И перспективы использования гамма-топки

Аэродинамическая структура гамма-топки, как и в случае использования топки МЭИ с пересекающимися струями должна была привести к некоторому снижению образования оксидов азота в результате выноса части воздуха из корня горелочных струй потоком газов, поднимающимся вдоль фронтового и заднего экранов. Вместе с тем форсировка процесса горения и переход к жидкому шлакоудалению, неминуемо связанные с повышенными температурами в камере горения, могли приве­сти к увеличению образования термических N0^. и в результа­те - к росту концентрации оксидов азота в дымовых газах за котлом.

Для выяснения этого на Красноярской ТЭЦ-1 при сжигании ирша-бородинского угля проведены сравнительные опыты на гамма-топке и на соседнем котле ПК-10Ш, оборудованном шахтно-мельничной топкой с твердым шлакоудалением [14]. Опыты проводились при номинальной паропроизводительности и при одинаковых избытках воздуха, но в обычном котле ПК-10Ш температура в топочной камере составляла 1200-1240°С, а в гамма-топке 1500°С. Измерение концентрации NO _х в дымо­вых газах показало, что несмотря на значительно более высо­кую температуру в гамма-топке, концентрация NO _х за котлом находится на том же уровне (~ 450 мг/м³ при а = 1,4), что и в котле с "низкотемпературным" сжиганием.

Опыты на котле с гамма-топкой проводились при работе трех и четырех мельниц. В последнем случае, как установлено при исследовании топочного процесса, получается больший вынос воздуха из корня горелочных струй, в результате чего снижает­ся избыток воздуха в части факела, двигающейся по у-образной траектории. В полном соответствии с этим концентрация окси­дов азота в дымовых газах за котлом оказалась несколько ниже при работе четырех мельниц.

Комплексные исследования, проведенные на реконструиро­ванном котле ПК-10Ш при сжигании ирша-бородинского, назаровского и березовского углей Канско-Ачинского бассейна подтвердили достаточно высокие эксплуатационные качества топки с встречно-наклонным расположением прямоточных горелок. При нормальном фракционном составе пыли  суммарные потери с химическим и механическим недожогом составляли 0,2-0,5%, устойчивый выход жидкого шлака сохранялся в диапазоне нагрузок 60-100%, коэффициент шлакоулавливания при полной нагрузке достигал 0,4. Отмечен­ные результаты получены в условиях простейшей полупрямой схемы вдувания и при неудовлетворительной работе пылекон-центраторов в качестве делителей пыли на встречные горелки.

Исследование топочного процесса и аэродинамики подтвер­дило устойчивость схемы факела при всех режимах работы топки, отсутствие застойных зон в объеме камеры горения. Подтверждено также интенсивное зажигание и выгорание угольной пыли. Положительной особенностью исследованной топки является развитие максимальных температур непосред­ственно в зоне шлакового пода, что создает благоприятные условия для выхода жидкого шлака.

Высокая степень выгорания топлива до сечения пережима создает возможности для форсированного охлаждения продук­тов горения в топочной камере выше пережима. Измерение скоростей и температур в этой части топки показало, что гамма-топка обладает высокой выравнивающей способностью: даже при отключении 50% горелок с одной стороны котла температур­ное поле на выходе из топки не имело существенных перекосов.

Наряду с несомненными достоинствами гамма-топка имела и существенные недостатки, которые особенно заметны при сопоставлении ее с соседними котлами, оборудованными шахтномельничными топками с твердым шлакоудалением. Дело в том, что из-за отсутствия системы улавливания металла на топливоподаче в молотковые мельницы часто попадали посто­ронние предметы. Мельницы с шахтными сепараторами в таких случаях останавливают, вскрывают и после удаления посторон­них предметов или сорвавшихся бил снова включают в работу. Так же поступали и с мельницами гамма-топки. Но последние, в отличие от шахтных мельниц, были оборудованы малогабарит­ными инерционными сепараторами с встроенными направляю­щими лопатками. Разрушение этих лопаток при попадании в мельницы-постороннего металла приводило к резкому угрублению угольной пыли (до ). Плохое качество пыли приводило к сепарации недогоревших пылинок на под, что ухудшало выход жидкого шлака. Процесс горения в значи­тельной степени перемещался в камеру охлаждения, что приво­дило к шлакованию низкоопущенных ширм. Увеличивались потери с механической неполнотой сгорания.

Пуск котла вызывал определенные трудности, так как Крас­ноярская ТЭЦ-1 не имела мазутного хозяйства и растопка котлов проводилась с помощью муфелей, поджигающих основ­ной факел.

Усложнение пылесистемы, связанное с переходом от простей­шей шахтно-мельничной топки к новому топочному устройству с форсированым сжиганием пыли, привело к некоторому усложнению эксплуатации котла. Двухфронтальное расположе­ние горелок и наличие пылеконцентраторов потребовали слож­ной трассировки пылепроводов. В результате этого пылесисте­мы работали под наддувом до 2,5 кПа. Работа в нерасчетном режиме - на трех мельницах вместо четырех - приводила к еще большему давлению в мельницах - до 3 кПа. В результате через неплотности ПСУ и по валу мельниц в котельный цех проникал запыленный воздух. Проникновение горячего воздуха из мель­ниц в бункерную галерею при опорожнении бункеров создавало взрывоопасную ситуацию.

Перечисление основных недостатков работы котла, оборудо­ванного гамма-топкой, приводит к выводу, что правильным решением было бы установить исследуемое топочное устройст­во в сочетании с разомкнутой или полуразомкнутой схемами пылеприготовления, обеспечивающими стабильное по фракци­онному составу качество пыли и полностью избавляющими высокотемпературную зону горения от водяных паров, содержа­щихся в сушильном агенте. Кроме того, при выполнении этого условия был бы устранен существенный недостаток, вызывае­мый неудовлетворительной работой пылеконцентраторов в качестве делителей пыли.

Однако проверка гамма-топки в сочетании с разомкнутой или полуразомкнутой системой пылеприготовления не была осуще­ствлена, так как исследования, проведенные ВТИ, показали, что ставку следует делать на топку с твердым шлакоудалением: часть углей наиболее перспективного Березовского место­рождения Канско-Ачинского бассейна имела настолько высо­кие температурные характеристики золы, что целесообразность создания для них топок с жидким шлакоудалением вызывала серьезные сомнения.

Глава третья

ВИХРЕВАЯ ТОПКА ЦКТИ