Доклад Преподаватель: лектор А. А. Згуро

Вирумааский колледж

RAR0680 Сберегающие технологии

Макарова Карина

124354RDKR

Сжигание сланцев в кипящем слое как сберегающая технология, позволяющая снизить выбросы в атмосферу оксидов серы и азота

Доклад

Преподаватель: лектор А.А. Згуро

Кохтла-Ярве 2015

1. 
   классический кипящий слой (применяется в основном в котлах малой мощности),
   
2. 
   циркулирующий кипящий слой,
   
3. 
   кипящий слой под избыточным давлением. [2]
   

Сланец – топливо, содержащее большoе количество минералов, поэтому зола сланца выполняет роль кипящего слоя. [2]

Особенность цикрулирующего кипящего слоя состоит в том, что газы горения выходящие из топки вместе с частицами золы направляются в сепаратор, где частицы золы отделяются от газов и снова направляются в топку. Таким способом создается циркуляционный контур твердой фазы, в котором поддерживается равновесие между подаваемым в топку топливом и циркулирующей золой, что обеспечивается непрерывным удалением частиц из сепаратора и золы со дна топки. [2]

Основная часть топки кипящего слоя – это топочная камера с решеткой распределения воздуха, где мелкое топливо направляют или в непосредственно кипящий на решетке слой, или в объем около кипящего слоя, туда же соплами с большой скоростью подается вторичный воздух. Стена топочной камеры экранирована поверхностью теплообмена, существует возможность дополнительного использования объема топочной камеры в виде размещения там обширной ширмовой поверхности нагрева. Горение топлива, выделение теплоты горения, процессы в минеральной части и образование золы происходят как в слое, так и в надслойном объеме и частично могут продолжаться и после выхода из топки. [2]

В циркулирующем кипящем слое концентрация топлива низкая ( около 0,5 -2%), поэтому теплота горения высвобождается распределенно по всему объему топки, это уравновешивает воспринимаемое поверхностями нагрева тепло и по этой причине в топке не возникает высокотемпературных зон и поэтому отсутствует надобность раполагать в слое дополнительную поверхность нагрева.

Топку с циркулирующим кипящим слоем в настоящее время оборудуют «воздух-кипящий слой» теплообменником, который установлен в обратном потоке частиц золы из сепаратора, и особенностью которого является интенсивная теплоотдача от кипящего слоя к расположенной там поверхности нагрева. [2]

1. 
   в температуре в топке,
   
2. 
   во фракционном составе частиц золы в газоходах за топкой. [2]
   

Для окончательного принятия решения о выборе технологии сжигания были проведены экспериментальные сжигания эстонского сланца в кипящем слое с использованием опытного оборудования ведущих фирм. Первое экспериментальное сжигание было проведено еще в 1994 г. на опытном оборудовании фирмы Ahlstrom (переименована в дальнейшем в «Foster Wheeler») в Финляндии. Затем, в 1996 г. последовали опыты по экспериментальному сжиганию на опытном оборудовании фирмы Lurgi в Германии и в том же году в Канаде по заказу фирмы «ABB Combustion Engineering» на опытном оборудовании Британского Колумбийского университета. И, наконец, в 1998 г. состоялось экспериментальное сжигание сланца в кипящем слое с наддувом на опытном оборудовании фирмы «ABB Carbon AB» в Швеции. Во всех перечисленных опытах по сжиганию сланца принимали участие научные сотрудники Таллинского технического университета и инженеры «Eesti Energia». [3]

Эксперименты показали, что технология сжигания в кипящем слое очень хорошо подходит для сжигания эстонского сланца. Предпочесть следовало бы сжигание в циркулирующем кипящем слое. Результаты экспериментов позволяют предположить, что сжигание сланца в кипящем слое значительно улучшит условия работы поверхностей нагрева котла – ощутимо снизят загрязнение поверхностей нагрева и высокотемпературную коррозию (температуры в топке снижаются с 1400 °С до 800 °С). С позиции охраны окружающей среды особенно важно снижение выбрасываемого в атмосферу количества SO₂ (более чем в 100 раз), составляющее не более 15 мг/м³. Сниженные температуры в топке уменьшат также связанные с разложением известняка выбросы СО₂ в атмосферу. [3]

Эффективность котла.

В конце 2003 г. на Эстонской электростанции был пущен первый энергоблок (два котла с кипящим слоем) с хорошей возможностью маневра и легкоуправляемый. Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке (215 МВт) составил 35–36 % (при пылевидном сжигании – 29–30 %) и удельный расход топлива 12,0 – 11,7МДж/(кВт/ч).

Высокая эффективность котлов с кипящим слоем по сравнению с котлами с пылевидным сжиганием сланца объясняется:

1. 
   меньшим разложением карбонатов. Если в котлах с пылевидным сжиганием сланца разложение карбонатов достигает 95 %, то в новых котлах с кипящим слоем благодаря значительному снижению температуры в топке (750800 °С) – примерно 75 %;
   
2. 
   высокой степенью связывания серы. Среднее значение связывания серы в котлах с пылевидным сжиганием топлива составляет 80 %, а в котлах с кипящим слоем – до 99,9 % (SO₂ в горючих газах меньше 5 ррт).
   

Характер горения сланца в циркулирующем кипящем слое с температурой в топке 750–800 °С существенно отличается от пылевидного сжигания. Проведенные замеры выбросов в окружающую среду показали, что концентрация SO₂ практически близка к нулю, концентрация NO_x остается в среднем на уровне 150 мг/м³ и концентрация твердых частиц в пределах 30 мг/м³ (оба значения при содержании кислорода 6 %). Проанализированное на основании проб золы выгорание топлива близко к идеальному, содержание вызывавших опасения сульфидов оказалось очень низким (меньше 0,16 % в данной золе даже при температуре в топке ниже 800 °С). По составу топлива и дымовых газов получена степень разложения карбонатов 75–80 %, что означает снижение выбросов СО₂ на 12–13 % по сравнению с пылевидным сжиганием.

1. 
   "Kukersiit-Eesti Põlevkivi" MTÜ GEOGuide Baltoscandia, Tallinn, 2006
   
2. 
   Пути переработки горючих сланцев в химические продукты, Стрижакова, Ю.А. Стр.86-90.
   
3. 
   Применение котлов с ЦКС для сжигания сланцев, Автор отсутсвует