Совершенствование работы котлов малой и средней производительности с топками НТКС при сжигании углей Забайкальских месторождений

• Автор: Дорфман, Юрий Валентинович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Чита
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Состояние вопроса .

1.1. Топливный баланс, проблемы и тенденции

1.2. Котельнотопочное оборудование, перспективность реконструкций

1.3. Анализ разработок и конструкций котлов кипящего слоя . .

1.3.1. Традиционные топочные процессы

1.3.2. Топочные процессы с использованием кипящего слоя .

1.3.3. Топочные процессы с использованием ЦКС . . .

1.4. Экологические преимущества КС и ЦКС . . . .

1.5. Концепция НТКС. Постановка задач исследования . . .

1.6. Выводы к главе 1 . . . . . . .

2. Исследование поведения углей в топках НТКС. Разработка технологических схем .
2.1. Исследование поведения углей в топках НТКС . . .
2.1.1. Общие положения. Экспериментальная установка . .
2.1.2. Исследование процессов сушки и выхода летучих
из углей в кипящем слое
2.1.3. Динамика образования уноса
2.1.4. Механизм формирования и характеристики уноса . .
2.2. Способы снижения вредных выбросов . . . . .
2.2.1. Оксиды азота
2.2.2. Оксиды серы
2.2.3. Вредные выбросы других веществ .
2.3. Расчет кипящего слоя .
2.3.1. Тепловой баланс топки кипящего слоя . . . .
2.3.2. Порядок расчета топочных устройств . . . .
2.3.3. Расчет теплообмена .
2.3.4. Горение частицы топлива .
2.4. Выводы к главе 2
3. Конструкция элементов НТКС. Разработка выбор, обоснование
3.1. Исследование надслоевой аэродинамики и гравитационной сепарации в НТКС .
3.2. Подача вторичного дутья. Моделирование вихревых течений
3.3. Система возврата частиц . .
3.4. Организация работы и элементы топок НТКС
3.5. Выводы к главе 3
4. Конструкция и работа топки НТКС .
4.1. Конструкция топки НТКС
4.2. Испытания режимов горения . .
4.3. Коэффициент избытка воздуха .
4.4. Экономический эффект
4.5. Использование цеолита для снижения вредных выбросов .
4.6. Выводы к главе 4 . . .
5. Выводы к работе
Список литературы


На сегодняшний день наиболее предпочтительными и менее затратными являются варианты реконструкции имеющихся котлов с использованием высокоэффективных топочных устройств и сохранением инфраструктуры котельной. На основании вышеизложенного ставится задача разработки и внедрения новой котельно-топочной техники, пригодной для использования дешевых и нетрадиционных видов топлив и горючих отходов, повышающей экономичность и экологичность работы оборудования. На сегодняшний день способ слоевого Сжигания угля на колосниковых решетках является самым распространенным и простым по технологии. Для промышленных и коммунальных котельных с котлами малой и средней мощности это практически единственный способ сжигания твердого топлива. Однако, дешевые местные топлива, торф, древесные, растительные и другие твердые горючие отходы в таких топках, как правило, не горят из-за повышенной влажности, зольности и низкой реакционной способности. В энергетике для котлов с паропроизводительностыо выше т/ч наиболее универсальным по используемым топливам, отработанным на практике и экономичным является гйылеугольное сжигание. Его недостатками являются: большие затраты энергии на сушку и размол угля, сложность системы топливоподготовки и значительные капитальные и эксплуатационные затраты, взрывоопасность при подсушке горючих отходов, торфа и бурых углей из-за высокого выхода летучих, образование большого количества вредных выбросов оксидов серы и азота, а также пылевидной золы, шлакование топочной камеры и труб поверхностей нагрева. Рисунок 1. В СССР, и особенно в развитых зарубежных странах, с -х годов прошлого века широкое развитие /5-9/ получили принципиально новые технологии организации топочных процессов с использованием кипящего слоя (КС) и сильно загруженных инертными Частицами (золой) потоков типа циркулирующего кипящего слоя (ЦКС). Сегодня эти технологии хорошо зарекомендовали себя благодаря таким характеристикам как устойчивость процесса, глубокое выгорание топлива и высокие экологические показатели. В развитых странах, по объёму вводимых энергетических мощностей котлы с КС и ЦКС на первом месте. Принципы реализации КС и ЦКС в котлах показаны схематично на рис. Их наиболее распространенные варианты проанализированы в /7/. Слой состоит из смеси горячего песка, частиц золы и нескольких процентов топлива. Слой поддерживается в постоянном движении первичным воздухом, который подается снизу топки через воздухораспределительную решетку. Благодаря значительной турбулентности, в кипящем слое обеспечивается хорошее перемешивание воздуха, топлива и золы, создаются оптимальные условия для сжигания топлива и улавливания серы и других вредных веществ известняком. Большая масса горячих частиц удерживает в топке много тепла, сохраняет постоянную температуру и нивелирует неравномерности концентрации и качества вводимых частиц топлива в слое. В классическом (рис. КС /7/'; низкотемпературное сжигание обеспечивается отводом тепла из слоя к топочным экранам 2 и погруженным поверхностям теплообмена 3. Отвод тепла соответствует разнице между теплом, вводимым с воздухом и топливом (в основном теплота сгорания) и теплом выносимым уходящими газами и частицами. В силу низкой (несколько процентов) концентрации горючих в золе, топочные процессы характеризуются малыми потерями горючих с отводимой из слоя золой. Уходящие из топки дымовые газы далее охлаждаются в конвективном газоходе 5 и рассеиваются в атмосфере. Первые разработки и исследования касались различных аспектов и внедрения именно схемы классического кипящего слоя. Практическое использование топочного процесса по схеме классического кипящего слоя выявило ряд недостатков. Горение твердых топлив в топках КС сопровождается термическим и механическим переизмельчением и соответственно его выносом и высоким (до -%) потерям горючих с уносом. В топках КС применяется низкотемпературное сжигание, но с другой стороны даже кратковременное прекращение псевдоожижения или локальное повышение температуры опасно из-за лавинообразного спекания (агломерации) частиц слоя. С учетом опасности агломерации в КС имеется узкий диапазон регулирования.