Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы и постановка задач исследования 9
1.1. Интенсивность излучения факела при сжигании в котлах различных топлив 9
1.2. Излучение трехатомных газов в составе продуктов сгорания 12
1.3. Излучение сажистого факела 17
1.4. Концентрация сажи и расчет излучения сажистых пламен 22
1.5. Степень черноты газовых потоков, содержащих золовые и коксовые частицы 27
1.6. Тепловосприятие топок энергетических котлов 30
1.7. Тепловое напряжение в высоконапорных камерах сгорания 34
Выводы 40
2. Разработка методики исследования и оборудования 42
2.1. Определение геометрии и расположения факела в топочном объеме 42
2.2. Определение теплонапряженности топочного объема по режимным условиям процесса горения в топке котла 43
2.3. Определение температуры газов на выходе из топки 45
2.4. Коэффициент тепловой эффективности экранов 47
2.5. Определение степени черноты топки 49
2.6. Определение эффективной температуры экранной поверхности 51
2.7. Разработка методики практического применения результатов измерений падающих тепловых потоков 54
2.8. Разработка оборудования для измерения температуры внутритопочного объема 57
2.9. Разработка оборудования для измерения интегральной плотности падающего излучения 59
2.10. Анализ погрешностей экспериментов 60
Выводы 63
3. Результаты исследования теплового излучения в топках котлов ТГМ-84А, Б №1-3 КТЭЦ-3 64
3.1. Краткое описание конструкции котла ТГМ-84А 64
3.2. Идентификация схем расположения лючков, горелок и конструкции обмуровки 67
3.3. Распределение температур внутри топочных объемов 75
3.4. Результаты исследования интегральных плотностей падающего излучения котла ТГМ-84 78
Выводы 88
4. Исследование теплового излучения факела в топке котла ТПЕ-429 89
4.1. Конструктивные характеристики котла ТПЕ-429 89
4.2. Основные результаты исследования распределения плотности падающих потоков излучения и температуры в топке котла ТПЕ-429 97
Выводы 111
5. Тепловое излучение факела в топке котла БКЗ-210-140 112
5.1. Конструктивные особенности котла БКЗ-210-140 112
5.2. Результаты исследования распределения плотности потоков излучения и температуры в топке котла БКЗ-210-140 114
Выводы 122
6. Анализ влияния режимных и конструктивных параметров на характеристики радиационного теплообмена в энергетических котлах 123
6.1. Влияние паровой нагрузки котлов на плотность падающих потоков 123
6.2. Тепловосприятие экранных поверхностей 128
6.3. Степень черноты факела и топки 134
Выводы 137
Заключение 138
Литература 139
Приложение 147
- Степень черноты газовых потоков, содержащих золовые и коксовые частицы
- Определение теплонапряженности топочного объема по режимным условиям процесса горения в топке котла
- Идентификация схем расположения лючков, горелок и конструкции обмуровки
- Основные результаты исследования распределения плотности падающих потоков излучения и температуры в топке котла ТПЕ-429
Введение к работе
Актуальность темы. Главным и основным видом теплогенерирующего оборудования на ТЭС являются паровые котлы. В парке котлов ТЭС значительную долю занимают барабанные котлы с естественной циркуляцией, которые к настоящему времени имеют средний срок эксплуатации 45-50 лет и, следовательно, сильно изношены и морально устарели. С другой стороны экономия топливных ресурсов в настоящее время вынуждает интенсифицировать процесс сжигания топлива в топках энергетических котлов с целью повышения их КПД. Однако конструктивное исполнение котлов позволяет достигать оптимальных значений КПД только при сжигании основного топлива. Для повышения КПД котлов при работе на резервном топливе требуется модернизация конструкций котлов, которой должно предшествовать экспериментальное исследование радиационного теплообмена и в частности радиационных свойств факела в топках котлов.
