Парогенератор ТП-87 Новокемеровской ТЭЦ

Рассмотрена проблема реконструкции парогенератора ТП-87 Новокемеровской ТЭЦ. Решение этой проблемы имеет большое значение, так как находящийся в эксплуатации в настоящее время парогенератор этого типа не удовлетворяет существующим санитарным нормам по выбросам оксидов азота. Помимо неудовлетворительных экологических показателей ТП-87 (концентрация выбросов оксидов азота более 1000 мг/м³), необходимо сжигать в одном и том же топочном устройстве различные по теплотехническим характеристикам виды кузнецких углей, что является сложной эксплуатационной задачей. Поэтому целью реконструкции является как существенное улучшение экологических характеристик, так и обеспечение эконо­мичного сжигания широкой гаммы различных по свойствам углей.

Поставленная задача может быть решена с наименьшими затратами путем замены топки парогенератора ТП-87 на вихревую топку (ВТ). В пользу этого варианта говорит большой положитель­ный опыт эксплуатации ВТ на ряде электростанций, в том числе Новосибирской ТЭЦ-3 и Назаровской ГРЭС, показавший достаточно высокие экологические и экономические характе­ристики, а также возможность сжигания широкой гаммы уг­лей. Кроме того, данный вариант реконструкции использует имеющуюся на парогенераторе ТП-87 систему жидкого шлакоудаления (ЖШУ) и позволяет удачно вписаться в имеющиеся габариты реконструируемого ПГ ТП-87.

Достоинства варианта реконструкции с использованием вихревой топки сводятся к следующему:

– обеспечение малых выбросов оксидов азота за счет управляемой аэродинамики и процесса горения. Так, при сжи­гании березовского угля с тугоплавкой золой в котлах П-49 корпуса 7Б и ТПЕ-427, модернизированных на ВТ с разомкну­той пылесистемой без применения каких-либо средств подав­ления NO_x, достигнуто содержание NO_х = 400–500 мг/м³. По­сле замыкания пылесистемы на котле ТПЕ-427 на Новосибир­ской НТЭЦ-3 и применения двухступенчатого сжигания топ­лива при нагрузках 250–280 т/ч уровень NO_x составил 240–300 мг/м³, в то время как на соседних котлах с ЖШУ БКЗ-320-140ПТ при таких же нагрузках содержание NO_x было 500–600 мг/м³;

– надежный выход жидкого шлака на ПВТ связан с управ­ляемой аэродинамической структурой газовых потоков при изменении нагрузки и качества топлива, расположением зоны максимальных температур в районе шлаковой летки;

– возможность высокотемпературного, более экономичного, по сравнению с низкотемпературной тангенциальной топкой с СШУ, сжигания низкореакционных углей, когда даже значи­тельного утонения помола недостаточно и дополнительно тре­буется более высокотемпературное сжигание;

– устойчивость вихревого движения в камере горения при отключении даже двух горелок;

– обеспечение в камере горения зон с избытком (α > 1) и недостатком (α < 1) воздуха;

–секционирование топочного объема, что позволяет эф­фективно управлять процессом горения;

–использование существующего топливопылеприготовительного оборудования без значительных переделок;

–фронтальное расположение горелок и сбросных сопел, что значительно упрощает компоновку воздушного тракта, пылепроводов сброса и ПВК, обеспечивает удобство в обслу­живании и ремонте;

–малые габариты ПВТ, гарантирующие значительную эко­номию котельного металла, работающего под давлением, и по­зволяющие удачно вписаться в существующие габариты кар­каса реконструируемого ПГ ТП-87;

–существенно облегченные условия работы применяемых электрофильтров за счет увеличения коэффициента шлакоулавливания в вихревой топке;

–применение существующей системы гидрозолошлакоудалеиия;

–использование традиционных систем очистки поверхно­стей нагрева от отложений;

– эффективное применение газоплотных экранных панелей;

– допустимый уровень эрозийного износа котельного металла;

– реализация системы подачи пыли высокой концентрации (ПВК);

– использование золы и шлака, прошедших высокотемпе­ратурную обработку, в качестве продукта с потребительскими свойствами.

При всех указанных выше достоинствах данного варианта реконструкции следует особо подчеркнуть, что вариант с ПВТ имеет длительный опыт эксплуатации на бурых углях Канско-Ачинского бассейна, т.е. ВТ является отработанным топочным устройством, обеспе­чивающим надежное сжигание широкой гаммы канско-ачинских углей, в том числе и березовского угля с тугоплавкой золой.

Недостатки варианта реконструкции с использованием ПВТ:

– необходимость установки двухсветных экранов в камере охлаждения;

– усложненные условия работы опускных ширм и двух­светных экранов при их размещении в камере горения;

– недостаточная тепловая эффективность поверхностей на­грева верхнего (со стороны фронта) угла камеры охлаждения;

– наличие возвратных течений на заднем экране при не­расчетных режимах работы ПВТ, что приводит к зашлаковы­ванию в этих локальных местах. Температура на выходе газов из топки с ВТ 1150 °С близка к регламентному значению, а на нижнем срезе ширм она достигает 1225 °С. Оптимальной тониной помола угольной пыли для котла с ВТ считается: для СС 2 R₉₀=12–15 %, для марки Т R₉₀=5–6 %. Уровень NО_х реконструированного ТП-87 под ВТ на номи­нальной нагрузке составляет менее 0,5 г/м³ (α_т = 1,4) по срав­нению с 1,1 г/м³ в существующем котле. Коэффициент тепло­вой эффективности экранов в топке достигает ~ 0,3, а двух­светных ~ 0,35. Таким образом, по варианту реконструкции котла ТП-87 на ВТ имеется развитая научная база, положительный опыт ос­воения ВТ на ряде угольных парогенераторов, а также воз­можность «вписаться» в имеющиеся габариты котла ТП-87 с использованием уже существующей системы ЖШУ и пылеприготовления, с обеспечением экологических, технико-эконо­мических и других показателей.

Для дальнейшего освоения ПВТ ПО « Красный котельщик» разработал головной парогенератор типа Е-500-140 ВЖ, смонтированный на Новосибирской ТЭЦ-3 как ТПЕ-427. Парогенератор выполнен с газовой сушкой топлива.

Результаты длительного освоения ПВТ позволили получить необходимые данные для разработки более мощных парогенераторов на канско-ачинских и других низкосортных углях (800 МВт).

Таким образом, в России имеется положительный опыт эксплуатации ПВТ на ряде головных и серийных котлоагрегатов производительностью 500 т пара в час при сжигании природного газа и мазута на Ростовской ТЭЦ-2, Волгоградской ТЭЦ-3, Тобольской ТЭЦ.

На углях также получен позитивный результат экплуатации секционированной вихревой топки диаметром 6,2 м на модернизированном корпусе Б блока 500 МВт Назаровской ГРЭС при сжигании назаровского и березовского бурых углей с устойчивым выходом жидкого шлака, а также на опытном котле ТПЕ-427 производительностью 500 т пара в час Новосибирской ТЭЦ-3, где прошли испытания на широкой гамме сибирских углей различного качества.

Следует отметить, что ПВТ оказывают меньшее негативное воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными котлами.

На котлах с высокотемпературным вихревым сжиганием за счет управляемой аэродинамики процесса горения, т.е. применения научно обоснованных способов сжигания топлива, удаётся достигнуть уровня выбросов оксидов азота до 300 мг/м^.3, что существенно ниже, чем на многих котлах с твердым шлакоудалением.