Методические указания по составлению режимных карт котельных установок и оптимизации управления ими. РД 34.25.514-96

Утверждены
РАО "ЕЭС России"
18 марта 1996 года

Вводятся в действие
с 1 января 1998 года

Разработано АО "Фирма ОРГРЭС".

Исполнитель Г.Т. Левит.

Утверждено Департаментом науки и техники РАО "ЕЭС России" 18.03.96.

Начальник А.П. Берсенев.

Методические указания разработаны АО "Фирма ОРГРЭС" по поручению Департамента науки и техники и являются собственностью РАО "ЕЭС России".

В настоящих Методических указаниях даны рекомендации по организации режима работы котельных установок, эксплуатирующихся на разных видах твердого топлива, газе, мазуте и смеси твердого топлива с газом. Приведены примеры составления режимных карт применительно к котельной установке одной мощности, работающей на разных видах топлива.

ВВЕДЕНИЕ

Необходимость выполнения настоящей работы обусловлена значительным усложнением конструкции котельных установок и управления ими, а также отсутствием специальных руководств по составлению режимных карт. На ряде электростанций режимные карты не содержат необходимой информации по ведению режима работы топки и систем пылеприготовления. Преимущественно содержатся сведения, прямо к этому не относящиеся: параметры пара, количество и частота вращения работающих вентиляторов и дымососов, температура уходящих газов и т.п. Отсутствие в режимных картах сведений по ведению топочного режима - основного процесса, проходящего в котельной установке, особенно остро стало ощущаться в связи с требованиями по уменьшению образования оксидов азота, а также с широко распространенным одновременным сжиганием газообразного и твердого топлива.

В работе помимо рекомендаций по организации режима работы котельных установок даны примеры составления режимных карт. Из-за разнообразия конструкций и мощности котельных установок, многообразия топлив примеры составления режимных карт даны применительно к условной котельной установке энергоблока 210 МВт, работающей на разных видах топлива или их смеси и соответственно оснащенной различными системами подготовки топлива, различными горелочными устройствами. При таком подходе оказалось возможным более наглядно отразить специфику топлива в организации режима работы котельной установки.

В настоящих Методических указаниях приняты следующие сокращения:

    ДВ - дутьевой вентилятор;
    ВГД - вентилятор  горячего  дутья  (вентилятор,  работающий на
горячем воздухе);
    ВПВ - вентилятор  первичного  воздуха  (обычно устанавливается
последовательно с ДВ перед воздухоподогревателем);
    н.а. - направляющий аппарат вентилятора, дымососа;
    СМ - среднеходная мельница;
    ММ - молотковая мельница;
    МВ - мельница-вентилятор;
    ШБМ - шаровая барабанная мельница;
    СБР - система  бесступенчатого  регулирования частоты сращения
питателей угля, пыли;
    ДРГ - дымосос рециркуляции газов;
    ПВД - подогреватель высокого давления;
    V  - теоретически необходимое количество воздуха;
     o
    NO  - содержание оксидов азота в дымовых газах.
      x

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РЕЖИМНЫХ КАРТ

Основная цель режимных карт обеспечить в регулировочном диапазоне нагрузок надежную и экономичную работу котла с минимальными выбросами в атмосферу вредных веществ (окислов азота), на которые можно влиять режимом работы топки. Эти требования часто вступают в противоречие между собой и с величиной регулировочного диапазона нагрузок. Поэтому режимные указания предполагают наличие некоторых компромиссов. Однако приоритет должен быть отдан надежности, под которой понимается пожаро- и взрывобезопасность, выдерживание приемлемых температур пара и металла поверхностей нагрева, отсутствие интенсивного шлакования поверхностей нагрева или затруднений с выходом жидкого шлака, отсутствие интенсивной коррозии воздухоподогревателя, обеспечение желаемого диапазона нагрузок с минимальным использованием в дополнение к твердому топливу газа или мазута. Ограничения, обусловленные этими обстоятельствами, должны быть указаны в режимной карте.

Ниже приведен перечень основных положений (требований), определяющих режим работы топок и в целом котельной установки при сжигании разных видов топлива. Обоснование этих требований и методика их определения даны в последующих разделах.

1.1. Топки для сжигания твердого топлива, оборудованные системами пылеприготовления с промбункером

1.1.1. Обеспечение работы всех горелок в возможно более широком диапазоне нагрузок с одинаковой подачей пыли в каждую горелку в пределах яруса или всех ярусов горелок.

1.1.2. Поддержание во всех пылепроводах (всех пылепроводах яруса горелок) одинакового расхода транспортирующего агента. При транспортировании пыли горячим воздухом расход этого воздуха должен поддерживаться на минимальном по условиям забивания пылепроводов уровне.

1.1.3. Обеспечение работы мельниц в режиме, способствующем получению пыли минимальной влажности (в пределах допустимых по взрывобезопасности) и оптимальной тонкости. Приведение производительности мельниц в соответствие с потребностями котлов, имея в виду сведение к минимуму числа их пусков и остановов в течение суток.

1.1.4. Поддержание одинаковой подачи вторичного воздуха во все работающие горелки или все горелки яруса.

1.1.5. Сохранение заданных соотношений подачи топлива и воздуха в разные ярусы горелок (при наличии различий) в регулировочном диапазоне нагрузок котла.

1.1.6. Обеспечение равномерной раздачи сушильного агента в сбросные сопла при их наличии.

1.1.7. Поддержание разрежения в верхней части топки на уровне, исключающем выбросы газов и пыли, при минимальном превышении разрежения над необходимым уровнем.

1.1.8. Поддержание в контрольном сечении оптимального избытка воздуха.

1.1.9. Поддержание требуемой температуры воздуха перед воздухоподогревателем для предотвращения низкотемпературной коррозии.

1.1.10. Обеспечение охлаждения вторичным воздухом неработающих горелок.

1.1.11. Обеспечение в допустимых пределах по условиям взрывобезопасности температуры сушильного агента в системе пылеприготовления.

1.2. Топки для сжигания твердого топлива, оборудованные системами пылеприготовления прямого вдувания с молотковыми или среднеходными мельницами

1.2.1. Поддержание в работе в возможно более широком диапазоне нагрузок всех исправных систем пылеприготовления. Определение минимального количества работающих систем пылеприготовления для каждой нагрузки котла.

1.2.2. Обеспечение одинаковой производительности систем пылеприготовления и одинакового расхода первичного воздуха. При многоярусном расположении горелок и подключении мельниц к разным ярусам поддержание оптимальных различий (если это требуется) в производительности и расходе первичного воздуха во всем диапазоне нагрузок.

1.2.3. Обеспечение оптимального качества пыли по влажности и тонкости путем определения рационального положения створок сепараторов, поддержания оптимального расхода первичного воздуха и его температуры.

1.2.4. Поддержание оптимальных расходов третичного воздуха (воздуха в холодную воронку, острого дутья и др.).

1.2.5. Выполнение требований согласно пп. 1.1.4, 1.1.5, 1.1.7, 1.1.8, 1.1.9, 1.1.10, 1.1.11.

1.3. Топки для сжигания твердого топлива, оборудованные системами пылеприготовления с мельницами-вентиляторами при газовой сушке угля

1.3.1. Поддержание в работе в регулировочном диапазоне нагрузок максимально возможного количества систем пылеприготовления. Обеспечение в этой связи приемлемой температуры за мельницей путем регулирования количества сушильного агента или изменения его температуры за счет присадки "холодных" газов или воздуха. Определение минимального количества систем пылеприготовления для каждой нагрузки котла в зависимости от степени износа мелющих органов и качества топлива.

1.3.2. Обеспечение одинаковой размольной и вентиляционной производительности всех работающих систем пылеприготовления.

1.3.3. Обеспечение оптимальной тонкости пыли.

