VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

ТЭЦ предназначена для обеспечения теплотой и электроэнергией городского хозяйства и промышленных предприятий.

Котельный цех состоит из: блока высокого давления (БВД), блока среднего давления (БСД), пиковой водогрейной (ПВК) и топливного хозяйства. В блоке высокого давления установлено 3 котла, два котла БКЗ-160 и 1 котел ТП -170

Тепловая мощность реконструированной ТЭЦ составляет 2980 МДж//ч, электрическая мощность - 82 МВт.

Реконструкция котельного цеха связана с тем, что необходимо заменить устаревшие котлы Барнаульского котельного завода БКЗ-160 (1956 г. выпуска) на БКЗ-220 с увеличением мощности ТЭЦ, необходимой для снабжения теплотой и электроэнергией вновь построенных районов города. В таблице приведены сравнительные характеристики котлов БКЗ-160 и БКЗ-220.

Таблица

Сравнительные характеристики котлов БКЗ-160 и БКЗ-220

Параметры	БКЗ-160	БКЗ-220
Паропроизводительность, т/ч Давление пара, МПа Температура пара, оС КПД котла, % Топливо	160 9,8 540 94,2 природный газ, мазут	220 9,8 540 94 природный газ, мазут

Котлы БКЗ-160 и БКЗ-220 имеют одинаковое давление и температуру пара, что является одним из основных критериев для взаимозаменяемости.

Паровой котел БКЗ-220- однобарабанный, вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией, газоплотный; предназначен для получения пара высокого давления при раздельном сжигании газа и резервного топлива (донецкий уголь марки АШ).

Компоновка котла выполнена по П-образной схеме. Топка является первым газоходом. Во втором газоходе расположен пароперегреватель. В третьем газоходе размещены экономайзер и воздухоподогреватель, установленные в рассечку.

В комплект с котлом вошли: дутьевой вентилятор типа ВДН-18 (производительностью 121000 м³/ч, числом оборотов 1000 об/мин, мощностью электродвигателя 90 кВт) - для подачи воздуха на горение;

- дымосос типа Д-22х2-0,62 (производительностью 17000 м³/ч, число оборотов 742 об/мин, мощность электродвигателя 400 кВт) - для удаления продуктов сгорания через дымовую трубу.

В качестве топлив для котлов ТЭЦ используются:

- Саратовский природный газ с теплотой сгорания Q= 33,09 МДж/м³ , содержанием метана СН₄ -94%, тяжелых углеводородов Сn Н_2n+2 - 4,5%, азота N₂ - 1,5%; пределы взрываемости 5% - 15%. От ГРС природный газ поступает по газопроводу Ø530 мм с давлением 0,44 МПа на ТЭЦ и разделяется на 2 потока: ГРП1, где давление газа понижается до 0,08 МПа и подается на блок высокого давления (БВД); ГРП2 с выходным давлением 0,04 МПа – для блока среднего давления (БСД);

- донецкий уголь (марки АШ) с Q= 23,71 МДж/кг, с содержанием С^р- 66,6%, Н^р - 1.3%, О^р - 1,8%, N^р - 0,7, S^р - 1,6%, А^р - 20%, W^р - 8,0%. Поставляется на ТЭЦ железнодорожным транспортом и содержится на открытом складе. В бункерах сырого угля котлов попадает через дробильное отделение, транспортеры I и II подъема;

- растопочное топливо - малосернистый мазут марки «M-40» с Q = 38,69 МДж/кг, с содержанием С^р- 87,5%, Н^р - 10,7%, S^р - 0,7%, O^р+N^р - 0,8%, A^р - 0,3%, Wp - 4,0%. Поставляется на ТЭЦ в железнодорожных цистернах V=50-60 м³ и через приемно-сливное устройство попадает на хозяйство ТЭЦ.

Котельный цех состоит из: блока высокого давления (БВД), блока среднего давления (БСД), пиковой водогрейной котельной (ПВК) и топливного хозяйства. В блоке высокого давления установлено 3 котла, два котла БКЗ-160 и 1 котел ТП -170.

На рисунке1 приведен план котельного зала ТЭЦ с размещением вновь устанавливаемых котлов.

Проблема реконструкции заключается в следующем. Котлы БКЗ-220 не монтируют одновременно, то есть при установке одного из котлов БКЗ -220 котлы БКЗ-160 остаются действующими, что не позволяет добиться высокого КПД ТЭЦ.

Однако основная проблема - это увеличившийся расход топлива и, как следствие, существенное возрастание негативного воздействия на воздушный бассейн.

Основным загрязнителем воздушного бассейна при сжигании природного газа в энергетических котлах являются диоксиды азота.

Рис. 1. Котельный цех: 1- существующий котел; 2- проектируемый котел БКЗ-220; 3- турбины; 4 – шаровая мельница; 5- мельничный вентилятор; 6- дутьевой вентилятор; 7 – дымовая труба; 8 – дымосос; 9 - деаэраторный бак питательной воды; 10 – скруббер.

Анализ режимных карт котлов БКЗ-160 (№7), БКЗ-160 (№8) позволил построить сравнительный график зависимости содержания оксидов азота в уходящих газах от паропроизводительности котлов (см. рисунок 2).

Рис. 2. График зависимости содержания NO_х в дымовых газах от паропроизводительности котлов.

Оценка выбросов действующих котлов производилась по номограмме [1] на основании режимных картам котлов.

При сжигании природного газа концентрация оксидов азота при номинальных нагрузках составляет: Котел ТП-170 (№6) - C_NO2=0,49 г/м³; Котел БКЗ-160 (№7) - C_NO2=0,75 г/м³; Котел БКЗ-160 (№8) - C_NO2=0,34 г/м³.Расчет показал, что максимальная концентрация диоксида азота выделяется при работе котла БКЗ-160 (№7) и составляет при номинальной нагрузке 750мг/м³.

Существенное снижение диоксида азота уже достигнуто путем реконструкции горелок на котле БКЗ-160 №8, которая заключалась в изменении диаметра газовых коллекторов количеством отверстий в горелках.

Однако только изменение способа ввода топлива в топочную камеру не позволило достигнуть нормативных приземных концентраций приземных диоксида азота в жилой застройке.

Анализ технологических методов снижения выбросов энергетических котлов позволил выявить и рекомендовать метод рециркуляции дымовых газов. Метод заключается в возврате части продуктов сгорания из газового тракта энергетического котла в топочную камеру. Оксиды азота существенно снижаются в результате балластировки зоны их образования и понижения температуры в топочной камере [2-3]. Ожидаемое снижение концентрации – 30-50% в зависимости от доли ввода продуктов рециркуляции в устье факела.

Ниже (см. рисунок 3) представлена схема рециркуляции дымовых газов на примере котла БКЗ-160.

Рис. 3. Схема рециркуляции продуктов сгорания в топочную камеру БКЗ-160 (№7):1- воздухозаборная шахта; 2 - дутьевой вентилятор; 3- топочная камера; 4- дымосос; 5 - дымовая труба.

Аналогичный метод может быть применен и для вновь устанавливаемых котлов БКЗ-220. Таким образом, имеется возможность существенно снизить максимальный вклад ТЭЦ в загрязнение воздушного бассейна города.

Список литературы

1. РД 34.02.305-98 «Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС»

2. Е.А. Лебедева «Охрана воздушного бассейна от вредных технологических и вентиляционных выбросов».- Н.Новгород, ННГАСУ, 2010.– 196с.

3. Котлер В.Р. «Оксиды азота в дымовых газах котлов» - М.: Энергоатомиздат, 1987.-144с.

Код для цитирования: Скопировать