устройства (ЗЗУ)
Рис. 3. Технологическая схема СМРП к/а ТП-81:1 - муфельная горелка (МГ); 2 - шибер пылепровода горелки № 9 (Ш10-1); 3 - пылепровод к МГ; 4 - шибер пылепровода МГ (Ш10-2); 5 - течки подачи угольной пыли в пылепровода от пылепитателя № 9; 6 - смеситель; 7 - шибер присадки слабоподогретого воздуха (СПВ); 8 - основной регулирующий шибер на всасе МВ; 9 - присадка холодного воздуха (ПХВ) на всас МВ; 10 - форсунка ультразвуковая (ФУЗ-500); 11 - защитный купольный клапан "Вегдетапп"; 12 - переход пылепровода с 0325 в 0273
Форсунка паро-акустическая короткофакельная (тип ФУЗ-500 производительностью 500 кг/ч) устанавливается по центру растопочного пылепровода, заведенного в муфельную горелку на глубину 200 мм от среза.
Пуско-наладочные испытания проводились с 6 по 22 декабря 2011 года в 3 этапа.
Первый этап испытаний был осуществлен на работающем котельном агрегате с 6 по 10 декабря. Испытания проводились в режимах холодных продувок и режиме подсветки факела.
В результате холодных продувок муфельной горелки установлена оптимальная скорость первичного воздуха - 20-25 м/с. Температура стенки муфельной камеры от факела в топке при работе котла на штатных горелках без подачи воздуха в муфель достигает 550-620°С. Устье МГ-7Б при продолжительной работе угловых горелок котла № 1; 12 (ближние к муфелю) подвержено шлакованию. Топочный режим котла без угловых горелок обеспечивает стабильную температуру стенки муфеля не выше 250°С.
Опыты с включением в работу МГ-7Б, предварительно разогретой от мазутной форсунки ФУЗ-500 до температуры 850-900°С, показали ее работоспособность, что зафиксировано датчиками контроля пламени и термопарами, установленными в футеровке муфеля. Время стабилизации режима горения составляет 30 минут, температура футеровки на выходе из муфеля находится в диапазоне 870-950°С.
Прирост паровой нагрузки котельного агрегата при включении муфельной горелки в работу на минимальных оборотах пылепитателя составляет 15-17 т/ч. Расход угольной пыли на МГ-7Б в диапазоне 1,6-1,8 т/ч. Подъем оборотов пылепитателя выше 350 об/мин вызывает сепарацию угольной пыли в муфеле. Подача пыли в МГ-7Б без дополнительного прогрева футеровки муфеля не производилась.
Второй этап испытаний СМРП-7Б проведен с 15 по 17 декабря на работающем котельном агрегате. Испытания проводились в режиме подсветки факела.
В результате испытаний муфельной горелки определены оптимальные обороты электродвигателя
Таблица 1
Обороты пылепитателей, не вызывающие сепарацию угольной пыли
Номер Показания указателя положения (УП), % Оптимальные обороты электродвигателя, об/мин Прирост нагрузки на котле при максимальных оборотах пп, т/ч
опыта Ш10-1 (горелка № 9) Ш10-2 (МГ-7Б)
1 15 35 185-240 6-8
2 15 70 185-400 25-30
3 15 100 185-500 (и более)* 40
* Не рекомендуется превышать обороты электродвигателя пылепитателя более 500 об/мин в связи с возможностью забития пылепровода (давление воздуха перед смесителем 280-310 кгс/м2).
пылепитателя № 9 при постоянном давлении воздуха в коробе мельничного вентилятора (PMB = 340-360 кгс/м ), не вызывающие сепарацию угольной пыли на под муфеля в зависимости от степени открытие шибера пылепровода МГ, проверена возможность:
• работы МГ-7Б на непроектной тонине помола угольной пыли R90 = 37-43% (по проекту R90 = 2030%);
• подачи пыли в МГ-7Б без дополнительного прогрева футеровки муфеля.
Ввод укрупненной угольной пыли (R90 = 37-43%) в камеру муфельной горелки, предварительно прогретой до температуры 850°С, не приводит к дестабилизации ее работы, температура футеровки на выходе из муфеля находится в диапазоне 800-950°С при открытии шибера Ш10-2 на 35-40% (n = 185 об/мин), воспламенение пыли наблюдается на расстоянии 150-250 мм от выходного отверстия пылепровода. Последующие стадии испытаний проводились на укрупненной пыли.
Подача угольной пыли без дополнительного прогрева футеровки МГ-7Б (tHn = 350°С) показала устойчивое воспламенение пыли от основного факела с последующим прогревом муфельной камеры и выходом ее на рабочий режим (и>560°С) в течение 30-60 минут.
