Версия для печати
English (United Kingdom)Русский (Russian Federation)
659328, Россия, Алтайский край, г.Бийск, ул.Шадрина, 38
E-mail: keem1@mail.ru
(3854) 400 - 357

400 - 359

Тел/факс:

Проект реконструкции парового котла ТС-20 работающего на щепе

Закончен проект реконструкции парового котла ТС-20 работающего на щепе (установленного на ТЭЦ г. Смелый, Украина).

Цели проекта:

- увеличение паропроизводительности котла с 18 до 30 т/ч

- увеличение КПД котла с 81 до 93%

- обеспечение высококачественного сжигания влажного биотоплива

-повышение стабильности качественных показателей пара идущего на нужды паровой турбины.

 

Проект выполнен на основании обращения заказчика с просьбой обеспечения заявленных выше целей. Входе предпроектного обследования (см ниже) выявлен высокий недожог топлива при форсировании котла, нестабильность выдаваемых котлом параметров пара, наличие несгоревшего топлива на срезе дымовой трубы.

Результаты предпроектного обследования котла ТС-20-39-440 г. Смела

Все больше значение в области энергетики приобретают различные виды биотоплив. Связано это с ограниченностью запасов ископаемых топлив, дороговизны добычи и доставки к тепловым установкам. В конечном счете, уголь, нефть, газ, рано или поздно закончатся, и тогда остро встанет вопрос об использовании альтернативных энергетических ресурсов, одним из которых, несомненно, будет биотопливо.

Как правило, биотоплива имеют более низкую, чем у ископаемых видов топлив теплотворную способность, но в то же время являются возобновляемыми ресурсами и в этом их основное преимущество. Также в отличие от угля, газа, мазута в составе древесины, лузги сельскохозяйственных культур содержится малое количество серы, которая образует вредные соединения при сжигании.

Особое внимание следует уделить таким видам твердых биотоплив как: отходы деревопереработки (щепа, кора, опилки), сельскохозяйственные отходы (лузга подсолнечника, гречихи, солома). В настоящее время эти топлива уже широко используют на многих котельных агрегатах маслоэкстракционных, деревоперерабатывающих и сельскохозяйственных предприятий. Сжигание их в энергетических установках позволяет решить комплекс вопросов производства. Во-первых, это выработка тепловой энергии идущей на производственные нужды с использованием дешевого местного топлива. В случае маслоэкстракционного завода предприятие фактически использует бесплатное топливо не требующее денежных затрат на покупку и доставку. Во-вторых, утилизация отходов производства, которые в случае их вывоза на свалку, также влекут за собой финансовые расходы, связанные с затратами на транспорт и содержанием пожароопасных свалок. Более того золу, получающуюся при сжигании щепы, лузги, соломы, можно использовать в качестве удобрений. Таким образом, использование растительных отходов производства как энергетического ресурса позволяет добиться практически безотходного производства.

Зачастую для этого используют традиционные виды топок (слоевые, кипящий слой, цепные прямого и обратного хода), которые не рассчитаны на сжигание в них растительных отходов. Процесс горения в них характеризуется малой эффективностью, большим механическим и химическим недожогом, высоким уносом недогоревших частиц топлива из топочного объема, интенсивным загрязнением поверхностей нагрева. В результате КПД котлоагрегата снижается, эксплуатация становиться более сложной и трудоемкой.

Именно такая ситуация сложилась на ТЭЦ города Смела (Черкасская область, Украина). Установленный на ТЭЦ котел П-образной компоновки ТС-20-39-440 был реконструирован для сжигания щепы. В результате реконструкции камерное сжигание газа было заменено слоевым сжиганием щепы на подвижной решетке. Проект оказался недоработанным, отсутствовала подача вторичного воздуха в надслоевое пространство, в результате чего процесс горения проходил с большим механическим недожогом топлива. По рекомендациям нашей фирмы в апреле 2010 года проект был доработан установкой сопел бокового дутья, что позволило избавиться от высокого механического недожога.

 

Существующая технология сжигания древесной щепы

Стволы деревьев со склада поступают на разгрузочный стол (фото. 1),

Фотография 1 –Разгрузочный стол

Топливо с разгрузочного стола по виброжелобу подается в измельчитель (фото. 2).


