Способ перевода котлоагрегатов, работающих на твердом топливе, в пиковый режим

 

Использование: при переводе морально устаревших базовых теплоэлектростанций к работе в неравномерной части графиков нагрузки. Сущность изобретения: котлоагрегаты оборудуют топками для сжигания твердого топлива и переработки золошлаковых отходов в барбордируемом кислородсодержащим газом силикатном расплаве.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при переводе морально устаревши базовых теплоэлектростанций (ТЭС) к работе в неравномерной части графиков нагрузки.

В настоящее время в энергетике доминирующую роль в регулировании электрической нагрузки играют тепловые электрические станции, которые в недалеком прошлом работали в базовом режиме. При переводе их в пиковый режим большую роль играют маневренность и эффективность использования оборудования, которая практически зависит от регулировочного диапазона и эффективности котлоагрегатов, способа сжигания топлива и конструкции топочных устройств [1] Известны способы перевода котлоагрегатов базовых электростанций в пиковый режим путем реконструкции систем пылеприготовления за счет повышения тонкости помола угольной пыли и применения ступенчатой системы размола [2] Однако увеличение тонкости помола угольной пыли требует значительного увеличения производительности мельниц, что практически невозможно решить обычными режимными методами. Кроме того, снижение температуры горячего воздуха при провалах нагрузки препятствует увеличению их производительности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ перевода котлоагрегатов в пиковый режим путем изменения конструкции топочных устройств с применением сжигания твердого топлива в пересекающихся струях [3] Однако и в этом случае повышение маневренности играет роль только на стадии регулировочного режима и не решает проблем покрытия провалов графика нагрузки и последующего ее подъема в остановочно-пусковом режиме (ОПР). Пуск котла из любого состояния состоит из трех этапов: растопки, переходного режима и стабилизации КПД. Период пуска и стабилизации котла на пылеугольном топливе занимает значительное время (не менее 16 ч). Кроме того, в период растопки и в переходном режиме котел работает на газе или мазуте, что создает большие трудности в эксплуатации и требует дополнительных затрат. При этом скорость подъема нагрузки значительно ниже требуемой по графику (0,2-0,6% /мин вместо 2-3%/мин). При многократных пусках и остановках котла происходят быстрое обгорание насадок, зашлаковка и выход из строя горелок, а в котлах с жидким шлакоудалением сепарация несгоревшей пыли на подину при снижении температуры факела приводит к образованию тугоплавкого шлака и длительной остановке котла (через 5-10 ОПР) на расшлаковку.

Изобретение направлено на повышение маневренности, надежности и экономичности котлоагрегатов, переводимых в пиковый режим.

Технический результат достигается тем, что в известном способе перевода котлоагрегатов в пиковый режим путем изменения конструкции топочных устройств котлоагрегаты оборудуют топками для сжигания твердого топлива и переработки золошлаковых отходов в барботируемом кислородсодержащим газом силикатном расплаве.

При сжигании твердого топлива в топке с барботируемым расплавом к топливу не предъявляется каких-либо требований ни по качеству, ни по предварительной подготовке. Поэтому при переводе котлов, оборудованных этими топками, в пиковый режим полностью отпадает необходимость в системе пылеприготовления, что особенно важно при работе котлов в режиме переменной нагрузки и остановочно-пусковом режиме. При этом в режиме ОПР не требуется применения других видов топлива (газ, мазут) за исключением пуска топки из холодного состояния. Топка для сжигания твердого топлива и переработки золошлаковых отходов в барботируемом расплаве позволяет регулировать нагрузку котла в широком диапазоне, который зависит от количества перерабатываемых золошлаковых отходов и степени обогащения дутья кислородом и может колебаться в пределах 20-60% от номинала. Скорость набора нагрузки котлов с топками сжигания твердого топлива в барботируемом расплаве ввиду отсутствия системы пылеприготовления практически зависит только от конструктивных возможностей самого котлоагрегата.

Кроме основной цели по сжиганию твердого топлива в барботируемом расплаве топка позволяет перерабатывать значительное количество золошлаковых отходов с извлечением металлов из минеральной части топлива и использования шлака для нужд стройиндустрии.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что котлоагрегаты, переводимые в пиковый режим, оборудуют топками для сжигания твердого топлива и переработки золошлаковых отходов в барботируемом кислородсодержащим газом силикатном расплаве. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию "новизна", а отличительные признаки обеспечивают ему соответствие критерию "существенные отличия".

Способ может быть осуществлен следующим образом. Котел, переводимый в пиковый режим, оборудуют топками для сжигания твердого топлива и переработки золошлаковых отходов в барботируемом кислородсодержащим газом силикатном расплаве. При этом доля топлива на переработку золошлаковых отходов составляет 50% а содержание кислорода в дутье 30% Топка оборудована фурмами для подачи дутья в расплав, а загрузка твердого топлива осуществляется сверху на расплав. Жидкий шлак непрерывно выпускается через шлаковый сифон, а металлизированная фаза периодически выпускается через нижний шпур. Топливо сжигается в барботируемом расплаве в восстановительной атмосфере с широким диапазоном изменения коэффициента избытка окислителя (), а продукты неполного сгорания топлива дожигаются либо на входе в котел, либо непосредственно в котле. Регулирование нагрузки котла осуществляют путем уменьшения доли перерабатываемых золошлаковых отходов с одновременным сокращением подачи топлива и отключением соответствующего количества фурм для подачи дутья. Полное прекращение подачи и переработки золошлаковых отходов позволяет сбросить нагрузку котла не менее, чем на 40% Дальнейший сброс нагрузки осуществляют увеличением в дутье содержания кислорода (более 30%) с сокращением общего количества газов. Таким образом общий сброс нагрузки котла на длительное время может быть доведен до 60% Полный сброс нагрузки может быть осуществлен путем полного прекращения подачи топлива и дутья, а аккумулирующая способность расплава позволяет осуществлять горячий простой топки не менее чем на 12 ч. Набор нагрузки осуществляется в обратном порядке со скоростью в соответствии с конструктивными возможностями котлоагрегата. Количество пусков и остановок в горячий простой не оказывают влияния на работоспособность топки и котла в целом, а вывод их из горячего простоя не требует применения дополнительного топлива (газ, мазут).

Таким образом, способ перевода котлов в пиковый режим путем оборудования их топками для сжигания твердого топлива и переработки золошлаковых отходов в барботируемом кислородсодержащим газом силикатном расплаве позволит значительно увеличить маневренность котла, отказаться от системы пылеприготовления и сократить расход газа (или мазута) в режиме ОПР. При этом решаются и такие важные проблемы, как переработка золошлаковых отходов, снижение выбросов с дымовыми газами вредных веществ (NO_x, SO₂) и извлечение металлов из минеральной части топлива при резком снижении пылеуноса с газами в котел.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕВОДА КОТЛОАГРЕГАТОВ, РАБОТАЮЩИХ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ, В ПИКОВЫЙ РЕЖИМ путем изменения конструкции топочных устройств, отличающийся тем, что котлоагрегаты оборудуют топками для сжигания твердого топлива и переработки золошлаковых отходов в барботируемом кислородсодержащим газом силикатном расплаве.