1.3.4. Поддержание в пределах горелок одной системы пылеприготовления заданного распределения пыли, сушильного агента и вторичного воздуха; обеспечение равномерного распределения вторичного воздуха по всем горелкам работающих систем пылеприготовления.

1.3.5. Выполнение требований пп. 1.1.7, 1.1.8, 1.1.9, 1.1.10, 1.1.11, 1.2.4.

1.4. Топки для сжигания газа и мазута

1.4.1. Обеспечение работы всех горелок с одинаковой подачей топлива во все горелки или горелки одного яруса в возможно более широком диапазоне нагрузок котла.

1.4.2. Поддержание оптимальной присадки газов рециркуляции в воздух для сокращения образования окислов азота.

1.4.3. Выполнение требований согласно пп. 1.1.4, 1.1.5, 1.1.7, 1.1.8, 1.1.9, 1.1.10.

1.5. Топки, в которых одновременно сжигается твердое топливо и газ или твердое топливо и мазут

1.5.1. Определение доли каждого из топлив во всем регулировочном диапазоне нагрузок и способа сжигания - в разных или в одних и тех же горелках (при наличии на котле совмещенных горелок).

1.5.2. Поддержание близкого к равномерному тепловыделения в районе горелок, работающих на твердом топливе и газе (мазуте) в регулировочном диапазоне нагрузок.

1.5.3. Определение оптимального распределения воздуха между горелками, работающими на твердом топливе и газе (мазуте) в регулировочном диапазоне нагрузок.

1.5.4. Выполнение требований по работе систем пылеприготовления согласно пп. 1.1.3, 1.1.6 или 1.2.2, 1.2.3, 1.2.4 или 1.3.2, 1.3.3.

1.5.5. Выполнение требований по пп. 1.1.7 - 1.1.11.

1.6. Топки, оснащенные системами пылеприготовления прямого вдувания, в которых одновременно сжигается два вида твердого топлива, размалываемого в разных системах пылеприготовления

1.6.1. Определение доли каждого вида топлива, количества и номеров систем пылеприготовления, выделяемых для измельчения каждого из них во всем регулировочном диапазоне нагрузок.

1.6.2. Поддержание близкого к равномерному тепловыделения в районе горелок, работающих на разных марках твердого топлива во всем регулировочном диапазоне нагрузок.

1.6.3. Определение оптимального распределения воздуха между горелками, работающими на разных видах топлива в регулировочном диапазоне нагрузок.

1.6.4. Выполнение требований по работе систем пылеприготовления согласно пп. 1.2.2, 1.2.3, 1.2.4.

1.6.5. Выполнение требований по пп. 1.1.7 - 1.1.11.

Важным требованием к режимным картам, общим для всех типов топок, является сведение к минимуму в зависимости от нагрузки числа переключений вспомогательных механизмов, изменение положения или степени открытия многочисленных шиберов, количества работающих горелок и т.п. Это требование обусловлено большой загрузкой эксплуатационного персонала и недостаточной автоматизацией многих процессов.

2. ТОПЛИВНЫЙ БАЛАНС, УПРАВЛЕНИЕ ПОДАЧЕЙ В ТОПКУ ТОПЛИВА

Для сведения топливного баланса необходимо определить предельную по сушке и по размолу производительность установленных на котле мельниц, возможный диапазон снижения этой производительности, а также возможный диапазон регулирования производительности газовых или мазутных горелок.

2.1. Сушильная производительность мельниц

2.1.1. Предельная производительность мельниц всех типов определяется в первую очередь достатком тепла сушильного вентилирующего агента. Это особенно актуально для систем пылеприготовления с промбункером, где помимо снижения из-за этого размольной производительности недостаточная подсушка топлива приводит к конденсации водяных паров и налипанию пыли на стенах элементов, расположенных в зоне низких температур, к плохому истечению топлива из бункера и нестабильной работе питателей пыли. Наконец, более влажная пыль неблагоприятна по условиям ее воспламенения и выгорания.

Для мельниц, эксплуатируемых в схемах прямого вдувания, низкая температура за сепаратором и соответственно недостаточная подсушка топлива проявляется в снижении размольной производительности мельниц и снижении устойчивости и экономичности процесса горения.

2.1.2. Сушильная производительность связана с расходом сушильно-вентилирующего агента, его температурой, влажностью топлива, допустимой (желаемой) температурой за мельницей и может быть определена расчетом [1, 2] или экспериментально. Влажность готовой пыли, учитываемая в расчете, может быть определена по температуре за мельницей (рис. 1 - здесь и далее рисунки не приводятся), поскольку достаточно жестко связана с этим параметром [2].

Ориентировочные минимальные значения температуры за мельницей для систем пылеприготовления с промбункером - 80 - 90 °С <*>, для систем пылеприготовления прямого вдувания с воздушной сушкой (молотковые и среднеходные мельницы) при размоле бурых углей - 60 °С, каменных углей - 70 °С. Для систем пылеприготовления с мельницами-вентиляторами минимальная температура зависит от содержания в топливе трудноизмельчаемых глинистых включений и меняется от 130 до 80 °С.

--------------------------------

<*> 70 °С для тех установок, где при размоле бурых и каменных углей с выходом летучих более 20% сохранилась сушка горячим воздухом.

Для выполнения расчета необходимо определить возможный расход сушильно-вентилирующего агента на входе в мельницу и его температуру. Для систем пылеприготовления с промбункером, работающих под разрежением и имеющих, как правило, ограниченный напор мельничного вентилятора, указанные параметры определяются в основном величиной присосов холодного воздуха. Поэтому составлению режимной карты должно предшествовать определение значений этих присосов, на которые реально можно рассчитывать при эксплуатации котла.

2.1.3. Для систем пылеприготовления прямого вдувания с молотковыми и среднеходными мельницами, работающих под давлением при воздушной сушке топлива, расход первичного воздуха обычно связан с производительностью мельницы и надо лишь проверить достаточность напора ДВ или ВПВ (ВГД). Поэтому вначале необходимо экспериментально или расчетом определить взаимосвязь расхода первичного воздуха с производительностью мельницы и затем экспериментально при среднем износе мелющих органов определить при найденных расходах первичного воздуха взаимосвязь производительности мельницы с ее сопротивлением (включая сопротивление подводящих воздуховодов, шиберов и пылепроводов) - рис. 2, б. Параллельно следует экспериментально определить возможное (при полностью открытых направляющих аппаратах вентиляторов) давление воздуха за воздухоподогревателем (за вентилятором первичного воздуха) в зависимости от нагрузки котла и избытка воздуха (рис. 2, а) и, сопоставляя полученные данные, определить предельную производительность мельницы по условиям ее вентиляции. Сушильная производительность определяется в результате указанных выше экспериментов по достигнутой температуре за мельницей. Она может быть ниже найденной по условиям вентиляции (если температура за мельницей недостаточна) или выше (если к горячему воздуха добавляется менее нагретый).

На рис. 2, в дан пример определения паровой нагрузки, приходящейся на одну мельницу, в зависимости от ее производительности и теплоты сгорания топлива.

2.2. Размольная производительность мельниц

2.2.1. Для молотковых мельниц размольная производительность определяется их аэродинамическим сопротивлением при заданном расходе воздуха или, вернее, скоростью роста этого сопротивления при увеличении производительности, т.е. данные графиков, подобных изображенным на рис. 2, определяют одновременно и размольную производительность.

Для среднеходных мельниц размольная производительность определяется помимо роста аэродинамического сопротивления количеством провала топлива и породных включений. Поэтому при проведении испытаний мельниц для построения графиков, подобных графикам рис. 2, необходимо определять количество и теплоту сгорания провала в зависимости от производительности при нескольких значениях вентиляции и найти для каждой производительности вентиляцию, при которой потери тепла топлива с провалом минимальны (около 0,1 - 0,2%). Испытания следует проводить при среднем износе мелющих органов, так как количество провала по мере их износа быстро увеличивается.

