Промышленная теплогенерирующая установка



жүктеу 75.97 Kb.
Дата02.09.2018
өлшемі75.97 Kb.

Промышленная теплогенерирующая установка
кипящего слоя на водоугольном топливе


И. В. Листратов, Г. Н. Делягин, А. С. Кондратьев, Б. А. Сараф (ГУП НПО «Гидротрубопровод»)

П. А. Захаров (ООО «Эривелт»); г. Москва

Развитие энергетики сегодня происходит на фоне изменения топливно-энергетического баланса в сторону угольной составляющей. В связи с этим становится актуальным все более широкое использование чистых угольных технологий. Одной из таких технологий является способ сжигания горючих материалов в кипящем слое. Применительно к углю способ позволяет эффективно и экологически безопасно сжигать угли различного качества, в том числе низкосортные и отходы углеобогащения. Технология привлекательна также возможностью создания компактного топочного оборудования и автоматизации топочного процесса.

Вместе с тем эффективность сжигания угля в кипящем слое зависит от выполнения определенных требований к топливу и к самому процессу. К таким требованиям относятся, например, сортировка угля, стабильность свойств и расхода при подаче в топку, равномерность подачи угля на площадку слоя, параметры ведения топочного процесса - температура слоя, скорость псевдоожижения, давление в топке.

В мировой практике нашли широкое применение котлы с топкой кипящего слоя различной мощности. Причиной медленного внедрения этих методов в нашей стране, помимо требующих лабораторной и пилотной проработки вопросов параметров процесса и качества топлива, можно считать также избыток дешевых нефти и газа и дефицит инвестиций в угольные технологии. Поэтому переход от лабораторного масштаба установок кипящего слоя к промышленному представлял определенный технический и экономический риск. В настоящее время ввиду изменений в топливной конъюнктуре и повышения требований к выбросам с продуктами сгорания интерес к данной проблеме повышается.

В статье представлен пример промышленной реализации угольной технологии кипящего слоя, в которой в качестве топлива служит водоугольная суспензия. Практика показала, что водоугольное топливо (ВУТ) обладает свойствами, хорошо удовлетворяющими требованиям при сжигании топлива в низкотемпературном кипящем слое. Отметим качества ВУТ, позволяющие оптимизировать процессы его хранения, транспортирования, подачи в топку и горения в кипящем слое:

1.ВУТ - жидкое композиционное топливо заданного качества, обладающее стабильными свойствами и содержащее при необходимости добавки, например добавку для связывания серы.



  1. Содержащаяся в ВУТ вода выполняет функцию окислителя в процессе горения, что ведет к снижению избыткавоздуха топочного процесса, повышению эффективностии экологической чистоты установки и компенсирует потери тепла на частичное испарение воды.

  2. При сжигании ВУТ в кипящем слое с подачей егов виде капель образуются наполняющие слой пористыеугольные агломераты, обладающие достаточной прочностью для их длительного пребывания в слое, что способствует равномерности распределения топлива по площадислоя, высокой полноте его сгорания и устойчивости топочного процесса.

  3. Для большинства углей при выгорании капли ВУТ дисперсность исходного угля (0-250 мк) обусловливаетдисперсность золы, что позволяет обойтись без системы отвода породы из слоя, характерной для сжигания угля в кипящем слое, и осуществлять золоудаление в процессе очистки дымовых газов. При обеспечении эффективности работы устройств газоочистки увеличение их нагрузки компенсируется упрощением топочного процесса.

5. Возможные отклонения от заданного качества ВУТ по зольности и влажности из-за изменения характеристик исходного угля или в процессе приготовления не изменяют технологические свойства топлива при его хранении и транспортировании и не влияют на автотермичность режима горения ВУТ в кипящем слое.

В ГУП НПО «Гидротрубопровод», работающем в направлении промышленного использования водоугольного топлива, осуществлен комплекс работ, позволяющих объединить преимущества технологии кипящего слоя и ВУТ. На предварительных этапах проведены стендовые испытания сжигания ВУТ в кипящем слое из углей различных месторождений, отработан процесс его приготовления из угольной мелочи на примере пылеугольных отходов химкомбината в г. Воскресенске Московской области. В дальнейшем в условиях отопительного сезона проведена обкатка процессов приготовления и автотранспортирования нового топлива с последующим сжиганием его в отопительной коммунальной котельной тепловой мощностью 200 кВт МУП «ЖКХ Ульянино» Раменского района Московской области. Заключительным шагом явилась реализация отработанной технологии в производственных условиях на сушильной установке коммерческого предприятия «Эривелт» в г. Воскресенске Московской области.

Установка для сушки гипсовых плит с печью кипящего слоя, работающей на водоугольном топливе из пылеугольных отходов цеха «Сульфоуголь» ОАО «Воскресенские минеральные удобрения», включает в себя участки приготовления водоугольного топлива, его сжигания, газоочистки и тоннельную сушилку.

В табл. 1 приведены характеристики ВУТ и угольных отходов.




Схема участка приготовления ВУТ представлена на рис. 1.

Уголь поставляется на участок цементовозом и с помощью пневмотранспорта перекачивается в силос емкостью 60 м3. Угольная пыль, вода и тонкодисперсный известняк дозируются в смеситель объемом 1 м3, оборудованный перемешивающим устройством. Полученная смесь измельчается до кондиционного состояния в роторно-пульсационном аппарате РПА, откуда перекачивается в аккумулирующие емкости объемом 15 м3. Регулирование качества суспензии осуществляется кратностью ее возврата в РПА. Подача водоугольного топлива на участок сжигания осуществляется винтовым насосом.

На рис.2 представлена схема участка сжигания.

Топливо на форсунку подается из расходного бака питателем, состоящим из винтового насоса и вариатора. Бак оснащен уровнемерами и системой перемешивания водоугольного топлива сжатым воздухом. Объем бака соответствует 12-часовому запасу топлива на участке сжигания.

При конструировании топки на ВУТ использован опыт создания топок кипящего слоя, работающих на угле. Печь представляет собой вертикальную неохлаждаемую кирпичную топку сечением 1.3 х 1.7 м, высотой 4,5 м и толщиной стенки 0,5 м. Топка оснащена трубной воздухораспределительной решеткой колпачкового типа, разделенной на две секции равной площади, одна из которых - пусковая. Высота слоя в спокойном состоянии 0,12 м, материал слоя - речной песок крупностью более 0,8 мм. Разогрев пусковой секции слоя осуществляется горелкой на дизельном топливе, расположенной в боковой стенке топки под углом 45 градусов к слою. При достижении температуры кипящего слоя около 500 °С начинается подача ВУТ, и далее температура процесса при пониженных режимах работы пусковой горелки доводится до рабочей, лежащей в диапазоне 830-900 °С. Время разогрева слоя и выхода на режим горения ВУТ составляет 1 час.

ВУТ подается на слой центральной секции форсункой, конструкция которой предусматривает регулирование крупности капель дутьевым воздухом. Регулирование мощности топки осуществляется путем регулирования подачи ВУТ и расхода воздуха, направляемого под решетку. Глубокое регулирование мощности топки достигается подключением боковой секции слоя путем открытия воздуха на псевдоожижение и соответствующего увеличения подачи ВУТ. Горение ВУТ в топке осуществляется с большими избытками воздуха. Соотношение воздуха под решетку и вторичного воздуха, подаваемого над слоем для дожигания, составляет ~ 3,1. Максимальная тепловая мощность печи 2 МВт, из них ~ 25 кВт отбирается для отопления помещения установки. С этой целью в слое установлен водяной теплообменник в виде трубы длиной 0,8 м и диаметром 1 1\4".

Продукты сгорания на выходе из печи разбавляются холодным воздухом до требуемой температуры, очищаются в рукавном фильтре и с помощью дымососа ДН-12,5 направляются на тоннельную сушилку. Зола ВУТ улавливается в фильтре с эффективностью более 99 %. Высота слоя в процессе работы печи изменяется вследствие истирания инертного материала, поэтому персонал периодически пополняет слой с расходом 20 кг/сутки при общей массе слоя ~ 400 кг.

Управление работой печи на ВУТ осуществляется в режиме контрольных функций персонала с сигнализацией выхода параметров процесса из рабочего диапазона. При достижении предельных значений параметров и невмешательстве персонала предусмотрено аварийное отключение подачи топлива и воздуха под решетку.

В табл. 2 приведены основные технико-экономические показатели работы установки на водоугольном топливе из используемых угольных отходов.

Стоимость получаемого тепла определяется небольшой производительностью установки, низкой стоимостью пылеугольных отходов и относительно высокими удельными эксплуатационными затратами.

Возможности распространения предложенной технологии, очевидно, следует оценивать при использовании в качестве сырья товарного угля. Например, расчеты показывают, что при расширении описанной установки до территориального комплекса с сетью котельных, увеличении его производительности по ВУТ и, соответственно, снижении удельных эксплуатационных затрат, инвестиционная привлекательность проекта сохраняется. В табл. 3 приведен пример перевода на ВУТ котельных в рамках территориального комплекса. Рассматривается участок приготовления ВУТ установки ООО «Эривелт», использующий в качестве сырья кузнецкий уголь класса «штыб» (0-6мм) с производительностью, обеспечивающей потребности в топливе котельных общей тепловой мощностью 5,0 Гкал/ч. Поставка угля на участок приготовления осуществляется железнодорожным и автомобильным транспортом. В расчетах используются данные по котельным муниципального предприятия ЖКХ Воскресенского района Московской области, работающим на дизтопливе и мазуте.





Оценки показывают, что капитальные затраты при переводе котельных с нефтяного на альтернативное водоугольное топливо в рамках небольшого территориального комплекса окупаются в течение уже первого отопительного сезона.

Таким образом, можно сделать вывод о конкурентоспособности современной угольной технологии в регионах традиционного использования нефтяного топлива.

Эффективность внедрения предлагаемой технологии в угледобывающих регионах во многом определяется возможностью использования угольной мелочи, содержащейся в добываемом и перерабатываемом угле, снижающей КПД установок при ее сжигании или в огромных количествах накапливаемой в отвалах. С ноября 2003 г. установка работает в режиме промышленной эксплуатации. Помимо основной задачи непрерывного производства сушильного агента с заданными параметрами, на установке ведется мониторинг показателей надежности технологического оборудования, дается оценка эффективности принятых технических решений отдельных узлов технологии.

Около года промышленной эксплуатации показали работоспособность установки. Сбоев в работе технологической схемы, включая поставку пылеугольного сырья, приготовление ВУТ и сжигание его в топке кипящего слоя, не отмечено.



Накопленный опыт дает основания для дальнейшего продвижения технологии к потребителю тепловой энергии, в том числе в коммунальной сфере.

ГУ «Кузбасский центр энергосбережения» http://www.cesako.ru/

Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет