Название: Природоохранные технологии на ТЭС и АЭС Часть 2 - учебное пособие (Саломатов В.В.)

Жанр: Технические

Просмотров: 1387


4.2. парогенератор с цкс конструкции по «сибэнергомаш»

 

Развитие энергетики характеризуется возрастанием использования твёрдого топлива в условиях непрерывного снижения его качества и стабильности состава. Усиление требований к значительному снижению вредных выбросов в окружающую среду, а также требований по обеспечиванию большей маневренности оборудования предопределили поиски новой технологии сжигания твёрдого топлива в энергетике, позволяющей решить эти проблемы более рациональными, чем в традиционных способах методами. Технология сжигания твёрдых топлив в энергетике в циркулирующем кипящем слое находит всё более широкое применение за рубежом, позволяя вовлечь для нужд энергетики виды топлива, ранее не использовавшиеся, и главное – получить более высокие технико-экономические показатели при соблюдении более жёстких экологических требований.

Основным достоинством котлов с ЦКС является снижение вредных выбросов до уровня недостижимого в факельных котлах. Для обеспечения равно низких концентраций выбросов вредных веществ к факельным котлам необходима установка газоочистного оборудования. Дополнительные капзатраты на это оборудование составляют до 40 \% суммарных капзатрат на ТЭС, а эксплуатационные расходы на схему газоочистки составляют до 35 \% суммы годовых текущих издержек по производству электроэнергии и тепла.

Достоверность принятых величин относительна, но уровень полезного экономического эффекта за счёт того, что с котлами ЦКС отпадает надобность в очистном оборудовании, настолько высок, что отклонения величины этих показателей при уточнении в будущем не могут поколебать гарантию положительного экономического эффекта внедрения котлов с ЦКС. За базу для сравнения приняты котлы с факельным сжиганием, спроектированные для конкретных углей.

Проведено сравнение по полному кругу изменяющихся статей затрат [4.1]:

Сопутствующие капитальные затраты: очистное оборудование; котельно-вспомогательное оборудование; обмуровка; здание.

Годовые текущие издержки: затраты на топливо; затраты на известняк

в котлах ЦКС; эксплуатационные затраты по газоочистке.

Сравниваем котлы:

БКЗ 420-13,8-560-11 – для бурых углей;

БКЗ 500-13,8-560-2 – для каменных высокозольных углей;

ТПЕ-340, предназначенный для сжигания каменных углей, этот котёл принимается за базу для сравнения на сибирском антраците.

Сравнение котла 500 т/ч ЦКС с факельными котлами выполнено на трех конкретных видах топлива, в основном для доказательства преимущества ПГ ЦКС, так как ПГ ЦКС позволяет в одном и том же агрегате сжигать все эти виды топлива.

Котёл с ЦКС требует повышенных капитальных затрат на котельно-вспомогательное оборудование, обмуровку, здание, обеспечивая незначительную экономию по топливу (сравнение по КПД во всех вариантах в пользу ЦКС).

Но удельный вес этих статей в величине эффективности незначителен. Решающим фактором эффективности является ликвидация затрат на очистное оборудование.

Сравнение ПГ ЦКС по технологии «Лурги» и «Циркофлюид» показали итоговое преимущество котла «Циркофлюид», но на незначительную величину – 240 тыс. руб., благодаря в основном двум факторам: обеспечивается номинальная производительность на всех видах топлива, более глубокое охлаждение газов. Металлоёмкость его на 200 т  выше, но цена ниже на 40 тыс. руб. в связи с использованием в схеме «Лурги» дорогих сталей.

Величина сопоставляемых сталей полезного экономического эффекта котла 500 т/ч ЦКС приведена в табл. 4.1 (в варианте, когда к базовым котлам устанавливается очистное оборудование и они уравниваются с новыми котлами по экологии).

 

Т а б л и ц а  4.1

Сравнение ПГ ЦКС с факельными котлами

 

 

 

Экономический

эффект

Котельная

технология

Подмосковный

бурый уголь

«Лурги»

«Циркофлюид»

в сравнении

с БКЗ 420-13,8-560-11

АШ

«Лурги»

«Циркофлюид»

в сравнении

с ТПЕ-430

Экибастузский

каменый уголь

«Лурги» 

«Циркфлюид»

в сравнении

с БКЗ 500-13,8-56-2

Полезный эко-

номический эф-

фект, тыс. руб.

