Efficient Reduction of Nitrogen Oxide Emissions Using the Phasic Coal Firing System of the TPP 312 Boiler Used by the Block No6 of Ladyzhinskaia Power Station under Basic Load Conditions

Abstract

Проведено дослідження ефективності зниження оксидів азоту системою ступеневого спалювання вугілля котла ТПП-312 на основних режимах навантаження та визначено вплив її експлуатації на основні технологічні параметри топки. Отримано, що для забезпечення умов рідкого шлаковидалення в низу топки мінімальне навантаження блоку не повинно бути менше 210 МВт е , а витрата палива в додаткові пальники не перевищувати 10 % витрати вугілля. Для попередження шлакування системи підвісних ширм на максимальних навантаженнях існуюча система потребує додаткової модернізації. Для забезпечення максимального відновлення оксидів азоту системою ступеневого спалювання вугілля значення надлишку повітря на початку зони допалювання повинно становити 0,9. Ключові слова: горіння вугілля, пальник, оксиди азоту, ступеневе спалювання вугілля. Вступ Енергетика є базовою галуззю економіки України, що забезпечує функціонування всього господарського комплексу країни. Встановлена потужність генеруючого обладнання у 2012 році складала 53,8 млн. кВт, з яких 54,5 % розміщено на теплових електростанціях (ТЕС і великі ТЕЦ). Для успішної інтеграції енергетичної системи України з об'єднанням енергосистем європейських країн, крім проведення заходів з підвищення надійності роботи генеруючого обладнання необхідно виконати вимоги по екологічним параметрам до енергоблоків. По екологічним показникам вугільні котли ТЕС оснащені лише системою уловлювання часток-електрофільтрами та мокрими скруберами. Важливому питанню зниження викидів оксидів азоту присвячено недостатньо уваги. На сьогодні показник рівня цих викидів від вугільних блоків складає 400…1600 мг/нм 3 , який потрібно зменшити до 350…500 мг/нм 3 до 2020 року, та до 200 мг/нм 3 після 2020 року. Для досягнення цієї мети необхідно провести реконструкцію вугільних блоків, які мають достатній залишковий ресурс. Прикладом таких блоків можуть бути схожі за конструкцією блоки ТПП-312 та ТПП-312а, якими оснащені Ладижинська ТЕС (6 блоків), Вуглегірська ТЕС (4 блоки), Запорізька ТЕС (4 блоки), Зуївська ТЕС (4 блоки). Залишковий ресурс цих блоків складає 16…34 роки. Під час спалювання твердого палива одним з методів зниження викидів оксидів азоту є метод ступеневого спалювання вугілля. При реалізації даного методу витрата палива розділяється не менш ніж на два потоки: перший (75-90 % по теплу) подається в основні пальники з робочим надлишком повітря; другий (паливо допалювання)-в додаткові пальники, розташовані вище основних, з кількістю повітря нижче ніж стехіометричне значення. Завдяки цьому утворюється зона відновлення оксидів азоту до молекулярного азоту, що призводить до зниження емісії приблизно на 50 % [1, 2]. Решта необхідного для повного спалювання палива повітря подається у сопла допалювання, які розташовані вище додаткових пальників.

The Investigation of the Efficiency of the Nitrogen Oxides Reduction by Advanced Reburning Method Application With the Coal Dust as a Reburning Fuel

“…Перша в Україні система триступеневого спалювання вугілля, яка використовує в якості палива допалювання вугільний пил, змонтована на блоці №6 ДТЕК Ладижинська ТЕС. Результати проведених в ІТТФ НАН України досліджень показали, що є можливість забезпечити 55…60 % зниження емісії оксидів азоту при задовільних втратах палива від недопалу та температурі біля поверхонь системи підвісних ширм [1]. В залежності від навантаження блоку, така ефективність системи забезпечить значення емісії оксиду азоту на рівні 250…340 мг/м 3 , що впритул наближає до нормативів ЄС.…”

“…Проведений аналіз літературних джерел показав, що для визначення швидкості реакцій (1) та (2) доцільно використовувати данні роботи [7], згідно якої кінетичну швидкість реакції (1)…”