Котлы с циркулирующим кипящим слоем под давлением

В настоящее время были развернуты работы по созданию технологии сжигания углей в кипящем слое под давлением для сооружения новых ТЭС и технического перевооружения существующих.

Работа котла под давлением характеризуется рядом положительных особенностей. Во-первых, полностью исключаются присосы воздуха в топку и газоходы, что приводит к уменьшению потери теплоты с уходящими газами; снижаются расходы электроэнергии на собственные нужды в связи с установкой дымососа меньшей производительности. Появляется возможность исключения дымососной установки за счет использования только дутьевых вентиляторов. Существенно повышается теплообмен в конвективных газоходах из за более высоких скоростей дымовых газов, что снижает металлоемкость поверхностей нагрева. Однако работа котла под давлением требует плотной обмуровки для обеспечения его герметичности и предотвращения выбивания продуктов сгорания в помещение котельного цеха.

Все котлы с кипящим слоем под давлением, сооружаемые в настоящее время в мире, базируются на технологии пузырькового кипящего слоя. В таких котлах в кипящем слое расположены пучки труб для съема тепла. По соображениям защиты пучков от абразивного износа скорость газов в слое не должна превышать 1 м/с.

На рис.1.4 представлена схема котла с циркулирующим кипящим слоем под давлением, разработанная ВТИ.

Топочная камера заключена в силовой сосуд и выполнена из газоплотных экранов. Внутри топки расположен двухсветный экран, разделяющий ее на две диагонально симметричные части, в каждой из которых находятся сама топка и теплообменный отсек.

Топка и теплообменный отсек разделены двухсветным экраном, который в верхней части образует циклонный сепаратор.

Первичный воздух подается в топку с t=285 ^oC, P=10 кгс/см². Вторичный воздух вводится в топку выше плотного кипящего слоя. Третичный воздух подается под воздухораспределительную решетку.

Уголь подается через патрубки топлива в нижнюю часть топки. Поток продуктов сгорания выносится в верхнюю часть топки и попадает в сепаратор, выполненный в виде горизонтального циклона 8. Продукты сгорания выводятся из топки через газовое окно 10, а зольные частицы через золоспускной канал 11, образованный двухсветным экраном и внешним экраном, поступают в теплообменный отсек 5.

Рис. 1.4. Котел с ЦКС под давлением: 1 – перегреватель; 2 – вторичный воздух;3 – уголь+доломит; 4 – первичный воздух; 5 – экономайзер; 6 – испаритель; 7 – третичный воздух

В теплообменном отсеке 5 через воздухораспределительную решетку 3 подается третичный воздух с расходом, обеспечивающим пузырьковый режим псевдоожижения. Разные скорости газов создают разную плотность кипящего слоя в топке и теплообменном отсеке и, как следствие, разные статические давления в обеих камерах. В результате перепада давлений зола через перепускные отверстия возвращается из теплообменного отсека в кипящий слой топки.

При движении частиц золы по контуру топка – циклон – теплообменный отсек – топка они используются как промежуточный теплоноситель, отдающий свое тепло настенным экранам и конвективным поверхностям нагрева (ширмам в топке и пучком в теплообменном отсеке).

При к.п.д. горизонтального циклона 90 % кратность циркуляции золы равна десяти и тепла золы недостаточно для необходимого теплосъема в конвективных пучках теплообменного отсека мощных котлов при 100%-ной нагрузке.