Фотография 2 – Измельчитель

После измельчения топлива до необходимого фракционного состава (фото. 3), оно поступает в резервуар топливохранилища (фото. 4), 

Фотография 3 – Измельченное топливо

 

Фотография 4 - Топливохранилище

Топливохранилище имеет подвижный скреперный пол переталкивающий топливо на ленточный конвейер. По конвейеру (фото. 5) топливо доставляется в накопительный бункер, расположенный в здании котельной.

Фотография 5 – Ленточный конвейер

В бункере щепа распределяется шнеками на две течки опускающимися к фронту топки. Из них топливо шлюзовыми питателями подается на спиральные шнека (фото. 6), которые вводят топливо в топку котла. 

Фотография 6 – Подача топлива в топку

Под отверстиями ввода топлива подается воздух с целью достичь равномерного распределения топлива на цепной решетке. Мелкая фракция уносится воздушным потоком дальше на цепную решетку, крупная и более тяжелая выпадает ближе к фронту котла.

Сгорание происходит на цепной решетке прямого хода. Воздух для горения подается под решетку, и через сопла бокового дутья, расположенных в шахматном порядке выше полотна на 200 мм.

Провал шлака на выходе с полотна практически отсутствует (фото. 7).

Фотография 7 – Объем шлака в провале за 6 часов работы котла

 

Проблемы по сжиганию топлива при существующей технологии

В связи с ростом производства электроэнергии котел эксплуатируется в форсированном режиме, при паропроизводительности 24 т/ч, чтобы обеспечить потребности турбоагрегата в паре.

Специалистом нашей фирмы были проведены теплотехнические испытания котла на двух режимах паропроизводительности 18 и 24 т/ч.

На 18 т/ч горение топлива происходит с высокой полнотой сгорания. Унос несгоревшего топлива из котла минимальный. КПД котлоагрегата составляет 81%. Потери тепла с химическим недожогом 2,5%. Потери тепла с механическим недожогом 7%. Потери тепла с уходящими газами 6,5%. Температура на выходе из топки 8750 С. Расход топлива составляет 6167 кг/ч.

При 24 т/ч КПД котла 75%. Потери тепла с химическим недожогом 2,5%. Потери от механической неполноты сгорания составляют 13,2%. Потери тепла с уходящими газами 7,7%. Расход топлива 8542 кг/ч.

Большие потери от механической неполноты сгорания вызваны высоким содержанием в золе уноса горючих веществ (36%).

На форсированном режиме увеличение объема воздуха идущего на горение, вызывает рост скорости потока воздуха на выходе из цепной решетки. По этой причине легкие недогоревшие частицы топлива размерами от 0,05 до 2,5 мм уносятся из топки и покидают активную зону горения, так и не прореагировав с кислородом. Большее количество уноса осаждается в золоуловителе, но часть мелкой фракции недогоревшего топлива уносится в атмосферу, о чем свидетельствует черный дым на выходе из дымовой трубы (фото. 8).

Фотография 8 – Черный дым при работе котла на форсированном режиме

Также из-за повышенной скорости воздуха происходит вытягивание ядра горения к верху топки и затягивание языков пламени в газоход. О чем свидетельствует повышенная температура на выходе из топочного объема 9200 С. Повышенная температура газов на входе в пароперегреватель, вызывает перегрев пара выше необходимых 4400 С. Для уменьшения перегрева пара впрыскивающий пароохладитель, предназначенный для регулирования температуры перегрева, работает на максимальной мощности. За счет этой меры перегрев пара удается снизить до 4500 С.

На сегодняшний день конструкторский отдел «Экоэнергомаш» разрабатывает проект реконструкции топочного устройства котла ТС-20-39-440 с применением вихревой технологии сжигания.

Предлагаемые решения

Выполнить проект реконструкции котла с целью оптимизации процесса горения.

В ходе реализации, проекта будут достигнуты следующие цели:

1. Повышение паропроизводительности до 30 т/ч;

2. Увеличение степени выгорания топлива на максимальных режимах нагрузки;

3. Исключение выноса недогоревшего топлива из активной зоны горения и затягивания пламени в газоход пароперегревателя (позволит избежать избыточного перегрева пара);

4. Возможность увеличения расхода воздуха идущего на горение

5. Повышение КПД котлоагрегата.