CC BY
77
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИИ
л
УДК 620.9
В.А. Дубровский, М.В. Зубова
ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КГТУ ПО ТЕРМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ УГЛЕЙ -РЕАЛЬНЫЙ СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА СОВРЕМЕННЫХ ТЭС
Авторы статьи дают характеристику разработанной ими и внедряемой на котлах ПК-40-1 Томь-Усинской ГРЭС и Беловской ГРЭС, БКЗ-420 Красноярской ГРЭС-2 и ТЭЦ-2 технологии термической подготовки углей. Технико-экономические расчеты показали высокую коммерческую привлекательность и эффективность в решении проблемы энергоресурсосбережения как в России, так и за рубежом.
На тепловых электростанциях для растопки котлов и стабилизации горения углей обычно используется высококалорийное жидкое топливо - мазут. Ежегодно на пылеугольных ТЭС РАО «ЕЭС» России расходуются десятки миллионов тонн мазута для растопки и подсветки факела при пониженных нагрузках работы котельных агрегатов и стабилизации выхода жидкого шлака.
В последнее время цена на мазут резко возросла и в некоторых регионах России достигает более восьми тысяч рублей за тонну.
В связи с этим становится очевидной актуальность замены мазута при растопке котлов углями, стоимость которых на порядок ниже стоимости мазута.
В Красноярском техническом университете на кафедре «Тепловые электрические станции» в лаборатории «Термическая подготовка углей» под руководством профессора В.А. Дубровского разработана и защищена патентами на изобретение система термоподготовки углей для обеспечения безмазутной (муфельной) растопки и подсветки факела топочных камер котлов ТЭС (№ 2223446, № 2248501, № 2249767).
Наиболее экономично осуществлять такую систему растопки на котлах с промежуточным бункером. При этом угольная пыль может подаваться либо по специальным растопочным пылевоздуховодам с установкой растопочных питателей, либо путем установки переключателей пылевоздушной смеси, обеспечивающих на период растопки переключение пылевоздушного потока с рабочей горелки на растопочную.
Разработанный КГТУ способ был впервые реализован в 2001 году на Красноярской ТЭЦ-2 на котле БКЗ-420 путем выделения одного рабочего пылепитателя и пылевоздуховода на постоянное обслуживание растопочной муфельной горелки (рис.).
С помощью запально-сигнального устройства воспламеняется мазут, который подается через паромеханическую мини-форсунку производительностью 150-250 кг в час. За счет горения небольшого количества жидкого топлива нагревается внутренняя футеровка муфеля. Контроль за нагревом муфеля производится с помощью термопар 6 (температура дымовых газов и температура стенки) с видеографическим регистратором на щите управления.
После прогрева муфеля (температура стенки около 5000С) включается на малых оборотах (100 оборотов в минуту) пылепитатель, оборудованный приводом с частотным управлением, и угольная пыль высокой концентрации по патрубку поступает на горение в раскаленный муфельный предтопок. Мазутную форсунку следует отключить.
Таким образом, на растопку котла вместо нескольких десятков тонн мазута требуется несколько сотен килограмм. При этом нет необходимости в установке дополнительного оборудования, как в случае использования плазмотронов или электрорастопки.
Особо следует отметить достоинства этих муфельных предтопков для котлов с жидким шлакоудале-нием. При малых нагрузках или при поступлении углей с тугоплавкой минеральной частью в этих котлах, как правило, возникают проблемы с вытеканием жидкого шлака.
Om существующего мозутопро&оЗа котла
Опыт эксплуатации муфельного предтопка в течение 1,5 лет на котле БКЗ-420 Красноярской ТЭЦ-2 показал, что подсветка факелом из муфельного предтопка при малых нагрузках котла или поступлении топлива с повышенными плавкостными характеристиками минеральной части (увеличении !з) позволяет обойтись без расхода мазута и обеспечить устойчивое вытекание жидкого шлака. Муфельный предтопок в этом случае выполняет роль пылеугольной подовой горелки.
В 2005-2006 гг. Красноярским техническим университетом (КГТУ) была разработана и внедрена на Томь-Усинской ГРЭС ОАО «Кузбассэнерго» система термической подготовки каменного угля перед его сжиганием для организации безмазутной (муфельной) растопки двух корпусов котла ПК-40-1 (ст. №12). На разработанную систему термоподготовки имеются положительные решения на выдачу двух совместных патентов на изобретение (КГТУ и ТУ ГРЭС).
Принцип работы системы растопки аналогичен тому, что был впервые реализован КГТУ на БКЗ-420 Красноярской ТЭЦ-2. Однако имеются существенные отличия в конструктивном оформлении муфельных горелочных устройств, которые позволяют их использовать как растопочные, так и при работе котла в качестве основных горелок.
Опыт эксплуатации разработанных горелочных устройств показал, что происходит небольшое снижение оксидов азота в дымовых газах (на 65-80 мг/м3), что явилось прекрасным подтверждением исследований, проведеных КГТУ в лаборатории «Термическая подготовка углей» и на полупромышленной экспериментальной установке кафедры ТЭС КГТУ [1]. Экологический эффект пока получен небольшой, потому что из десяти горелок каждого котла переоборудованы сейчас всего две горелки.
Согласно исследованиям КГТУ [1] и из опыта работы котлов ПК-40-1 Беловской ГРЭС, снижение оксидов азота может быть достигнуто в 2 раза при реконструкции всех штатных горелок котла.
Таким образом, установленные муфельные горелки выполняют тройную роль, а именно: используются в качестве как растопочных, так и основных горелок с одновременным снижением оксидов азота.
Следует отметить, что это первый случай в энергетике России, когда растопочные горелки используются в качестве основных пылеугольных горелок при сжигании каменных углей.
Внедрение разработанной системы термоподготовки углей перед сжиганием резко сокращает затраты на сооружение горелочных устройств котла, так как в этом случае не требуется разводки топочных экранов для установки растопочных муфелей, которые бы использовались только при пуске котла, а при работе котла оставались в резерве. То есть, по сути дела, на двух корпусах котла ПК-40-1 (ст. №12) Томь-Усинской ГРЭС произошла замена одного типа штатных горелок на другой с дополнительной возможностью их использования в качестве растопочных.
Таким образом, разработанная система термоподготовки углей перед сжиганием позволяет иметь малозатратное (без разводки топочных экранов) горелочное устройство, работающее на двух режимах -растопочном и рабочем с одновременным снижением оксидов азота.
Кроме того, в данном случае нет необходимости в установке дополнительного оборудования, что характерно при использовании плазмотронов или системы электрорастопки. Это является существенным отличием от разработанной и внедренной КГТУ на Красноярской ТЭЦ-1 системы электрорастопки (авт. свидетельство №1210001 от 08.10.1985 г.), которая не позволяет совместить в растопочной горелке два режима работы.
В настоящее время работа по внедрению системы термоподготовки углей продолжается на котлах ПК-40-1 Томь-Усинской ГРЭС и Беловской ГРЭС, на котлах БКЗ-420 Красноярской ГРЭС-2 и ТЭЦ-2. Техникоэкономические расчеты показали, что дисконтированный срок окупаемости разработанной системы термоподготовки углей составляет около двух лет. Это характеризует предлагаемую технологию как имеющую высокую коммерческую эффективность и привлекательность для потенциальных инвесторов и являющуюся эффективным способом решения проблемы энергоресурсосбережения как в России, так и за рубежом.
Литература
1. Дубровский, В.А. Повышение эффективности энергетического использования углей Канско-Ачинского бассейна: моногр. / В.А. Дубровский. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. - 184 с.
----------♦-------------
