Бєлялов Олександр АнатолійовичМагістерська робота |
| "Розробка теплової роботи котла з циркулюючим киплячим шаром на Старобешівській ТЕС" |
| Біографія | Магістерська робота | Публікації | Література |
Актуальність даної роботи полягає у теоретичному обґрунтуванні технологічних параметрів процесу спалювання у ЦКШ, побудові моделі котла за результатами повнофакторного експерименту, а також визначенні оптимальних швидкостей виносу часток з шару.
Ціль та задачі роботи: розробити тепловий режим АЦКШ котла, дослідити аеродинамічні характеристики топки, розрахувати швидкості вітання та псевдоожиження вугільних часток та матеріалу шару.
Більшість українського вугілля відноситься до категорії низькоякісних і їх використання у енергетиці потребує застосування спеціальних технологій.
Світовий досвід свідчить не тільки про принципову можливість спалювання низькоякісних палив, але й про високу ефективність та екологічну чистоту цих технологій. Такі технології застосовані у США, Німеччині, Франції, Швеції, Іспанії, Канаді, Китаї та інших країнах.
Перспективи розвитку теплової енергетики України пов'язані з використанням вугілля, яке є основним місцевим енергоносієм органічного походження. Сьогодні твердопаливна енергетика знаходиться у скрутному становищі, що зумовлено, з одного боку, недостатнім видобутком та високою зольністю енергетичного вугілля, з іншої - фізичним зношуванням та моральною застарілістю генеруючого обладнання. Котлоагрегати теплових електростанцій (ТЕС), побудовані переважно у 60 - 70-і роки двадцятого сторіччя за технологією пиловидного спалювання з рідкими золовидаленням, здатні працювати на вугіллі з підвищеною зольністю лише за умови його спалювання з додаванням природного газу або мазуту, частка яких зростає при збільшенні зольності твердого палива. Крім того, вони не відповідають сучасним екологічним нормам (відсутні системи сірко- та азотоочищення). Тому актуальне питання про реконструкції котлоагрегатів, які вичерпали свій ресурс, з використанням сучасних високоефективних і екологічно чистих методів термічної переробки енергетичного вугілля. До таких методів, у першу чергу, слід віднести технологію спалювання у циркулюючому киплячому шарі (ЦКШ).
Процес спалювання ЦКШ йде при відносно низьких температурах (850 - 900°С) і характеризується високими коефіцієнтами тепловіддачі, рівномірним розподілом температур у шарі, його термічною інерційністю та стабільністю. Крім того, можливе забезпечення жорстких екологічних вимог відносно викидів азоту та сірки без застосування громіздких та дорогих установок для очищення від шкідливих викидів. Особливістю технології спалювання палива у КШ та ЦКШ є організація процесу згоряння як у шарі, так і у над шаровому просторі з поверненням та багаторазовою циркуляцією паливних часток у реакційній зоні.
Використання технології киплячого та циркулюючого шару на найближчі 10-20 років є найбільш перспективним методом реконструкції та будівництва нових енергоблоків та промислово-опалювальних котлів паропродуктивністю від 6-10 до 800 тон на годину. До беззаперечних переваг технології КШ та ЦК слід віднести: екологічну чистоту, можливість використання палив з високою зольністю (40-55 %) та низькою теплотою згоряння (на рівні 13397 кДж/кг), широкий діапазон регулювання потужності установок (30-100 % Nном), можливість роботи у маневреному режимі.
Найважливішою перевагою використання нової технології спалювання палива є можливість використання відходів вуглезбагачення. На збагачувальних фабриках України щорічно виробляється близько 6,5 млн. тон відходів флотації. Використання таких відходів у топках з киплячим шаром можливе при відповідній підготовці.
В умовах дефіциту оборотних та інвестиційних коштів на кардинальну реконструкцію, на перший погляд здається, що мало витратна реновація ТЕС шляхом заміни окремих вузлів буде найбільш економічно виправданим методом мінімізації витрат на їх відновлення. Однак слід зауважити, що здійснення варіанту з ремонту, заснованого тільки на подовженні ресурсу, призведе до накопичення застарілого обладнання та прогресування процесу його старіння, зниження ефективності роботи та зростання витрат на ремонт, перевитрати палива, погіршення екології. В результаті, витрати на багаторазове подовження ресурсу та витрати, пов'язані з перевитратою палива, дорівнюватимуть вартості кардинальної реконструкції.
Сутність технології ЦКШ полягає у забезпеченні циркуляції дисперсного матеріалу, що складається на 97…99 % з золових часток, за замкнутим контуром: топка - сепаратор - тракт рециркуляції - топка. При цьому швидкість газів у топковій камері перевищує швидкість вітання для більшої частини фракцій дисперсного матеріалу. Це призводить до того, що на відміну від стаціонарного киплячого шару не існує чітко вираженої межі між киплячим шаром та над шаровим простором. Вся топка заповнена дисперсним матеріалом, концентрація якого без виражених стрибків змінюється від максимуму на повітрярозподільчій решітці до мінімуму у верхній частині топки. Така зміна пов'язана з внутритопковою циркуляцією твердої фази, що відіграє роль у вирівнюванні температурних градієнтів у межах топки. Безпосередньо на повітрярозподільчій решітці існує так званий щільний шар, що складається з найбільш великих часток. Він забезпечує рівномірний розподіл на решітці дисперсного матеріалу, що повертається , однак при цьому його висота, а відповідно і опір визначають більшу частину (70…80%) аеродинамічного опору топки.
Технологія ЦКШ забезпечує ефективну та стійку роботу котла на широкій гамі палива (Ар = 10…80 %; Wр = 0…60%; Qн = 3,8…29 МДж/кг; Vг = 3…90 %). Серед промислово випробуваних методів спалювання палива технологія ЦКШ дозволяє забезпечити найбільш глибоке придушення викидів NOx та SO2 в середині топки. Вміст NOx у димових газах (приведений до α = 1,4) не перевищує 400 мг/м³, а ступінь зв'язування SO2 складає 85…95 %.
Існує декілька промислово освоєних модифікацій технології з ЦКШ. Їх різновидами є: технологія фірми "Лургі" (Німеччина), технологія "Пірофлоу" фірми "Альстрем" (Фінляндія), технологія "Циклофлюїд" фірми "Дойче Бабкок" (Німеччина) тощо. Найбільші установки, що знаходяться в експлуатації представлені першою та другою технологіями. Принципові схеми ЦКШ-котлів "Лургі" та "Пірофлоу" наведені на рисунках 1 і 2 відповідно.
| Біографія | Магістерська робота | Публікації | Література |