Facultatea de mecanică și automatizare a energiei electrice.
Catedra de inginerie electrică și automatizare minieră
grupa GEA-96 Stepantsov Yu.A.
șef adjunct. Ph.D. Gavrilenko B.V.
Teza de doctorat pe tema: "Reglarea performanței termice a unui cazan echipat cu un cuptor cu pat fluidizat la temperatură joasă".
Cu toate acestea, împreună cu avantajele evidente ale utilizării cazanelor de temperatură joasă, cu camere de foc ale patului fluidizat (denumit în continuare STAP), experiență pe termen lung de funcționare a arătat neajunsurile lor evidente. Principalul dezavantaj este dificultatea de a controla performanța cazanului, datorită gamei înguste de funcționare a cuptorului la temperaturi STAP, deoarece prin creșterea temperaturii în pat fluidizat până la 900-950 0 C, stratul slagging care este de oprire de urgență și necesită cazan. Prin scăderea temperaturii pat la 750 0 C, iar combustia devine instabilă și eventual încetarea acesteia, determinând necesitatea de a rula cazan, care este asociat cu timpul și costurile forței de muncă. În modul manual, de control al calității în procesul de ardere STAP cuptor este imposibilă, iar sistemul existent de automatizare a cuptorului, unul bazat pe controlerul P25 este deja învechit, deci nu a fost nevoie de a dezvolta un nou sistem de automatizare, construit folosind element de bază moderne (microcontroler programabil) și permite soluțiile tehnice nu sunt disponibile atunci când se utilizează controlerele P25.
1 TEHNOLOGIE DE INJECTIE A COMBUSTIBILULUI ÎN TOPUL VARIANTULUI DE BITTING CU TEMPERATURĂ
Procesul de ardere a combustibilului în cuptoare cu pat fluidizat cu temperatură scăzută
Combustibilul este ars în cuptoare STAP în patul fluidizat, îmbunătățind astfel substanțial accesul oxigenului la combustibil în procesul de ardere, și ca rezultat al intensificării arderii și a transferului de căldură către suprafețele de încălzire, precum și arderea mai completă. Acești factori pot reduce volumul spațiului de ardere, și, prin urmare, cazanele de consum de metal contribuie 1-5% economii de combustibil.
Stratul fluidizat (fierbinte) este o colecție de particule polidispersive prin care aerul fluidizat este suflat cu o anumită viteză, suficient pentru lichefiere și care nu depășește viteza de antrenare a particulelor de combustibil din cuptor. În același timp, particulele de combustibil sunt într-o stare suspendată și sunt amestecate intens în volumul cuptorului, îmbunătățind astfel fluxul de aer către toate particulele de combustibil și intensificând procesul de combustie.
O diagramă care explică funcționarea cuptorului pentru un pat fluidizat cu temperatură scăzută este prezentată în figura 1.
aer fluidizării patului suflare este furnizat cuptorului prin grătarul de distribuție a aerului prin intermediul înaltă presiune suflare ventilator VIC-6 cu o viteză suficientă pentru a fierbe strat (2,5-4 m / s). Coeficientul de aer în exces furnizat în cuptor cu 1 kg de cărbune este de 1,2-1,6 teoretic necesar pentru arderea combustibilului.
Combustibilul din cuptor este alimentat din buncărul de combustibil cu ajutorul unui tambur de tambur ZP-600. Mai mult, compoziția fracționată a combustibilului nu trebuie să depășească 13 mm, care rezultă din condițiile de fluidizare ale stratului. Compoziția fracționată necesară a combustibilului este asigurată prin utilizarea unui ansamblu de concasor sau a unei ansambluri de evacuare în stadiul de preparare a combustibilului, iar carburantul cu o fracțiune de până la 13 mm este alimentat la buncărul de cărbune.
Ash este îndepărtat din fundul cenușă cenușă sitei pe transportorul cu ajutorul tip swing descărcătorul, constând dintr-o secțiune cu găuri pentru cernere cenușă, mecanism cu manivelă, cu motor și cutie de viteze.
1.2 Caracteristicile combustibilului ars în cuptoarele cu pat fluidizat cu temperatură scăzută. Pregătirea combustibilului și alimentarea cu combustibil
La o funcționare stabilă și fără probleme de la temperatură scăzută în pat fluidizat a cuptorului este influențată de astfel de caracteristici și proprietăți ale combustibililor solizi, cum ar fi umiditate, cenușă, fuzibilitate cenușă, compoziția fracționată, volatile.