2.2.2. Размольная производительность мельниц-вентиляторов определяется возможностью сохранить на неизменном уровне (хотя и с колебаниями) потребляемую мощность. Производительность эта зависит от интенсивности подсушки топлива, а последняя от уровня присосов холодного воздуха, т.е. при испытаниях систем пылеприготовления надо определить присосы и для составления режимной карты пользоваться значениями производительности, найденными для достижения в эксплуатации уровня присосов.

2.2.3. Размольная производительность шаровых барабанных мельниц, характерных постоянным уровнем потребляемой мощности для конкретной шаровой нагрузки, определяется возможностью сохранить при данном расходе сушильно-вентилирующего агента неизменное сопротивление барабана мельницы. В свою очередь необходимую шаровую загрузку следует увязать с потребностями котла и с сушильной производительностью мельницы. Последняя должна быть равна или больше размольной.

2.3. Определение необходимого количества работающих систем пылеприготовления, количества горелок на пылеугольных котлах с промбункером и на газомазутных котлах

2.3.1. На котлах, оснащенных системами пылеприготовления прямого вдувания, следует стремиться к эксплуатации в рабочем диапазоне нагрузок котла всех исправных систем пылеприготовления с тем, чтобы иметь в работе максимальное количество горелок. При этом легче организовать наиболее экономичное сжигание топлива, легче избежать образования в топке зон с повышенными тепловыми потоками на экраны, с повышенным шлакованием. Более просто при этом осуществить автоматическое управление котлом. Такому подходу, однако, часто противоречит повышенный суммарный расход и доля первичного воздуха при малых нагрузках котла из-за необходимости обеспечения приемлемых скоростей воздуха и пылевоздушной смеси в мельнице (что особенно важно для среднеходных мельниц), сепараторе (для обеспечения желаемой тонкости пыли), пылепроводах и горелках. В результате этого нарушается желаемое соотношение скоростей первичного и вторичного воздуха, требуется из-за избытка сушки присадка в воздуховод перед мельницей больших количеств холодного воздуха и вследствие этого из-за недостаточного использования воздухоподогревателя повышается температура уходящих газов.

2.3.2. На котлах с мельницами-вентиляторами с сушкой топлива топочными газами эксплуатации всех систем пылеприготовления при малых нагрузках при отсутствии регулирования расхода газов препятствует необходимость присадки к горячим газам "холодных" теплоносителей. В случае присадки горячего воздуха увеличивается взрывоопасность систем пылеприготовления, ухудшается соотношение скоростей в горелках. В случае присадки газов рециркуляции из "хвоста" котла снижается устойчивость горения, растут затраты электроэнергии.

2.3.3. Вне зависимости от типа мельниц при небольшой загрузке всех систем пылеприготовления могут иметь место повышенные удельные расходы электроэнергии на привод мельниц, ВПВ, ВГД, дымососов рециркуляции. Следует также считаться с большим расходом дефицитных запасных частей (подшипников, зубчатых передач и т.п.), срок службы которых определяется общей наработкой мельниц, питателей топлива, ВПВ. В свою очередь опыт показывает, что расход мелющих органов в первом приближении не зависит от количества работающих мельниц.

2.3.4. Приведенные соображения указывают на необходимость взвешенного подхода к определению наиболее желательного и минимального количества работающих мельниц при разных нагрузках котла. Оба эти значения целесообразно указать в режимной карте с соответствующими изменениями других ее показателей.

2.3.5. В свете рассматриваемого вопроса необходимо определить возможный диапазон регулирования производительности питателей топлива, поскольку при недостаточном диапазоне не удается оптимизировать количество работающих систем пылеприготовления. Оптимальным следует считать такое передаточное отношение редукторов, при котором при неизменной высоте слоя топлива удовлетворяются следующие условия:

номинальная паропроизводительность котла обеспечивается при работе неполного количества систем пылеприготовления или питателей топлива (около 3/4 количества установленных) на топливе худшего качества и с частотой вращения электродвигателей питателей 0,8 - 0,9 верхнего предела;

паропроизводительность котла, равная 60% номинальной, обеспечивается при работе всех систем пылеприготовления или питателей, работающих на топливе лучшего качества и с частотой вращения электродвигателей около 1,1 - 1,2 нижнего предела.

Для обеспечения этих условий и в случае колебаний теплоты сгорания топлива в 1,5 раза необходимо, чтобы имелась возможность изменения частоты вращения электродвигателей примерно в 4 раза. Между тем эти условия далеко не всегда обеспечиваются. Как правило, диапазон возможного изменения подачи питателей топлива смещен в область больших производительностей. В этих случаях следует увеличить передаточное отношение редукторов.

2.3.6. Для оценки возможного количества исправно работающих систем пылеприготовления следует организовать статистику и анализ причин выхода их из строя и продолжительности простоев в ремонте или в ожидании ремонта [2, 3]. На электростанциях с высокой культурой эксплуатации и ремонта удается поддерживать коэффициент готовности систем пылеприготовления к работе на уровне 0,95, т.е. на котле энергоблока 500 МВт постоянно могут находиться в работе 7, 6 систем пылеприготовления из 8 установленных.

2.3.7. На котлах, оснащенных двумя системами пылеприготовления с промбункером и шаровыми барабанными мельницами, следует отдать предпочтение режиму с постоянной, в течение одной-двух смен, работой обеих мельниц, даже если возможно благодаря резерву в их производительности периодически останавливать одну из мельниц, постоянно расходуя запас пыли в промежуточном бункере. Для того, чтобы при рекомендуемом режиме (работе обеих мельниц) минимизировать расход энергии на пылеприготовление, необходимо установить такое заполнение барабанов мельниц шарами, которое позволило бы, поддерживая уровень пыли в промежуточном бункере в допустимых пределах, эксплуатировать мельницы в режиме, близком к предельному. Аналогично изложенному следует поступать и при установке на котле дубль-блока трех систем приготовления.

Преимуществом описанного подхода является отсутствие необходимости в перестройке топочного режима и режима работы вентиляторов (дымососов рециркуляции) при пуске и останове мельниц. Помимо этого, повышается надежность механической части мельниц, прямо связанной с числом пусков.

Недостатком сокращения шаровой загрузки мельниц и соответственно их предельной размольной производительности (если она заметно превышает сушильную) является уменьшение или отсутствие резерва на случай выхода из строя одной из систем приготовления. Поэтому при определении оптимальной шаровой загрузки мельниц следует учитывать частоту и продолжительность выхода системы пылеприготовления из строя, продолжительность восполнения дефицита топлива запасом пыли в промбункере и возможность и необходимость использования резервных топлив - газа или мазута. Следует учитывать также возможность передачи пыли с помощью шнеков от соседних котлов.

2.3.8. На котлах, оснащенных системами пылеприготовления с промбункером и молотковыми мельницами, количество постоянно работающих систем пылеприготовления следует выбирать таким образом, чтобы они, как правило, работали в оптимальном режиме. На случай же выхода из строя одной из систем пылеприготовления должна иметься возможность повышения производительности оставшихся в работе.

2.3.9. На пылеугольных котлах с промбункером следует ориентироваться на работу всех горелок в рабочем диапазоне нагрузок. Для обеспечения этого производительность питателей пыли должна быть приведена в соответствие с потребностями котла по такой же схеме, как и производительность питателей топлива в системах пылеприготовления прямого вдувания (см. п. 2.3.5).

