Способ подготовки водоугольной суспензии к сжиганию
Изобретение относится к теплоэнергетике , в частности к способу подготовки водоугольной суспензии (ВУС) .к сжиганию. Цель - улучшение эксплуатационных характеристик целевого продукта, т.е. улучшение процессов воспламенения и выгорания ВУС. Для этого подготовку ВУС к сжиганию ведут путем ее мокрого помола в присутствии 1 - 2 мас.% нафталинсульфокислоты и/или лигносульфонатов и последующей гомогенизацией совместно с добавкой порошкообразной соли железа или марганца, или бария, взятых в количестве 0,05 - 0,1 мас.% в расчете на сухой уголь при пропускании водоугольной суспензии непосредственно перед сжиганием через циркуляционный контур с нагревателем. Эти условия сокращают время воспламенения от 0,4- 1,24 до 0,20 - 1,20 с, время горения от 0,59 - 6 до 0,4 -4,95 с. 2 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (I 1) (Sl)5 С 10 1 1/32
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
К) с0 (2 11 4842333/04 (22) 10.05.90 (46) 23.04;92. Бюл.¹15 (71) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) Н, Н.Кузина, P.À.Ëèïøòåéí, В.И.Бабий, В.М.Барбараш, В.С.Вдовченко, А.M.Xèäèÿтов и В.А.Степашкина (53) 665.75 (088.8) (56) Заявка Японии ¹ 55-39237, кл. В 02С
23/06, 1981.
Патент США № 4477260, кл. C10L1/32, 1984. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ВОДОУГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ. К СЖИГАНИЮ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к способу подготовки водоугольной суспензии (ВУС) к сжиганию.
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при подготовке к сжиганию обводненного топлива в виде водоугольных суспензий (ВУС) в котлоагрегатах тепловых электростанций (ТЭС), а также в газогенераторах и парогазовых установках.
ВУС вЂ” новое для энергетики топливо, которое приготавливают-на месте добычи углей и затем транспортируют по трубопроводу до места потребления, Известны способы под.отовки ВУС к сжиганию, включающие ее мокрый помол в присутствии 0,001 — 5 мас.% нафталинсульфокислот или лигносульфона гов и гомогени-. . зацию.
Для известных способов характерна недостаточная полнота выгорания топлива изЦель — улучшение эксплуатационных характеристик целевого продукта, т.е. улучшение процессов воспламенения и выгорания
BYC. Для этого подготовку ВУС к сжиганию ведут путем ее мокрого помола в присутствии 1 — 2 мас.% нафталинсульфокислоты и/или лигносульфонатов и последующей гомогенизацией совместно с добавкой порошкообразной соли железа или марганца, или бария, взятых в количестве 0,05 — 0,1 мас.% в расчете на сухой уголь при пропускании водоугольной суспензии непосредственно перед сжиганием через циркуляционный контур с нагревателем. Эти условия сокращают время воспламенения от 0,4 — 1,24 до
0,20 — 1,20 с, время горения от 0,59 — 6 до
0,4 — 4.95 с. 2 ил., 1 табл. за того, что данный тип присадки улучшает стабильность и реологические качества
ВУС, но практически не влияет на процесс горения суспензии.
Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик целевого продукта, включая скорость горения капель ВУС.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу подготовки ВУС к сжиганию, включающему ее мокрый помол в присутствии 1 — 2% нафталинсульфокислот и/или лигносульфонатов и. гомогенизацию, последнюю ведут с добавкой порошкообразной соли железа или марганца, или бария, взятых в количестве 0,05 — 0,1 мас,% в расчете на сухой уголь при пропускании водоугольной суспензии непосредственно перед
1728291 сжиганием через циркуляционный контур с нагревателем.
На фиг.1 изображена схема установки для приготовления и сжигания твердого топлива по предлагаемому способу; на фиг,2 — график зависимости скорости выгорания коксового остатка от размера частиц.
Установка содержит мельницу 1 мокрого помола, соединенную углепроводом 2 с резервуаром 3 для хранения ВУС. Последний включен в циркуляционный контур с насосом 4, фильтром 5 и подогревателем 6.