Conținutul de umiditate al cărbunelui are un efect redus asupra procesului de ardere a acestora în patul fluidizat. Cu toate acestea, umiditatea admisă nu trebuie să depășească 10-12% din condițiile pentru asigurarea eficienței alimentatorului. În plus, cu umiditate crescută, combustibilul este aruncat datorită lipirii în buncăr. O direcție promițătoare în ceea ce privește îmbunătățirea fiabilității unităților cazanelor este dezvoltarea dispersoarelor care asigură o injecție uniformă a combustibilului cu un conținut de umiditate de până la 25%.
Conținutul de cenușă al cărbunelui ars poate fi cuprins între 15 și 80%. Un conținut de cenușă mai mic de 15% poate duce la o reducere a cantității de umplutură inertă și, în consecință, la întreruperea procesului de combustie în pat fluidizat.
Fumul de cenușă are un efect semnificativ asupra stabilității cuptorului cu un pat fluidizat la temperatură scăzută, deoarece temperatura admisibilă în strat depinde de temperatura de la începutul înmuiere a cenusii la limita superioară a reglajului.
Compoziția fracționată a combustibilului din condițiile de fluidizare a patului nu trebuie să depășească 13 mm. Cu toate acestea, cu un număr mare de fracții fine (0-1 mm), pierderile de căldură cu arderea mecanică în antrenare cresc.
Randamentul volatilității are un efect asupra temperaturii de aprindere a combustibilului. Un cărbune volatil ridicată asigură o temperatură de aprindere mai mic, reducerea debitului de combustibil lichid în timpul contactului. Când aprinderea pe cărbune sărac, nămol și cărbune antraitah preparare (temperatura de aprindere 600-800 C) este recomandată atunci când temperatura de 450-550 C pentru a produce cantități mici de clase de cărbune furaje D sau G cu un flash 400-500 C. Temperatura
Un avantaj al cuptoare cu pat fluidizat este că acestea pot fi folosite pentru mai multe tipuri de combustibili de ardere pentru producerea de căldură sau ca un dispozitiv pentru distrugerea deșeurilor combustibile, în unele cazuri, să fie utilă cu utilizarea căldurii și, în toate cazurile, cu simplificarea problemei emisiilor.
Astfel de combustibili pot fi tot felul de cărbune, procesele de tratare a deșeurilor de cărbune, pastă de cărbune apă, ulei, ulei de șist, nămolul de rafinare, turbă, lemn, așchii, rumeguș, gaze, deșeuri municipale, deșeurile de vopsele, deșeuri de origine combustibil, anvelope uzate ( mărunțită).
Cu toate acestea, pentru fiecare combustibil, cuptorul necesită un design special.
1.3 Eficiența arderii combustibilului în cuptoarele STC
Se crede că eficiența arderii combustibilului în camerele de ardere ale patului fluidizat este influențată de: factorul exces de aer, temperatura în pat, viteza aerului de fluidizare, timpul de staționare a particulelor de cărbune (raportul dintre adâncimea patului fluidizat la înălțimea nadsloevogo recirculare spațiu multiplicitate de cenușă zburătoare), compoziția fracționată a cărbunelui .
Factorul de aer excesiv are o influență puternică asupra caracterului complet al arderii atunci când nu există o recirculare a cenușii zburătoare. Completitudinea arderii poate varia de la 85% cu un exces de aer de 5% până la 95% cu un exces de 25%.
Temperatura din strat este, de asemenea, un factor important care afectează eficiența arderii. Cu toate acestea, după cum sa arătat mai sus, această temperatură trebuie limitată la limita de 950 0 С. Creșterea temperaturii de la 800 la 900 0 С duce la o creștere a eficienței de ardere de aproximativ 3% cu un exces de aer de 25%.
Creșterea vitezei de aer de lichefiere, așa cum se așteaptă, mărește antrenarea particulelor de carbon nemăcinate din zona de combustie. În plus, turbulența în pat crește, îmbunătățind amestecarea carburantului pe întregul volum. În cazul condițiilor normale de funcționare, efectul vitezei de lichefiere este neglijabil.