2.3.10. Для газомазутных котлов также необходимо стремиться к работе всех горелок в рабочем диапазоне нагрузок. При работе на газе этому может препятствовать чрезмерно глубокое снижение давления газа, выходящее за пределы допустимых по характеристике горелок значений. Очевидно, что в таких случаях следует рассмотреть возможность увеличения сопротивления газовых горелок при номинальной нагрузке котла, ориентируясь на то, чтобы при этой нагрузке и работе всех горелок регулирующий клапан был открыт не более чем на 70 - 80%. Задача может быть также решена путем осуществления двухконтурного подвода газа к горелкам.

2.4. Вопросы равномерности загрузки горелок

2.4.1. Идеальным следует считать работу всех горелок с одинаковой загрузкой топливом. Однако могут быть обстоятельства, заставляющие по-разному загружать горелки разных ярусов. Возможны причины этого:

высокие температуры на выходе из топки, вызывающие шлакование расположенных там поверхностей нагрева или чрезмерное тепловосприятие пароперегревателей;

высокие температуры в нижней части топки, наброс факела на скаты холодной воронки, приводящие к ее шлакованию;

низкие температуры в нижней части топки, затрудняющие образование и выход жидкого шлака;

    возможность снизить выброс NO .
                                 x

В этих и подобных им случаях при составлении режимных карт следует указать принцип распределения топлива между горелками разных ярусов при изменении нагрузки котла. Для котлов с системами пылеприготовления прямого вдувания с подачей пыли одновременно на несколько ярусов (например, системы пылеприготовления с мельницами-вентиляторами) должно быть предусмотрено нерегулируемое перераспределение пыли.

2.4.2. Фактическое распределение пыли между горелками, подключенными к одной мельнице прямого вдувания, может существенно отличаться от желаемого равномерного. Неравномерность распределения определяется уровнем совершенства делителя пыли, различием в аэродинамическом сопротивлении (длине, конфигурации) параллельно включенных пылепроводов, расчетной скоростью пылегазовой смеси в пылепроводах. Не меньшее значение имеет и то, на сколько параллельных пылепроводов делится поток. При разделении на два пылепровода начало забивания одного из них при условии сохранения общего расхода пылевоздушной смеси будет сопровождаться таким ростом давления в месте разветвления и скорости смеси, что рост отложений пыли приостановится (при полном забивании давление должно вырасти в 4 раза). При разделении на четыре пылепровода полному забиванию одного пылепровода будет соответствовать рост давления в 1,8 раза. В установках с малыми скоростями в пылепроводах и относительно небольшой долей сопротивления пылепроводов и горелок по отношению к сопротивлению всей системы пылеприготовления такой рост сопротивления может остаться незамеченным, т.е. забивание одного из пылепроводов возможно. Последнее и наблюдается на котлах П-59 Рязанской ГРЭС.

Наиболее вероятно забивание тех пылепроводов, которые имеют по отношению к другим параллельным наибольший суммарный (вместе с горелками) коэффициент сопротивления. Поэтому проведению экспериментальных и наладочных работ по составлению режимной карты должно предшествовать выравнивание расчетным путем коэффициентов сопротивления пылепроводов путем дросселирования (установки, например, сегментных диафрагм) на наименее протяженных или с более простой конфигурацией.

2.4.3. При сжигании на одном котле двух видов твердого топлива, размалываемых в разных системах пылеприготовления прямого вдувания, следует стремиться к выравниванию тепловой нагрузки горелок, т.е. при разной теплоте сгорания топлива требуется соответственно разная производительность систем пылеприготовления. Такой подход, обеспечивая относительно выравненное тепловыделение в топке, упрощает распределение вторичного воздуха, так как не требуется разного его давления для горелок разных систем пылеприготовления. Однако при больших различиях в количестве первичного воздуха приходится прибегать к поддержанию разных расходов и соответственно разных давлений вторичного воздуха.

2.5. Контроль за распределением и стабильной подачей в топку топлива

2.5.1. Достаточно точную дозировку топлива обеспечивают ленточные и скребковые питатели, если известна высота (сечение) слоя топлива и скорость перемещения ленты или скребковой цепи. Исключение составляют установки, у которых на столе скребкового питателя налипает топливо, т.е. неизвестна высота слоя <1>. В свою очередь частота вращения винтовых (шнековых) питателей при работе на влажном топливе не может с достаточной точностью характеризовать их подачу из-за налипания топлива между витками шнека. Меняется подача этих питателей и по мере износа лопастей шнека.

--------------------------------

<1> Случаи, когда в комбинированных двухступенчатых питателях первая ступень (дозатор) эксплуатируется с частью скребков или даже с частью скребковых цепей, рассматривать, очевидно, не следует.

Информация о частоте вращения электродвигателей питателей достоверна лишь при прямом измерении этого значения с помощью тахогенераторов с установкой вторичных приборов на щите. Хотя оснащаются ими электродвигатели лишь в последние годы, однако сравнительно несложно и недорого дооснастить двигатели этими приборами. Целесообразность их установки диктуется существенными различиями в частоте вращения параллельно работающих электродвигателей как при управлении плоским контроллером, так и при управлении с помощью системы бесступенчатого регулирования (СБР). В последнем случае расхождение в частоте вращения наблюдается даже при одинаковых значениях управляющего тока (информация о котором на щите имеется) и вызвано разной степенью скольжения частоты вращения в зависимости от механического сопротивления движению скребковой цепи.

2.5.2. Данные о производительности питателей топлива позволяют получить исходную информацию для контроля показателей системы пылеприготовления - соответствия между производительностью мельницы и количеством сушильного агента, температурой за мельницей; оценить относительное значение присосов холодного воздуха. Для схем с прямым вдуванием эта информация необходима для выравнивания загрузки мельниц и горелок.

2.5.3. Для систем пылеприготовления с промбункером контроль производительности питателей пыли с помощью тахогенераторов не оправдан, так как их производительность в большей степени зависит от зазоров в питателе, условий истечения топлива из бункера, чем от различий в частоте вращения питателей, управляемых от одного плоского контроллера или СБР. В этих условиях возрастает роль регулярных технических осмотров питателей пыли, сведение к минимуму зазоров в них, выравнивание частоты вращения электродвигателей, имеющих групповое управление и т.п.

Для установок, в которых транспортирование пыли в топку осуществляется горячим воздухом, о равномерности подачи пыли можно судить по температуре пылевоздушной смеси перед горелками.

3. ВОЗДУШНЫЙ БАЛАНС. УПРАВЛЕНИЕ ПОДАЧЕЙ ВОЗДУХА В ТОПКУ

3.1. При составлении воздушного баланса в зависимости от нагрузки котла требуется определить:

общий расход воздуха, организованно подаваемого в топку. В свою очередь для этого необходимо определить значение избытка воздуха на выходе из топки при разных нагрузках и значения присосов в топку холодного воздуха;

для пылеугольных котлов долю первичного воздуха в зависимости от количества работающих систем пылеприготовления и нагрузки котла;

долю воздуха, организованно подаваемого в топку через сбросные горелки, задние шлицы, сопла в холодную воронку, сопла второй ступени сжигания, расположенные над основными горелками, в зависимости от нагрузки, количества работающих горелок;

долю воздуха, подаваемого на охлаждение неработающих горелок, сопл и т.п.;

оставшуюся долю воздуха, поступающего в основные горелки (вторичного воздуха), с распределением между ярусами или каналами горелок (при наличии различий), а также между горелками, работающими на разных топливах;

значение избытка воздуха, организованно подаваемого в основные горелки (включая воздух газов рециркуляции или сушильных газов при их наличии);

скоростной режим горелок, скорость пылевоздушной смеси в пылепроводах.

    3.2. На   рис.  3  приведен  график,  относящийся  к  наиболее
простому   случаю   определения    воздушного    режима  -  режима
газоплотного  котла с молотковыми мельницами энергоблока  500 МВт,
работающего  на  экибастузском  угле.  Для  этого  котла благодаря
бесприсосной   топке   при   условии   высокой  готовности  систем
пылеприготовления  (практически  0,97 - 0,98)  можно  обеспечить в
диапазоне нагрузок 100 - 60% Д     приемлемый режим работы горелок
                              ном
на  8  системах  пылеприготовления  без  отключения какого-либо их
количества.    В    свою   очередь    использование    практически
невзрывоопасного  топлива   позволяет  обеспечить  сушку   топлива
горячим воздухом без разбавления его менее нагретым.  В результате
лучше  используется  воздухоподогреватель  для  охлаждения дымовых
газов.
                                               p
    В рассматриваемом  примере - сухой уголь  W  ~ 6%,  отсутствие
ограничений   по   снижению   вентиляции    молотковых   мельниц -
сравнительно  невелика  доля  первичного  воздуха - 30 - 38%  (при
снижении   нагрузки   расход   первичного    воздуха    изменяется
                            1/2
пропорционально  (B   / B  )   .  Благодаря   этому  и  отсутствию
                   м2    м1
присосов  холодного воздуха в топку удается при неизменном избытке
воздуха  альфа" = 1,15  сохранить  приемлемые  значения  скоростей
              т
вторичного  воздуха  и  их  соотношения  к  первичному - при  Д
                                                               ном
w   / w     = 1,8,  при 0,6 Д     w   / w     = 1,2.  Оптимальна и
 вт    перв                  ном   вт    перв
скорость  в  пылепроводах - при  Д     она  (26 м/с)  не  вызывает
                                  ном
интенсивного абразивного износа, а при 0,6 Д    w    = 20 м/с, что
                                            ном  п.п
исключает отложение пыли.

3.3. Применение в указанном примере вместо 8 молотковых мельниц 6 среднеходных (котел П-57Р) с жестко регламентированным в связи с возможными провалом топлива минимальным расходом первичного воздуха существенно меняет воздушный баланс. Здесь доля первичного воздуха при работе всех мельниц составляет в том же диапазоне нагрузок 39 - 56%. Это противоречит условиям устойчивого воспламенения и экономичного сжигания каменных углей, не позволяет сохранить в горелках приемлемые скорости и соотношения скоростей, требует присадки к горячему воздуху больших количеств холодного для снижения температуры за мельницами. В этих условиях следует рекомендовать работу с неполным количеством мельниц - 5 в диапазоне нагрузок 100 - 85% и 4 при нагрузках 85 - 70% номинальной. Доля первичного воздуха при таких условиях сократится на 35 - 39%. Очевидно, что работа котла с неполным количеством горелок приведет к увеличению потерь тепла с механической неполнотой сгорания, а необходимость изменения количества работающих систем пылеприготовления отрицательно повлияет на маневренные характеристики котла и блока.

3.4. Выше рассмотрен воздушный баланс газоплотного котла. При наличии присосов холодного воздуха в топку соответственно их значениям сокращается доля вторичного воздуха, что препятствует при снижении нагрузки сохранению приемлемых соотношений скоростей первичного и вторичного воздуха в горелках. Последнее требует сокращения количества работающих систем пылеприготовления или горелок, что так же, как и в описанном выше случае, снижает экономичность котла и отрицательно влияет на его маневренные характеристики. В свою очередь при работе всех горелок с заведомо малыми скоростями вторичного воздуха могут иметь место еще большие потери тепла топлива с механической неполнотой сгорания.

3.5. Основой для составления воздушного баланса являются избыток воздуха на выходе из топки и присосы холодного воздуха в топку.

Для этого для каждого котла или типа котла требуется экспериментально определить оптимальный избыток воздуха в зависимости от нагрузки. С некоторым приближением можно исходить из имеющегося опыта, согласно которому примерно половина присосов в топку в полной мере участвует в процессе сжигания топлива, т.е. можно принять:

             альфа  = альфа    + 0,5 ДЕЛЬТА альфа ,            (1)
                  д        орг                   т

    где:
    альфа  - действующий  (условный)  избыток воздуха на выходе из

         д
топки;
    альфа    - избыток воздуха, организованно подаваемого в топку;
         орг
    ДЕЛЬТА альфа  - присосы в топке.
                т
    Значение  альфа   для пылеугольных котлов согласно опыту можно
                   д
принять равным 1,15;  для котлов,  работающих на газе, - 1,05 и на
мазуте - 1,03.
    Соответственно изложенному

            альфа"  = альфа  + 0,5 ДЕЛЬТА альфа   .            (2)
                 т         д                   к.п

    В контрольном сечении (за промежуточным пароперегревателем или
за водяным  экономайзером)  избыток  воздуха  должен  быть выше на
значение присосов  (ДЕЛЬТА альфа   )  в конвективных  поверхностях
                                к.п
нагрева,  расположенных  в газоходах  от  выходного  окна топки до
этого сечения, т.е.

              альфа    = альфа" + ДЕЛЬТА альфа   .
                   к.с        т               к.п

    3.6. Структура   воздушного  баланса  для  различных  топочных
устройств  и  схем   пылеприготовления   рассмотрена  в  разд.  9.
Исходным  при  сведении  воздушного  баланса является общий расход
воздуха при разных нагрузках котла.  Основой для определения этого
расхода  является  величина альфа .  Очевидно,  что при сохранении
                                 д
принятых нами допущений значение  альфа   остается  неизменным при
                                       д
всех нагрузках, а

               альфа" = альфа  + 0,5 ДЕЛЬТА альфа .
                    т        д                   т

    Полученное  значение  избытка  воздуха следует корректировать,
когда  при  снижении  нагрузки  наблюдается  увеличение содержания
горючих  в  уносе.  В  этом  случае возможно потребуется некоторое
увеличение альфа  по мере снижения нагрузки.
                д

3.7. Воздушный баланс газомазутного котла при одноступенчатой схеме сжигания предельно прост - весь воздух подается на горелки. При организации двухступенчатого сжигания для уменьшения образования оксидов азота (обычно в диапазоне нагрузок 100 - 80%) часть воздуха (третичного) подается на сопла. Причем при неизменном количестве доля последнего при снижении нагрузки увеличивается. Требуется это для обеспечения приемлемых выходных скоростей и соответственно приемлемой дальнобойкости струй воздуха (выравнивание концентрации кислорода по сечению топки).

При одноступенчатой схеме сжигания и равномерной подаче воздуха во все горелки (или подаче с постоянной относительной неравномерностью) управление сосредоточено на н.а. ДВ и авторегуляторе общего воздуха. Нужна лишь предварительная настройка с помощью концевых выключателей "полного открытия" равномерного или желаемого распределения воздуха между горелками или горелками разных ярусов. При организации ступенчатого сжигания в силу сказанного выше требуется увеличение степени открытия шиберов на сопла (когда сопротивление этой ветви тракта меньше сопротивления тракта к горелкам). Соответственно на этой ветви тракта требуется установка общих шиберов с дистанционным управлением, индикатора расхода воздуха на сопла и авторегулятора, поддерживающего расход этого воздуха в зависимости от нагрузки котла.

3.8. На пылеугольный котел, оснащенный системами пылеприготовления прямого вдувания с МВ и сушкой топлива дымовыми газами, распространяются положения п. 1.3.1. Отключение при необходимости отдельных мельниц при снижении нагрузки из-за избытка тепла сушильного агента не вносит каких-либо изменений - требуется лишь при необходимости прикрыть шиберы вторичного воздуха на горелки остановленной системы пылеприготовления. Не вносит изменений в управление и присадка части горячего воздуха к дымовым газам ради расширения диапазона возможных нагрузок котла при неизменном количестве работающих МВ. Отдельного управления требует подача части воздуха в холодную воронку для дожигания сепарирующихся крупных фракций пыли.

3.9. Положения п. 3.8 распространяются и на системы пылеприготовления с газовой сушкой и промбункером при транспортировании пыли в топку по схеме с высокой концентрацией, поскольку транспортирование пыли осуществляется не от напора ДВ. Аналогично при транспортировании пыли в топку горячим воздухом от напора ВГД также неизменным остается управление оставшимся воздухом с помощью ДВ.

3.10. В пылеугольных котлах, оснащенных системами пылеприготовления с промбункером и ШБМ, при сушке топлива горячим воздухом могут возникнуть трудности с управлением. Так при малых нагрузках, т.е. пониженных давлениях воздуха за воздухоподогревателем, перед мельницами при большом сопротивлении воздуховодов к ним возникает значительное разрежение. А это в свою очередь ведет к увеличению присосов холодного воздуха через течку топлива, снижению сушильной производительности систем пылеприготовления. В этой ситуации (если нельзя снизить сопротивление воздуховодов к мельницам) оптимальным было бы прикрытие общих шиберов вторичного воздуха в зависимости от разрежения перед мельницами.

3.11. Для пылеугольных котлов, оснащенных системами пылеприготовления прямого вдувания с ММ или СМ и сушкой топлива горячим воздухом, применяются различные схемы воздушного тракта - рис. 4 <*>.

--------------------------------

<*> Для СМ используются лишь схемы 4, б и 4, в.

В схеме рис. 4, в подача первичного воздуха при достаточном напоре ВГД не требует вмешательства в положение н.а. ДВ. Однако при низких нагрузках котла, когда часть систем пылеприготовления может быть отключена, а сопротивление оставшихся в работе будет близко их сопротивлению при полных нагрузках, подпора ДВ на стороне всасывания ВГД может быть недостаточно. В этих условиях при полностью открытом направляющем аппарате одного или нескольких ВГД может возникнуть ограничение в подаче воздуха в мельнице и в некоторых случаях их перегрузка. Для того, чтобы ввести в диапазон регулирования н.а. ВГД требуется прижать шиберы вторичного воздуха. Оптимальным решением является установка общих подпорных шиберов на тракте вторичного воздуха (шибер Б) и использование их в описанной ситуации. В этом случае в отличие от использования шиберов перед горелками не нарушается равномерность распределения вторичного воздуха <1>, уменьшается количество шиберов, используемых в управлении.

--------------------------------

<1> Индивидуальные шиберы вторичного воздуха используются для выравнивания распределения при предварительной наладке. Положение, соответствующее равномерному распределению, фиксируется концевыми выключателями "полного открытия". Положение "полного закрытия" шиберов устанавливается по значению пропуска воздуха, достаточного для охлаждения горелок.

Аналогично изложенному шибер Б может оказаться необходимым и для схемы рис. 4, б в тех случаях, когда напор ВПВ при малых нагрузках котла может быть недостаточен. В свою очередь в схеме рис. 4, а шибер Б, очевидно, необходим во всех случаях.

3.12. Управление подачей воздуха в сложных схемах с параллельными ветвями может быть упрощено при использовании авторегулятора, поддерживающего в желаемом диапазоне н.а. параллельно работающих ВГД или шиберы первичного воздуха мельниц. Согласно рис. 5 дополнительный регулятор, получая сигнал о том, что один или несколько шиберов вышли из заданного диапазона (например, 40 - 70% полного открытия), подает команду на изменение степени открытия шибера Б. В свою очередь регулятор общего воздуха, изменяя положение н.а. ДВ, восстанавливает заданный для данной нагрузки котла расход воздуха.

Применительно к схеме рис. 4, б дополнительный регулятор вначале действует аналогично описанному, изменяя степень открытия н.а. ВПВ. Если же степень открытия этого н.а. превысит, например, 80%, подается команда на прикрытие подпорного шибера Б. Регулятор общего воздуха должен при этом увеличить степень открытия н.а. ДВ и восстановить заданный расход общего воздуха.

Для схемы рис. 4, в дополнительный регулятор вступает в действие при степени открытия н.а. одного из ВГД, например, более 80%, прижимая подпорный шибер Б.

4. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РЕЖИМА РАБОТЫ ТОПКИ ПРИ СОВМЕСТНОМ СЖИГАНИИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И ГАЗА

4.1. При организации сжигания газа и твердого топлива нужна информация о возможном изменении доли каждого из топлив. Часто эта доля может изменяться в пределах от 100% твердого топлива до 100% газа. Поэтому для сокращения числа вариантов режимов, указываемых в режимной карте, следует решить вопрос о способе регулирования нагрузки - или за счет изменения расхода твердого топлива, или газа, или одновременно обоих видов топлива. Во многом это определяется принятым способом сжигания обоих видов топлива - в одних и тех же или в разных горелках.

4.2. Для котлов с промбункером по условиям управления, надежности горелок, экологии более целесообразно сжигание обоих видов топлива в одних и тех же горелках, так как это позволяет во всех горелках при выравненной подаче первичного воздуха и при одинаковом расходе вторичного поддерживать одинаковый и минимально необходимый избыток воздуха, т.е. минимальное образование оксидов азота и минимальный разогрев горелок благодаря экранированию излучения из топки запыленным воздухом. Опыт одновременного сжигания газа и углей с умеренным и большим выходом летучих показывает, что при этом не ухудшается и выгорание твердого топлива. Противопоказанием к этой схеме организации работы топки могут быть ограничения возможного диапазона изменения производительности питателей пыли и давления газа перед горелками. Пример организации совместного сжигания угля и газа в котле, оснащенном системой пылеприготовления с промбункером, рассмотрен в п. 9.13.

    4.3. Для  котлов,   оснащенных   системами   пылеприготовления
прямого   вдувания,   при   воздушной   сушке   топлива  в  пользу
одновременного сжигания в одних и тех же горелках твердого топлива
и  газа   дополнительно  указывает  то  обстоятельство,   что  при
использовании  влажных  топлив  (большой  доле первичного воздуха)
через  каналы  вторичного  воздуха  горелок,  работающих  на газе,
невозможно пропустить весь необходимый для горения воздух,  т.е. в
рассматриваемом  примере в лучшем  случае имеют место еще  большие
неравномерности в альфа   ,  а  в худшем - ограничивается нагрузка
                       гор
котла.  Недостатком  одновременной работы горелок на пыли и газе в
этом   случае   является   необходимость   эксплуатации   большего
количества мельниц,  что часто ведет к росту затрат электроэнергии
и затрат на ремонт пылеприготовительного оборудования.

Изложенное показывает, что решение о совместном или раздельном сжигании топлив определяется относительной долей сжигаемого газа - чем она больше, тем скорее приходится прибегать к раздельному сжиганию топлив. Однако для этого необходима модернизация горелок, обеспечивающая возможность сохранения примерно равных избытков воздуха и в угольных, и в газовых горелках. В то же время горелки должны обеспечивать при работе на угле разрежение, если оно необходимо и может быть достаточным для преодоления пыления систем пылеприготовления.

5. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РЕЖИМА РАБОТЫ КОТЛОВ С МЕЛЬНИЦАМИ-ВЕНТИЛЯТОРАМИ И ГАЗОВОЙ СУШКОЙ ВЛАЖНОГО ТОПЛИВА

5.1. Специфика котлов с МВ заключается в том, что по мере уменьшения производительности мельниц объем перемещаемого ею газа увеличивается (рис. 6). Последнее обуславливает повышение температуры и требует для регулирования температуры за мельницей, вернее для удержания этой температуры в пределах допустимых по условиям взрывоопасности значений, присадки горячего (первичного) воздуха или газов рециркуляции. Однако из-за ограниченных возможностей этих методов обычно по мере уменьшения нагрузки сокращается количество работающих МВ, что усложняет эксплуатацию котла. Особенно в условиях значительных колебаний влажности топлива, присосов в системы пылеприготовления, а также влияния степени износа МВ. В частности, осложнения связаны с невозможностью управлять в этих условиях положением ядра факела, что крайне неблагоприятно сказывается на сжигании шлакующих топлив. Легче решается задача управления МВ и топки при применении устройств, позволяющих изменять вентиляционную производительность МВ. Наиболее простым и эффективным является дроссельный метод регулирования, с помощью специального устройства [2], устанавливаемого на стороне всасывания МВ. Его использование позволяет организовать работу котла без отключения мельниц в более широком диапазоне нагрузок и, кроме того, поддерживать при их эксплуатации одинаковые вентиляционные производительности, т.е. одинаковые скорости первичной смеси на выходе из горелок.

5.2. В связи со значительными изменениями в зависимости от нагрузки и числа работающих МВ количества вторичного воздуха в условиях, когда пылегазовая смесь от каждой мельницы подводится к нескольким горелкам, может оказаться целесообразным при некоторых значениях скоростей вторичного воздуха на выходе из горелок (давлений воздуха перед ними) перекрывать часть каналов вторичного воздуха, повышая выходные скорости в остальных. Для этого целесообразно самостоятельный групповой подвод воздуха к этим каналам с общими шиберами на группу.

5.3. В котлах, где для регулирования температуры за МВ используются "холодные" дымовые газы, требуется постоянная эксплуатация дымососов рециркуляции со степенью открытия направляющих аппаратов, отвечающей максимально возможной суммарной потребности работающих мельниц. Для экономии электроэнергии на привод этих дымососов может быть использована схема, предусматривающая изменение степени открытия направляющего аппарата ДРГ в зависимости от степени открытия индивидуальных шиберов присадки к МВ (аналогично схеме, приведенной на рис. 5).

6. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РЕЖИМА РАБОТЫ КОТЛОВ С МИНИМАЛЬНЫМИ ВЫБРОСАМИ ОКСИДОВ АЗОТА

    6.1. В отечественной практике для организации сжигания топлива
с минимальными выбросами  NO   применяется  двухступенчатая схема,
                            x
при которой работа  горелок осуществляется с избытком воздуха ниже
1,0  (около 0,8),  а  остальной  воздух,  необходимый  для полного
выгорания   топлива,   подводится  в  топку   выше  горелок  через
специальные  сопла.  Подвод этого воздуха  осуществляется с учетом
необходимости  его  хорошего  перемешивания  с  горящим факелом от
нижерасположенных горелок.

В стадии опробования находится разработанная за рубежом трехступенчатая схема, в которой над горящим с избытком воздуха около 0,9 факелом основных горелок организуется восстановительная зона за счет сжигания дополнительного (15 - 25%) топлива с очень малым (около 0,3) избытком воздуха. Дожигание твердых и газообразных продуктов неполного сгорания топлива осуществляется за счет подвода недостающего воздуха через сопла, расположенные на третьем уровне.

    6.2. При  организации  режима  работы  топки требуется в обеих
схемах организовать измерение расхода воздуха во второй или третий
ярус  и  поддерживать этот расход в зависимости от нагрузки котла.
Учитывая  необходимость  хорошего  перемешивания с горящим факелом

этого  воздуха,  завершающего  процесс выгорания твердого топлива,
его количество должно изменяться в меньшей степени,  чем нагрузка.
Для  простоты  управления при составлении  режимных карт принимаем
расход  этого  воздуха   постоянным  в  пределах  нагрузок   0,7 -
1,0 Д   ,  когда  имеет  место  наибольшее образование  NO , а при
     ном                                                  x
меньших нагрузках этот воздух не подаем. Очевидно, что при большом
числе  сопл  ввода рассматриваемого воздуха необходимо,  чтобы все
они были объединены общим воздуховодом, а управление сосредоточено
на одном или двух шиберах.

Подвод топлива в восстановительную зону также должен соразмеряться с общим количеством топлива. Для твердотопливного котла это при наличии промбункера требует отдельных питателей пыли, а для схем прямого вдувания - делителей пыли, распределяющих пылегазовую смесь от каждой мельницы на два потока. В зарубежной практике разделение смеси на два потока осуществляется до сепараторов, настроенных на получение пыли разной тонкости помола. Последнее позволяет направлять в восстановительную зону более тонкую пыль, что помогает обеспечить достаточно полное выгорание топлива, несмотря на затягивание процесса горения.

Трехступенчатую схему сжигания топлива на котлах, работающих одновременно на твердом топливе и газе, целесообразно организовывать так, чтобы в восстановительной зоне сжигался газ. Очевидно, последнее значительно облегчает организацию топочного режима.

6.3. К двухступенчатой схеме сжигания относят и режимы с отключением по топливу части горелок и подачей воздуха на все горелки. Режимные карты для этого случая не рассматриваются. Не рассматриваются также двухступенчатые схемы сжигания, когда вторичный воздух в топке с тангенциальным расположением горелок подводится к первичной смеси в той же плоскости, но на некотором расстоянии от горелок (сопла вторичного воздуха расположены на некотором расстоянии от окон выхода первичной смеси и встреча этих двух потоков происходит под небольшим углом).

6.4. Широко применяется в отечественной практике для снижения образования оксидов азота рециркуляция в топку дымовых газов из "хвоста" котла. Обычно эти газы (по объему около 15% количества воздуха) подмешиваются с помощью дымососов рециркуляции к вторичному воздуху перед горелками. Применению этого метода часто препятствует нехватка напора (производительности) основных дымососов. Кроме того, на твердотопливных котлах при отборе газов из газоходов до золоуловителей значительные неприятности доставляет износ дымососов рециркуляции.

7. УЧЕТ В РЕЖИМНЫХ КАРТАХ УСЛОВИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИНИМАЛЬНОГО ШЛАКОВАНИЯ, НАДЕЖНОГО ВЫХОДА ЖИДКОГО ШЛАКА, ДОСТАТОЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА, ТЕМПЕРАТУРЫ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

Оптимизации режима по условиям экономичности и экологии может препятствовать ряд обстоятельств. Однако с требованиями, обусловленными этими обстоятельствами, чаще всего приходится считаться как приоритетными.

    7.1. Для   организации   на   шлакующих   топливах   режима  с
минимальным  загрязнением  топочных  экранов  требуется обеспечить
размещение ядра факела в центре сечения топки. Наиболее просто это
решается при тангенциальной схеме  размещения горелок в квадратной
топке, несколько хуже при встречном их размещении. Очевидно, что в
обоих случаях к снижению  шлакования приводит работа максимального
количества горелок с максимально выравненными тепловыми нагрузками
и одинаковыми скоростями первичной смеси и вторичного воздуха. Это
же способствует повышению экономичности и снижению выбросов NO .
                                                              x

При однофронтовой схеме размещения горелок факел при прямоточных горелках обычно прижат к заднему экрану, а при вихревых - к фронтовому. Поэтому режимная карта должна отражать условия, обеспечивающие приближение ядра факела к центру топки. Необходимость при этом вносить определенные требования в скоростной режим горелок, необходимость подачи воздуха через шлицы на задней стене и др. могут противоречить условиям обеспечения максимальной экономичности и, тем не менее, должны быть учтены в режимной карте.

    7.2. Задача  минимального  шлакования  поверхностей   нагрева,
расположенных  на  выходе из топки,  т.е.  максимального  снижения
температуры  в  выходном  сечении,  не  вступая  в  противоречие с
задачей  повышения  экономичности,  для  которой  важно обеспечить
наиболее  раннее выгорание  пыли,  может  препятствовать  снижению
содержания NO ,  для которого предпочтительно затягивание процесса
             x
горения. В данном случае при превышении норм выбросов  NO  следует
                                                         x
либо   смириться  с  этим,   либо   при   отсутствии   возможности
стабилизировать  очисткой процесс загрязнения поверхностей нагрева
пойти на ограничение нагрузки.

