Развитие технологии сжигания топлив в циркулирующем кипящем слое: исследования ОАО “ВТИ” в обоснование её использования в России

Георгий Александрович Рябов

Развитие технологии сжигания топлив в циркулирующем кипящем слое: исследования ОАО “ВТИ” в обоснование её использования в России

Георгий Александрович Рябов

Аннотация

Дан обзор современного состояния и развития технологии сжигания топлив в циркулирующем кипящем слое (ЦКС). Показано, что технология сжигания топлив в ЦКС промышленно освоена и реализуется в котлах энергоблоков мощностью до 600 МВт. Наиболее широко котлы с ЦКС используются в энергетике Китая. Происходит дальнейшее повышение параметров пара и единичной мощности энергоблоков с котлами ЦКС. Преимущества технологии ЦКС в части возможностей сжигания широкой гаммы топлив, включая биомассу и отходы производств, дают дополнительный стимул для внедрения котлов с ЦКС. В ОАО “ВТИ” на основе исследований гидродинамики и теплообмена в моделях котлов с ЦКС и обобщения ряда литературных данных разработан базовый подход к расчёту топок котлов с ЦКС, рекомендации по определению основных размеров и показателей уловителей золы и системы возврата котлов с ЦКС. Составлены методики и программы расчёта, обеспечивающие достоверность определения основных характеристик проектируемых котлов. Выполненные в ВТИ в последние годы разработки перспективных угольных ТЭЦ подтвердили целесообразность широкого использования котлов с ЦКС. В настоящее время сооружён и осваивается первый в России котёл с ЦКС блока № 9 мощностью 330 МВт на Новочеркасской ГРЭС. Опыт сооружения и пуска этого блока создаст условия для широкого внедрения технологии ЦКС в России.

Ключевые слова

циркулирующий кипящий слой, котлы, сжигание, эффективность, вредные выбросы, гидродинамика, теплообмен, сепарация частиц, возврат частиц в топку, метод расчёта.

Полный текст:

PDF

Литература

Bo, Leckner. Development of Fluidized Bed Conversion of Solid Fuels – History and Future [Text]: proceeding of the 22nd International Conference on FBC / Leckner Bo. – Turku, Finland, 2015. – P. 2 – 11.

Nowak, Wojciech. Research, Development and Perspectives of Fluidized Bed Boilers in Poland [Text]: proceeding of the 22nd International Conference on FBC / Wojciech Nowak. – Turku, Finland, 2015. – P. 12 – 22.

Li, J. F. Statistics and Analysis of Circulating Fluidizes Bed Boiler in China [Text] / J. F. Li, J. Y. Hao // Power Technology. – 2009 (10). – P. 70 – 74.

Adбnez, Juan. Chemical-Looping Combustion of Coal: Recent Developments and Technology Challenges, plenary lecture [Text]: proceeding of the 21st International Conference on FBC / Juan Adбnez. – Naples, Italy, 2012. – P. 12 – 27.

Ari, Kokko. Is Coal a Short Term Solution – CFB Is a Safe Solution in Uncertain Energy Polici Situation [Text]: proceeding of Power-Gen Europe / Kokko Ari. – Cologne, Germany, 2014.

Yang, H. Update design and operating experience of CFB boilers with energy saving process in China [Text] / H. Yang, G. Yue, H. Zhzang and J. Lu // VGB PowerTech. – 2011. – No. 7. – P. 49 – 53.

Goidich, S. J. Integration of ultra-supercritical OUT and CFB boiler technologies [Text]: proceeding of the 19nd International Conference on FBC / S. J. Goidich, Z. Fan, O. Sippu, A. C. Bose. – Vienna, Austria, 2006.

Nuortimo, K. Advanced CFB Technology for Repowering projects and for Utilization of Refinery Residues [Text]: proceeding of Russia Power / K. Nuortimo, H. Lampenius, A. Khryashcheva, E. Halikka. – Moscow, 2014.

Забродский, С. С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном слое [Текст] / С. С. Забродский. – М.: Госэнергоиздат, 1963. – 488 с.

Забродский, С. С. Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем [Текст] / С. С. Забродский. – М.: Энергия, 1971. – 328 с.

Аэров, М. Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов с стационарным и кипящим слоем [Текст] / М. Э. Аэров, О. М. Тодес. – Л.: Изд-во Химия, 1968. – 512 с.

Гальперин, Н. И. Основы техники псевдоожижения [Текст] / Н. И. Гальперин, В. Г. Айнштейн, В. Б. Кваша. – Л.: Химия, 1967. – 664 с.

Тодес, О. М. Аппараты с кипящим зернистым слоем [Текст] / О. М. Тодес, О. Б. Цитович. – Л.: Химия, 1981. – 296 с.

Процессы тепло- и массопереноса в кипящем слое [Текст] / под ред. А. П. Баскакова. – М.: Металлургия, 1978. – 247 с.

Ryabov, G. A. Solid mass fluxes in the exit region of CFB furnace [Text]: proceeding of the 17nd International Conference on CFB / G. A. Ryabov, O. M. Folomeev, S. N. Trukhachev, D. A. Shaposhnik. – Niagara Falls, Ontario, Canada, 2002.

Ryabov, G. A. Solid separation in upper part of CFB riser [Text]: proceeding of the 8nd International Conference on CFB / G. A. Ryabov, O. M. Folomeev, D. A. Shaposhnik. – Hangzgou, China, 2005.

Рябов, Г. А. Исследование теплообмена к настенным экранам на аэродинамической модели котла с ЦКС [Текст] / Г. А. Рябов, А. И. Курочкин, О. М. Фоломеев // Теплоэнергетика. – 1999. – № 8. – С. 53 – 58.

Ryabov, G. A. An Experimental Study of Hydrodynamics and Heat Mass Transfer in CFB Model [Text]: proceeding of the 6nd International Conference on CFB / Ryabov G. A., Folomeev O. M., Trukhachev S. N. – Wurzburg, Germany, 1999. – P. 373 – 378.

Рябов, Г. А. Исследование систем улавливания и возврата на установках с циркулирующим кипящим слоем [Текст] / Г. А. Рябов, О. М. Фоломеев, Д. А. Шапошник // Теплоэнергетика. – 2002. – № 8. – С. 18 – 24.

Рябов, Г. А. Научное обоснование и методика расчёта топочного контура котлов с циркулирующим кипящим слоем [Текст] / Г. А. Рябов, О. М. Фоломеев // Сборник научных статей “Современная наука”. – Киев, Украина. – 2010. – № 2(4).

Рябов, Г. А. Исследование граничных режимов движения твёрдых материалов в циркуляционных контурах применительно к условиям работы котлов с циркулирующим кипящим слоем и новых систем со связанными между собой реакторами [Текст] / Г. А. Рябов, О. М. Фоломеев, Д. А. Санкин, Д. А. Мельников // Теплоэнергетика. – 2014. – № 11. – С. 36 – 45.

Subbarao, D. Flow rate of solids in L-valves [Text]: proceeding of the 10nd International Conference on circulating fluidized bed technology, CFB-10 / D. Subbarao. – Sunriver, Oregon, USA, 2011.

Рябов, Г. А. Перспективы использования технологии ЦКС при техническом перевооружении ТЭС России [Текст] / Г. А. Рябов, О. М. Фоломеев, Д. С. Литун, Д. А. Санкин, И. Г. Дмитрюкова // Теплоэнергетика. – 2009. – № 1. – С. 28 – 36.

Рябов, Г. А. Разработка типовых котлов с ЦКС для технического перевооружения ТЭС [Текст] / Г. А. Рябов, О. М. Фоломеев, Д. А. Мельников, Д. А. Санкин, И. Г. Дмитрюкова, Б. Н. Фирсов, Г. И. Жуков, В. В. Иваненко, В. В. Балакин, А. В. Кузнецов // Электрические станции. – 2011. – № 6. – С. 18 – 26.

Рябов, Г. А. Профиль энергоблока угольной ТЭЦ нового поколения [Текст] / Г. А. Рябов, Г. Д. Авруцкий, А. М. Зыков [и др.] // Известия РАН. Энергетика. – 2014. – № 1. – С. 29 – 36.