ОСОБЕННОСТИ СЖИГАНИЯ В КОТЛАХ МАЗУТА С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ВОДЫ

К настоящему временина тепловых электрических станциях в качестве резервного топлива применяется мазут с длительным сроком хранения, который характеризуется пониженным содержанием легко летучих углеводородных компонентов и повышенным содержанием воды в составе мазута. Сжигание обводненного мазута характеризуется неустойчивым горением факела, хлопками, отрывом факела от горелок и его частичным или полным погасанием [2]. В данной работе излагаются результаты экспериментов по тепловому излучению факела и режимным параметрам проведения процесса сжигания в котлах мазута М100 содержанием воды до 10,4 % . Методика экспериментов подробно описана в работе [3]. Для измерения тепловых потоков от факела в топках котлов применялся радиометр ТЕРА-50. Температура факела в топке котлов измерялась с помощью инфракрасного пирометра TESTO-835-Т2 с погрешностью измерений ±2,5 ºС при 1500 ºС. Содержание кислорода измерялось в режимном сечении в рассечке водяного экономайзера при помощи прибора ДАГ-500 с погрешностью ±0,2%. Температура уходящих газов измерялась в балансовом сечении после дымососа штатными приборами.

На рис. 1приведены данныепо тепловым потокамот факела в топке котла ТГМ-84Б (станционный №1) НчТЭЦ при сжигании в механических форсунках мазута М100 с влажностью 10,4 %. Как видно из рис. 1, значения тепловых потоков неравномерны по высоте.

На рис. 1 для сравнения приведены данные работы [1] по падающим от факела тепловым потокам при сжигании мазута с влажностью 3 %, которые составляют 530 кВт/м2. Как видно увеличение, содержания воды в мазуте до 10,4 % вызывает сильное снижение значений тепловых потоков от факела. На  рис. 2,3 приведены результаты измерений температуры факела в поперечном сечении топки котлов ТГМ- 84Б (станционные №№10, 11) Казанской ТЭЦ-1 (КТЭЦ-1) при паровой нагрузке 340 т/ч и 350 т/ч при сжигании в паромеханических форсунках мазута М100 с влажностью 0,12 % и природного газа с теплотой сгорания 8093 ккал/м3. Расположение лючков, лазов и горелок Г1-Г6 в котлах (станционные №№10 и 11) КТЭЦ-1 аналогично расположению их в котле ТГМ-84Б (станционный№ 1) НчТЭЦ. Как видно из рис.2 и 3, на уровне горелок значения температуры при сжигании мазута выше по сравнению с сжиганием газа в среднем на 100 °С. КПД котлов при сжигании мазута с влажностью 0,12 % понижается на 1,14 % по сравнению с сжиганием газа, а при сжигании мазута с влажностью 10,4 % - на 2,28 %.

Рис. 2. Температурные поля на отметке 6,6 м в поперечном сечении топки котла ТГМ-84Б (станционный № 11) Казанской ТЭЦ-1 (КТЭЦ-1) при паровой нагрузке 340 т/ч при сжигании в паромеханических форсунках мазута М100 с влажностью 0,12 % (tух г = 160 оС ,О2 = 1,45 %, , α = 1,13, КПД котла 93,34 %).

 Для повышения КПД котлов ТГМ-84Б при сжигании мазута М100 с повышенным содержанием воды необходимо сжигание смешанного топлива: горелки верхнего яруса должны использоваться для сжигания природного газа, а горелки нижнего яруса 1-4 должны использоваться для сжигания мазута [4].

Рис. 3. Температурные поля на отметке 6,6 м котлаТГМ-84Б (станционный № 10) КТЭЦ-1 при паровой нагрузке 350 т/ч при сжигании природного газа (tух г = 124 оС, О2 = 1,63 %, α = 1,08. КПД котла 94,48% ).

Выводы

1.    Повышение содержания воды в составе сжигаемого мазута с 0,12 %  до 10,4 % приводит к снижению КПД котла в среднем на 1,14 %.

2. При сжигании мазута температура факела на уровне горелок повышается в среднем на 100 оС.

Список литературы

1. Абрютин А.А. Особенности теплообмена в топке мощного мазутного котлоагрегата с подовой компоновкой горелок. Электрические станции. 1981, №9, с. 27-30.

2. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод, С.-П., АОО НПО ЦКТИ. 1998, 258 с.

3. Трембовля В.И. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергия, 1977, 297 с.

4.    Таймаров М.А., Кувшинов  Н.Е., Ахметова Р.В., Сунгатуллин Р.Г. Особенности химических реакций горения метано-водородной фракции в радиантных топках. Известия высших учебных заведений.Проблемыэнергетики. 2016. №11-12. С. 124-128.