Паровые котлы ТЭС

Системы пылеприготовления

Система пылеприготовления представляет собой совокупность оборудования, необходи­мого для размола топлива, его сушки и по­дачи готовой пыли в горелки топочной ка­меры.

По принципу обеспечения котлов топливом системы пылеприготовления разделяются на центральные и индивидуальные. В первом случае пыль получают для всех котлов элек­тростанции в оборудовании, установленном в отдельном здании (центральном пылезаво - де), а транспорт пыли к паровым котлам обеспечивается по пылепроводам. Во втором— пыль получают в оборудовании, размещенном непосредственно у каждого котла. При этом предусматривается также возможность пере­дачи пыли к соседним агрегатам, что повы­шает надежность пылеобеспечения котлов.

Выбор системы пылеприготовления для электростанции является важной технико-эко­номической задачей. Центральные пылесисте - мы оказываются более экономичными, особен­но при подготовке влажных бурых углей, однако они имеют сложное оборудование высокой стоимости и еще недостаточно надежны в эксплуатации. Индивидуальные системы пы­леприготовления используются на электро­станциях как более простые и надежные [72].

Индивидуальные системы пылеприготовле­ния в свою очередь разделяют: на замкнутые с прямым вдуванием пыли в топочную камеру; замкнутые с промежуточным бункером пыли; разомкнутые с подачей пыли горячим возду­хом. Разделение пылесистем на замкнутые и разомкнутые определяется характером ис­пользования сушильного агента после завер­шения сушки топлива. В первом случае он направляется в топочную камеру вместе с подсушенной пылью, во втором тщательно очищается от мелких фракций топлива и вы­брасывается помимо котла в дымовую трубу.

Пылесистема с замкнутой схемой сушки топлива и прямым вдуванием пыли в топоч­ную камеру. Из бункера сырого угля топливо (дробленка) подается питателем угля на раз­мол в мельницу (рис. 3.2). Сюда же поступает часть горячего воздуха температурой /г. в= =250^-400°С для сушки топлива и его даль­нейшего транспорта к горелкам. Этот воздух называют первичным воздухом. После отделе­ния грубых фракций топлива в сепараторе готовая пыль вместе с увлажненным после удаления влаги воздухом при температуре 80—130°С поступает по пылепроводам в го­релки. Смесь пыли с воздухом называют аэро­пылью. Оставшаяся часть гсфячего воздуха — вторичный воздух также посіупает в горелки по отдельному каналу.

Количество первичного воздуха, используемого для сушки топлива и транспорта готовой пыли, опреде­ляется качеством топлива и прежде всего его влажно­стью. Обычно доля первичного воздуха составляет. /"1=0,3-^0,5 общего расхода воздуха на горение и ра­стет по мере увеличения влажности топлива. В случае сильновлажного топлива использование только горяче­го воздуха для его сушки становится не экономичным^ а горение ненадежным, так как большая масса аэро­пыли поступает в зону горения с пониженной темпера­турой. В этом случае обеспечивают сушку топлива более высокотемпературным агентом за счет смеси пер­вичного воздуха с частью топочных газов.

Жесткая связь пылесистемы с котлом повышает требования к надежности ее работы. Установленное количество мельниц должно быть не менее трех, а чи­сло работающих мельииц без одной должно обеспе­чить нагрузку парового котла не менее 90% номи­нальной. Отсюда производительность одной мельницы Вм должна составлять;

0,9 Вк

ТЛ> (зл>

1

Где Вк — расход топлива на паровой котел при но­минальной нагрузке, кг/с; zM — число установленных мельниц на котел.

Аэропыль на выходе из сепаратора мельницы раз­деляется на 2—4 пылепровод а, соединенных с разными, не смежными горелками, чтобы при останове мельницы в ремонт не возникло существенного теплового пере­коса в топочной камере.

Сопротивление тракта от мельницы до горелок в схеме (рис. 3.2) преодолевается за счет напора дутье­вого вентилятора, в связи с чем пылесистема нахо­дится под небольшим избыточным давлением или not~ наддувом, (перед мельницей 1—2,5 кПа). Здесь важ ным условием безопасной работы пылесистемы, чисто­ты помещения является полная герметизация оборудо­вания.

Достоинства схемы с прямым вдуванием заключается в ее простоте, компактности пы- леприготовительного оборудования, неболь­шом расходе электроэнергии на транспорт аэропыли, простой системе автоматизации по­дачи топлива.

Пылесистема с замкнутой схемой сушки топлива и промежуточным бункером пыли (рис. 3.3). Особенностью данной схемы явля­ется отделение готовой пыли от транспорти­рующего воздуха в циклоне. Пыль направ­ляется в бункер, из которого специальными питателями подается в пылепроводы. Увлаж­ненный воздух после циклона имеет темпе­ратуру 80—100°С и содержит около 10—15%. самой мелкой угольной пыли. Его нельзя вы­брасывать в дымовую трубу, поэтому мель­ничным вентилятором его подают в короб первичного воздуха, откуда он распределяется по пылепроводам (рис. 3.3,а). Число пылепро - водов и питателей пыли равно количеству го­релок парового котла.

Наличие пылевого бункера снимает необходимость согласования производительности мельницы и котла. Каждый из этих агрегатов может работать с наивы­годнейшей нагрузкой. Мельничный вентилятор создает разрежение в системе, что исключает выброс пыли в окружающую среду. Для исключения присосов возду­ха в местах, где пылесистема имеет открытый контакт

С окружающей атмосферой (течка сырого топлива, теч­ка пыли после циклона), установлены клапаны-мигалки, открывающиеся только в момент пропуска скопившейся массы топлива над клапаном.

