Реферат: Разработка и внедрение системы воспламенения пылеугольного факела с использованием электродуговых

Современное развитие теплоэнергетики характеризуется сокращением использования дефицитного топочного мазута на пылеугольных тепловых электростанциях (ТЭС) и расширением применения твёрдых топлив, качество которых повсеместно снижается, вследствие чего снижается реакционная способность твёрдых топлив, ухудшается их воспламенение и выгорание в топках котлов.

Данная проблема особенно актуальна для Республики Казахстан, энергетика которой базируется на низкосортных углях и испытывает значительный дефицит импортного мазута. По данным Государственной компании «Казахстанэнерго» количество мазута, расходуемого только на растопку пылеугольных котлов составляет по Казахстану около 500 тыс.т.у.т. в год, а на подсветку пылеугольного факела и компенсацию недостаточного тепловыделения угля ухудшённого качества ежегодно расходуется более 500 тыс.т.у.т. мазута. Общая стоимость закупаемого топочного мазута составляет по мировым ценам более 80 млн. долларов США в год.

Известные методы снижения расхода мазута при сжигании низкосортных углей не решают проблему существенного сокращения расхода жидкого топлива на пылеугольных ТЭС, особенно на стадии мазутной растопки котлов, которая в отдельных случаях является доминирующей.

Из сказанного следует, что разработка и внедрение на ТЭС принципиально новых плазменных технологий безмазутной растопки котлов является весьма актуальной научно- технической задачей, решение которой повышает технико-экономические показатели твёрдо- топливных электростанций.

Цель заключается в создании эффективных конструкций системы воспламенения углей с электродуговым плазматроном, научно-техническом и экономическом обосновании целесообразности применения и внедрения на этой основе плазменной технологии безмазутной растопки котлов Усть-Каменогорской ТЭЦ и ПОЭиЭ “Алтай-энерго”.

Научная новизна заключается в следующем:

1 . Разработана усовершенствованная плазменная система безмазутной растопки (СБР) и испытана на специализированном стенде.

2 . Исследованы электрические и тепловые параметры СБР, вольтамперные характеристики электродугового плазматрона на воздухе, обобщенные в критериях подобия. Проведены детальные расчеты термохимической подготовки ранее не исследованных углей.

3. Проведены промышленные испытания СБР при безмазутной растопке котлов ЦКТИ-75-39\ст.№10 и ст.№9 Усть-Каменогорской ТЭЦ.

4. Разработана и составлена техническая документация на изготовление, выданы практические рекомендации по внедрению СБР на пылеугольных ТЭС Казахстана.

5 . Проведен технико- экономический анализ топливно- энергетического баланса ТЭС и парка пылеугольных котлов Казахстана, на основании которого определены: годовая потребность отрасли в СБР и экономия мазута при внедрении СБР в основных энергосистемах Казахстана.

Практическая работа:

На основании предложенных технических решений разработано и изготовлено новое энергетическое оборудование, состоящее из электродугового плазматрона постоянного тока, источника электропитания ( тристорного преобразователя с блоком управления) и камеры электротермохимической подготовки топлива. Созданное плазменно-энергетическое оборудование прошло успешные промышленные испытания не котлах Усть-Каменогорской ТЭЦ, сжигающих кузнецкие, карагандинские и шубаркольские каменные угли. Практический опыт, накопленный в результате промышленного освоения плазменных систем безмазутной растопки на указанной ТЭЦ, можно использовать на других энергоблоках( БКЗ-320 и ТПЕ-430А (500) )Усть-Каменогорской ТЭЦ.

Результаты расчетно- теоретических исследований и экспериментальные данные, обобщённые в критериях подобия, могут быть использованы для расчёта параметров СБР с электродуговым плазматроном мощностью до 500 кВт и распространения плазменных технологий на ТЭС других энергосистем Казахстана.

Достоверность полученных результатов обеспечивалась использованием в экспериментах надёжных и аттестованных средств и методик измерения и подтверждалась хорошей воспроизводимостью результатов в стендовых условиях и при многократных безмазутных растопках котлов в условиях Усть-Каменогорской ТЭЦ.

При расчётно-теоретическом анализе процесса термохимической подготовки к сжиганию основных энергетических углей Казахстана (экибастузского, карагандинского, шубаркольского, куучекинского, борлинского и кузнецкого)

использовались современные численные методы с контролируемой относительной

погрешностью счёта, не превышающей 1,5-2%.

Содержание работы

(1) Анализируется современное состояние проблемы использования топочного мазута на пылеугольных ТЭС Республики Казахстан и отдельно для Производственного объединения энергетики и электрификации (ПОЭиЭ) “Алтайэнерго”. На основании аналитического обзора определено количество пылеугольных ТЭС в республике, включая теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), государственные районные электростанции (ГРЭС) и промышленные котельные. Приведено распределение ТЭЦ ГРЭС по энергосистемам и представлены характеристики энергетических котлов, использующих мазут для растопки и подсветки пылеугольного факела. Анализ технико-экономических показателей и топливоиспользования ТЭС Казахстана показал, что около 80% (по мощности) ТЭС Казахстана работают на угле. На твёрдом топливе работает 31 электростанция суммарной установленной мощностью 12780 МВт.

В ПОЭиЭ “Алтайэнерго” имеется 5 пылеугольных ТЭС, включая промкотельную, суммарной мощностью 345 МВт. Паропроизводительность котлов в ПОЭиЭ “Алтайэнерго” варьируется от 40 до500 т/ч. В целом по Казахстану единичная производительность котлов ТЭС изменяется в интервале от 30 до 1650 т/ч. Количество пылеугольных горелок, установленных на этих котлах, варьируется от 2 до 24 штук на один котёл. Расход угля через эти горелки также изменяется в широких пределах: от 2,3 до 13,4 т/ч. Всего на пылеугольных ТЭС Казахстана сжигается 15 разновидностей твёрдого топлива (каменных и бурых углей). Основными видами из них являются экибастузский уголь- 75,3, карагандинский- 8,6, борлинский-7,3, куу-чекинский -4,1 и кузнецкий -2,9% от общего объёма сжигаемых на ТЭЦ углей. Теплотехнические характеристики этих углей различны: зольность колеблется от 10 до 48%, влажность от 5 до 37%, выход летучих от 22 до 48,5%, а теплота сгорания изменяется от 3100 до5465 ккал/кг.

Большое разнообразие теплотехнических характеристик сжигаемых углей, конструкций горелочных устройств (прямоточные, плоскофакельные и вихревые) и их компоновки с котлоагрегатами требует индивидуального подхода к разработке плазменных технологий безмазутного воспламенения пылеугольного факела и техники для их осуществления в каждом конкретном случае /1-3/.

На пылеугольных ТЭС Республики расходуется около 26 млн.т.у.т. органического топлива, в том числе 2 млн.т.у.т. газомазутного топлива, из которых собственно мазут составляет 1,08 млн.т.у.т. Таким образом, средний удельный расхода мазута на пылеугольных котлах Казахстана составляет 4,2% от суммарного расхода топлива. Анализ распределения расхода мазута пылеугольными ТЭС показал, что его доля для конкретных станций варьируется от 0,42 до 34,4% от суммарного расхода топлива на них.

При сжигании твёрдого топлива мазут расходуется на следующие цели:

· На растопку котлов -40-45%;

· На подсветку пылеугольного факела -1-5%;

· На компенсацию недостающего количества тепла при сжигании непроектного топлива (угля ухудшённого качества)-50-55%.

При переходе к безмазутной технологии растопки котлов и подсветки пылеугольного факела, помимо экономии дефицитного мазута, существенную роль играют экономические факторы, определяемые соотношением цен на топочный мазут и уголь, которым замещают мазут в новой технологии. Существующая в последние годы тенденция повышения цен на энергоносители легко прослеживается на примере стоимости экибастузского угля. По оценкам Института энергетических исследований РАН цены на топливо в Казахстане будут возрастать и дальше.

Отсюда следует экономическая целесообразность замены мазута энергетическими углями на стадиях растопки котлов и подсветки пылеугольного факела.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--