КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ НА ОСНОВЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ВИХРЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ СЖИГАНИЯ ООО «Компания «НТВ-энерго» Россия, , Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29 Тел/факс (812) ,

2 Состояние теплоэнергетического комплекса России физическое и моральное старение основного оборудования электростанций; недостаток средств на модернизацию; рост материальных издержек (ремонтных затрат) для поддержания работоспособности старого оборудования; резкое снижение надежности работы оборудования; нарушение ранее существовавшей системы топливообеспечения станций и неопределенность топливной политики.

3 Решение проблем модернизации оборудования ТЭС 1.Применение недорогих опробованных отечественных технологий для реконструкции действующего оборудования. Это позволит: обновить оборудование; продлить его ресурс; улучшить технико-экономические и экологические показатели работы; расширить диапазон сжигаемых топлив. 2.Создание на основе этих технологий новых отечественных котлов, отвечающих современным требованиям, для технического перевооружения

4 История создания и развития НТВ-технологии НТВ-технология сжигания и НТВ-топка созданы выдающимся советским ученым-теплоэнергетиком Виктором Владимировичем ПОМЕРАНЦЕВЫМ и коллективом кафедры «Реакторо- и парогенераторостроение» Ленинградского политехнического института. Технология прошла широкую апробацию в энергетике с 1970 по 1990 годы (35 котлов). В 1987г. - приказ Минэнерго СССР о создании серии котлов 220, 420 и 640 т/ч с НТВ-топкой. В 1992 году специалистами кафедры РиПГС СПбГПУ создана Компания «НТВ-энерго», которая осуществляет дальнейшую разработку и внедрение НТВ-технологии.

5 НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ВИХРЕВАЯ (НТВ) ТЕХНОЛОГИЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ Принцип работы НТВ топки: Сжигание топлива в условиях многократной циркуляции частиц в топке. Две зоны горения по высоте: вихревая (1) и прямоточная (2). Взаимодействие потоков пыле-воздушной смеси и нижнего дутья в вихревой зоне. "Зона активного горения" занимает всю вихревую зону топки Технология занимает промежуточное положение между прямоточным факелом и ЦКС, обеспечивает практически все преимущества ЦКС, но намного проще и дешевле.

6 НТВ-процесс обеспечивает: 1. Сжигание топлива угрубленного помола 3.Интенсификацию теплообмена (увеличение коэффициента тепловой эффективности экранов) 4. Выравнивание температурного поля и снижение максимальной температуры в ядре горения до 1000…1350 ˚С увеличение производительности пылесистемы в 1,3…3,4 раза увеличение срока службы размольных элементов взрывобезопасность упрощение системы подготовки топлива; снижение затрат электроэнергии на размол 2. Быстрый прогрев топливно-воздушной струи улучшение работы золоулавливающего оборудования стабильное воспламенение и горение; отказ от "подсветки" факела газом или мазутом; устойчивый процесс горения вне зависимости от колебаний нагрузки и технических характеристик топлива. возможность повышения паропроизводительности котла на 15…20 % отсутствие шлакования топочных экранов и загрязнения конвективных поверхностей нагрева; снижение выбросов оксидов азота NOx на 20…70 % снижение выбросов оксидов серы SOx до 70 %

7 Характеристики топлив, опробованных при НТВ-сжигании бурые и каменные угли торф горючие сланцы отходы деревообработки и микробиологического производства. Диапазон изменения характеристик топлив Влажность на рабочую массу, W r, %14…75 Зольность на рабочую массу, A r, %5…50 Выход летучих на сухое беззольное состояние, V daf,%15…90 Удельная теплота сгорания, Q r i ккал/кг1000…6200 Содержание серы на рабочую массу, S r, %0,2…3,0 Содержание азота на рабочую массу, N r, %0,4…2,0

8 Новомосковская ГРЭС Характеристика объекта Котел БКЗ : Паропроизводительность: 220 т/ч; Параметры пара: давление 9,8 МПа, температура 510 о С Месторождение Характеристика (на рабочую массу) Выход летучих W r, %A r, %S r, %N r, % Q r i ккал/кг V daf,% Подмосковный бурый уголь 26…3136…401,9…3,00,4…0,7 1700… Интинский каменный уголь 19…3132…361,8…2,11,5…2,0 2900…

9 Новомосковская ГРЭС Проблемы до реконструкции котла: Невозможность работы котла без подсветки. Сильное шлакование поверхностей нагрева. Ограничение нагрузки до 160 т/ч D=0,73Dном. Высокие выбросы SOx. Зависание угля в БСУ, замазывание скребковых ПСУ

10 Схема НТВ котла БКЗ Новомосковской ГРЭС Объем модернизации: замена топки на газоплотную замена опускной системы замена обмуровки на облегченую теплоизоляцию замена горелочно-сопловых устройств

11 Новомосковская ГРЭС Объем модернизации: замена пылепроводов и воздуховодов реконструкция сепараторов мельниц замена скребковых питателей на двухшнековые модернизация системы КИПиА ремонтно- восстановительные работы в объеме капитального ремонта

12 Новомосковская ГРЭС Результаты модернизации котла БКЗ-220-9,9 при работе на угле: Обеспечена устойчивая работа котла на Подмосковном буром и Интинском каменном угле без подсветки резервным топливом. Обеспечена работа без шлакования. КПД (брутто) котла составил: η = 88,4 % на Подмосковном буром угле, η = 92% на Интинском каменном угле. степень связывания оксидов серы в котле только за счет основных окислов собственной золы топлива составила около 47%. Выбросы оксидов азота (приведенные к нормальным условиям и = 1,4) составили NOx = 200…250 мг/м 3 на Подмосковном угле, 450 мг/м 3 на Интинском угле (норматив 470 мг/м 3 ). Обеспечена взрывобезопасность пылесистем. Производительность пылесистем увеличена на 35%.

