Исследование влияния подачи воздуха на потери котельного агрегата

В статье рассматривается влияние подачи воздуха на величину механических потерь и содержание горючих в уносе.

Ключевые слова: котельный агрегат, механический недожог, потери, горючие в уносе, горючие в шлаке.

Казахстан входит в десятку мировых стран, которые являются лидерами по углепромышленным показателям. По данным Мирового угольного института на долю угля приходится около 90 % энергетического потенциала всех пригодных для разработки полезных ископаемых органического происхождения. Среди стран СНГ Казахстан занимает третье место по запасам и добыче угля и первое место — по добыче угля на душу населения [1].

Угольная промышленность — одна из важнейших ресурсных отраслей Республики Казахстан. В Казахстане представлены все основные сегменты угольной промышленности, однако особенно развиты добыча и использование энергетического угля. Добыча энергетического угля в Республике Казахстан стабильно росла в последние годы со средним темпом 2 %. Основная доля добываемого энергетического угля идет на нужды электроэнергетической отрасли Республики Казахстан и на экспорт (51 % и 31 % соответственно), остальной объем — на коммунально-бытовые нужды населения и на промышленные предприятия (13 % и 5 % соответственно). Ресурсная база энергетического угля характеризуется значительным объемом запасов (порядка 29,2 млрд. тонн), однако отличается высоким содержанием золы и относительно низкой теплотворностью. Ресурсная база угля в Республике Казахстан не является ограничением для развития угольной промышленности в долгосрочной перспективе. Запасов как энергетического, так и коксующегося угля будет достаточно в течение сотен лет, даже при активном наращивании добычи.

Основная цель развития угольной промышленности в Республике Казахстан–повышение эффективности использования ресурсной базы угля для обеспечения потребностей внутреннего рынка топливно-энергетических ресурсов и повышения экологичности отрасли в целом. Угольные ТЭЦ и котельные являются одними из основных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Обоснованность принятия тех или иных управленческих решений по расширению, строительству и реконструкции в обязательном порядке должна сопровождаться мероприятиями по снижению вредного воздействия на окружающую среду [2, 3].

Цель исследования — установление закономерности влияния подачи воздуха на потери котельного агрегата.

Задачи:

-          определение потерь от механического недожога;

-          определение содержания горючих в шлаке и уносе.

Объект исследования. Процесс горения угля разреза Каражыра марки Д в котле КВ-Т-116,3–150.

Предмет исследования. Влияние подачи воздуха на процесс выгорания топлива.

Котел оборудован четырьмя индивидуальными системами пылеприготовления с прямым вдуванием. Топливо из бункеров сырого угля шнековыми питателями подается в четыре молотковые мельницы типа ММТ 1300/1310/750К, каждая расчетной размольной производительностью по каменному углю марки Д разреза Каражыра 6,5 т/ч. Сушка угля производится смесью горячего воздуха после воздухоподогревателя и рециркулирующих дымовых газов отбираемых за дымососами. После каждой мельницы пылегазовоздушная смесь поступает в центробежный сепаратор. После сепаратора пылегазовоздушная смесь поступает в пыледелитель, откуда по пылепроводам в две диагонально расположенные горелки (рисунок 1).

Рис. 1. Распределение пылегазовоздушной смеси

Параметры котельного агрегата, необходимые для расчета, регистрировали стационарными приборами.

Анализ проб топлива и очаговых остатков проводили по общепринятым методикам [4, 5, 6].

Испытания котла проводились по двум направлениям:

-          первое, испытание без регулирующих заслонок расхода первичного воздуха;

-          второе, испытание с установленными заслонками для регулирования расхода первичного воздуха.

Результаты исследования. На рисунке 2 показаны потери теплоты от механического недожога в зависимости от теплопроизводительности котла.

Регулирующие заслонки для подачи первичного воздуха были установлены на пылепроводе мельницы «А», идущего к горелке 4, на пылепроводе мельницы «Г», идущего к горелке 1, на пылепроводе мельницы «Б», идущего к горелке 1.

Рис. 2. Потери теплоты от механического недожога в зависимости от теплопроизводительности котла.

Результаты исследований показали снижение потерь теплоты от механического недожога при установлении регулирующих заслонок для подачи первичного воздуха, так же наблюдается снижение потерь теплоты от механического недожога с ростом теплопроизводительности. Снижение механического недожога уменьшает зашлакованность топочного пространства.

На рисунке 3 показаны результаты исследований по содержанию горючих в шлаке  в зависимости от теплопроизводительности котла. Наблюдается снижение содержания горючих в шлаке при установлении регулирующих заслонок, что объясняется уменьшением потерь от механического недожога.

Рис. 3. Содержание горючих в шлаке в зависимости от теплопроизводительности котла

На рисунке 4 показаны результаты исследований по содержанию горючих в уносе  в зависимости от теплопроизводительности. Наблюдается снижение горючих в уносе с ростом производительности и при установлении регулирующих заслонок. Что объясняется уменьшением механического недожога и более равномерным распределением воздуха.

Рис.4. Содержание горючих в уносе в зависимости от теплопроизводительности

Результаты исследований были обработаны на ПЭВМ с помощью Excel. Проведенный сравнительный анализ (нахождение уравнений регрессии с помощью различных функций) показал, что исследуемые показатели описываются линейной функцией. При этом коэффициент детерминации  выше 0,9 для всех рассматриваемых величин, что, c точки зрения теории статистики, говорит о достаточно высокой достоверности полученных уравнений.

В таблице 1 представлены полученные уравнения.

Таблица 1

Аналитические зависимости исследуемых величин

Результаты. В результате проведенных исследований, проводимых при сжигания угля разреза Каражыра марки Д, получены следующие результаты:

-          определены потери теплоты от механического недожога, показано, что в результате установки регулирующих заслонок для подачи первичного воздуха, наблюдается снижение этих потерь, так при максимальной нагрузке котельного агрегата уменьшение потерь от механического недожога более 2 %;

-          определено содержание горючих в шлаке, отмечено уменьшение горючих в шлаке при установке регулирующих заслонок (при максимальной нагрузке котельного агрегата снижение происходи от 5,48 % до 4,28 %), содержание горючих в уносе также уменьшается при установке заслонок, данное снижение можно объяснить уменьшением, как механического недожога, так и более равномерного распределения воздуха.

Литература:

1.         Угольная промышленность Казахстана // Компания «Юна LTD» URL: http://una.kz/company/news/otkryitie-kluba-modx-v-minske (дата обращения: 21.11.2014).

2.         Концепция развития топливно-энергетического комплекса Республики Казахстан до 2030 года. Утверждено постановлением Правительства Республики Казахстан от 28 июня 2014 года № 724.

3.         Ревич Б. А. К оценке влияния деятельности ТЭК на качество окружающей среды и здоровье населения. «Проблемы прогнозирования», 2010, № 4. — С. 87–99.

4.         Григорьев К. А., Рундыгин Ю. А., Тринченко А. А. Технология сжигания органических топлив. Энергетические топлива. СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2006. — 92 с.

5.         Трембовля В. И. и др. Теплотехнические испытания котельных установок /В. И. Трембовля, Е. Д. Фигнер, А. А. Авдеева. — 1991. — 416 с.

6.         Гатеев С. Б. Теплотехнические испытания котельных установок (промышленных предприятий). — М.: Госэнергоиздат, 1959. — 600 с.