Барабанные котлы средней производительности марки ТПЕ-429 и БКЗ-210-140 спроектированы для камерного сжигания каменных углей. Однако в настоящее время эти котлы широко применяются для сжигания в них природного газа. Отличительной особенностью процесса радиационного теплообмена при сжигании угля является наличие в продуктах сгорания золовых частиц, отсутствие которых при сжигании природного газа заметно снижает плотность падающего потока и интенсивность радиационного теплообмена в топках котлов.
На интенсивность протекания радиационного теплообмена в топках котлов оказывают влияние такие конструктивные параметры топки как конструкция экранов и шаг труб в экранах, схема расположения и число горелок и их марка, тип факела. Режимные параметры работы котлов также оказывают влияние на интенсивность радиационного теплообмена в топочной камере. В этой связи экспериментальные исследования влияния совокупности перечисленных факторов на радиационные свойства факела в топках котлов ТЭС являются чрезвычайно актуальными.
Целью диссертационной работы является получение новых данных по радиационным свойствам факела для повышения эффективности теплообмена излучением в топках барабанных котлов в зависимости от конструктивных особенностей и режимных условий их эксплуатации на ТЭС.
Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие задачи:
1. Экспериментальное исследование полей температур, падающих лучистых потоков, степени черноты факела по высоте ширине и глубине топочных объемов барабанных котлов при различных паровых нагрузках.
2. Исследование закономерностей изменения падающих потоков теплового излучения от факела на экранные поверхности нагрева котлов в зависимости от конструкции экранных поверхностей и схемного расположения горелок.
3. Исследование излучательной способности топок и коэффициента тепловой эффективности экранов, выработка рекомендаций для повышения эффективности теплообмена излучением конкретных конструкций топок и экранных поверхностей барабанных котлов при сжигании природного газа.
Основные методы научных исследований. В работе использованы методы теории лучистого теплообмена, спектроскопии, инфракрасной техники. Для расчетов и построения графических зависимостей использовались пакеты прикладных программ, таких как Microsoft Exel, MathCad, Visual Fortran 6.0.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Для барабанных котлов ТГМ-84, ТПЕ-429, БКЗ-210-140 при сжигании уренгойского газа экспериментально получены зависимости температуры факела и падающих потоков по высоте, ширине и глубине топочных объемов при различных паровых нагрузках.
2. Экспериментально получены закономерности изменения коэффициентов тепловой эффективности экранов \/ и степени черноты топок ат в зависимости от отношения шага между трубами S к диаметру труб d экранов и конструктивного расположения горелок в открытых топках энергетических котлов.
3. Получены зависимости о характере влияния паровой нагрузки барабанных котлов средней производительности на степень черноты и температуру факела и на величину падающего потока при сжигании газа уренгойского месторождения.
Достоверность результатов работы обусловлена применением современных методов экспериментальных исследований, сопоставимостью полученных данных с результатами других авторов, практической проверкой предложенных решений на действующих энергетических котлах.
Практическая ценность работы.
Установленные закономерности изменения теплового излучения факела в топках энергетических котлов ТГМ-84А, ТГМ-84Б, ТПЕ-429, БКЗ-210-140 в зависимости от конструктивных особенностей котлов и режимных условий эксплуатации могут быть использованы в технических мероприятиях по модернизации для повышения КПД, находящихся в эксплуатации энергетических котлов на ТЭС.
Результаты работы могут использоваться проектными организациями и котлостроительными заводами при разработке новых конструкций топок энергетических котлов, а также при проведении пусконаладочных и режимно-наладочных работ на котлах, находящихся в эксплуатации.
Реализация результатов работы. Предложения по модернизации и реконструкции топок котлов ТГМ-84А, ТГМ-84Б, ТПЕ-429 с целью повышения их КПД рекомендованы к внедрению на Казанской ТЭЦ-3 (КТЭЦ-3) и в подразделениях ОАО «Татэнерго».
Автор защищает:
1. Полученные экспериментальные данные по распределению температурных полей в топках.
