Способы направленного воздействия на процессы шлакования

Понимание механизмов шлакования позволяет определить пути управления процессами его развития в топке:

  • - при эксплуатации (режимные факторы);
  • - при проектировании;
  • - при выборе топлива;
  • - при выборе технологии сжигания.

В анализе условий шлакования существенны такие характеристики этого процесса:

  • - начало и скорость развития шлаковых отложений;
  • - прочность сульфатно-кальцевых отложений и спекаемость отложения.

По нашему мнению, необоснованно и некорректно использование в качестве характеристик угля параметра «шлакуемость». При оценке исходных характеристик топлива следует ограничиваться плавкостны- ми показателями минеральной части угля, которая однозначно не предопределяет возможность шлакования в топочной камере. Дело в том, что вероятность и интенсивность шлакования определяется тремя основными факторами:

  • - характеристикой минеральной части угля;
  • - конструкцией топки и горелочных устройств;
  • - режимом работы котла (нагрузка, избыток воздуха, тонкость помола R90, соотношение первичного и вторичного воздуха, организация топочного процесса, характеристика пристенного газового слоя у топочных экранов — состав слоя топочных газов на расстоянии 0,05— 1 м от экранов, температура газов, скорость газов и их направление, содержание кислорода, падающий тепловой поток);
  • - температурой плавления;
  • - склонностью к образованию железистых отложений.
  • 1) Режимные факторы воздействия на шлакование

Оперативное воздействие на шлакование осуществлялось набором

различных технологических решений [7; 8]:

  • - низкие температуры в зоне горения с газовой сушкой и рециркуляцией дымовых газов в топку;
  • - пониженное тепловое напряжение в топке; тангенциальная многоярусная компоновка прямоточных горелок;

- формирование пристенных газовых завес для локальной защиты экранов [4].

Группа режимных мероприятий включает:

  • 1) увеличение избытка воздуха;
  • 2) загрубление помола топлива;
  • 3) увеличение доли третичного воздуха (подаваемого в топку выше горелочного пояса);
  • 4) перераспределение топлива по ярусам горелок;
  • 5) использование средств очистки от отложений.
  • 1. Общий избыток воздуха в топке

Работа с низкими избытками воздуха (общими или локальными) и соответствующий рост температуры газа служили одной из основных причин шлакования котлов. При этом складываются условия образования прочных первичных (железистых) отложений (рис. 12.6, 12.7). Затягивание выгорания пирита приводит к тому, что продукты его неполного окисления формируют прочные железистые отложения. Повышение избытка воздуха сверх оптимального является доступным и эффективным соседством борьбы со шлакованием. Так, длительная эксплуатация котла П-57 на экибастузском угле с избытком воздуха а"пп< 1,15 привела со временем к образованию на экранах прочных железистых отложений, что нехарактерно для этого угля.

2. Тонкость помола угля

При угрублении помола уменьшается образование и толщина рыхлого первичного слоя, при этом снижается температура газов на выходе из топки. Это явление характерно для экибастузского и кузнецкого углей и используется в ряде случаев для снижения шлакования. Однако для некоторых углей может наблюдаться противоположный эффект.

3. Распределение воздуха и топлива по горелкам

Отмечено значительное, но неоднозначное влияние неравномерности распределения воздуха и топлива по горелкам. Направленная, управляемая неравномерность распределения реагентов по горелкам — один из способов реализации трехступенчатого сжигания. В топке с фронтальным расположением горелок максимальные температуры топочных газов наблюдаются в центральной части потока газов в поворотных газоходах (из-за рассеивания и ослабления лучистого теплового потока частицами летучей золы), которая обслуживается средними горелками. Поэтому разгрузка этих горелок по топливу или увеличению подачи воздуха снижает неравномерность температуры и ослабляет процессы шлакования.

Влияние коэффициента избытка воздуха на прочность вторичных отложений экибастузского угля

Рис. 12.6. Влияние коэффициента избытка воздуха на прочность вторичных отложений экибастузского угля

Влияние коэффициента избытка воздуха на спекаемость вторичных отложений экибастузского угля

Рис. 12.7. Влияние коэффициента избытка воздуха на спекаемость вторичных отложений экибастузского угля

Практика показывает неоднозначность эффекта рассмотренных мероприятий по предупреждению шлакования. Низкотемпературное сжигание бурых углей (котел Е-500, П-67) с высокой долей рециркуляции дымовых газов, со снижением уровня и неравномерности тепловых нагрузок топочных экранов приводит к уменьшению интенсивности отложений.

Однако режим этот связан с образованием трудно удаляемых отложений с повышенным содержанием железа. Так что трудности при сжигании березовского угля не устранены в полной мере. Разрабатываются новые технологии сжигания, ориентированные на предотвращение шлакования и загрязнения подготовкой топлива:

  • - смешение топлив с различными шлакующими свойствами [9];
  • - предварительная термообработка угля;
  • - газификация угля в шлаковом расплаве;
  • - деминерализация угля.
  • 2)Влияние организации топочного процесса на условия шлакования

Известно, что условия шлакования определяются как характеристикой газового потока с частицами летучей золы (температура, тепловые потоки, газодинамика), так и шлакующими свойствами частиц летучей золы.

В режиме трехступенчатого сжигания складываются специфические условия процесса шлакования. Формирование при этом локальных и подчас обширных восстановительных зон неблагоприятно с позиций шлакования поверхностей котла. Прохождение летучей золы через зону восстановления усиливает ее шлакующие свойства. Последующее прохождение золы через зону дожигания с высокими избытками воздуха не в полной мере «ликвидирует» усиление шлакующих свойств. Сказываются также благоприятные изменения характеристик газового потока. Однако внедрение схемы трехступенчатого сжигания на котлах, за исключением единичных случаев неоптимального конструктивного решения, не столкнулось с проблемой усиления шлакования [7]. Более того, на ряде котлов отмечено улучшение ситуации по шлакованию экранов и пароперегревателя.

Перераспределение топлива по высоте топки

С позиций шлакования топки благоприятным фактором при внедрении трехступенчатого сжигания является существенное (15—20 %) снижение подаваемого в основные горелки топлива. В большинстве случаев это компенсирует или превосходит влияние усиления шлакующих свойств золы и роста адиабатической температуры в зоне горелки.

Температура на выходе из топки

Фактическая температура на выходе из топки при внедрении ступенчатого сжигания зависит от изменения тепловой эффективности экранов (теплового сопротивления загрязнений), распределения и выгорания топлива по высоте топки, от влияния подачи воздуха (и в некоторых схемах дымовых газов) выше ядра горения (эффект верхней рециркуляции). Для сильно шлакующихся топок определяющим может быть уменьшение шлакования и связанное с этим повышение тепловой эффективности экранов.

Распределение избытка воздуха по высоте топки

При низких избытках воздуха, складывающихся в восстановительной зоне, также возможно усиление образования прочных первичных (железистых) отложений. Для некоторых из углей (с высоким содержанием в минеральной части компонентов кислого состава) это проявляется в снижении температуры начала шлакования /шл, росте интенсивности шлакования и прочности образующихся отложений (спекаемости летучей золы).

Для снижения шлакования применена тангенциальная схема сжигания, при которой около экранов образуется окислительная зона. Первичный воздух и уголь направлены к воображаемой окружности в центре топки. Направление подачи вторичного воздуха смещено к концентричной окружности большего диаметра. Это способствует образованию окислительной атмосферы вблизи экранов.

3) Отключение или разгрузка группы вихревых горелок при ограничении выбросов оксидов азота

Для управления процессом горения с целью ограничения выбросов оксидов азота и обеспечения бесшлаковочного режима в топках с несколькими ярусами вихревых горелок осуществляется поярусное ограничение или полное отключение по топливу группы горелок. При этом достигается:

  • - изменение температуры топочных газов на выходе из топки и соответствующее регулирование режима работы пароперегревателя, температуры острого пара, температуры металла пароперегревателя;
  • - снижение выхода оксидов азота.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >