Китайские угольные тэс
Антрацит и другие угли с низким выходом летучих составляют значительную долю известных азиатских угольных резервов и обеспечивают только часть угольных ТЭС в этом регионе. Некоторые станции в Китае с арочными топками фирмы Foster Wheeler переделываются для использования этих топлив. Этот проект, опробованный на европейских станциях эффективной технологии, использующих подобные угли, имеет высокие перспективы для Китая.
Антрацит был главным топливом во время промышленной революции в течение XIX столетия, особенно в США. Несмотря на их малый выход летучих, этот твердый уголь относительно экологичен и обилен.
В настоящее время антрацит и другие угли с низким выходом летучих продолжают оставаться важным энергетическим ресурсом в различных регионах мира. Значительное количество испанских ТЭС оснащено парогенераторами на антрацитах, полуантрацитах и угольных смесях с низким выходом летучих. В КНР, обладающей значительными запасами антрацита, в парогенераторах используется этот энергоноситель для покрытия быстро растущих потребностей в электроэнергии. Для Ближнего Востока антрацит составляет значительную часть всех известных угольных резервов.
За 40 лет фирма Foster Wheeler изготовила 49 парогенераторов, предназначенных для сжигания тощих углей. В частности, агрегаты, работающие в Испании, представлены в таблице. Все они с арочными топками, мощностью от 250 до 500 МВт. В некоторых из них за базовый взят антрацит с выходом летучих меньше 5,5 %.
Свыше 90 % этих агрегатов требуют минимального управления без дополнительных топлив, таких, как мазут или природный газ. К тому же большинство антрацитов содержат мало серы, а следовательно, обеспечивают низкий выход S02. Арочные топки отличаются также низким уровнем образования NOx. Это дает идеальную технологическую возможность для регионов Ближнего Востока, богатых ресурсами тощих углей, покрыть все возрастающие потребности в электроэнергии. В настоящее время в Китае имеется 4 ТЭС на разных этапах строительства, которые оборудованы парогенераторами Foster Wheeler с арочными топками.
В парогенераторах с арочной топкой горелки дают нисходящее пламя. При легко воспламеняемых битуминозных углях с высоким выходом летучих горелки направлены горизонтально – фронтально или вдоль стен топки. Они используют первичный воздух для вдувания угля и вторичный – для завихрения.
Арочные парогенераторы проектируются дополнительно на использование прямогорящей системы и горелок с двойной закруткой, питаемых угольной пылью из ШБМ. Эти мельницы обеспечивают необходимый эффективный размол твердых углей, таких как антрацит.
Проектировщикам необходима исчерпывающая информация о воспламеняемости и выгорании топлйв, чтобы использовать их в качестве специфических параметров для минимизации обслуживания.
В 50-х годах установили, что данных о выходе летучих недостаточно для определения характеристик воспламеняемости и выгорания. Была найдена новая аналитическая характеристика, названная «индексом реактивности», или R1, которая, будучи добавлена к выходу летучих и другим показателям, может обеспечить исчерпывающую базу данных.
Индекс реактивности – это температура (в градусах Цельсия), при которой имеет место возгонка летучих и устойчивое горение угля. Чем ниже температура реактивности, тем легче воспламеняется уголь. Индекс реактивности китайских углей таков, что при их использовании не должно быть проблем с их воспламенением.
Как следует из табл. 2.1 и 2.2, арочный парогенератор 350 МВт в Велилла (Испания) был запущен на смеси антрацита и битуминозных углей. Блок 315 МВт в Пуэнто Нуэво работает одновременно на антраците, сжигаемом в направленных вниз горелках в арках, и на битуминозных углях, сжигаемых в горизонтальных горелках.
Картина для тощего топлива еще более сложна из-за значительных вариаций характеристик проектного топлива для ТЭС с учетом факторов доставки и условий хранения.
В Анларесе имеется два питателя угля на каждую ШБМ, по одному с каждого конца мельницы. Каждая мельница поставляет топливо на две горелки. Испытание и анализ углей показали, что летучие в антрацитах, поступающих в индивидуальную мельницу, могут отклоняться на ± 20 % от среднего значения.
Стабильные показатели получены на Компостилла 2, где топливо менялось от полу антрацитов до антрацитов. Интересно также отметить, что четыре 350-мегаваттных блока, , идентичны по дизайну 4-му блоку Компостилла 2, питались углем с выходом летучих от 5,4 до 13,1 %. Каждый из этих блоков показал удобство в управлении и снабжении.
В базе данных по топливам фигурировали: влажность, зольность, индекс реактивности, включая результаты термогравиметрического анализа (ТГА) и испытаний в трубчатой печи (ТП). Термогравиметрический анализ связан с изучением горения топлива, с записью изменения массы его навески во времени, при повышении ее температуры с постоянной скоростью. При испытании в трубчатой печи характеристики горения оцениваются во время падения частичек через специальную лабораторную печь
ри контролируемой температуре. Термогравиметрический анализ угля дает информацию о воспламеняемости и индексе реактивности.
Индекс реактивности, ТГА и ТП-тесты могут использоваться также для оценки зольности углей. Зола может оказывать отрицательное воздействие на воспламеняемость и догорание. Этот эффект может быть нарастающим, если зольность превышает 20 %. Для некоторых тощих углей зольность может быть более 50 %. ТП-тесты могут быть очень полезны для определения характеристики выгорания и времени пребывания таких углей.
Аналогичная информация представлена в табл. 2.3 для испанских ТЭС, которые в течение длительного времени имеют хорошие оперативные показатели. Сравнение показывает, что китайские угли имеют выход летучих такого же порядка, что и испанские угли.
Индекс реактивности испанских углей сопоставим, или даже лучше. Сравнение ТГА- результатов приводит к аналогичному заключению относительно воспламеняемости и выгорания.
Сравнение ТГА-гестов для углей, которые будут сжигаться в Ежу, с тестами анларесских углей, которые перед сжиганием предварительно смешивались, показывает, что угли аналогичные. Данные по выгоранию также показывают, что эти угли могут полностью сжигаться при условии достаточного времени пребывания.
Два новых арочных парогенератора для проекта ТЭС в Ханфенге китайской провинции Хебей будут иметь максимальную мощность по 716 МВт каждый и будут работать на смеси тощих антрацитов и битуминозных углей.
