Курсовые по энергетике
БН
Экология
Карта

Малая теплоэнергетика

Котлы для сжигания углей в кипящем слое (КС)

Ухудшение качества добываемых углей (повышение зольности и влажности до значений выше 50–60 % массы угля) вызывает затруднения при их сжигании факельным способом в топочной камере (срыв пламени, шлакование экранов, затруднения с понижением нагрузки). Организация сжигания таких топлив в так называемом кипящем слое является развитием ранее известного способа слоевого сжигания (рис. 1.15 б, в). Для сжигания в КС поступает дробленый уголь с максимальным размером частиц до 25–30 мм.

На рисунке показаны наиболее характерные схемы КС, применяющиеся в настоящее время в энергетике. Более широко распространено сжигание топлив ухудшенного качества в низкотемпературном кипящем слое. Топливо подается на слоевую решетку, под которую поступает воздух от высоконапорного вентилятора. В результате слой топлива взрыхляется (его высота 0,7–1,0 м и плотность частиц 250–400 кг/м3). При этом частицы размером менее 6–10 мм выносятся воздухом в верхнюю часть слоя и образуют второй, так называемый разбавленный слой топлива (высотой до 1,5–2,0 м) с плотностью частиц в объеме не выше 20–30 кг/м3. Здесь более крупные частицы оказываются в возвратно-поступательном движении до тех пор, пока за счет горения не достигнут малых размеров (менее 1 мм) и не будут вынесены далее в объем верхней части топочной камеры, где должны полностью сгореть. В плотном нижнем слое по мере сгорания топлива накапливаются крупные золовые частицы, и массовая доля свежего топлива обычно составляет 5–7 %. Верхняя граница этого слоя поддерживается за счет постоянного вывода золы за пределы топки. ВВЭР-640 (В-407) Реакторная установка В-407 является составной частью АЭС нового поколения средней мощности с повышенным уровнем безопасности по сравнению с предыдущими серийными АЭС с отечественными реакторами ВВЭР и зарубежными действующими реакторами PWR при высоком уровне надежности и экономичности.

Поддержание низкотемпературного горения с температурой 850–950 °С обеспечивается размещением в плотном слое топлива поверхности нагрева в виде многотрубных змеевиков. Отвод тепла из горящего слоя к трубам происходит за счет прямого контакта раскаленных частиц топлива и золы с поверхностью труб (кондуктивный метод теплообмена), который характеризуется высокой интенсивностью – 250–400 Вт/(м2·К), что в 5–8 раз выше чем конвективный теплообмен при смывании труб горячими газами. Однако недостаток такого способа охлаждения КС связан с довольно интенсивным износом поверхности труб частицами золы и топлива. В верхней части топки тепловыделение от догорающих мелких частиц компенсируется отводом тепла к топочным экранам, и температура газов сохраняется примерно на том же уровне – 800–900 °С.

Рис. 1.15. Варианты схем топок с кипящим слоем:

а) низкотемпературный кипящий слой; б) циркуляционный кипящий слой без охлаждения золы; в) то же, с охлаждением возврата золы в теплообменнике

На рисунке обозначено: 1 – питатель топлива; 2 – плотный слой топлива; 3 – разбавленный слой; 4 – короб высоконапорного воздуха;
5 – змеевиковая поверхность нагрева; 6 – горячий циклон; 7 – золопровод; 8 – теплообменник; 9 – сифон для разжижения золы.

В результате в кипящем слое можно сжигать топлива с очень низкой теплотой сгорания при большом содержании балласта в топливе, которые в обычной топке с факельным способом сжигания гореть не могут. Низкая температура горения исключает шлакование стен топки (температура начала шлакования обычно больше 950 °С), резко снижает возможность образования оксидов азота. Для подавления выброса оксидов серы SO2 в слой горящего топлива вводят известняк в соотношении Mса / MS = 2, где Мса и MS – масса кальция в известняке и масса серы в поступающем на сжигание топливе. В результате связывания серы топлива в сульфаты кальция выброс SO2 с газами может быть снижен в 10 раз.

Топки с кипящим слоем нашли применение при сжигании отходов углеобогащения (с повышенной зольностью), а также сильнозольных и высокосернистых бурых углей на котлах производительностью 10–25 т/ч и выше.


На главную