Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАЗМЕННО-ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ НА КОТЛАХ П - 57 (Пп - 1650 - 255/545/545) РЕФТИНСКОЙ ГРЭС

В настоящее время на крупнейшей в России угольной станции (3800 МВт установленной мощности) — Рефтинской ГРЭС (Свердловская область) сложилась сложная ситуация с топливом, которое сжигается в котельных установках предприятия. Даже без учёта загрязнения топлива в ходе транспортировки его зольность, определяемая в ходе периодического отбора проб со склада для проведения химического анализа, иногда достигает 50%. Кроме того, эксплуатируемое оборудование давно выработало свой ресурс и назрела необходимость в модернизации оборудования, в результате которой мы бы получили возможность более экологично и эффективно сжигать уголь. В качестве варианта для модернизации было предложено использовать плазменно-топливные системы, в основе которых лежит плазмотрон (рис. 1, 2) — электрический агрегат, между электродами которого при приложении большого напряжения возникает электрическая дуга, выдуваемая из плазмотрона с помощью плазмообразующего газа. Источниками электроэнергии могут служить как сети постоянного тока высокого напряжения, так и переменный ток напряжением 380 В.


Немаловажным является то, что сами плазмотроны технологически давно опробованы на предприятиях химической промышленности и металлургии. Элементы же их привязки к теплоэнергетическому оборудованию в полной мере уже присутствуют на энергопредприятиях.


На основе промышленных исследований, проведённых группой учёных под руководством профессора Мессерле В. Е. («Отраслевой центр плазменноэнергетических технологий» Гусиноозёрск, Россия) на 18 электростанциях ими были получены обобщённые графики 1, 2, 3, 4. Основываясь на этих графиках, можно выдвинуть некоторые предположения о применимости плазменно-топливных систем на Рефтинской ГРЭС.


Компоновка топочной камеры и конструктивные возможности горелочных устройств позволяют установить вместо мазутных форсунок плазмотроны плазменнотопливных систем. Котлоагрегат П - 57 - 2(3), установленный на блоках 500 МВт Рефтинской ГРЭС, оборудован 24 горелками прямоточно-лопаточного (лопаточнолопаточного) типа [5]. Одна мельница работает на три горелки, поэтому на одно горелочное устройство приходится около 59/3 = 19,667 т/ч угля, чему соответствует расход GG = 5,463 кг/сек. Предварительный анализ показал, что на котлоагрегате можно установить 4, 8, 12, 16, 20 и 24 плазмотрона. Зная расход угля на плазменную растопку можно рассчитать количество топлива GN, которое будет подаваться в ПТС в зависимости от их количества. При этом возможно определить и долю топлива, идущего на ПТС от всего объёма угля на горелку. Для этого мы делим GSTART на предполагаемое количество плазмотронов:


Графики 1 и 2, полученные при сжигании экибастузского угля на Шахтинской ТЭЦ, использовались для предварительных выводов. Исходя из полученного значения удельных энергозатрат на плазменную растопку, видно, что по сравнению с простым сжиганием того же объёма топлива, уже на этапе плазменной растопки концентрация NOX уменьшается примерно до 4,25 ppm (на 15 %), а мехнедожёг q4 до 2,7 % (на 32,5 %). Из графика 2 видно, что превышение значения удельных энергозатрат Q-уд более 0,125 кВт*ч/кг приведёт только к перерасходу энергии без дальнейшего снижения мехнедожёга q4. С другой стороны, график 1 указывает нам на возможность дальнейшего снижения концентрации NOX вплоть до представленного максимума в 0,20 кВт*ч/кг.

Как было рассчитано выше, для плазменной растопки котлоагрегата необходимо, например, четыре плазмотрона мощностью 472,527 кВт каждый с расходом угля на плазмотрон 3,867 кг/сек. После растопки плазмотроны остаются неотъемлемой частью горелочного устройства и поэтому могут быть использованы для стабилизации горения пылеугольного факела. Предположим, мы решили максимально снизить мехнедожёг «q4», которому соответствует Q-уд = 0,125 кВт*ч/кг. Мощность, используемая для стабилизации горения — это сумма мощностей 4-х установленных плазмотронов, которая составит 1890,108 кВт. Тогда, из математического определения удельных энергозатрат, мы можем получить расход угля, требуемый для стабилизации горения факела:


Сравнивая простое сжигание угля и сжигание со стабилизацией горения с помощью ПТС мы видим — применяя четыре плазмотрона мощностью 472,527 кВт каждый, подавая на плазмотрон 1,05 кг/сек угля (19,22 % от всего расхода угля на горелку, в которой установлен плазмотрон) и имея при этом 0,125 кВт*ч/кг удельных энергозатрат снижаем мех. недожёг q4 на 75 %, а концентрацию NOX в уходящих газах на 42 %. По данным замеров, проведённых цехом наладки и испытаний оборудования Рефтинской ГРЭС на 07.2010, потери от мех. недожёга q4 составляют 0,95 %, концентрация NOX в уходящих газах 951 - 1454 мг/нм3 (при а = 1,4; 400 - 500 МВт). То есть в реальных цифрах произойдут уменьшение q4 от 0,95 % до 0,237 % и снижение NOX от 951 - 1454 мг/нм3 до 551,58 - 843,32 мг/нм3.

Значения расходов угля через ПТС в растопочном и стабилизационном режимах хорошо согласуются с практикой при проведении аналогий с мазутом. При растопке расход мазута может составлять до 27,5 т/ч (7,639 кг/сек); при подсветке пылеугольного факела до 2,5 т/ч (0,694 кг/сек), такая же тенденция, как видим, имеет место и для угля, т.е. в растопочном режиме расход топлива больше, чем на поддержание горения.

Таким образом, вышесказанное позволяет сделать предварительный вывод о возможности установки на котлах П - 57 - 2 (3) (Пп - 1650 - 255/545/545) Рефтинской ГРЭС плазменно-топливных систем с целью улучшения технико-экономических показателей сжигания проектного низкокачественного экибастузского угля. В дальнейшем предполагается проводить более детальное исследование вопроса.

Сборник трудов Международной научно-технической конференции «Современное состояние и перспективы развития энергетики», в 2 томах. - Ташкент, ТашГТУ им. Беруни, 2011. Т1 - 246 с., Т2 - 241 с.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????