Работы ВТИ по внедрению рециркуляции для снижения оксидов азота

В качестве успешного решения проблемы выбросов NО_х на газе можно привести комплекс мероприятий, разработанных Уралтехэнерго и ВТИ для блока мощностью 800 МВт Сургутской ГРЭС-П. На котлах этой электростанции, работающих на газе, был внедрен описанный ранее метод двухступенчатого сжигания в сочетании с рециркуляцией дымовых газов и впрыском 10 % влаги через горелки. За счет этого концентрация NО, снизилась примерно на 87 % /10/.

Разработанные сотрудниками ВТИ горелки с оригинальной конструкцией ввода газов рециркуляции в рассечку между двумя потоками воздуха (рис. 1.16) позволили снизить концентрацию NО, с 335 до 120 мг/м на блоке 200 МВт Шатурской ГРЭС. На этом же блоке при сжигании мазута концентрация NО_х была снижена с 510 до 250 мг/м³ /11/.

На блоках мощностью 200 МВт Щекинской ГРЭС (котлы с фронтальным расположением горелок в 2 яруса по высоте) был внедрен комплексный метод, состоящий в рециркуляции дымовых газов и в упрощенном трехступенчатом сжигании, когда в горелки верхнего яруса подается топливо с недостатком воздуха (а < 1,0), а выше этих горелок в топку вводится недостающий для полного сгорания воздух в виде струй острого дутья. Такое решение снизило концентрацию оксидов азота за котлом с 300 до 90 мг/м³.

Очень хороший результат (снижение выбросов NO_x почти в 15 раз) был получен при сжигании газа на котле ТГМП-344А на ТЭЦ-26 Мосэнерго (до реконструкции – 1500 мг/м³ , при рециркуляции дымовых, газов в воздушный короб с отключением части горелок–100 мг/м³). При сжигании мазута этот же технологический метод снизил концентрацию NO_x с 1320 до 210 мг/м³ (т.е. на 85% или в 5,3 раза) /14/.

Рис. 1.16. Газомазутная горелка с вводом газов рециркуляции в рассечку между двумя потоками воздуха: 1 – мазут; 2– рециркулирующие дымовые газы; 3 – воздух; 4 – аксиальный завихритель; 5 – тангенциальные лопаточные завихрители; 6 – ввод газа

Остановимся более подробно на нескольких промышленных работах, обеспечивших многократное снижение выбросов NО_х в атмосферу без оснащения котлов дорогостоящими установками для очистки дымовых газов от оксидов азота.

Одна из таких работ была проведена в системе Свердловэнерго. Для котла ТГМП-114 (ст. № 14) Среднеуральской ГРЭС авторами был разработан проект реконструкции с реализацией комплекса, включающего рециркуляцию, малотоксичные горелки и ступенчатое сжигание. На котле сверхкритического давления (СКД) внедрение указанных мето­дов подавления NО_х было осуществлено впервые.

Разработанный проект реконструкции котла для реализации комплекса мероприятий по снижению выбросов оксидов азота включал следующее:

1. Установку новых горелок с пониженным выходом оксидов азота в амбразуры существовавших заводских горелок конструкции ЦКБ-ВТИ-ТКЗ, размещенных на отметке 7550.

2. Монтаж схемы ступенчатого сжигания топлива состоящий из восьми сопл вторичного дутья размером 600x230 мм, установленных в разводках топочных экранов СРЧ по четыре на фронтовой и задней стенах топки на отметке 11240, воздуховодов подачи горячего воздуха после РВП к соплам, оборудованных запорными клапанами; газоходов подачи газов рециркуляции к соплам для их охлаждения при отключения схемы ступенчатого сжигания топлива. Расчетный расход воздуха к соплам составляет до 25 % общего расхода воздуха к котлу.

3. Замену электродвигателя и наращивание рабочих лопаток ДРГ с целью обеспечения 20%-ной доли рециркуляции дымовых газов в горелки при номинальной нагрузке котла;

При реконструкции котла был допущен ряд отступлений от первоначального проекта. Самым серьезным из них явился отказ от увеличения производительности дымососа рециркуляции из-за отсутствия более мощного электродвигателя, что ограничило возможность подачи рециркуляции газов количеством r = 7–8% на номинальной нагрузке.

Отличительной особенностью новых многоканальных горелок, примененных для котла ТГМП-114 Среднеуральской ГРЭС, является ввод газов рециркуляции в коаксиальный кольцевой канал между двумя воздушными каналами и подача значительной части топлива в прямоточный поток газовой рециркуляции. При этом принцип трехступенчатого сжигания с восстановлением оксидов азота реализуется в факеле каждой отдельной горелки /15/.

Сжигание мазута в горелках новой конструкции с подачей рециркуляции газов в количестве r = 7% привело к уменьшению приведенной концентрации оксидов азота до 200 мг/м³. Таким образом было показано, что подача газов рециркуляции в рассечку воздушных потоков заметно более эффективна, чем другие способы ввода.