Введение в экологию энергетики

Высокотемпературная подготовка топлива в специальном предтопке - как элементная база экологически перспективного направления развития ТЭЦ

 Как уже отмечалось, сущностью термической подготовки пылевидного топлива является предварительная частичная аллотермическая его газификация при температурах 600...800О С и выше либо доли размолотого угля в горелочном устройстве [17], либо полностью всего потока угля в специальном предтопке [36, 85], например, циклонного типа [70, 71]. Прогрев рабочего потока угольной пыли осуществляется за счет сжигания высокореакционного топлива [36,], в качестве которого может использоваться газ, мазут или высокореакционный уголь, например КАУ. Определяющие принципы термоподготовки подробнее изложены в [35, 68, 125-128, 136]. В случае, показанном на рис.1.2, термоциклонный предтопок (ТЦП) одновременно выполняет функции горелки котла.

 Поток высококонцентрированной угольной пыли, так называемое рабочее топливо 3, тангенциально поступает в установку выполненную в виде цилиндра и образует реакторное пространство, внутрь которого направляется горящее высокореакционное (так называемое инициирующее) топливо 2 с концентрацией кислорода, обеспечивающей устойчивое горение. В предтопке поток рабочего топлива прогревается с образованием двухфазного топлива - газовзвеси, содержащей в основном окись углерода, водород, непрореагировавшую угольную пыль, коксовый остаток, метан, углекислый газ и азот [62, 119]. На выходе из предтопка газовзвесь смешивается со вторичным воздухом и вместе с продуктами сгорания инициирующего топлива поступает в топку котла. При необходимости (рис.2) возможно добавление пара или воздуха 4 для частичной газификации рабочего топлива, а также применение стадийного сжигания 6. Эти два фактора во многом зависят от вида используемого топлива. В качестве рабочего возможно использование как низко-, так и высокореакционных углей.

Наличие в газовзвеси легко воспламеняющихся горючих летучих (Н2, СН4, СО) обеспечивает надежное воспламенение и стабильное горение факела и позволяет отказаться от применения подсвета мазутом. В то же время твердый коксовый остаток полностью подготовлен к сжиганию, так как прогрет до высокой температуры, имеет пористую структуру и, в связи с этим, большую реакционную поверхность (30...35 м2/г против 5 м2/г у исходной пыли АШ [17]), кроме того, в диапазоне температур до 1173...1273 К имеет место эффект термического размельчения угольной пыли без значительного слипания озоленных фракций [28] (для рядового станционного помола доля мелкой пыли размером меньше 50 мкм в коксовом остатке составляет более 50% [17]). В целом, применение термоподготовки позволяет использовать в качестве энергетических топлив низкосортные угли, в том числе бурые угли, отсевы антрацитов, промпродукт и др. и, что особенно важно, снизить общий выход оксидов азота до 200 мг/м3 [85] и увеличить КПД котла на 2...3% за счет снижения потерь с механическим недожогом, которые обусловлены в основном необходимостью подсвета факела мазутом, что приводит к более быстрому выгоранию высокореакционного топлива и затягиванию факела в область низких температур поворотной камеры.

Рис. 2. Конструктивно - компоновочная схема организации предварительной термоподготовки топлива.

1 - пылеподогреватель; 2 - подача инициирующего топлива; 3 - подача рабочего топлива; 4 - подача пара (или воздуха) для частичной газификации; 5 - вторичный воздух; 6 - третичное дутье; 7 - топка котла; ТТ, ТГ,ТУ - температура горения топлива, газовзвеси и частиц; ТСМ, VСМ - температура и объем газовзвеси на входе в подогреватель; V - объем газовзвеси на выходе из подогревателя


Влияние вредных выбросов электростанций на природу и человека