13 Новомосковская ГРЭС Результаты модернизации котла БКЗ-220-9,9 при работе на газе: Рабочий диапазон нагрузок котла – 96…230 т/ч. КПД (брутто) котла составил η=94,5 % (на соседнем котле БКЗ-220 η=91,5 %). Выбросы оксидов азота (приведенные к нормальным условиям и = 1,4) составили NOx=110…125 мг/м3 (на соседнем котле БКЗ-220 NOx=500…510 мг/м3).

14 МУП «ЮЖНАЯ ТЕПЛОВАЯ СТАНЦИЯ» г. Рубцовск Характеристика объекта Котел БКЗ ст.1. Паропроизводительность: 85 т/час. Параметры пара: давление – 1,3 МПа, температура – 250…280ºС. Кузнецкий уголь марки СС.

15 МУП «ЮЖНАЯ ТЕПЛОВАЯ СТАНЦИЯ» г. Рубцовск Проблемы до реконструкции диапазон нагрузок 56,5…61,0 т/ч, (66…72 % от номинальной). Нестабильное горение. Подсветка мазутом. КПД (брутто) котла в диапазоне 74,5…81,1 %. Шлакование. Зависание угля в БСУ, замазывание скребковых ПСУ.

16 МУП «ЮЖНАЯ ТЕПЛОВАЯ СТАНЦИЯ» г. Рубцовск Объем модернизации: Замена топки на газоплотную с аэродинамическим выступом на фронтовой стене топки 1. Замена топки на газоплотную с аэродинамическим выступом на фронтовой стене топки 2. Замена горелочно-сопловых устройств 3. Установка системы нижнего дутья 4.Установка сопел третичного дутья 5.Модернизация пароводяного тракта 6.Перетрасировка воздуховодов и пылепроводов

17 МУП «ЮЖНАЯ ТЕПЛОВАЯ СТАНЦИЯ» Показатели работы котла БКЗ (ст. 1) после модернизации : Обеспечена работа котла в диапазоне нагрузок 55…105 т/ч (0,65…1,24 номинала) без подсветки, без шлакования на кузнецких углях марок СС, Г, Д, Т. КПД (брутто) котла составил 91,2…90,5 % Концентрация оксидов азота в уходящих газах составила 300…450 мг/нм3, (норматив 470 мг/нм3). Обеспечена стабильная работа пылесистем.

18 ТЭЦ-4 г.Киров Характеристика объекта Котел БКЗ ф: Паропроизводительность: 210 т/ч; Параметры пара: давление 13,8 МПа, температура 545 о С Месторождение Характеристика (на рабочую массу) Выход летучих W r, %A r, %S r, %N r, %Q r i ккал/кгV daf,% Каменный уголь Г,Д12…2410…160,2…0,351,7…1,94350…560041…45 Торф57…605…60,1…0,150,9…1,01600…180050

19 Проблемы котла ст. 9 при сжигании твердого топлива низкий КПД котла при сжигании каменного угля (потери с механическим недожогом 12-17%); неустойчивое горение твердого топлива; подсветка факела природным газом; интенсивное шлакование поверхностей нагрева; ограничение нагрузки до 0,8 номинала; температура свежего пара на 20-30°C ниже норматива при сжигании каменного угля; зависание топлива в бункерах, замазывание питателей сырого угля; концентрация NOx при сжигании каменного угля достигает 1600 мг/нм3. ТЭЦ-4 г.Киров

20 Объем модернизации котла ст. 9 До реконструкцииПосле реконструкции п/п I ступени радиационная часть барабан котлап/п I ступени потолочная часть п/п I ступени холодный пакет каркас котла экраны топки водоопускная система п/п II ступени газо-мазутные горелки пылеугольные горелки система нижнего дутьясистема третичного дутья ТЭЦ-4 г.Киров

21 Для подачи топлива из бункеров в мельницы применены двухшнековые питатели в двухступенчатом исполнении. Каждая ступень (дозатор и транспортер) имеет свой привод с частотным регулированием. ТЭЦ-4 г.Киров

22 Показатели котла БКЗ Ф ст.9 до и после реконструкции Показатель Ед. изм. Уголь кузнецкий Г, Д Торф фрезерный Газ природный ДоПослеДоПослеДо После Паропроизводительностьт/ч Выбросы NОxмг/м Тепловой КПД брутто% Потери с мехнедожогом% Потери с уходящими газами % Сжигание твердого топлива в диапазоне нагрузок от 140 до 250 т/ч обеспечено без подсветки газом, без шлакования Обеспечена проектная температура перегретого пара – 545 °С ТЭЦ-4 г.Киров

23 Область применения НТВ технологии Котлы паропроизводительностью от 35 т/ч и более с фронтовым, встречным, встречно-смещенным и тангенциальным расположением горелок. Твердые топлива с V daf > 15%

Преимущества модернизации котлов с применением НТВ-технологии Резкое повышение эффективности и надежности работы котлов, снятие ограничений по нагрузке, отказ от подсветки Значительная унификация по топливу, возможность работы на непроектных топливах Обеспечение требований экологии Возможность увеличения производительности котлов Продление ресурса на 10…20 лет Сравнительно небольшие затраты при малом сроке реализации (1…1,5 года)