Оптимальные обороты электродвигателя пылепи-тателя №9, не вызывающие сепарацию угольной пыли на под муфеля в зависимости от степени открытие шибера Ш10-2 при давлении первичного воздуха в коробе МВ-7Б 340-360кгс/м2 , составляют (табл. 1).
Муфельная горелка в процессе работы (УП Ш10-1=15%, Ш10-2=60%; PHB=340-360кгс/м2) совместно со штатными горелками № 1, 12 и открытием шиберов вторичного воздуха (ВВГ-1 ; 12) на 100% подвержена шлакованию, температура стенки муфеля достигает 750-780°С. Время работы МГ-7Б до расшлаковки составляет 6-8 часов. Путем изменения топочного режима (без угловых горелок, ВВГ-1 ;12 50%) удалось увеличить время работы муфеля между расшлаков-ками до 15 часов.
На третьем этапе испытаний был осуществлен пуск СМРП-7Б в режиме растопки котла из холодного состояния (22 декабря). Растопка производилась на эксплуатационном топливе, мугунском угле с тониной помола 37% (остаток на сите R90) (характеристики топлива приведены в табл. 2). Время хранения пыли -3 суток.
Включение в работу муфельной горелки (МГ-7Б) производилась в следующей последовательности:
1. 7:00. После осуществления подготовительных операций (согласно производственным инструкциям по эксплуатации основного и вспомогательного оборудования КЦ) по растопке котла включены в работу ДС-7АБ, ДВ-7АБ. Настроен газовоздушный режим растопки с расходом воздуха 25% номинального, топка и газоходы провентилированы в течение 10 минут.
2. 7:10. Включена в работу форсунка МГ-7Б (ФУЗ-500) с подачей пара на распыл мазута и штатная растопочная форсунка горелки № 3 (ФУЗ-2500) для равномерного прогрева топки. Процесс горения мазута в
МГ-7Б неустойчивый, факел темно красного цвета. Наблюдается неполное сгорание мазута с отложениями на футеровке вследствие недостатка окислителя в камере муфельной горелки.
8:10. Для выдерживания графика растопки включены в работу мазутные форсунки горелок № 7, 9 (ФУЗ-2500).
Таблица 2
Характеристики эксплуатационного топлива
3. 8:12. В связи с замедлением скорости прогрева футеровки муфеля форсунка МГ-7Б (ФУЗ-500) переведена на распыл мазута воздухом от стационарного компрессора, отключен паровой коллектор - горение устойчивое, факел ярко желтого цвета без темных включений. Наброс мазута на стены муфельной камеры отсутствует. Общее время нагрев футеровки муфеля от 35 до 700°С составляет 2 часа 40 минут.
4. 9:30. Согласно инструкции по эксплуатации включены в работу МВ-7АБ (^вг = 150°С), открыты шибера пылевоздухопроводов основных горелок 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 12. СПП-7АБ поставлены на прогрев.
5. 9:50. Взведен отсечной купольный клапан. Перекидной шибер на течке пылепитателя № 9 переведен в пылевоздухопровод муфельной горелки.
6. 9:52. Открытием шиберов присадки слабоподо-гретого воздуха № 7 установлено давление первичного воздуха в коробе мельничного вентилятора (МВ-7Б) 340-360 кгс/м . Дистанционным открытием шибера Ш10-2 на воздуховоде муфельной горелки в положение УП 35% установлено давление перед смесителем 100-120 кгс/м2. Температура уходящих газов за пароперегревателем 273°С.
7. 9:58. Включен на минимальных оборотах (n = 185 об/мин) пылепитатель № 9. Эффекта на муфельной горелке не получено, по месту установлено, что не хватает усилия от вращающего момента электродвигателя на разворот пылепитателя.
8. 10:12. Увеличением числа оборотов задатчиком на частотном приводе до уровня 300 об/мин, пылепитатель №9 включен в работу. Угольная пыль в камере муфельной горелки с включенной мазутной форсункой устойчиво воспламеняется. Температура футеровки на выходе из муфеля находится в диапазоне 725-740°С, воспламенение пыли наблюдается на расстоянии 100-200 мм от выходного отверстия пылепровода.
Отключение мазутной форсунки приводит к пуль-сационному режиму горения в муфеле, вызванному возможно неравномерной подачей пыли. Увеличение оборотов пылепитателя до 400-500 об/мин с одновременным открытием шибера Ш10-2 на воздухопроводе (УП 80-100%) сглаживает пульсационный эффект не до конца. При этом наблюдается временное снижение температуры футеровки муфельной горелки до 700°С, стабилизация режима горения составляет 40 минут с последующим восстановлением темпера-
Влажность (W), % Зольность Выход летучих (V1), % Теплота сгорания, ккал/кг
(A"), % высшая низшая
24,5 21,4 47,8 7311 4032
туры до 735°С. Глубина проникновения факела в топку 2,5-3,5 метра, сепарация пыли незначительна, факел остается ярким.
9. 10:23. После полного отключения мазутной форсунки муфельной горелки (ФУЗ-500) обороты пы-лепитателя № 9 на всем протяжении растопки оставались неизменны и составляли 500 об/мин.
10. 11:09. Включен в работу пылепитатель № 5, начато подпыливание в топку согласно производственной инструкции по эксплуатации основного оборудования котельного цеха (температура газов за пароперегревателем не менее 300°С). Регулирование скорости повышения температуры насыщения (30°С/10мин) в барабане [3] осуществлялось путем изменения оборотов пылепитателей основных горелок, отключением мазутных форсунок.
11. 13:25. Котел ТП-81 ст. № 7 включен в параллельную работу.
12. 13:40. Отключена муфельная горелка. За время работы шлакование муфельной камеры отсутствует.
Общий итог растопки - экономия мазута 8 тонн.
В процессе растопки котла выявлены следующие замечания в работе СМРП:
1. Электродвигатель пылепитателя № 9 не разво-
рачивается на минимальных оборотах (185-250 об/мин) - это принимая во внимание, что пыль еще не уплотнилась. При более длительном сроке хранения угольной пыли (простое БП более 3-х суток) возможно возникновение проблем, связанных с устойчивой работой пылепитателя, и, как следствие, снижение экономических показателей муфельной горелки, а также растопки котла.
2. Ультразвуковая форсунка типа ФУЗ-500 чувствительна к перепаду давления между мазутом и паром (воздухом) - выход мазута из форсунки прекращается при ДP>1 кгс/см2.
3. Подвод пара к ультразвуковой форсунки МГ-7Б на распыл жидкого топлива вызывает неустойчивое горение с отложениями мазута на футеровке вследствие недостатка окислителя в камере муфельной горелки.
4. При работе ультразвуковой форсунки (ФУЗ-500) на воздухе возникает необходимость ее удаления из муфельной камеры после отключения мазута для исключения пережога насадки.
5. Прогрев футеровки муфеля из холодного состояния занимает длительное время - более 2,5 часов.
6. Длина факела на выходе из амбразуры муфельной горелки составляет не более 2,5-3,5 метров при ширине топки 14,08 метров.
Библиографический список
1. Ойвин Н.Л. Муфельные горелки и их эксплуатация: сб. С. 25-30.
работ ВТИ. М.: Изд-во ГЭИ, 1947. 60 c. 3. Правила технической эксплуатации электрических стан-
2. Пронин М.С. О безмазутной растопке пылеугольных ко- ций и сетей РФ (ПТЭ). М.: СПО ОРГРЭС, 2003. 320 с. тельных агрегатов ТЭС // Электрические станции. 2000. № 5.
УДК 621.311.24
К ОБОСНОВАНИЮ ВЕТРОГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
Г.Ф. Ковалев1, М.А. Рычков2
Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130.
Рассматривается один из вариантов употребления возобновляемой энергии ветра для выработки электричества, характеризующийся повышенной надежностью, экологичностью и комплексностью хозяйственного использования. Получение указанных характеристик достигается с помощью применения водохранилища и ГЭС, благодаря которым надежно, гибко и с высоким качеством осуществляется покрытие требуемого электропотребления в соответствии с графиком нагрузки. Кратко излагаются основные методические положения выбора параметров рассматриваемого ветрогидроэнергетического комплекса. Ил. 1. Библиогр. 9 назв.
Ключевые слова: ветроэнергия; водохранилище; гидроэлектростанция; электропотребление; электроснабжение; надежность; эффективность.
TO JUSTIFICATION OF WIND HYDROPOWER COMPLEXES G.F. Kovalev, M.A. Rychkov
Melentiev Energy Systems Institute SB RAS, 130 Lermontov St., Irkutsk, 664033.
The article examines one of the options for using renewable wind energy in order to generate electricity that is characterized by high reliability, ecological compatibility and the complexity of economic use. These characteristics can be achieved through the use of reservoirs and hydropower plants, which enable reliable, flexible and high quality generation
1Ковалёв Геннадий Фёдорович, доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, тел.: 89149193551, e-mail: kovalev@isem.sei.irk.ru
Kovalev Gennady, Doctor of technical sciences, Professor, Leading Researcher, tel.: 89149193551, e-mail: kovalev@isem.sei.irk.ru
2Рычков Максим Александрович, аспирант, тел.: 89086566500, e-mail: Maksim2805@yandex.ru
