Основные характеристики экспериментальной установки мощностью 2,93 МВт

Диаметр и длина камеры горения   432/1220 мм

Рабочее давление......................... От 0,105 до 0,11 МПа

Температура воздуха на входе в камеру предвари­
тельного горения......................... От 38 до 260°С

Коэффициент избытка воздуха a ₁ в I ступени……От 0,7 до 0,9

Тепловое напряжение топочного объема…….  10,35 МВт/м³

Максимальное шлакоулавливание  До 94%

Выгорание горючей массы топлива Более 99,5%

Температура на выходе.............. 1540-1980°С

Температура за камерой предварительного горения 540—980°С

Угол наклона основной камеры горения  15°

Количество угля, подаваемого в камеру предвари­
тельного горения......................... От 15 до 25%

Характеристика угля, сжигавшегося во время опытов:

зольность.................................. 6—35%

влажность................................. 2-31,5%

теплота сгорания...................... 18,6-30,3 МДж/кг

Камера шлакоулавливания представляла собой изолирован­ный водоохлаждаемый цилиндр, к которому подавался подогре­тый воздух из камеры предварительного горения и угольная пыль из системы подачи пыли с высокой концентрацией. Ох­лаждающая вода проходила через отдельный контур. Внутренняя поверхность шлакоулавливающей ступени ошипована для равномерного покрытия шлаковой пленкой. Топливо в эту камеру вводилось по оси, а горячий воздух - тангенциально. Шлаковая пленка после останова представляла собой черный стекловидный материал толщиной от 10 до 19 мм, она служила тепловым барьером и защищала камеру от горячих газов.

В камеру предварительного горения, необходимую для по­догрева воздуха, топливо поступало от той же системы подачи пыли с высокой концентрацией, что и к камере шлакоулавливания. Короткий короб соединял встроенную камеру горения с вторичной горелкой, установленной на фронтовой стенке котла. Через эту горелку вводился также дополнительный воздух, который смешивался с горячими газами из встроенной камеры горения. Догорание горючих газов завершалось в топочном объеме котла.  Основным элементом установки являлась встроенная камера I горения, в которой за счет центробежного эффекта, вызванного I тангенциальным вводом горячего воздуха, обеспечивалось улавливание золовых частиц на поверхности пленки жидкого шлака. Расплавленный шлак стекал в устройство для регенера­ции теплоты шлака, причем расход шлака регулировался спе­циальной заслонкой.

Из-за низкого коэффициента подачи воздуха (а= 0,7÷0,8) вихревой поток газов содержал продукты неполного сгорания СО и Н₂, которые догорали после смешения с воздухом, поступавшим в топку котла через вторичную горелку.

Измерение концентрации оксидов азота за установкой при; сжигании битуминозного угля месторождения Юта показало, I что минимальное количество NO_x образуется при ос = 0,7 (примерно 500 мг/м³ в пересчете на NO2 при концентрации кислоро­да в сухой пробе газа, равной 3%). При снижении а до 0,57 кон­центрация NO_x возрастает до 650 мг/м³, а при увеличении а до 0,95 - до 950 мг/м³ (рис. 31).

После длительного периода стендовых исследований постро­или полупромышленную установку мощностью 15 МВт (рис. 32). Затем к ней добавили модель котла, в которой проверялись различные конструкции поверхностей нагрева и разные мате­риалы.' Эти исследования необходимы для оценки объема реконструкции промышленных котлов при оснащении их уста­новкой с встроенной камерой горения, а также для проектиро­вания новых котлов с такими установками. Камера сгорания этой установки имела диаметр 864 мм и длину 1575 мм.

Существенными достоинствами новой установки является то, что транспорт пыли с высокой концентрацией может осуще­ствляться по пылепроводам диаметром до 25 мм и длиной до 100 м. Различная конфигурация соединительного короба позволяет

Рис. 31. Концентрация оксидов азота в установке с встроенной камерой горе­ния: Д — за установкой (измеренная); • — за встроенной камерой сгорания (изме­ ренная); О - образование NOx в основ­ ной топке по разности        ,.,

 

Рис. 32. Полупромышленная установка с встроенной камерой сгорания:

1 — камера сгорания; 2 — вторичный воздух; 3 — камера дожигания; 4 — впрыск воды; 5 — скруббер и дымовая труба; 6 — место отбора проб газа; 7 — система шлакоудаления

ориентировать ось встроенной камеры горения в удобном положении (т.е. параллельно или перпендикулярно фронту существующего котла). Теплота воды, охлаждающей встроен­ную камеру сгорания и соединительный газоход, может быть использована для подогрева воздуха в специальном теплооб­меннике или как дополнительный источник низкотемператур­ной теплоты для технологических или отопительных целей. Предварительные расчеты показали, что в случае перевода блока мощностью 410 МВт с газа или мазута на твердое топливо потребуется оснастить котел 16 встроенными камерами сгора­ния с жидким шлакоудалением тепловой мощностью по 73,3 МВт каждая. Капитальные затраты на такую реконструк­цию окупятся за 7 лет, если разница в стоимости условного топлива будет равна 0,95 долл/ГДж (28 долл/т). При увеличении этой разницы до 1,9 долл/ГДж (56 долл/т) срок окупаемости сни­жается до трех лет. Для электростанций, на которых имеется система топливоподачи, а также в случае, когда котел перево­дится на водоугольную суспензию с использованием имеющих­ся мазутных резервуаров, срок окупаемости снижается еще больше.

При сооружении новых котлов применение встроенной каме­ры сгорания с жидким шлакоудалением также дает значитель­ные преимущества, так как она позволяет снизить количество вредных токсичных выбросов NO_x и S0₂, увеличивает диапазон регулирования мощности до 30% номинальной и снижает капи­тальные затраты, потому что установка целиком собирается на заводе и не требует большого объема строительно-монтажных работ. Сведения о полномасштабном промышленном внедрении разработанной камеры сгорания в энергетику США пока отсут­ствуют.

Глава шестая

ТОПКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