 

 

    +16890      +17984

 

 

    +16836      +17712

 

 

   +8653      +88595

Котёл в приго

родной зоне,

тыс. руб.

 

 

    +178,7       +670,4

 

 

    +5236       +6109

 

 

   +2090     +2032

Котёл в про-

мышленной зоне, тыс. руб.

 

 

     -1236        - 744

 

 

    +4013       +4890

 

 

   +1050      +993

 

« - » –  отрицательный эффект

« + » – положительный эффект

 

Годовой ущерб, причиняемый выбросами при сжигании разных топлив, когда учитывается разная величина выбросов за котлами, тыс. руб., приведен в табл. 4.2.

Т а б л и ц а  4.2

 

Годовой ущерб от выбросов с котлов, тыс. руб.

 

 

 

Ущерб

Котельная

технология

БКЗ -420

БКЗ - 500

ТПЕ – 430

«Лурги»

«Циркофлюид»

Подм.

уголь

АШ

Эк.

уголь

Подм. уголь

АШ

Эк.

уголь

Пригородная

зона

 

914,4

 

765

 

672,8

 

207,9

 

155,8

 

153,5

 

207,9

 

155,8

 

153,5

Промы-

шленная

зона

 

457

 

382,5

 

336,4

 

104

 

77,9

 

76,7

 

104

 

77,9

 

76,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор котла с ЦКС по схеме «Циркофлюид» не вызывает никаких сом-

нений.

 

Краткая характеристика основного оборудования

 

Котёл парового типа Е-500-13,8-560 КФ (БКЗ 500-13,8 ЦКС) производства ПО «Сибэнергомаш» [4.2], барабанный, с естественной циркуляцией, башенной компоновки, газоплотный с низкотемпературной рециркуляцией золы, обеспечиваемой 8 циклонами диаметром 4, 0 м, с системой избыточного воздуха, снижающей температуру уходящих газов до значений, обусловленных золоуловителями.

Номинальная производительность, т/ч                        – 500;

Давление пара на выходе из пароперегревателя, МПа – 13,8;

Температура перегретого пара, оС,                             – 560;

Температура питательной воды, оС,                                     – 230;

Расход топлива, т/ч                                                       – 98,4

Габариты котла, м:

Ширина                                                                         – 35,6

Глубина                                                                         – 22,0

Высота                                                                          – 50,8

Масса котла, т                                                               – 3200

Максимальный размер куска угля, подаваемого в топку, составляет

15 мм. Подача топлива осуществляется в восемь вводов по четыре с каждой стороны котла.

Турбина

 

Турбина паровая теплофикационного типа ТП-185215-130-4 производства ПО «Турбомоторный завод» [4,3] с регулируемым отопительным отбором пара предназначена для непосредственного привода электрического генератора ТЗВ-220-2УЗ. Турбина имеет два отопительных отбора пара и пять нерегулируемых отборов пара для подогрева питательной воды.

Мощность, МВт:

номинальная                                                                           – 185

максимальная                                                                         – 215

Расход свежего пара, т/ч:

     – номинальный                                                                  – 760

     – максимальный                                                                – 810

Начальные параметры пара:

     – давление, МПа                                                                – 12,8

     – температура, оС                                                              – 555

Номинальная тепловая нагрузка отопительных

отборов, Гдж/ч                                                                 1172 (325 МВт)

(Гк/ч)                                                                                                – 280

Давление пара в отопительных отборах, МПа абс.

     – верхний                                                                           0,059...0,29

     – нижний                                                                          0,049...0,196

Температура питательной воды, оС                                                232

Температура охлаждающей воды, оС                                    27

Расход охлаждающей воды, м3/ч                                          24800

Давление пара в конденсаторе, кПа абс                                 4,00

Расход отбираемого пара на производственные нужды, т/ч          100

(при соответствующем снижении тепловой и электри-

ческой нагрузки)

 

Компоновка

 

Компоновка главного корпуса принимается по аналогу с проектом Новосибирской ТЭЦ-6 [4.4, 4.5]. Размещение основного оборудования модульное – 4 котла и 2 турбины с поперечными связями по пару и воде в пределах модуля, со своим вводом топлива.

