Методы и средства повышения эффективности энергетического использования углей Канско-Ачинского бассейна

• Автор: Дубровский, Виталий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 319 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Анализ исследований энергетического использования канско-ачинских углей

1.1 Этапы развития топочных технологий сжигания углей на тепловых электростанциях

1.2 Угли Канско-Ачинского бассейна и их энергетическое использование

1.3 Технологические способы подавления оксидов азота

1.3.1 Ступенчатое сжигание

1.3.2 Подача воды или пара в зону горения

1.3.3 Рециркуляция дымовых газов

1.3.4 Сжигание топлив в кипящем слое

1.4 Шлакование и загрязнение поверхностей нагрева

котельных агрегатов при сжигании канско-ачинских углей
1.5 Вовлечение в энергетику сажистых (окисленных) углей Канско-Ачинского бассейна
1.6 Исключение мазута при растопке и подсветке факела топочных камер котлов
1.7 Выбор цели и постановка задач исследования
2 Особенности вещественного состава и свойств углей Канско
Ачинского бассейна по высоте пласта и глубине залегания
2.1 Оценка величины запасов сажистых и окисленных углей Канско- 81 Ачинского бассейна
2.2 Состав и свойства березовского угля по высоте пласта и глубине 86 залегания
2.2.1 Органическая часть
2.2.2 Теплотехнические характеристики
2.2.3 Состав и свойства минеральной части
2.2.4 Особенности распределения органической и минеральной 99 частей бурых углей при размоле
2.2.5 Реакционная способность
2.3 Особенности сжигания окисленного березовского угля
2.3.1 Экспериментальная установка и методика исследований
2.3.2 Работа топочной камеры
2.3.3 Поведение минеральной части
2.3.4 Загрязнение поверхностей нагрева

2.3.5 О роли механического недожога в формировании отложений летучей золы при сжигании канско-ачинских углей с высоким содержанием кальция
2.4 Анализ результатов исследований
3 Экспериментальные исследования по сжиганию ирша-бородинского угля и его полукокса
3.1 Сжигание кузнецкого угля и полукокса ирша-бородинского угля на Егоршинской ГРЭС
3.2 Сжигание ирша-бородинского угля и его полукокса на Красноярской ТЭЦ
3.3 Сжигание ирша-бородинского угля и его полукокса на огневом стенде
3.4 Выводы
4 Исследования по термической подготовке углей Канско-Ачинского бассейна
4.1 Математическое моделирование процесса термоподготовки углей
4.2 Исследования по термоподготовке канско-ачинских углей в слоевом реакторе
4.3 Исследования по термоподготовке и сжиганию канско-ачинских углей на полупромышленной установке
4.4 Выводы
5 Технологические схемы и устройства по повышению эффективности энергетического использования углей Канско-Ачинского бассейна
5.1 Увеличение тепловой эффективности поверхностей нагрева котельных агрегатов
5.2 Технологические схемы и устройства по термической подготовке канско-ачинских углей как эффективной ступени их сжигания на тепловых электростанциях
5.2.1 Технологические схемы и устройства по внешней термоподготовке
5.2.2 Внутритопочная термическая подготовка
5.2.3 Система термоподготовки углей с применением муфельных предтопков
5.3 Выводы
6 Трехмерное численное моделирование аэродинамики топочной камеры, оборудованной системой термической подготовки топлива
Выводы
7 Экономическая оценка эффективности технологии сжигания с ис-

пользованием термической подготовки углей Канско-Ачинского бассейна и определение перспектив ее тиражирования
7.1 Оценка коммерческой эффективности технологии сжигания с использованием термической подготовки канско-ачинских углей с учетом риска и неопределенности
7.1.1 Финансово-экономическая оценка технологии сжигания с внутригопочной термической подготовкой канско-ачинских углей с примененением высокоэкономичного котельного агрегата
7.1.2 Финансово-экономическая оценка технологии муфельной растопки канско-ачинских углей
7.2 Применение специализированной модели межотраслевого комплекса - Энергетической модели России для определения эффективности различных энерготехнологий
7.3 Формирование исходных параметров и определение экономических последствий тиражирования технологии термической подготовки канско-ачинских углей на пылеугольные тепловые электростанции России
7.4. Предотвращенный экологический ущерб от реализации технологии термической подготовки канско-ачинских углей
7.4.1 Экологическая оценка проекта «Высокоэффективный экологически чистый котельный агрегат» (ВЭКА)
7.4.2 Экологическая оценка проекта «Безмазутная растопка котельных агрегатов» БМРК
7.5 Выводы Основные результаты и выводы Список использованных источников Приложения

Следует отметить, что эксплуатационные характеристики котла и его экономичность после перехода на схему трехступенчатого сжигания остались, практически, на прежнем уровне.
На Красноярской ТЭЦ-3 для котла Еп 670-13,8-545БТ (модель ТПЕ 216) на основании технических предложений НПО ЦКТИ были разработаны мероприятия по внедрению трехступенчатого сжигания с целью значительного снижения оксидов азота.
Сущность предлагаемой ЦКТИ схемы ступенчатого сжигания заключается в следующем. На реконструируемом котле устанавливаются 18 основных пылеугольных горелок, в которые подаётся 85 % канско-ачинского угля. Скорость аэросмеси на выходе из горелок составляет 14,9 м/с, при этом скорость вторичного воздуха составляет 31,4 м/с. Аэросмесь подаётся в горелку одним пылепроводом, а в горелке делится на верхний и нижний сопла аэросмеси, каждый из которых разделён вертикальной перегородкой на две равные части. Вторичный воздух подается в горелку одним воздуховодом, а в горелке проходит через завихритель, установленный в её центральной части и являющийся стабилизатором для растопочного мазутного факела, и прямоточный воздух, проходящий в щели между корпусом горелки и загромождениями вну три горелки (сопла аэросмеси, завихритель).
Сжигание 85 % топлива с избытком воздуха 1,03 в основных горелках позволит обеспечить высокую степень выгорания угольной пыли в зоне активного горения с уменьшенной опасностью шлакования топочных экранов в этой зоне и более низким образованием оксидов азота за счет малых избытков воздуха в горелках, которые составляют величину менее 1,0.
Над верхним ярусом основных пылеугольных горелок на отметке +29,250 организована вторая ступень сжигания канско - ачинского угля в виде дополнительных пылеугольных горелок, через которые подаётся 15 % топлива и 20 % воздуха от его общего расхода на котёл. Скорость аэросмеси на выходе из дополнительных горелок составляет 25 м/с. Ввод топлива второй ступени с избытком воздуха менее 1,0 способствует образованию восстановительной зоны выше основных горелок, что в свою очередь позволит значительно снизить выбросы оксидов азота.
Учитывая, что в восстановительной зоне создаются благоприятные условия для шлакования топочных экранов, над дополнительными горелками второй ступени устанавливаются четыре сопла промежуточного дутья по тангенциальной схеме. Выше этих сопел на отметке +36,100 расположены шесть сопел верхнего дутья.