3.05M
Category: industryindustry

Циркулирующий кипящий слой

1.

Циркулирующий кипящий слой
зеленая технология для тепловой электроэнергетики
БНТУ
Бегункович Т. В.
27 ноября 2022 года

2.

ТЕХНОЛОГИЯ ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО КИПЯЩЕГО СЛОЯ
Технология циркулирующего кипящего слоя (ЦКС) - инновационная технология
сжигания твердого топлива в паровых котлах тепловых электростанций на принципе
кипящего слоя с организацией циркуляции частиц топлива.
Позволяет сжигать с высокой экономичностью топливо различного качества, включая
угли, нефтяной кокс, торф, сланцы, биомассу и др., при относительно невысокой
температуре, что существенно снижает выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
Справочно: Кипящий слой – визуально подобен кипящей воде. Неоднократно возвращаясь в топку котла для лучшего
выжига углерода, он образует циркулирующий кипящий слой. ЦКС применим для сжигания дроблёного угля (размер
частиц примерно 6 мм), причем низкокалорийные высокозольные угли можно сжигать более экономично, чем с
использованием традиционных технологий (пылеугольных), а также позволяет сжигать разные по составу угли и их
смеси. В то же время технология сжигания топлива в циркулирующем кипящем слое дает дополнительные
возможности для снижения вредных выбросов окислов серы и азота. Чтобы отделить горячие дымовые газы от
материала слоя, дымовые газы проходят циклон, где они очищаются от материала слоя и идут далее по тракту
котла, а материал слоя циклоном возвращается обратно в топку.
2

3.

ЦКС - ЗЕЛЕНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Технология ЦКС позволяет добиться высоких
экологических показателей без установки
систем газоочистки.
Это достигается за счет того, что из-за низкой
температуры газов в зоне горения по всей высоте топки
и в результате ступенчатого ввода воздуха значительно
снижается образование оксидов азота.
Кроме того, вместе с топливом в зону горения котла
подаётся известняк, который связывает образующиеся
оксиды серы.
А в результате постоянной циркуляции частиц в котле
достигается максимальный выжиг топлива и, таким
образом, сокращается выброс вредных веществ в
атмосферу.
Возможно применение технологии ЦКС для процессов
улавливания углекислого газа.
3

4.

ТОПЛИВО РАЗЛИЧНОГО КАЧЕСТВА
Технология ЦКС позволяет сжигать с высокой
экономичностью твердое топливо различного
качества, включая угли, нефтяной кокс, торф,
сланцы, биомассу, шламы и другие отходы
угледобычи и углеобогащения.
Возможно проектирование и сжигание
разнородного топлива в одном котле.
Позволяет диверсифицировать поставки топлива.
Плюс упрощенная схема подготовки топлива
(дробление).
4

5.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ И КОМПАКТНОСТЬ
Эффективность сжигания, а также КПД и
удельный расход топлива при использовании
технологии ЦКС соответствуют современным
требованиям: КПД энергоблока – более 42 %,
удельный расход топлива – менее 300 г/кВтч.
Еще одно преимущество технологии ЦКС снижение стоимости строительства и компактные
размеры котельной установки за счёт исключения
систем серо- и азотоочистки.
5

6.

КОТЛЫ С ЦКС ЗА РУБЕЖОМ
Технология ЦКС получила широкое распространение за рубежом.
Начиная с 80-х годов прошлого столетия, в мире построены и работают более
3000 котлов с ЦКС установленной мощностью около 102 ГВт:
Китай – 47,7 ГВт,
Европа – 12,4 ГВт,
Более 3 тысяч котлов с ЦКС
США – 12 ГВт,
Около 102 ГВт
Индия – 9,6 ГВт,
ЮВА – 8 ГВТ
и др.
В 2009 году компанией Foster Wheeler введен в эксплуатацию крупнейший в
мире блок мощностью 460 МВт с котлом ЦКС на ТЭС в Логиже, Польша.
6

7.

КРУПНЕЙШИЕ КОТЛЫ С ЦКС, УСТАНОВЛЕННЫЕ В МИРЕ
Страна и
электростанция
Поставщик
Мощность
блока, МВт
Расход пара,
т/час
Давление пара,
МПа
Температура
пара, 0С
Франция, Прованс
Альстом
250
700/
16,3/
567/563
США, Ред Хиллс
Альстом
2*250
753/
20,3/
568/541
Италия, Зульцис
Альстом
340
1013/836
19,7/
565/580
Ирландия,
Шеннонбридж
Фостер Уиллер
159
407/354
17/3,48
563/563
Польша, Туров
Фостер Уиллер
3*262
704/650
17/3,94
568/568
Польша, Логижа
Фостер Уиллер
460
1300/1080
28,26/5,13
563/583
Россия,
Новочеркасская ГРЭС
(строится)
ЭМАльянс
Фостер Уиллер
330
1000/880
25,5/4,0
565/565
7

8.

КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ЦКС БЛОКА 460 МВТ В ПОЛЬШЕ, ЛОГИЖА
При выборе технологии сжигания выполнялось сравнение технико-экономических
показателей вариантов пылевого сжигания с азото- и сероочисткой и котла с ЦКС. В
результате сравнения оказалось, что котел с ЦКС на 6 % дороже
пылеугольного, но установка селективной каталитической очистки от
оксидов азота (СКВ) увеличивает затраты на пылеугольный вариант на 6 %, а
установка сероочистки еще на 21 % - капзатраты на строительство котла с ЦКС
оказались ниже.
Блок обеспечивает лучший в мире КПД для блоков с котлами с ЦКС – 43,3 %.
В связи с вопросами глобального изменения климата и требованиям к
увеличению доли возобновляемых топлив при производстве электроэнергии на
новой ТЭС в Логиже планируется сжигать биомассу, кроме того, предусмотрен
вариант перехода к кислородному сжиганию с сепарацией СО2.
8

9.

НОВОЧЕРКАССКАЯ ГРЭС. СТРОЯЩИЙСЯ ЭНЕРГОБЛОК № 9 С КОТЛОМ ЦКС
3D модель котельной установки
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Наименование параметров
Значение
параметров
Мощность энергетического блока,
МВт
330
Параметры острого пара на выходе
из котла
- Номинальная
паропроизводительность, т/ч
- Температура пара, ºС
- Давление пара, МПа
Параметры пара промперегрева на
выходе из котла
- Номинальная
паропроизводительность, т/ч
- Температура пара, ºС
- Давление пара, МПа
Топливо расчётное:
1000
565
24,5
850
565
4,4
Антрацит (АШ),
Кузнецкий
тощий уголь
(ТР),
Шлам
КПД котла (брутто) расчётный, не
менее
91%
Массовая концентрация NOx в
дымовых газах (при
=1,4), мг/нм³
300
Второй в мире по мощности энергоблок с ЦКС 330 МВт на
сверхкритические параметры пара.
9

10.

ЭКОНОМИКА
Для условий дешевого низкосортного топлива
и современных жестких требований по
экологии энергоблок с ЦКС экономически
более выгоден, чем традиционный угольный.
Мировая тенденция:
– ужесточение требований по экологии;
- увеличение доли возобновляемых топлив, включая
биомассу.
10

11.

Расчеты показывают
• Расчеты показывают, что около 90% SO2
выпадает из дымовых газов на почву в
радиусе примерно 15–35 высот дымовых труб.
И только 10 % SO2 переносится в другие
регионы под действием атмосферных потоков.
• В атмосфере под действием озона диоксид
серы окисляется до триоксида, и, соединяясь с
водяными парами, образует пары серной
кислоты

12.

• Озон окисляет также окислы азота с
конечным образованием паров азотной
кислоты . Пары обеих кислот имеют
плотность в 3 - 4 раза больше плотности
воздуха, что обеспечивает их интенсивное
осаждение
• Атмосферные осадки ускоряют поступление
этих кислот в почву и водоемы, что
приводит к их закислению

13.

СЖИГАНИЕ УГЛЯ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ
В топку с кипящим слоем подаются дробленый
уголь с размерами частиц 1,5—6 мм, известняк, песок
или другой зернистый материал, которые под
действием восходящего потока воздуха, поступающего
через решетку в нижней части топки, образуют
суспензионный кипящий слой. Горючие вещества
сгорают при температуре 760—980 ºС. При такой
температуре зола не размягчается и не спекается, а
процесс горения протекает эффективно.
Продукты сгорания поднимаются в верхнюю
часть топки и попадают в циклон. Из циклона инертная
масса,
несгоревшие
частицы
топлива
и
непрореагировавший известняк возвращаются обратно
в топку. Трубы поверхностей нагрева располагаются в
кипящем слое и в конвективной шахте. Для подачи
воздуха
под
раздающую
плиту
используется
высоконапорный дутьевой вентилятор.

14.

Э ф ф ек т и в н о с т ь с вя зы в а н и я с е р ы , %
Эффективность связывания серы в зависимости от молярного
соотношения СаСО3/SO2
100
80
60
40
0
2
3
1
М о л я р н о е с о о т н о ш е н и е C a C O 3 /S O 2
4
English     Русский Rules