7.3. На котлах с жидким шлакоудалением для обеспечения устойчивого выхода шлака необходимо более глубокое измельчение топлива; при двухъярусной схеме размещения горелок следует больше загружать топливом нижний ярус горелок, снижая в них избыток воздуха, а при одноярусной схеме необходимо дополнительное сжигание мазута в надподовых горелках. В режимной карте должны найти отражение как эти приемы, так и рекомендации по ограничению минимальной нагрузки котла.

    7.4. При необходимости повышения температуры пара, например, в
результате   сжигания  непроектных   топлив   часто   используется
увеличение избытка воздуха, что противоречит для котла требованиям
экономичности и экологии.  Если КПД блока от этого и не снижается,
то рост выбросов NO  безусловен.  С этим либо приходится мириться,
                   x
либо искать  другие пути повышения температуры пара.  В частности,
на газомазутных котлах для этого используется рециркуляция дымовых
газов в горелки и вверх топки.  Ввод газов  рециркуляции в горелки
одновременно способствует снижению выбросов NO .
                                              x

7.5. Режимная карта составляется, исходя из проектной температуры питательной воды. В тех случаях, когда температура ниже проектной из-за отключения ПВД, следует вносить коррективы в значение паровой нагрузки в соответствии с прилагаемым к карте графиком. Образец такого графика для котла блока 210 МВт приведен на рис. 7.

7.6. Необходимая температура подогрева холодного воздуха указывается в режимной карте в соответствии с [4]. При сжигании смеси топлив температура подогрева воздуха определяется по значению температуры точки росы дымовых газов на основе приведенного содержания серы в смеси [1]. При этом температура металлической стенки труб воздухоподогревателя (в первом приближении среднее значение между температурой подогрева воздуха и температурой уходящих газов) должна быть на 10 °С выше температуры точки росы.

Для обеспечения требуемого подогрева воздуха (при отсутствии или недостаточной эффективности калориферов) может появиться необходимость использования всего напора ДВ для пропуска потребной рециркуляции горячего воздуха, т.е. полного открытия направляющих аппаратов, что по условиям работы топки не требуется. Тем не менее для предотвращения сернокислотной коррозии на это следует пойти. Регулирование подачи воздуха в топку в этом случае переносится с направляющих аппаратов ДВ на общие шиберы вторичного воздуха.

7.7. В режимных картах и в руководствах по испытанию котлов часто не указываются различия в способе управления подачей воздуха в топку в котлах, оснащенных разными схемами пылеприготовления - с промбункером и прямого вдувания. В первых режим работы ДВ зависит лишь от нагрузки котла. Это позволяет при некоторой нагрузке переводить ДВ на другую скорость, останавливать один из ДВ. Для котлов, оснащенных системами пылеприготовления прямого вдувания с ММ или СМ такой подход возможен, если схема воздушного тракта котла соответствует схемам рис. 4, б и в. Лишь в этих случаях можно отстроиться от изменений в сопротивлении систем пылеприготовления, вызванных сравнительно частым изменением количества работающих систем. Так, при нагрузке 70% номинальной при работе 5 систем пылеприготовления сопротивление их будет большим, чем 8 систем пылеприготовления при полной нагрузке.

Следует обратить внимание на то, что режим работы ВПВ (см. рис. 4, б) также зависит от количества работающих мельниц прямого вдувания.

В котлах, оснащенных системами пылеприготовления с промбункером, управление ДВ лишь в функции нагрузки (см. рис. 4, а) приводит к тому, что при низких нагрузках растут разрежение перед мельницей и присосы. Не исключены случаи, когда управление подачей воздуха в эти котлы должно быть подчинено не только нагрузке, но и давлению перед мельницей.

7.8. Для котлов, оснащенных системами пылеприготовления с промбункером, возможны режимы работы на одних и тех же нагрузках с разным количеством систем пылеприготовления. Соответственно из-за изменения значений присосов в системы пылеприготовления и изменяется общее количество воздуха, организованно подаваемого в топку и количество вторичного воздуха. Количество последнего может меняться в разной степени в зависимости от способа сушки и способа подачи пыли в топку:

при транспортировании пыли с высокой ее концентрацией в транспортирующем агенте количество вторичного воздуха меняется тем более существенно, чем выше доля воздуха, используемая в качестве сушильного агента (первичного воздуха);

при сушке топлива дымовыми газами количество вторичного воздуха меняется на то же значение, что и общее количество организованно подаваемого в топку воздуха;

при сушке воздухом, транспортировании сушильным агентом и сбросе запыленного агента в основные горелки, т.е. в каналы, не требующие охлаждения воздухом, при останове систем пылеприготовления количество вторичного воздуха меняется так же, как при транспортировании пыли с высокой концентрацией, а при сбросе в специальные сбросные сопла количество вторичного воздуха меняется так же, как общее количество организованного воздуха.

Необходимо отметить, что значения корректировки воздушного режима котла при изменении количества работающих систем пылеприготовления могут составлять по общему расходу организованного воздуха около 10% и по вторичному воздуху около 20%, т.е. достаточно заметные значения.

Корректировка режимной карты в части воздушного режима в зависимости от количества работающих систем пылеприготовления требуется и для котлов, оснащенных системами пылеприготовления прямого вдувания с МВ, присосы в которые весьма значительны - часто около 60%.

Примеры внесения корректировок в режимные карты в зависимости от количества работающих систем пылеприготовления рассмотрены в разд. 9.

8. ОБЪЕМ РЕЖИМНО-НАЛАДОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОТЛА ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ РЕЖИМНОЙ КАРТЫ. НЕОБХОДИМЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

8.1. Основными параметрами по организации режима работы котла на твердом топливе или его смеси с газом (мазутом) являются:

нагрузка котла, температура пара высокого давления и пара промперегрева;

количество работающих систем пылеприготовления для прямого вдувания - оптимальное и минимально необходимое;

распределение организованно подаваемого в топку воздуха (первичного, вторичного, на сопла и т.п.);

избыток воздуха;

тонкость пыли;

относительная загрузка горелок, в том числе в разных ярусах;

доля каждого из одновременно сжигаемых твердых топлив или доля твердого топлива и газа (мазута).

При работе котла на газе или мазуте отпадают параметры, связанные с количеством систем пылеприготовления, тонкостью пыли, долей первичного воздуха.

Значение каждого параметра необходимо определить в зависимости от нагрузки, приняв, например, четыре ее значения - 100, 85, 70 и 60% от номинальной.

8.2. Определяя программу испытаний, необходимо выявить возможность максимального сокращения экспериментальных работ. Для этого следует использовать имеющиеся материалы по аналогичным котлам или топливам.

Количество работающих систем пылеприготовления определяется, исходя из рекомендаций разд. 2 и 4, а распределение организованно подаваемого воздуха - разд. 3. Для уточнения этих рекомендаций следует на одной из нагрузок экспериментально выявить влияние перераспределения первичного, вторичного, третичного воздуха на экономические и экологические показатели, на температуру перегретого пара, интенсивность шлакования и др. Соответственно при работе на смеси топлив следует экспериментально выявить различия при сжигании твердого и газообразного топлива (мазута и газа) в одних и тех же или в разных горелках.

    Оптимальный  избыток  воздуха  при  работе  на твердом топливе
можно экспериментально определить на одной из нагрузок  (например,
0,8 Д   )  и на основании уравнений (2) и (1)  пересчитать  его на
     ном
другие нагрузки,  исходя из того,  что действующий избыток воздуха

Комментарии
Комментирование через социальные сервисы Facebook и Вконтакте: