Применение различных способов сжигания твердого топлива в теплоэнергетических установках

Тип работы: Материал
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 7 страниц
В избранное:

1.3 Применение различных способов сжигания твердого топлива в теплоэнергетических установках
Тенденция роста потребления твердого топлива в энергетических котельных агрегатах и установках наблюдается в мире. Низкое качество используемого топлива и имеющиеся ограничения применения топок традиционных конструкций, устаревшие технологии производства, неэффективные очистные сооружения, все выше перечисленное, требует разработки эффективного и экологичного способа сжигания твердого топлива.
В последнее время в мире наблюдается тенденция к росту потребления твердого топлива в котельных агрегатах и установках. Ухудшение качества топлива и имеющиеся ограничения применения топок традиционных конструкций, их низкая эффективность работы при сжигании низкосортных углей стимулируют поиски путей совершенствования способов сжигания, которые в свою очередь фактически полностью предопределяют конструкцию котла и соответственно его технологические, экономические и экологические показатели работы.
Ниже приведены четыре основных способа сжигания твердого топлива:
1) слоевой - в плотном фильтрующем слое;
2) в кипящем или псевдоожиженном слое;
3) факельный;
4) циклонный (вихревой).
Слоевое сжигание топлива. Применяется для сжигания кускового топлива в слое на колосниковой решетке, через которую подается необходимый для горения воздух (рис. 1а).
Можно выделить три класса топочных камер при слоевом сжигании:
- с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива на ней (ручные и полумеханизированные топочные камеры, топочные камеры с шурующей планкой);
- с неподвижной колосниковой решеткой и перемещающимся по ней слоем топлива (наклонные и переталкивающие колосники, шахтные топочные камеры);
- с движущейся колосниковой решеткой, перемещающей лежащий на ней слой топлива (механизированные топочные камеры прямого и обратного хода).
Теплоэнергетические установки, использующие слоевой способ, имеют относительно низкую стоимость, благодаря простоте использования и конструкции топочной камеры, которая к тому же может занимать небольшую площадь. Преимуществами такого способа сжигания является минимальное время активации горения, а также весьма широкий диапазон регулирования мощности - от 10 до 100 % [1, 2].
Одним из недостатков этого способа является невозможность его использования при сжигании спекающихся углей и углей с легкоплавкой золой, кроме того, для него характерен значительный физический и химический недожег и, как следствие, повышенный расход топлива и высокая степень загрязнения окружающей среды.
В промышленно развитых странах в качестве наиболее дешевого способа снижения выбросов в атмосферу рассматривается применение высококачественных углей. Стандарты на топливо в Казахстане для слоевого сжигания не имеют больших ограничений [3].

а) б)
Рисунок 1 - Схема слоевого сжигания а) и сжигания в кипящем слое б)

Сжигание в кипящем слое. Сущность данного способа заключается в сжигании твердого мелкозернистого топлива (0-20 мм), находящихся в слое во взвешенном состоянии за счет взаимодействия с воздухом, подаваемым снизу через воздухораспределительную решетку. Псевдоожиженный слой существует в границах, определяемых величиной скоростей воздуха от первой критической (начало псевдоожижения) до второй критической скорости (переход в режим пневмотранспорта).
Выделяют два основных вида слоя в одноступенчатых топочных камерах с кипящим слоем: стационарный и циркулирующий.
Сжигание в стационарном кипящем слое. Сжигание твердого топлива в кипящем слое (рис. 1б) является высокотехнологичным способом. В нижней части топки располагаются воздухораспределительные решетки с форсунками, к которым подводится воздух под давлением. Над форсунками находится слой инертного материала (шлак, песок, доломит или известняк). Истекание воздуха из форсунок вызывает движение частиц инертного материала в виде кипения, и слой становится псевдоожиженным. Сжигание топлива происходит в ванне раскаленного инертного материала. В результате активного перемешивания частиц топлива с раскаленным инертным материалом и дутьевым воздухом процессы теплообмена и массообмена в кипящем слое протекают чрезвычайно интенсивно, происходит быстрая и эффективная подготовка частиц топлива (испарение влаги, выход летучих) и их сгорание.
Основные преимущества сжигания в кипящем слое:
* Позволяет эффективно сжигать промышленные и бытовые отходы. При этом в одном котельном агрегате возможно сжигание различных марок топлива, имеющих различную зольность, влажность и теплоту сгорания [4].
* При температурах слоя, находящихся в пределах 800 - 900°С, исключается образование термических оксидов азота, создаются благоприятные условия для связывания оксидов серы, реализуемые за счет добавления сорбента (обычно известняка). Это делает технологию сжигания твердых топлив в кипящем слое одной из наиболее экологически чистых [5].
Основные недостатки этого способа:
* Установки с КС имеют сложную конструкцию и технологию производства. С этим связаны высокие удельные капитальные затраты, вызванные необходимостью оснащения установки полноценными системами подготовки и подачи топлива, золошлакоудаления, автоматики. Также следует отметить, что для котельных малой мощности характерен низкий уровень персонала, при этом эксплуатация котлов с кипящим слоем требует глубокого и правильного понимания происходящих сложных технологических процессов (даже при условии их полной автоматизации) [6].
Одним из главных недостатков установок с КС являются жесткие требования к фракционному составу топлива. Они включает в себя [7]:
- мелкодробленый уголь должен быть с гарантированным верхним пределом размера куска топлива, нарушение этого условия приводит к оседанию крупных кусков породы или топлива на газораспределительную решетку;
- для топок с КС количество мелких фракций должно быть сведено к минимуму, так как скорости газов для обеспечения устойчивого псевдоожижения в слое рассчитаны на средний размер частиц, при этом более мелкие фракции уносятся из топки, а их наличие обуславливает главный недостаток топок с КС - повышенные потери с неполнотой сгорания;
- в топливе не должно быть металлов и других включений, которые приводят к зашлакованию нижней части слоя и нарушению работы системы золоудаления.
Сжигание в циркулирующем кипящем слое (ЦКС). Котлы с ЦКС имеют устройства для улавливания золы и систем возврата материала в топку (рис. 2а). Эффективность работы именно этих устройств оказывает определяющее влияние ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.