Размещение турбин в машзале продольное. Деаэраторы размещаются

в деаэраторном отделении на отм. 22,5 м.

Покрытие пиковых нагрузок осуществляется от пиковой котельной с 8 котлами Е 160-1,4 ЦКС и от энергетических котлов. Предусматривается установка трех пусковых паровых котлов типа ДЕ-25-1,4 ГМ.

Горячее водоснабжение по закрытой схеме по графику 150-70 оС, режим работы ТЭЦ – по тепловому графику.

Ниже приведены данные поверочного расчета по методике [4.6] для парогенератора Е-500-13,8-560 ЦКС

Паропроизводительность, т/ч                                                500

Давление перегретого пара, МПа                                 13,8            

Температура перегретого пара, оС                              560

Температура питательной воды, оС                                      230

КПД брутто, \%                                                             94,38

Расход расчётного топлива, т/ч                                             99,51

Температура горячего воздуха, оС                              300

Давление в барабане, МПа                                         15,7

Габариты котла, м:

– ширина по осям колон                                              30

– глубина по осям колон                                              33,8

– высшая отметка котла                                                50

Масса металла котла, т                                                  2860

Масса металла, работающего под давлением, т           1290

Удельный расход металла, Т/т/ч                                  5,8

Удельный расход металла под давлением, Т/т/ч                   2,58

Описание конструкции котла

Топочная камера.

Размеры топки, мм

– ширина                                                                       8020

– глубина                                                             19260

– высота                                                                        16000

– ширина в нижней части                                             4000

Количество циркулирующих контуров:

– фронтовая стена                                                         4

– левая боковая стена                                                   8

– правая боковая стена                                       8

– задняя стена                                                               4

Характеристика подъёмных труб:

– диаметр, мм                                                               60

– толщина стенки, мм                                         6

– материал                                                           сталь 20

– шаг труб, мм                                                              100

Топочная камера имеет вид четырёхгранной призмы. Стены выполнены из сварных трубных панелей. Каждая стена разделена на отдельные циркуляционные контуры. Для осмотра и ремонта на стенах предусмотрено необходимое количество лючков и лазов.

Под топки представляет собой плоскую воздухораспределительную решётку колпачкового типа. Внизу трубы экранов на высоту от решётки до скатов защищены огнеупорной кладкой от абразивного воздействия плотной части слоя и коррозийного воздействия восстановительной атмосферы. С этой же целью  в зазоры между трубами и кладкой подаётся небольшое количество воздуха.

На боковых стенах топки организованы в несколько ярусов сопла вторичного воздуха. Нижний ярус образован в узкой части топки непосредственно под скатом, второй и третий ярусы расположены выше. Топочные экраны, продолжаясь вверх, образуют ограждение газохода над топкой, в котором размещены конвективные поверхности нагрева пароперегревателя и экономайзера.

Техническая характеристика барабана:

– внешний диаметр, мм                                                1800

– толщина стенки, мм                                                   112

– длина цилиндрической части, мм                    18000

– материал                                                           16ГНМА

Сепарационные устройства выполнены по двухступенчатой схеме. Правая ступень размещается в барабане, вторая в выносных циклонах. Для уменьшения разности температур верха и низа барабана предусмотрен паровой разогрев при пуске котла и паровое расхолаживание при останове котла. Предусматриваются также устройства аварийного слива, фосфатирования, замера уровня.

Техническая характеристика циркуляционной системы:

– количество циркулирующих контуров чистого отсека, шт      20

– количество циркулирующих контуров солёного отсека, шт      4

– количество стояков, шт                                                              20

Диаметр труб, мм:

– стояков, мм                                                                          219´15

– от стояков к нижним колл., мм                                          159´15

– от выносных циклонов к колл., мм                                     33´13

– пароотводящие из верхних колл., в барабан, мм                159х15

– пароотводящих из циклонов в барабан, мм                        133´13

Пароперегреватель

I ступень пароперегревателя:

– диаметр труб, мм                                                                 38´6

– материал                                                                СТ20, 121МФ

– расположение змеевиков                                               Коридорное

– продольный шаг, мм                                                           75

– поперечный шаг, мм                                                   75

– движение сред                                                               Противоточное

II cтупень

– диаметр труб, мм                                                                38´6

– материал                                                                   121МФ

– расположение змеевиков                                              Коридорное

– поперечный шаг, мм                                                           300

– продольный шаг, мм                                                             75

– движение сред                                                              Прямоточное

 

III ступень

– диаметр труб, мм                                                            38´6

– материал                                                           1218Н12Т

– расположение змеевиков                                           Коридорное

– поперечный шаг, мм                                              200

– продольный шаг, мм                                               75

– движение сред                                                  Противоточное

Подвесные панели:

– диаметр труб, мм                                                              32´5

– материал                                                           СТ20, 121МФ

– количество панелей                                                  10

– шаг между трубами, мм                                                     100

– движение сред                                                  Противоточное

Пароперегреватель горизонтального типа расположен непосредственно над топкой в газоходе, являющимся продолжением последней. Состоит из отдельных ступеней с впрыском собственного конденсата между ними. Змеевики расположены параллельно боковым стенам и подвешены на подвесных трубах. Эти трубы образуют подвесные панели, на которых висят все поверхности нагрева пароперегревателя и экономайзера. Пароперегреватель двухтопочный без перемешивания по потокам. Змеевики расположены не на всю глубину газохода, а до середины его встречно.

Насыщенный пар поступает из барабанов в подвесные панели, пройдя которые, направляется в первую ступень пароперегревателя.

Первой по ходу газов является II ступень пароперегревателя и далее III ступень и I ступень. Первый ряд змеевиков труб II ступени защищён от абразивного износа накладками.

Экономайзер.

I ступень:

– диаметр труб, мм                                                           32´5

– материал                                                               СТ.20

– расположение змеевиков                                           Коридорное

– поперечный шаг, мм                                                75

– продольный шаг, мм                                                60

– движение сред                                                  Противоточное

II ступень

– диаметр труб, мм                                                             32´6

– материал                                                                СТ.20

– расположение змеевиков                                           Коридорное

– поперечный шаг, мм                                                100

– продольный шаг, мм                                                 60

– движение сред                                                  Прямоточное

– процент кипячения, \%                                                         40

Змеевики экономайзера выполнены из гладких труб и подвешены на тех же подвесных трубах, что и пароперегреватель. Экономайзер расположен

в газоходе над топкой по ходу газов за пароперегревателем.

Техническая характеристика циклонов и тракта рециркуляции золы:

– количество циклонов, шт.                                                            8

– диаметр циклонов, мм                                                                  4000

– количество золовых стояков, шт.                                                4

– количество вводов рециркулирующей золы в топку, шт.           8

– диаметр золовых стояков, мм                                                      630

– диаметр точки от золовых затворов в топку, мм                         630

В верхней части котла после экономайзера организована система раздающих газовых коробов, после которых дымовые газы поступают в циклоны, установленные с правой и левой стороны котла. Уловленная в циклонах зола поступает в золовые стояки, в нижней части которых установлены механические затворы, обеспечивающие как ввод золы в топку, так и удаление излишков золы в случае необходимости.

После циклонов предусмотрен также отбор золы на топливоприготов-

ление.

От каждого золового затвора зола поступает в нижнюю часть топки.

Сюда же вводится топливо. Для обеспечения нулевого давления в течках предусмотрены в нижней части топки специальные камеры, в которых организован запирающий слой из рециркулирующей золы и топлива, последнее вводится в верхнюю часть камер, в нижней их организован ввод в топку.

Образующаяся при контакте топлива с горячей золой влага выходит

в верхней части камер через отверстия на наклонных скатах боковых стен топки.

Вся система возврата золы подвешена за циклоны, которые опираются