2. Полученные данные по падающим потокам теплового излучения от факела на экранные поверхности и излучательной способности факела в зависимости конструктивных особенностей и условий эксплуатации для конкретных типов энергетических котлов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены на: аспирантско-магистрских научных семинарах КГЭУ 2004-2006 г.г.; 16-й Всероссийской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика, диагностика технических систем, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий. Казань, МВАУ (филиал г. Казань), 2004 г; 17 и 18-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» Казань, КВАКУ (военный институт), 2005 и 2006 г.г.; Международной научно-практической конференции «Газотурбинные технологии и производство парогазотурбинных установок». Казань, КГЭУ, 2006 г.
Личное участие. Основные результаты получены лично автором под научным руководством профессора, д.т.н. Таймарова М.А .
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения.
В первой главе выполнен анализ литературы в области исследований теплового излучения факела в топках энергетических котлов. Показано, что в настоящее время для расчётов излучения факела используются опытные лабораторные данные об эмиссионной способности С02, водяных паров, сажистых и золовых частиц, в которые вводятся поправки, полученные путем немногочисленных экспериментов по исследованию факела в топках конкретных конструкций энергетических котлов типов: ПК-10, ПК-19, ТП Точный расчет излучения факела в энергетических котлах крайне затруднителен вследствие неопределенности задачи и исходных данных по локальному распределению температуры и степени черноты факела в топках энергетических котлов вследствие их больших габаритов. В этой связи в нормативном методе теплового расчета котельных агрегатов пользуются эмпирическими или полуэмпирическими методиками, позволяющими с некоторым приближением рассчитывать излучение факела пламени и вносящими довольно заметные погрешности в эффективность работы топочных камер энергетических котлов.
На основании анализа формулируются цель и задачи исследования.
Во второй главе приведены описание методики и экспериментального оборудования (разработанного в ходе выполнения работы) для исследования радиационных характеристик факела и определения потоков падающего от факела теплового излучения на действующих котлах ТЭС. Дается расчет погрешностей экспериментов.
Третья глава посвящена экспериментальному исследованию теплового излучения от факела в топках котлов ТГМ-84А и ТГМ-84Б.
В четвертой главе исследуется тепловое излучение факела в топке котла ТПЕ-429.
В пятой главе исследуется тепловое излучение факела в топке котла БКЗ-210-140.
В шестой главе дан анализ влияния режимных и конструктивных параметров на характеристики радиационного теплообмена в энергетических котлах.
В заключении обобщены основные результаты, полученные в ходе выполнения настоящей диссертационной работы.
Работа выполнена на кафедре «Котельные установки и парогенераторы» Казанского государственного энергетического университета под руководством профессора, д.т.н. Таймарова М.А.
Степень черноты газовых потоков, содержащих золовые и коксовые частицы
Расчет степени черноты газов, запыленных золой, частицами кокса или угольной пыли, является в значительной мере неопределенным. В настоящее время имеются только работы A.M. Гурвича, А.Г. Блоха и A.M. Носовицкого [2-4, 16], которые, помимо опытного материала, содержат также и расчетные рекомендации по поглощательным и излучательным характеристикам золы и угольной пыли ряда углей.
Основной опытный материал в работах [2-4, 16] получен на холодном стенде, т. е. запыленные газы были холодными. В опытах измерялось поглощение запыленным потоком излучения абсолютно черного тела при его различной температуре. Подобный метод исследования дает хорошие результаты в случае, когда поглощательные или излучательные характеристики исследуемых тел не зависят от температуры.
Авторами работ [2-4, 16] предположено, что эмиссионные характеристики угольной пыли, по-видимому, достаточно стабильны при изменении температуры, так как выход летучих практически заканчивается в то время, когда пыль еще не горит. Горение угольной пыли происходит при достаточно высокой температуре, и фактически идет горение не угольной пыли, а коксового остатка, который по своему элементарному составу близок к составу сажи. Поэтому при исследовании эмиссионных характеристик угольной пыли на холодном стенде в качестве рабочего тела было бы более правильно иметь кокс угольной пыли, а не исходную пыль.
Наиболее нестабильными эмиссионными характеристиками, по нашему мнению, должна обладать зола твердых топлив вследствие изменения формы частиц (оплавление, вспучивание) и изменения физических характеристик золы с изменением температуры. На основании анализа экспериментального материала A.M. Гурвич, А.Г. Блох и А.И. Носовицкий рекомендуют рассчитывать поглощательную способность или степень черноты ап запыленных потоков по формуле [2-4]: где (і - концентрация золы, гім ; / - эффективная длина луча, м.
Произведение kF (м /г), называемое эффективным сечением ослабления, определяется соотношением где Т - температура потока, К; А - коэффициент, зависящий от рода топлива; d - диаметр частицы; у - удельный вес золы, г/см3. Значения коэффициента для ряда топлив приведены в табл. 1.3.
В работе [6] установлено, что при сжигании газа для экранов с кладкой сзади труб коэффициент тепловой эффективности практически не зависит от величины падающего теплового потока, а определяется величиной загрязнений экранных труб (рис. 1.4).
Приведенные на рис. 1.4 кривые изменения коэффициента тепловой эффективности экранов W показывают, что для ошипованных экранов Ч лежит на уровне 0,1...0,2. Повышение к углам топки связано с понижением температурного уровня хромитовой поверхности в углах. Наблюдения показали, что в углах топки хромитовый пояс имел темную поверхность, в то время как посередине топки он сильно светился. Температуры хромитового пояса, измеренные оптическим пирометром при разных нагрузках котла, лежали в пределах 1000... 1250 С, причем можно было отчетливо наблюдать зоны максимального и минимального разогрева хромита.
Среднее значение коэффициента тепловой эффективности 4J полуутопленных экранов равно примерно 0,42 при нагрузке котла 90 т/ч. Голые участки экранов имели средний коэффициент тепловой эффективности около 0,4. Таким образом, оказалось, что коэффициент тепловой эффективности гладкотрубных экранов очень низок. Равномерность распределения тепловых потоков по глубине и ширине топочной камеры неодинакова по высоте топочной камеры. В зоне ошипованных экранов падающие и обратные тепловые потоки по ширине экранов распределены достаточно равномерно.
Например, при сжигании каменного угля в топках с жидким шлакоудалением выше ошипованных экранов наблюдается значительная неравномерность, вызванная сбросом сушильного агента. В выходном сечении топки, где горение в основном закончено, а поля концентраций золы в топочных газах и температурные поля более равномерны, падающие и обратные тепловые потоки меняются по ширине значительно меньше.
На рис. 1.5 представлено изменение значений Ч1, дпад(падающий на экран тепловой поток), добр(идущий от экрана на факел тепловой поток), измеренных через симметричные лючки на высоте 12 м над подом топки [6]. Некоторая асимметрия в тепловых потоках вызвана разницей температур по сторонам топки.
Следует отметить постоянство 4J по всей глубине топки, что говорит о равномерном загрязнении экранных поверхностей нагрева летучей золой. При достаточном количестве точек измерений тепловых потоков по экранным поверхностям топки можно рассчитать общее количество тепла, поглощенного в топке.
Подобные расчеты были выполнены для ряда опытов и их результаты сопоставлялись с расчетом количества поглощенного тепла, основанным на результатах измерений температур газов, покидающих топку, а также на величине теплосодержания выработанного пара.
Определение теплонапряженности топочного объема по режимным условиям процесса горения в топке котла
В процессе горения топлива в топке энергетических котлов имеют место неизотермичность факела, различие в концентрации ряда компонентов продуктов горения по ходу факела и в различных частях топочной камеры, переменная температура факела и его степень черноты, которые являются взаимосвязанными величинами и определяются тепловыделением и в конечном итоге характеризуют удельное теплонапряжение поперечного сечения qF топки и теплонапряженность qv топочного объема: где Q - тепловыделение в топке; В - расход топлива; QHP - низшая теплота сгорания топлива в рабочей массе; Fy = axb - поперечное сечение топки; Vr = axbxh - объем топки; a,b,h- соответственно ширина топки по фронту котла, глубина топки и высота топки.
