Определение оптимальной схемы сжигания низкокачественного мазута в котле ТГМ-84Б

УДК 662.611

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ СХЕМЫ СЖИГАНИЯ НИЗКОКАЧЕСТВЕННОГО МАЗУТА В КОТЛЕ ТГМ-84Б

М.А. ТАЙМАРОВ, А.И. МАЗИТОВ Казанский государственный энергетический университет

Получена оптимальная схема сжигания низкокачественного мазута в котле ТГМ-84Б, при которой достигается достаточно высокий коэффициент полезного действия и отсутствует потухание факела.

Ключевые слова: теплоэнергетика, паровые котлы, ТГМ-84Б, мазут, оптимизация сжигания.

Работа котлов на смеси газа и мазута обычно бывает вынужденной при недостаточном поступлении газа на электростанцию для обеспечения чисто «газового» режима. Иногда режим сжигания смеси диктуется необходимостью снижения тепловых нагрузок в нижней части топочной камеры для облегчения условий работы экранных труб, снижения интенсивности низкотемпературной коррозии «хвостовых» поверхностей нагрева, металлических газоходов и дымовых труб. В резервуарах мазут хранится долгое время, постоянно подогревается паром, в результате - жидкое топливо набирает влагу. Определение оптимальной схемы сжигания низкокачественного мазута с высоким содержанием влаги является актуальным.

Введение

В настоящее время существует проблема сжигания сильно обводненного мазута в топках паровых котлов. Трудность сжигания состоит в том, что горение сопровождается хлопками в топке, погасанием пламени и неустойчивым факелом, геометрическое положение которого относительно форсунки перемещается. В данной работе приводятся результаты испытаний по режимным параметрам работы котла ТГМ-84Б (станционный №4) Набережно-Челнинской ТЭЦ при сжигании мазута с содержанием влаги до 10,4 %. Низшая теплота сгорания высокосернистого мазута М-100 в сухой массе при экспериментах составляла 9571 ккал/кг.

Цель работы - определить оптимальную схему сжигания мазута с содержанием влаги до 10,4 % в котле ТГМ-84Б.

Испытывалось сжигание мазута по смешанным схемам: 2 горелки на газе и 4 на мазуте, и 2 горелки на мазуте и 4 на газе. При сжигании смеси газ - мазут определялся коэффициент избытка воздуха в топке, перед воздухоподогревателем и в уходящих газах газовым анализатором [1, 2]. Штатными Х-А термопарами определялась температура уходящих газов, после калорифера и горячего воздуха после регенеративного воздухоподогревателя (РПВ). Кроме того, определялся коэффициент полезного действия брутто. В экспериментах сжигался мазут с содержанием влаги 3,4, 6,4 и 10,4 %. В настоящей статье данные по режимным параметрам процесса сжигания смешанного топлива получены из следующих источников: из результатов испытаний, расчетов по программе, режимных карт.

Полученные результаты и их обсуждение

По результатам расчетов при технологии сжигания мазута по схеме 2 горелки на мазуте (№»№»2,3) и 4 горелки на газе (№»№»1,4,5,6), по сравнению со схемой сжигания 4 горелки на мазуте (№»№»1-4) и 2 на газе (№»№»5,6), КПД котла

© М.А. Таймаров, А.И. Мазитов Проблемы энергетики, 2011, № 5-6

выше, в среднем, на 0,17 %. Температура воздуха после РВП при технологии сжигания мазута по данной схеме выше, в среднем, на 10 °С. Схемы сжигания смешанного топлива, в зависимости от содержания влаги в мазуте, различаются по температуре продуктов сгорания на выходе из топки. С увеличением доли сжигаемого газа в составе смешанного топлива температура продуктов сгорания на выходе из топки возрастает.

Параметры технологических карт по результатам расчетов при сжигании смешанного топлива по 2 схемам: 1) 4 горелки на мазуте (№№ 1-4) и 2 на газе (№№ 5, 6) и 2)2 горелки на мазуте (№№ 2,3) и 4 на газе (№№ 1, 4, 5,6)- в зависимости от содержания влаги в мазуте приведены в таблице, при нагрузке 420 т/ч.

