Пути развития современных ТЭС
Реферат
Выполнил: студент Божков А.Ю. группа ТЭ-61
Новосибирский государственный технический университет
Новосибирск, 2010
Введение
Направления развития перспективных технологий ТЭС можно разделить на 3 основных: совершенствование термодинамических циклов, совершенствование схемной и элементной базы и совершенствование сжигания топлива. В данной работе освещены новые технологии развития котельной части ТЭС, в том числе: сжигание угля в вихревой топке, технология термоподготовки топлива, плазменный розжиг и стабилизация горения основного факела, технология сжигания твердого топлива в котлах с кольцевой топкой, технология сжигания композитного жидкого топлива.
Сжигание угля в вихревой топке
Конструкции опытных и серийных котлов с вихревой топкой для энергоблоков различной мощности разрабатываются на базе обширного комплекса опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ. Основная особенность конструкции котла: в нижней части имеется горизонтальная вихревая камера высокотемпературного горения с фронтальным расположением горелок, соединенная с камерой охлаждения.
Выполненные к настоящему времени комплексные исследования теплотехнологических процессов в вихревой топке позволяют надежно конструировать высокоэффективные топки со ступенчатым сжиганием, что решает проблему снижения выбросов окислов азота. Экспериментальные исследования аэродинамики вихревых топок на изотермических воздушных и гидравлических моделях и математическое моделирование аэродинамических процессов дали возможность установить основные геометрические соотношения в рационально спроектированных вихревых топках, а математическое моделирование лучистого теплообмена в вихревой топке позволило подробно вскрыть картину процесса горения в вихревой камере, процессов теплообмена в камере, определить оптимальные значения коэффициентов избытка воздуха при ступенчатом сжигании, установить условия минимального выхода окислов азота в режиме жидкого шлакоудаления.
Элементная база технологии сжигания топлива в вихревой топке зависит от того, устанавливается ли эта технология при реконструкции котла или она используется на проектируемой станции.
На вновь проектируемой станции использование котлоагрегата с вихревой топкой позволяет значительно сократить габариты котлоагрегата и тем самым снизить капиталовложения в основное оборудование. При этом пылесистема проектируется в соответствии с требованиями вихревой технологии. Эти требования не вызывают появления новых элементов в технологической схеме ТЭС и изменения рабочих параметров.
При реконструкции функционирующих ТЭС установка вихревой топки на реконструируемом котлоагрегате требует, во-первых, существенной переделки самого котлоагрегата и, во-вторых, возможной переделки пылесистем.
Применение вихревой технологии обусловливает изменения: гаммы теплив в связи с бесшлаковочным сжиганием канско-ачинских углей в котлоагрегатах с вихревой топкой и жидким шлакоудалением, режимных параметров котла и надежностных параметров, коэффициента готовности котлоагрегата из-за повышенного износа тепловоспринимающих поверхностей при вихревом сжигании твердого топлива, экологических параметров.
Технология термоподготовки топлива
Сущностью термической подготовки пылевидного топлива является предварительная частичная аллотермическая его газификация при температурах 600...800 °С и выше доли размолотого угля в горелочном устройстве, либо полностью всего потока угля в специальном предтопке, например, циклонного типа. Прогрев рабочего потока угольной пыли осуществляется за счет сжигания высокореакционного топлива, в качестве которого могут использоваться газ, мазут или высокореакционный уголь, например КАУ.
Поток высококонцентрированной угольной пыли 3 тангенциально поступает в установку 1, выполненную в виде цилиндра, и образует реакторное пространство, внутрь которого направляется горящее высокореакционное топливо 2 с концентрацией кислорода, обеспечивающей устойчивое горение. В предтопке поток рабочего топлива прогревается с образованием двухфазного топлива – газовзвеси, содержащей в основном окись углерода, водород, непрореагировавшую угольную пыль, коксовый остаток, метан, углекислый газ и азот. На выходе из предтопка газовзвесь смешивается со вторичным воздухом и вместе с продуктами сгорания инициирующего топлива поступает в топку котла. Для надежного воспламенения и регулирования процесса горения на начальном участке факела часть вторичного воздуха отбирается и подается в коллектор, откуда через спец.трубки, расположенные под углом к оси движения газовзвеси и по касательной к образующей ТЦП. При необходимости возможно добавление пара или воздуха для частичной газификации рабочего топлива, а также применение стадийного сжигания 6.
Недостатком технологий с термической подготовкой топлива можно считать усложнение системы топливоподготовки по сравнению с традиционными из-за необходимости создания двух потоков топлива (рабочего и инициирующего) и организации паровоздушного дутья для частичной газификации. Однако эти усложнения не связаны с созданием принципиально нового и уникального оборудования, так как для потока инициирующего топлива используется станционное газовое или мазутное хозяйство, а в случае использования в качестве инициирующего топлива высокореакционного угля топливоподготовка для него выглядит аналогично схемам с прямым вдуванием пыли. Для потока рабочего угля топливоподготовка аналогична схемам с промбункером. Отбор пара для частичной газификации может осуществляться, например, из станционного коллектора собственных нужд. Кроме того, большинство станций уже оборудованы мазутным хозяйством, а многие имеют и газовое, что упрощает внедрение технологии в рамках реконструкции действующих станций.