Условием эффективного (экономичного и устойчивого) процесса горения топлива является рациональная организация топочного процесса, включающая целый ряд требований - обеспечение оптимального для данного вида сжигаемого топлива и нагрузки коэффициента избытка воздуха, фракционного состава топлива, скоростей первичного и вторичного воздуха и степени крутки, равномерной (во времени) подачи и раздачи топлива и воздуха по горелкам, температуры подогрева воздуха, степени сушки топлива и др.
Конкретные численные значения параметров, обеспечивающих рациональную организацию топочного процесса, и необходимые для их поддержания режимные мероприятия реализуются при наладке топки после монтажа и ремонта. В межремонтный период конструктивные элементы топки и обеспечивающих ее работу технологических систем подвергаются изменению главным образом в результате неконтролируемого износа и старения, что приводит к нарастающему изменению условий протекания топочного процесса.
Частично эти изменения, а также колебания характеристик топлива компенсируются работой системы автоматического регулирования, однако возможности ее ограничены. Воздействие систем регулирования ограничено коррекцией суммарных отклонений регулируемых параметров, тогда как нарушения и дефекты имеют, как правило, локальный характер. В этой связи расчет и непосредственные измерения падающих лучистых потоков в процессе горения проводится как для отдельной горелки, так и для топки в целом.
Для контроля процесса горения в индивидуальной горелке могут быть использованы устройства, предназначенные для селективного обнаружения факелов горелок, применяемые в системах защит и управления. Эти системы используют датчики, основанные на самых различных принципах (оптические, инфракрасные, ультрафиолетовые, ионизационные, частотные и др.) и извлекают в соответствии с назначением только релейную часть сигнала, тогда как аналоговая его часть содержит информацию и о качестве процесса горения в контролируемой горелке.
Методы диагностирования процесса горения для топки в целом могут базироваться на измерении интегральных показателей воздушного режима и теплового эффекта горения, проявляющегося в характере распределения плотности потока падающего излучения по высоте топки, численным выражением которого является высотная координата зоны ядра горения. Тепловой эффект горения проявляется также в характере распределения по периметру топки потока падающего излучения, отражающем распределение топлива и воздуха по ширине горелочных фронтов. Основным интегральным показателем воздушного режима является коэффициент избытка воздуха, определяемый по измеренному содержанию свободного кислорода (Ог) в продуктах сгорания.
Важными параметрами диагностирования теплонапряженности являются пульсационные характеристики процесса горения, оцениваемые по амплитуде колебаний содержания свободного кислорода в продуктах сгорания. Рассматриваемая задача сводится к определению собственно температуры газов на выходе из топки Т т и (или) ее изменений в процессе эксплуатации, а также исследования причин этих изменений. Например, численное моделирование по зональной модели позволяет получить зависимость Т т как от режимных факторов, так и от степени наружных и внутренних отложений экранных поверхностей нагрева топки, которая характеризуется коэффициентом тепловой эффективности экранов \/. В эксплуатационных условиях i/ может заметно изменяться, особенно для условий интенсивного образования отложений внутри трубчатых поверхностей нагрева. В соответствии с зависимостью дпад = щ} а0 7ф 4, где аф - степень черноты факела; 7ф - температура факела, К, и условием на выходе из топки Т т = 7ф можно записать выражения для определения температуры газов на выходе из топки Т\ и ее приращений А7"т в виде По измеренным qnaa"n заданным аг определяется температура Т т. При ошибке измерения qnm, составляющей 1 %, погрешность в определении Т т составляет 4...5 %. При обычной для радиометров погрешности измерения 5...6 % ошибка определения температуры газов на выходе из топки остается, таким образом, в приемлемых пределах. При определении АТ"т погрешность будет ниже. Обнаружение причин отклонения фактической температуры 7"т.ф от ее нормативного значения Т тм является второй составляющей рассматриваемой задачи и осуществляется следующим образом. По результатам численных экспериментов на теоретической зональной модели строится регрессионная зависимость температуры газов на выходе из топки от режимных факторов: Зависимость позволяет установить количественный вклад изменения каждого из режимных параметров в величину изменения Г т или АТ"Т. Эксперименты при наличии лючков позволяют определить не только среднюю температуру газов в выходном сечении, но и разверку температур по сечению топки.
Идентификация схем расположения лючков, горелок и конструкции обмуровки
Поскольку в процессе экспериментов необходимо постоянство показаний радиометрического прибора, то в настоящей работе разработана методика градуирования радиометра по эталонному излучателю - абсолютно черному телу в условиях ТЭЦ. Методика описана в предыдущей главе. Для радиометра аппроксимирующая формула перевода показаний U (выраженных в милливольтах) в энергетические единицы Е (Вт/м ) имеет вид: Е = 22961 U+ 4040,9. Для термопары ТХА аппроксимирующая формула перевода показаний U (выраженных в милливольтах) в температуру t (С) имеет вид: t = 0,0272 U + 23,008 U + 8,7702. В этой формуле температура холодных спаев 0 С. При другой температуре холодных спаев, отличной от 0 С, прибавляется температура, при которой эти холодные спаи находятся. Градуировочные характеристики радиометра и термопары хромель-алюмель приведены на рис. 3.12-3.13. Степень достоверности R аппроксимации, возведенная в квадрат, приведена на графике. Сходимость показаний измерений температуры бесконтактным оптическим методом с помощью пирометра ОППИР-017 и термозонда на основе термопары хромель-алюмель (ТХА) лежит в пределах погрешности ОППИР-017 , которая составляет ±20 С. Например, при экспериментах на КТЭЦ-3 яркостная температура по показаниям ОППИР-017 составили 930 С, а по показаниям ТХА 947 С. Для решения задачи по идентификации месторасположения факела необходимо определение поля температур внутри топочного объема. Проекции поля температур на боковые экраны представляют собой изотермы - линии равной температуры, по которым диагностируют места повышенных тепловых нагрузок экранных труб.
На рис. 3.14 приведена программа для расчета распределения температуры tharj (С) по поперечному сечению топки в зависимости от расстояния // (м) от стенки котла №2 ТГМ-84А КТЭЦ-3. Измерения проведены термозондом ТХА через лючок №9 отметка 11,8 м 20.07.05. Результаты других послойных измерений температуры с помощью термозонда ТХА и обработка результатов приведены в приложении. На рис. 3.15-3.17 приведены проекции изотерм для боковых экранов в котлах №1-3 ТГМ-84А, Б КТЭЦ-3. Как видно из графиков, для котла №2 линии максимальных изотерм сдвинуты по направлению к заднему экрану и в целом факел характеризуется низкими значениями яркостных температур. На рис. 3.18-3.20 представлены распределения плотностей излучения факела ЕГІ (Вт/м2) по высоте топки hj (м) от пода для котлов №1-3 ТГМ-84А, Б КТЭЦ-3, из которых видно, что максимальное излучение факела сосредоточено в сравнительно узком диапазоне высоты районе горелок. Плотность излучения факела в котле №2 очень мала. На рис. 3.21 и 3.22 показана плотность излучения факела в зависимости от высоты топки и распределение температуры газов для котла №1 ТГМ-84А КТЭЦ-3. Рисунок 3.23. представляет собой аппроксимацию температуры в пристеночном слое котла ТГМ-84А №2 (лючок 8).
Основные результаты исследования распределения плотности падающих потоков излучения и температуры в топке котла ТПЕ-429
Существующие методы подавления окислов азота в топке энергетических котлов используются и совершенствуются на АО ТКЗ "Красный котельщик" при проектировании новых котлов и реконструкции находящихся в эксплуатации котлов ТПЕ-429 на Кировской ТЭЦ-5 с участием "Уралтехэнерго", на Казанской ТЭЦ-3 и Ульяновской ТЭЦ-2 с участием НПО ЦКТИ. Снижение общего избытка воздуха в топке позволяет снизить выход окислов азота на 15-20 %. Применение двухступенчатого сжигания пылевоздушной смеси со сбросом части воздуха в топку выше горелок снижает выход окислов азота на 25-30 %. Самым перспективным и оптимальным решением задачи по снижению выбросов окислов азота представляется т.н. трехступенчатое сжигание («ребининг-процесс»), которое предусматривает восстановление окислов азота, образовавшихся в факеле, путем ввода в топку над горелочным поясом (либо получением непосредственно е топочном объеме) реагентов-восстановителей. Этот процесс организуется независимо от конструкции горелочных устройств и вида топлива. При этом в топке выделяется три зоны: - в первой зоне сжигается основная масса топлива (примерно 80%) при небольшом избытке воздуха; - во второй зоне сжигается остальная часть топлива при недостатке воздуха - здесь генерируется восстановительная среда, которая восстанавливает окислы азота до элементарного азота; - в третьей зоне осуществляется дожигание топлива и продуктов неполного горения, ввод недостающего воздуха. В качестве источника получения восстановительной среды может служить основное или вспомогательное топливо (при сжигании угля для этих целей используется природный газ).
Опыт использования систем трехступенчатого сжигания в отечественной энергетике скуден. Вместе с тем, в стадии организации находится большое число проектов организации трехступенчатого сжигания. Широкое распространение этот метод подавления окислов азота получил за рубежом по данным публикаций на пылеугольных котлах достигнуто снижение выбросов окислов азота на 60 и более процентов. Схема расположения лючков на котле №7 ТПЕ-429 КТЭЦ-3 приведена на рис. 4.1.б., схема экранов котла ТПЕ-429 - рис. 4.1.а. На рис. 4.2 представлены схема сечений, в которых расположены лючки по высоте топки котла ТПЕ-429 и по которым проводилось измерение. Методика измерений и градуирования подробно описаны в главе 3. На рис. 4.3-4.4 представлены полученные экспериментальные данные по пирометрии и радиометрии котла №7 ТПЕ-429 КТЭЦ-3. Как видно из рис. 4.3-4.4, поля температур и падающих тепловых потоков характеризуются крайней неравномерностью. Максимумы температур и падающих потоков наблюдаются на уровне второго яруса горелок. Однако между нижним и верхним ярусами горелок имеется понижение значений температур и падающих тепловых потоков (рис. 4.5-4.7). Эксперименты проводились на барабанном котле БКЗ-210-140 №9 Казанской ТЭЦ-2 при сжигании Уренгойского газа. Головной образец котла изготовлен для сжигания бурого угля Б1 Чихезского угольного бассейна Приморского края. Производительность котла 58 кг/с (210 т/ч), давление пара 13,8 МПа, температура перегрева 560 С. Из-за высокой влажности угля принята сушка топлива высокотемпературными продуктами сгорания, размол - в мельницах-вентиляторах, хотя этот уголь очень твердый, шлакоудаление - твердое. Котел с системой пылеприготовления размещается в закрытом здании котельной (рис. 5.1). Компоновка котла П-образная, перегреватель радиационно-конвективный, хвостовые поверхности нагрева выполнены в рассечку, поскольку воздух подогревается выше 300 С.
Экономайзер, расположенный в конвективной шахте, состоит из четырех пакетов змеевиков, трубчатый воздухоподогреватель - из четырех кубов. Топка призматическая с небольшим аэродинамическим выступом в верхней части задней стены. Выступ способствует вторичной турбулизации горючего с окислителем и, следовательно, более глубокому выжигу коксового остатка, а также выравнивает скорости продуктов сжигания на выходе из топки для более равномерного поперечного омывания газами ширм и перегревателя. Пылеугольные горелки установлены по одной в каждом углу топки тангенциально к условной окружности с диаметром 900 мм. Скорость пылевоздушной смеси в горелках 15,5, вторичного воздуха - 38 м/с. Растопка котла и подсветка факела при пониженной нагрузке осуществляются четырьмя мазутными горелками, расположенными по одной на боковых стенах и две на задней.
Похожие диссертации на Экспериментальное исследование радиационных свойств факела в топках барабанных котлов ТЭС при сжигании природного газа
