Влияние регулирующих заслонок на расход топлива при сжигании в пылеугольных котлах

В статье рассматривается влияние установки регулирующих заслонок на подачу первичного воздуха и его расход.

Ключевые слова: котельный агрегат, регулирующие заслонки, шлакование, уголь, расход топлива, коэффициент избытка воздуха.

Угольная промышленность в Казахстане относится к числу крупных и ведущих отраслей народного хозяйства. Республика является лидером по добыче угля на душу населения [1]. Имеющиеся запасы угля дают возможность удовлетворить потребности внутреннего рынка. Тепловые электростанции и районные котельные являются крупнейшими потребителями энергетических углей [2]. Одним из богатейших месторождений каменного угля является месторождение каменного угля Каражыра (Семейский регион, Восточно-Казахстанская область) [3]. Именно на этом топливе работают энергетические предприятия города Семей и именно поэтому актуально изучать эффективность работы котельного оборудования при использовании данного угля.

Цель исследования — влияние установки регулирующих заслонок на расход топлива.

Задачи:

-          определение расхода первичного воздуха по горелкам;

-          определение скорости первичного воздуха по горелкам;

-          определение часового расхода топлива.

Объект исследования. Процесс горения угля разреза Каражыра марки Д в котле КВ-Т-116,3–150.

Предмет исследования. Влияние установки регулирующих заслонок на расход топлива.

Испытания проводились для котла КВ-Т-116,3–150. В таблице 1 представлены технические характеристики котла.

Таблица 1

Технические характеристики котла КВ-Т-116,3–150

Параметры котельного агрегата, необходимые для расчета, регистрировали стационарными приборами.

Анализы и расчеты проводили по общепринятым методикам [4, 5, 6].

Испытания котла проходили по двум направлениям:

-          первое, испытание без регулирующих заслонок расхода первичного воздуха;

-          второе, испытание с установленными заслонками для регулирования расхода первичного воздуха.

Результаты исследования. Результаты по замеру расхода и скорости воздуха по пылепроводам представлены на рисунках 1, 2.

Рис. 1. Расход первичного воздуха по горелкам.

Данные по расходу и скорости первичного воздуха (рисунки 1, 2) показывают, что без регулирующих заслонок имеется большая разница в расходах и скорости первичного воздуха по пылесистемам. В результате происходит сепарация угольной пыли на выходе из горелок, где наименьший расход воздуха, что приводит к образованию зон шлакования, т. е. причина в неравномерном распределении потоков пылегазовой среды по пылепроводам, которое вызвано большой разницей длины пылепроводов от мельниц до горелок.

Установка регулирующих заслонок приводит к более равномерному распределению воздуха, что в свою очередь приводит к уменьшению шлакования.

На рисунке 3 показаны результаты по определению коэффициента избытка воздуха на выходе из топки в зависимости от теплопроизводительности. Так как после установления заслонок наблюдается равномерное распределение воздуха, то снижается коэффициент избытка воздуха, что приведет к уменьшению потерь.

Рис. 2. Скорость первичного воздуха по горелкам.

Рис. 3. Коэффициент избытка воздуха в дымовых газах на выходе из топки

На рисунке 4 показан часовой расход топлива в зависимости от теплопроизводительности. При установлении регулирующих заслонок первичного воздуха наблюдается снижение расхода топлива, за счет уменьшения механического недожога и равномерного распределения топлива между всеми горелками.

Рис. 4. Часовой расход натурального топлива

Результаты исследований были обработаны на ПЭВМ с помощью Excel. Проведенный сравнительный анализ (нахождение уравнений регрессии с помощью различных функций) показал, что исследуемые показатели описываются линейной функцией. При этом коэффициент детерминации  выше 0,9 для всех рассматриваемых величин, что, c точки зрения теории статистики, говорит о достаточно высокой достоверности полученных уравнений. В таблице 2 представлены полученные уравнения.

Таблица 2

Аналитические зависимости исследуемых величин

Результаты. В результате проведенных исследований, проводимых при сжигания угля разреза Каражыра марки Д в котле КВ-Т-116,3–150, получены следующие результаты:

-          определен расход воздуха по пылепроводам и его скорость, установлено, что имеется значительная разница в расходах первичного воздуха, достигающая до 55 % (без регулирующих заслонок), в результате чего интенсифицируется процесс шлакования у горелок с наименьшим расходом воздуха;

-          определен коэффициент избытка воздуха на выходе из топки, в результате установки заслонок происходит более равномерное распределение воздуха, что приводит к снижению коэффициента избытка воздуха;

-          определен часовой расход натурального топлива, расход топлива при максимальной нагрузке снижается от 21,93 т/ч до 19,67 т/ч при установке регулирующих заслонок;

-          получены аналитические выражения для определения коэффициента избытка воздуха в дымовых газах на выходе из топки в зависимости от теплопроизводительности и расхода топлива в зависимости от теплопроизводительности, описываемые линейными функциями.

Литература:

1.         Промышленность Казахстана: топливная, химическая, угольная, нефтяная // ФБ.Ру URL: http://fb.ru/article/193841/promyishlennost-kazahstana-toplivnaya-himicheskaya-ugolnaya-neftyanaya (дата обращения: 222.07.2015)

2.         Обзор угольной промышленности Казахстана // Энергоимпульс URL: http://energo45.ru/ugol/articles/2329/ (дата обращения: 23.07.2015)

3.         Дарит тепло Каражыра // Общественно-политический журнал «Байтерек» URL: http://www.baiterek.kz/node/1240 (дата обращения: 20.07.2015)

4.         Григорьев К. А., Рундыгин Ю. А., Тринченко А. А. Технология сжигания органических топлив. Энергетические топлива. СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2006. — 92 с.

5.         Трембовля В. И. и др. Теплотехнические испытания котельных установок /В. И. Трембовля, Е. Д. Фигнер, А. А. Авдеева. — 1991. — 416 с.

6.         Гатеев С. Б. Теплотехнические испытания котельных установок (промышленных предприятий). — М.: Госэнергоиздат, 1959. — 600 с.