Введение к работе
Актуальность темы.
Современное развитие теплоэнергетики характеризуется сокращением использования дефицитного топочного мазута на пылеуголь-ных тепловых электростанциях (ТЭС) и расширением применения твердых тпплив, качество которых повсеместно снижается, вследствие чего снижается реакционная способность твердых топлив, ухудшается их воспламенение и выгорание в .топках котлов.
Данная проблема особенно актуальна для Республики Казахстан, энергетика которой базируется на низкосортных углях и испытывает значительный дефицит шпорнпго мазута. По данным Государственной электроэнергетической компании "Назахстанэнерго" (1994г.) количество назута, расходуемого только на растопку пылеугольных котлов составляет по Казахстану около 500 тыс.т.у.т. (тонн условного топлива) в год, а на подсветку пылеугольного факела и компенсацию недостаточного тепловыделения угля ухудшенного качества ежегодно расходуется более 500 тыс.т.у.т. мазута. Общая стоимость закупаемого топочного мазута составляет по мировым ценам более 80 млн.долларов США в год.
Известные методы снижения расхода мазута при сжигании низкосортных углей не решают проблему существенного сокращения расхода жидкого топлива на пылеугольных ТЭС, особенно на стадии мазутной растопки котлов, которая в отдельных случаях является доминирующей.
Из сказанного следует,что разработка и внедрение на ТЭС принципиально новых плазменных технологий бвамазутной растопки котлов является весьма актуальной научно-технической задачей,решение которой повышает технико-экономические показатели твердотопливных электростанций.
Цель работы заключается в создании эффективных конструкций системы воспламенения углей с электродуговым плазмотроном, научно-техническом и экономическом обосиовЕнии целесообразности применения и внедрения на этой основе плазменной технологии без-иазутной растопки котлов Усть-Каменогорской ТЭЦ и ПОЭиЭ "Алтай-энерго".
Научная новизна подученных результатов заключается в следующем. I. Разработана усовершенствованная плазменная система беэм'ааут-
ной растопки (СБР) и испытана на специализированном стенде.
-
Исследованы электрические и тепловые параметры СБР,вольт-амперные характеристики электродугового плазмотрона на воздухе, обобщенные в критериях подобия. Проведены детальные расчеты термохимической подготовки ранее не исследованных углей.
-
Проведены промниленные испытания СБР при безмазутной растопке котлов ЦКТИ-75-39Ф\ст.!ЯО и ст.№9 Усть-Каменогорской ТЭЦ.
-
Разработана и составлена техническая документация на изготовление, выданы практические рекомендации по внедрению СБР на пылеугольных ТЭС Казахстана.
-
Проведен технико-экономический анализ топливно-энергетического баланса ТЭС и парка пылеугольных котлов Казахстана, на основании которого определены: годовая потребность отрасли в СБР и экономия мазута при внедрении СБР в основных энергосистемах Казахстана.
Практическая ценность работы.
На основании предложенных технических решений разработано , и изготовлено новое энергетическое оборудование, состоящее из электродугового плазмотрона постоянного тока, источника электропитания (тиристорного преобразователя с блоком управления) и ка-меш'электротермохимической подготовки топлива. Созданное плаз-менно-энергетическое оборудование проило успешные промышленные испытания на котлах Усть-Каменогорской ТЭЦ, сжигающих кузнецкие, карагандинские и шубаркольские каменные угли. Практический опыт, накопленный в результате промышленного освоения плазменных систем безмаэутной растопки на указанной ТЭЦ, можно использовать на потгих энергоблоках(ЕКЗ-320 и ТПЕ-430А (500))Усть-Каменогот)с-койТЭЦ.
Результаты расчетно-теоретических исследований и экспериментальные данные, обобщенные в критериях подобия, могут быть использованы для расчета параметров СБР с электродуговым плазмотроном мощностью до 500 кВт и распростра"ения плазменных технологий на ТЭС других энергосистем Казахстана.
Достоверность полученных результатов обеспечивалась использованием в экспериментах надежных и аттестованных средств и методик измерения и подтверждалась хороши воспроизводимостью результатов в стендовых условиях и при многократных безмазутных растопках котлов в условиях Усть-Каменогорской ТЭЦ.
При расчетно-теоретическом анализе процесса термохимической подготовки к сжиганию основных энергетических углей Казахе-
- 5 -тана (экибастузского, карагандинского, шубаркольского, куучекинс-кого, борлинского и кузнецкого) использовались современные численные методы с контролируемой относительной погрешностью счета, не превышающей I,5-2JS.
Основные положения, вынпсимые на защиту
-
Технологическая схема и оптимкзированкая конструкция плазменной установки для растопки пылеугольных котлов.
-
Результаты расчетов процесса термохимической подготовки энергетических углей и'экспериментов по изучению электрических и теплотехнических параметров плазменной установки,а также вольт-амперных характеристик электродугового плазмотрона.
-
Результаты прОмышленных испытаний плазменных систем (передвижной и стационарной) безмазутноЯ растопки котлов ЦКТК-75 ст.}Ю к ст.ЮО Усть-Какеногорской ТЭЦ,
-
Техническая-документация на изготовление СВР с электродуговым плазмотроном (ЗДПУ-02) и рекомендации по ее внедрению для растопки пылеугольных котлов ТЭС, сжигающих каменные угли и в первую очередь для ПОЭиЭ "Алтайэнерго".
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемой литературы из 34 наименований и трех приложений. Работа изложена на 260 страницах, содержит 27 рисунков и 76 таблиц.