Timpul total de ședere al particulelor de cărbune în zona de combustie (la o temperatură suficient de ridicată) este esențial pentru eficiența arderii. Timpul de ședere depinde de grosimea (înălțimea) patului fluidizat și de raportul dintre grosimea stratului și înălțimea spațiului liber al cuptorului. Pentru a mări timpul de rezidență și pentru a îmbunătăți astfel eficiența arderii, preferă să crească înălțimea spațiului liber, mai degrabă decât grosimea stratului. Același rezultat poate fi obținut prin instalarea unei camere de combustie cu ciclon în spatele unei zone libere, practicată pe scară largă în China. O alternativă este utilizarea unui sistem de recirculare cu returnarea cenușii zburătoare cu carbon negru în patul fluidizat. Deoarece particulele de cocs returnate după încălzirea scurtă în patul fluidizat trebuie să ardă în spațiul suprapus, temperatura din acesta ar trebui să fie menținută la un nivel suficient de ridicat pentru a asigura un anumit grad de ardere după carbon.
Compoziția fracționată a cărbunelui este importantă numai pentru anumite tipuri de cărbune, în cazul în care reciclarea cenușii nu este utilizată. Efectul compoziției fracționare a cărbunelui asupra eficienței de ardere depinde de comportamentul diferitelor particule de carbon din patul fluidizat.
2 METODĂ DE SCHIMBARE A ÎNCĂRCĂRII DE CĂLDURĂ A INCENDIULUI
Temperatura în cuptorul cu strat fluidizat trebuie să fie controlată în limitele de funcționare, determinate de caracteristicile combustibilului și de cerințele de legare a sulfului. Temperatura trebuie să fie suficient de mare pentru a susține arderea combustibilului, dar nu suficientă pentru a cauza topirea cenușii. Domeniul de temperatură uzuală de 800-950 0 C. Temperatura optimă pentru aproape de sulf la 850 0 C. Rata ridicată de ardere a cărbunelui într-un pat fluidizat de legare este de aproximativ 1,5 MW / m2 (strat suprafață), cu debit de aer mai mare de 25% și un agent de fluidizare 2 , 5m / s.
Aproximativ jumătate din cantitatea de căldură eliberată este folosită pentru creșterea temperaturii aerului și a combustibilului furnizat patului, în timp ce cealaltă jumătate este absorbită de tuburile sensibile la căldură scufundate în patul fluidizat.
Atunci când este necesară reducerea sarcinii, este necesar să se reducă simultan consumul de cărbune și aer pentru a menține funcționarea eficientă a cuptorului în întregul domeniu de control. Împreună cu această modificare a încărcăturii în aceeași proporție, fluxul de căldură la conductele submersibile ar trebui să scadă. Prin schimbarea temperaturii stratului se poate obține doar o scădere relativ mică a sarcinii. O gamă mult mai mare de ajustare este posibilă prin împărțirea stratului în mai multe segmente, care, în funcție de sarcina dorită poate fi suspendat sau staționare Prin această metodă controlul cantității de material inert în patul fluidizat este menținut constant. Dezavantajul metodei este că răspunsul dinamic depinde de capacitatea de căldură a stratului și, prin urmare, va fi oarecum mai lent.
Metoda de reglare a sarcinii bazată pe utilizarea relației dintre gradul de expandare a patului fluidizat și viteza de fluidizare pentru a schimba înălțimea patului și este astfel imersat suprafață grandoare recepție căldură oferă posibilitatea obținerii unei game largi de reglare a sarcinii, cu un răspuns scurt tranzitorie, deoarece fluxul de căldură la conducta scufundat aproximativ De 4 ori fluxul de căldură la conductele de deasupra patului fluidizat.
La reglarea sarcinii prin variația înălțimii patului fluidizat tuburile de răcire sunt aranjate astfel încât contactul lor cu patul fluidizat este crescută treptat ca modificarea ratei de aer de fluidizare, și că absorbția lor de căldură a fost în acord cu schimbarea sarcinii. Deoarece temperatura patului nu este schimbat, durata perioadei de tranziție este mică (rata de modificare în% 1min capacities5). Această metodă vă permite să furnizați o serie de modificări de sarcină3 / 1. Este utilizat în majoritatea cazanelor cu cuptoare cu pat fluidizat folosite în ultimii ani.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: