Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Февраль » 11 » Тепловые электростанции на твердом топливе. Перспективные устройства подачи топлива.
15:12
Тепловые электростанции на твердом топливе. Перспективные устройства подачи топлива.

    Основным типом современных электростанций являются ТЭС, они сравнительно дешевы по сравнению с аналогичными по мощности электростанциями других типов, могут использовать различные энергоносители, не требуют специальных технологий для возведения и эксплуатации и не имеют ограничений политического и экономического типа (как АЭС, например). ТЭС могут использовать самое различное топливо, от горючего мусора и отходов химпрома до сырой нефти и горючих сланцев или древесины. На практике основным топливом для ТЭС служит уголь, так как, на его долю приходится до 92% всех запасов ископаемых химических топлив (остальные 8% это в сумме: нефть, газ, торф, сланцы и пр.). Распространенность и дешевизна углей обуславливают ориентацию на них большинства крупных ТЭС.

   Ранее мы кратко коснулись общих принципов устройства печей ТЭС, сегодня разберем немного подробнее устройства загрузки твердых топлив и выгрузки золы.

   Проектирование ТЭС под твердое топливо всегда имеет две основные технические трудности: механизм подачи топлива и механизм удаления золы. Так как, твердые топлива имеют высокую зольность, то вторая проблема намного актуальнее первой. Разгрузка золы определяет не только производительность печи ТЭС, но и ее экономичность и экологическую безопасность. Различают два вида разгрузки золы: в жидком и в твердом виде. Жидкий слив расплавленной золы позволяет увеличить производительность печи и упрощает устройство, но, расплав золы уносит с собой до 20-28% всей тепловой энергии сгоревшего топлива, что экономически нецелесообразно, поэтому применяется все реже. Твердая разгрузка золы подразделяется на два направления: цепной конвейер и свободное падение. Первый метод используют, если зола тугоплавкая и зольность топлива высока. Данное решение требует массивных дорогостоящих механизмов из легированных сталей. В случае данного технического решения уголь подвергается пиролизу в нижней части печи, где температура порядка 800-900*С. Эту часть печи обогревают, главным образом, топочные газы, продукты пиролиза подаются в верхнюю часть топки, где и происходит основной процесс сгорания. Остатки углерода из твердых продуктов пиролиза выжигают в потоке воздуха незадолго до выхода из печи. Охлаждение золы происходит в токе подаваемого воздуха, что обеспечивает подогрев воздуха. Это техническое решение позволяет достичь высокого КПД печи, что важно в экономическом и экологическом аспекте.

   Метод свободного падения золы хорош своей простотой и технологичностью, что обеспечивает его применение на небольших (до 100 МВт) ТЭС. При этом сложно работать с углями, дающими большое количество легкоплавкой золы, так как, она плавится и засоряет колосниковую решетку. Кроме того, падение золы под действием силы тяжести ограничивает возможности воздуходувок. При большой скорости воздушного потока происходит унос золы в мелкодисперсном виде в трубу, что экологически нецелесообразно.

   С учетом всего сказанного выше, наиболее перспективным методом питания ТЭС является предварительное разложение топлива пиролизом. То есть, топливо поступает в роторный или шахтный аппарат, где обрабатывается частью раскаленных топочных газов с добавлением воздуха. После запуска процесса можно обойтись без топочных газов.

  Экзотермичность процессов пиролиза обуславливает самопроизвольное протекание всех реакций. В свою очередь, выделившиеся газы, насыщенные оксидом углерода, метаном и непредельными углеводородами (ацетилен, этилен, примеси ароматики и пр.), содержит не более 20-30% азота. Полученные газообразные продукты при температуре около 100-140*С подаются в форсунки печи, где сгорают в токе воздуха. Использование небольшого избытка воздуха (3-6%) позволяет достичь высокой степени, несмотря на разбавление топлива инертным азотом. Следует отдельно отметить, что высокая температура в активной зоне пиролизного аппарата (800-950*С) способствует протеканию реакций, лимитирующих содержание в газообразном топливе водяного пара и диоксида углерода:

 СО2+С→2СО

 Н2О+С→Н2+СО

   При высоких температурах и избытке углерода (фактически, высокозольного кокса), с учетом развитой поверхности свежепиролизованного угля, равновесие данных реакций смещено вправо, в сторону образования генераторного и водяного газов. Данные процессы увеличивают содержание в газообразном топливе горючих компонентов, повышая калорийность топлива практически до уровня исходных углей (порядка 19-24 МДж/кг), что повышает экономичность и производительность топочных устройств.

   После сгорания газообразного топлива в токе воздуха получаются топочные газы, часть которых (10-20% по массе) может направляться в пиролизный аппарат сразу после топки или после некоторого охлаждения в пароперегревателях ТЭС. Для небольших печей (мощностью до 20 МВт) можно использовать пиролизеры с прогревом только через стенку, в этом случае нет полного выжигания углерода из топлива и на выходе получаем кокс. Такие техническое решение резко упростит конструкцию печи и КИП (контрольно-измерительные приборы, иначе, электронные средства автоматизации), но, потребует использования большого количества высоколегированных жаростойких сталей.

   На выходе из пиролизера в продукты коксования вдувается воздух, что приводит к выжиганию остатков углерода и дополнительному прогреву пиролизера. В разгрузочной зоне пиролизера происходит остывание золы под действием потока воздуха, вплоть до 50-100*С, что заметно повышает КПД печи.

   Данный проект весьма экологически безопасен, как по причине изоляции золы от основного процесса горения (сгорает газообразное топливо в токе воздуха), так и по причине высокого КПД системы в целом. Кроме того, следует отметить возможность использование данного технологического цикла для получения кокса (востребованного металлургической промышленностью). Такая система способна работать на твердом топливе с любой зольностью, вплоть до горючих сланцев с 50-60% зольность. Чем выше зольность топлива, тем больше подается в пиролизный аппарат воздуха и меньше топочных газов.

   Приведенная выше упрощенная технологическая схема не учитывает многих технологических тонкостей процесса и приведена для понимания процесса. Более подробно мы коснемся различных передовых разработок в сфере топливной энергетики в наших следующих беседах.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 1446 | Добавил: Chemadm | Теги: топочные устройства, ТЭС, экология, тепловая энергетика | Рейтинг: 4.8/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]