Горелки с рециркуляцией

На котлах ТГМП-314А (энергоблоки 300мвт) Институтом газа АН Украины были проведены две серии опытов по изучению влияния схемы подачи рециркуляционных газов через горелку. В первой серии была использована существующая система рециркуляции, которая предусматривает ввод рециркуляционных газов по кольцевому периферийному каналу газомазутной горелки конструкции ХФ ЦКБ-ТКЗ (Харьковский филиал ЦКБ) производительностью 4350 кг/ч мазута с паромеханической форсункой типа «Факел». Увеличение степени рециркуляции незначительно влияет на выход оксидов азота вследствие нерациональной схемы подачи рециркуляционных газов в топку. По существующей схеме рециркуляционные газы из-за конического раскрытия торкретированной насадки направляются мимо зоны горения, слабо влияя на её температурный уровень. Для усиления влияния рециркуляционных газов на зону горения Институтом газа АН Украины, ВТИ и ТЭЦ-5 Киевэнерго проведена реконструкция горелок, которая заключалась в том, что торкретированные насадки, разделяющие потоки рециркуляционных газов и воздуха, были удалены, а камеры периферийной подачи газа - укорочены. Таким образом, в полости горелки была организована камера предварительного перемешивания рециркуляционных газов с периферийным потоком воздуха, что позволило подать рециркуляционные газы в смеси с воздухом непосредственно в зону горения и, следовательно, более интенсивно охладить её (рис. 1.2).

Во время второй серии опытов котёл работал в номинальном режиме по нагрузке, коэффициент избытка воздуха перед водяным экономайзером составлял 1,02–1,04, степень рециркуляции дымовых газов изменялась от 2,8 до 17 %. При работе на реконструированных горелках рециркуляция дымовых газов более эффективно снижает выход оксидов азота. Повышение степени рециркуляции от 2,8 до 17% соответствовало снижению концентрации оксидов азота в дымовых газах от 625 до 350 мг/м³, т.е. каждый процент повышения степени рециркуляции снижает выход оксидов азота на 3 % (до реконструкции 1 %).

На основании проведённых исследований совместно с ВТИ и Таганрогским ПО «Красный котельщик» разработаны горелочные устройства с перемешиванием части воздуха и газов рециркуляции в пределах горелки для двух энергоблоков 800 Мвт Сургутской ГРЭС-2 (котлы ТГМП-204), работающих на природном газе.

Реконструкция сводится к следующему:

1) длина обечайки, разделяющей каналы рециркуляционных газов и вторичного воздуха, укорачивается на 300 мм или в ней делаются прорези вдоль каналов длиной 300–400 мм;

2) длина обечайки, разделяющей каналы первичного и вторичного воздуха, уменьшается со стороны амбразуры на 200 мм;

3) закрутка вторичного воздуха ликвидируется.

Рис. 5.2. Схема горелочного устройства с подачей газов рециркуляции между каналами воздуха (в «рассечку»)

Ещё одним типом горелочного устройства с пониженным выходом NO_x является разработанная САФ ВНИИПромгаз, ВТИ и ХФ ЦКБ. Минэнерго экологически чистая газомазутная горелка большой мощности. На рисунке представлена горелка с пониженным выходом оксидов азота, разработанная для энергетических котлов. В конструкции этой горелки эффект снижения выбросов NO_x достигается путём подачи дымовых газов рециркуляции по кольцевому каналу между центральным и периферийным каналами воздуха, что создаёт в горелке две ступени сжигания топлива, а также путём подачи природного газа в кольцевой канал дымовых газов рециркуляции через систему газораздающих трубок. Смешение природного газа с дымовыми газами рециркуляции приводит к затягиванию процесса воспламенения и как следствие – к снижению выбросов NO_x. Внедрение таких горелок на котлах производительностью 320 т/ч Шатурской ГРЭС позволило снизить выбросы NO_x от 335 до 120 мг/м³ при работе на газе и от 510 до 250 мг/м³ при работе на мазуте (О₂ = 6%). При этом доля дымовых газов рециркуляции, подаваемых в горелку, составляла всего 8%.