Таблица

Технологическая карта процесса сжигания мазута с влажностью от 3,4 до 10,4 %

при нагрузке 420 т/ч

Схема ат. ав.п. аух.г г °С г °С 1 к.! ^ г °С г.в КПД, %

1 3,4 1,03 1,2 1,22 155 70 239 93,11

6,4 1,05 1,22 1,24 160 70 240 92,78

10,4 1,07 1,24 1,27 165 70 241 92,39

2 3,4 1,03 1,15 1,2 150 70 244 93,21

6,4 1,05 1,17 1,21 155 70 249 92,95

10,4 1,07 1,19 1,23 160 70 254 92,67

Обозначения: Ж - содержание влаги в мазуте, %; ат - коэффициент избытка воздуха в топке; ав.п. - коэффициент избытка воздуха перед воздухоподогревателем, Оухг - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах; гух.г - температура уходящих газов, °С; гк - температура воздуха после калорифера, °С; ггв - температура горячего воздуха после регенеративного воздухоподогревателя, °С; КПД - коэффициент полезного действия котла брутто, %.

С увеличением содержания влаги в мазуте с 3,4 до 10,4 % для предупреждения хлопков в топке и погасания факела коэффициент избытка воздуха в топке должен поддерживаться в пределах от 1,03 (при Ж= 3,4 %) до 1,07 (при Ж=10,4 %).

С увеличением содержания влаги в мазуте с 3,4 до 10,4 % температура уходящих газов увеличивается со 155 °С до 165 °С (при Ж=10,4 %).

Параметр крутки в тангенциальных завихрителях воздуха в горелках составлял и=1,049. Направление крутки по номерам горелок 1/2/3/4/5/6 было следующим: левая /правая / левая /правая /левая /правая (рис. 1).

Двухсветный экран

2-й ярус, отметка 10,8 м "Л Горелка №5 1 г\ Горелка №6

1-й ярус, отметка 7,2 м Горелка №1 Горелка Горелка №2 1 №3 Г\ Горелка №4

Рис. 1. Типовая

Из рис. 2 видно, что данные режимной карты являются заниженными по сравнению с технологическими картами.

Испытывалась схема сжигания смешанного топлива: горелки №№2,3,5,6 -на мазуте, горелки №№ 1,4 - на газе, которая, по сравнению со схемой сжигания: горелки №№1-4 - на мазуте, горелки №№5-6 - на газе, показала более устойчивое горение факела без хлопков и погасаний при высоком содержании влаги в мазуте.

Сравнение результатов испытаний, с результатами технологических карт и с данными режимных карт приведено на рис. 2.

Л 94 ..

92

90

КПД,%

200

300

400

Нагрузка, т/ч

Рис. 2. КПД в зависимости от нагрузки котла ТГМ-84Б при сжигании смешанного топлива по схеме: горелки №№ 2,3 - на мазуте, горелки №№ 1,4,5,6 - на газе при влажности мазута 3,4%: Д - эксперимент (при влажности мазута 6,4%); О - режимная карта; ф технологическая карта

Выводы

1. При высоком содержании влаги в мазуте предпочтительной является схема сжигания смешанного топлива: горелки №№2,3 - на мазуте, горелки №№ 1,4,5,6 - на газе.

2. При сжигании высокосернистого мазута М-100 с ростом содержания влаги в мазуте от 3,4 % до 10,4 % коэффициент избытка воздуха в топке должен увеличиваться от 1,03 до 1,07, при одновременном увеличении температуры подаваемого в горелки воздуха от 240 до 260 °С, во избежание хлопков и погасания факела в топке.

Summary

The optimum scheme of burning of bad quality black oil in the boiler TGM-84B is obtained, for want of with which rather high efficiency is reached and there is no extinction of a plume.

Key words: heat energy, steam caldrons, TGM-84B, fuel oil, optimization of the incineration.

Литература

1. Таймаров М.А. Лабораторный практикум по курсу «Котельные установки и парогенераторы». Казань: КГЭУ, 2004. 107 с.

2. Теплотехнические испытания котельных установок / В.И. Трембовля и др. М.: Энергия, 1977. 297 с.

Поступила в редакцию 14 марта 2011 г.

Таймаров Михаил Александрович - д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Котельные установки и парогенераторостроение» (КУШ ) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 519-43-61. E-mail: taimarovma@yandex.ru.

Мазитов Альберт Ильгизович - соискатель кафедры «Котельные установки и парогенераторостроение» (КУШ ) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 519-43-61.