К контуру через гомогенизатор 7 с узлом 8 ввода присадки и расходомер 9 подключены форсунки котла 10.
Способ осуществляют следующим образом.
В мельницу 1 подают топливо и воду, содержащую пластифицирующие добавки на основе нафталинсульфокислот (НФУ, НФК и т.д,) и/или лигносульфонатов. По эффективности воздействия оба эти рода веществ примерно одинаковы, Полученную
ВУС по углепроводу 2 подают в резервуар
3, откуда ее насосом 4 направляют в циркуляционный контур с фильтром 5 и теплообменником 6. В фильтре 5 происходит отделение от ВУС посторонних предметов и крупных кусков угля. Перед подачей в котел
10 ВУС нагревают в теплообменнике 6 и пропускают через гомогенизатор 7, куда через узел 8 в порошкообразном воде добавля ют и рисадку двухвале нтн ых металлов.
Пример. Водоугольную суспензию получают в мельнице мокрого помола из кузнецкого угля марки Д (W = 3,5%, Ad = 1 9 4% Cá" = 79 2% H4è= 5,6%, Q = 32,4 МДж/кг) с распределением угольных частиц, характеризующимся остатками на ситах 200 мк Rzoo = 15%, 100 мк й1ою = 50% при максимальном размере частиц 315 мк. В процессе помола в мельницу вводят пластифицирующую добавку НФУ в количестве 1% на сухой уголь. Концентрация угля в BYC составляет 62,0% структурная вязкость 0 8 Па с. Далее ВУС пропускают через циркуляционный контур и гомогенизатор, в который вводят одну из присадок FeS04, MnClz, ВаС! (в порошкообразном виде) в количестве 0,04 — 0,2 Fe
Мп, Ва в пересчете на сухой уголь. Подготовленную таким образом ВУС сжигают в печи лабораторного стенда в виде отдельных капель. Процесс горения капли изучают с помощью скоростной киносъемки.
В опытах определяют длительность процессов воспламенения и выгорания кап ел ь сус пензии в задан н ых условиях.
Результаты экспериментов представлены в таблице и фиг,2 в виде зависимости
50 длительности воспламенения и выгорания коксового остатка от размера капель ВУС в заданных условиях (Тгод = 1173 К, содержание 0 21,0%).
Процессы воспламенения и выгорания капель ВУС по предлагаемому способу протекают значительно быстрее, чем без присадок и пластифицирующей добавки или при отсутствии хотя бы одной из них. При этом совместное воздействие на процесс горения
ВУС пластифицирующей добавки (НФУ или лигносульфонаты) и одной из присадок (FeS04, МпС1 ) вызывает синергетический эффект. Например, для ВУС с размером капель 0,9 мм продолжительность одной стадии горения коксового остатка составляет; без присадок 6,2 с, с FeS04 5,9 с, с Н ФУ 6 с, а при их совместном присутствии 3,04 с, тогда как ожидаемое снижение времени выгорания в этом случае составляет 0,5 с, т.е, общее время выгорания должно составлять
5,7 с.
Из присадок FeSO4 и MnClz в сочетании с добавкой НФУ (или лигносульфонатов) наибольшейй эффективностью обладает присадка FeS04 с НФУ (либо лигносульфонатами), для ВУС с этими добавками наблюдается ускорение горения коксового остатка в 2 раза. Кроме изучения влияния на процесс горения названных присадок, проводятопыты с присадкой BaCIz в количестве 0,04 — 0,2%
Ва на сухой уголь. Для ВУС с этой присадкой наблюдается также ускорение горения, но в большей степени на стадии воспламенения коксового остатка, для нее также характерно ускорение процесса воспламенения и выгорания коксового остатка при совместном введении с НФУ (или лигносульфонатов) в ВУС.
Таким образом, присадки FeS04, МпС!г, BaCIz в количестве 0,05-(g при введении в ВУС, содержащую присадку НФУ (либо лигносульфонаты), позволяют ускорить процесс горения суспензии в топках котлоагрегатов ТЭС и, следовательно, уменьшить потери с механическим недожогом топлива, Наибольший эффект от введения присадок достигается при концентрации 0,05 — 0,1%
Fe, Мп и Ва на сухой уголь.
Формула изобретения
Способ подготовки водоугольной суспензии к сжиганию, включающий ее мокрый помол в присутствии 1 — 2 мас. нафталинсульфокислот и/или лигносульфонатов и гомогенизацию, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик целевого продукта, гомогенизацию ведут с добавкой порошкообразной
1728291 ной суспензии непосредственно перед сжиганием через циркуляционный контур с нагревателем, Размер Концен
1, I капель трация
Время горения коксового остатка, с
НФУ (2, 04) ЛС (1, 04)
+ НФУ (1, 04) ЛС (2, 03)
+ НфУ (1, 04) Без присадок
ЛС ЛС
НФУ (1 5 о) НФУ (1,5Ф)
+ГеЯО+
ВУС, мм присадки, о (1, ОФ) (2,0 ) 6,10 6,00 6,00
О 6,20 6, 0,04
0,05
0,1
0,2
00 5,90
0,9
3,30 3,28 3,20
О 4,8 3, 0,04
0,05
0,1
0,2
18 3,19
0,7
О 2,8 1, 0,04
0,05
0,10
О 20
63 1,62 1,63 1,63 1,62
0,5
1,10 1,08 1,07
08 1;07
0,4
О 2,00 1, 0,04
0,05
0,10
0,20
58 0,58 0,60 0,59 0,56
0,55
0,55
0,34
0,32
0,32
0,3
О 1,5 О, 0,04
0,05
0,10
0,20
55 соли железа или марганца, или бария, взятых в количестве 0,05 — 0,1 мас.% в расчете на сухой уголь при пропускании водоуголь5,9
3,10
3,05
3,04
3,04
3,16
1,94
1,83
1,83
1,82
1,60
1,00
0,93
0,92
0,92
1,06
1,00
0,61
0,60
0,59
1728291
Продолжение таблицы
Размер;, Время капель;
В Ус, Hyy l tl(by l tlrPy+ мм (2,03). (1,0i) (1,0i)
+FeS0 +ЛС ЛС горения коксового остатка,с
ЛС (2,0/)
+ ВаС1
ЛС (2,0 )
+ NnCl
ЛС (2, Оф)
+ FeS0 (2, 04)+
Ре Я(!„1
0,9
3,1l 3,08
3,05 3,04
3,03 3,02
3,04 .3,02
0,7
1,94 1,90
1,82 1,81
1,82 1,80
1,82 1,80
2,60
2,20
2,20
2,18
0,5
1,58 l 10
1,09
1,09
1,00 0,99 2,00
0,93 0,92 1,62
0,91 0,91 1,60
0,91 0,91 1,60
0,4
0,98 . 1,98
0,58 1,94
0,57 1,93
0,59 1,93
0,3
1,00
0,60
0,59
0,59
0,54
0 30
0,29
0,29
0,52
0,31
0,30
0,30 (2, Оф)
БаС1
5,00
4,93
4,97
4,94
4,21
4,00
4,00
3,96
НФУ+ (1, 0 )+
ЛС (2, 03)
+ И1С1, 3,90
3,69
3,61
3,59
0,60
0,40
0,38
О 38
3,30
3,21
3,16
3,16
1,98
1,85
1,85
1,83
1,02
0,94
0,93
0,93
1,05
0,63
0,62
0,62
0,58
0,38
0,36
0,36
3,95
3,90
3,78
3,77
2,63
2,18
2,18
2, l7
1,59
1,14
1,14
1,12
1,5"
1,34
1,32
1,32
0,62
0,41
0,40
0,4
5,05
4,96
4,95
4,95
4,21
4,01
4,00
3,97
2,01
1,64
1 61
1,61
1,99.
1,92
1,92
1,9l
0,98
0,75
0,75
0,73
1728291
Догадка
Фиг.1
04 ог 03 оу оу о 07 08 оУ
Разпгр гуопе ь,,чн
Составитель К. Харитонов
Редактор Н. Рогулич Техред М,Моргентал Корректор М. Кучерявая
Заказ 1381 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