При сжигании низкореакционных топлив с малым выходом летучих веществ для облегчения процесса вос­пламенения угольной пыли необходимо обеспечить по­вышение температуры аэропыли. Это достигается в схеме с подачей пыли горячим воздухом (рис. 3.3,6). Кроме первичного воздуха, идущего в пылесистему в количестве 15—25%, другая часть горячего воздуха (20—25%) направляется в короб воздуха и затем в пы- лепроводы специальным вентилятором горячего дутья (ВГД). В этом случае температура аэропыли будет близка к температуре горячего воздуха. Однако воз­духа, поступающего в этом случае в горелки, недо­статочно для полного горения топлива. Поэтому низко­температурный увлажненный первичный воздух с не­большим содержанием тонкой угольной пыли после циклона также приходится направлять в зону горения через специальные сбросные горелки или в кольцевой канал по периферии основных горелок.

Регулирование производительности паро­вого котла обеспечивается в этой схеме пита­телями за счет запаса пылиjp бункере. Обыч­но две пылесистемы обслуживают один корпус парового котла. Производительность их по топливу на 15—20% больше максимального! расхода топлива на котел. Поэтому часть вре­мени в работе остается одна пылесистема. В схеме предусмотрена возможность перебро­са части готовой пыли в бункера других пьь. лесистем через реверсивный шнек, что обес­печивает маневренность в использовании обо­рудования. Запас пыли в бункерах позволяет кратковременно остановить обе мельницы для осмотра и ремонта.

Недостатки схемы пылеприготовления с промежуточным бункером заключаются в сложности и громоздкости оборудования, повышенном сопротивлении пылесистемы и расходе электроэнергии на пылетранспорт,. росте пожаро - и взрывоопасности в связи с хранением большого количества сухой угольной пыли. Однако благодаря указанным особенностям данной схемы она надежно обеспечивает паровые котлы угольной пыльк> и поэтому нашла широкое применение.

Отмеченные недостатки указанной схемы особенно' сильно проявляются при эксплуатации современных ког - лов большой мощности. В последнее время в ВТИ разработана новая система подачи угольной пыли к горелкам с высокой концентрацией ее в пылепроводе. Вместо обычной концентрации пыли в потоке первич­ного воздуха pi=0,4-f-0,6 кг пыли на 1 кг воздуха по. новому методу подача пыли производится сжатым, воздухом при небольшом его расходе (0,1—0,3% общего, расхода воздуха в горелки) и концентрации пыли - 30—60 кг/кг воздуха. Наличие небольшого количества, воздуха создает достаточно высокую текучесть ныли по. трубопроводам малого диаметра (диаметр 60—90 мм). Распыл подаваемой в горелку пыли производятся горя­чим воздухом. При этом ликвидируется громоздкая' система пылепроводов диаметром 300—500 мм от бун­керов пыли к горелкам котла, обеспечивается равномер­ность раздачи пыли по всем горелкам, резко снижается" удельный расход энергии на пневмотранспорт и со­здается возможность регулировать расход первичного, воздуха в зависимости от нагрузки, что ранее было - невозможно по условиям транспорта пыли.

Пылеприготовление с разомкнутой схемой

Сушки. Разомкнутая схема пылеприготовле­ния применяется только при сжигании топ­лива с приведенной влажностью Wn> >3,6% Хкг/МДж. Усложнение и удорожание' схемы компенсируется при этом повышением КПД парового котла за счет уменьшения по­тери теплоты с уходящими газами и снижения недожога топлива в топочной камере. Сушка сильновлажного топлива обеспечивается вы­сокотемпературным агентом — продуктами сгорания, отбираемыми в количестве 6—10% объема газов температурой 400—450°С из га­зохода за экономайзером (рис. 3.4), либо - смесью горячего воздуха и топочных газов, (температура смеси 500—600°С).

Отработавший сушильный агент после цик­лона вместе с неуловленными мельчайшим» фракциями топлива (около 10%) поступает на вторую ступень пылеулавливания. Здесь для отделения угольной пыли применяют батарей­ные циклоны (набор из 150—250 циклонных элементов малого диаметра), электрофильтры или матерчатые рукавные фильтры. Уловлен­ная пыль по течкам самотеком подается в промежуточный пылевой бункер, а сушиль­ный агент после пылеуловителей сбрасывается в основные электрофильтры котельной уста­новки и соединяется с уходящими газами. Транспорт сушильного агента обеспечивается мельничным вентилятором, а подача первич­ного воздуха — вентилятором горячего дутья.

В результате применения разомкнутой схе­мы сушки топлива его качестве) существенно улучшается, растет эффективность сжигания топлива. Уменьшается объем продуктов сго­рания в газоходах котла, что обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления и температуры уходящих газов.

Существенным недостатком разомкнутой схемы является потеря части фракций топли­ва с выбрасываемым сушильным агентом и повышенные расходы энергии на удаление и очистку влажного сушильного агента. Несмот­ря на систему громоздких пылеуловителей, примерно 1—2% топлива теряются для сжи­гания, что приводит к загрязнению окружаю­щей среды. При неналаженной системе рабо­ты пылеуловителей и высокой влажности су­шильного агента потери могут сильно возра­сти. Это органичивает применение схемы только для весьма влажных топлив, которые обычными способами сжигать не экономично.