Способ сжигания твердого топлива

 

Использование: при сжигании твердого топлива в барботируемом расплаве. Сущность изобретения: при равномерной по сечению ванны интенсивности дутья содержание кислорода в зоне загрузки топлива, составляющей 0,1 0,3 общей площади ванны, увеличивают на 10 30 отн. за счет равномерного ступенчатого уменьшения его содержания в остальной части ванны, при этом количество ступеней в остальной части ванны 1-5.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при сжигании твердого топлива в барботируемом расплаве.

Наиболее близким техническим решением к изобретению (прототип) является способ сжигания твердого топлива путем подачи его в силикатный расплав и барботированная расплава кислородсодержащим газом, из которого 40-95% подают на барботирование расплава, а остальное количество вводят над расплавом и ведут в нем дожигание продуктов неполного сгорания топлива.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет осуществлять процесс сжигания топлива в полностью восстановительной атмосфере в режиме с небольшим недостатком кислорода (α=0,9-1,0) ввиду равномерного распределения последнего по всему сечению ванны расплава, в то время как содержание углерода топлива за счет выгорания убывает от зоны загрузки топлива к зоне выгрузки шлака. Это приводит к тому, что в конце ванны расплава будет образовываться окислительная атмосфера, которая отрицательно влияет на степень извлечения металлов и серы из минеральной части топлива и способствует образованию на подине ванны настылей в виде тугоплавкого магнетита (Fe₃O₄). Кроме того, наличие свободного кислорода в газах в конце ванны и продуктов неполного сгорания в остальной части приведет к нерегулируемому дожиганию последних в зоне смешения газов, повышению температуры и увеличению образования экологически вредных оксидов азота (NO_x).

Для того, чтобы избежать избытка кислорода в конце ванны расплава, сжигание топлива необходимо вести при большем недостатке кислорода, что приведет к увеличению общего недожога топлива и снижению эффективности его сжигания.

Изобретение направлено на повышение эффективности процесса сжигания топлива и снижение образования вредных оксидов серы (SO₂) и азота (NO_x).

Технический результат достигается тем, что в известном способе сжигания твердого топлива согласно изобретению при равномерной по сечению ванны интенсивности дутья содержание кислорода в газе в зоне загрузки топлива увеличивают на 10-30 отн. за счет равномерного ступенчатого уменьшения его содержания на ту же величину в остальной части ванны, при этом площадь зоны с повышенным содержанием кислорода составляет 0,1-0,3 общей площади ванны, а количество ступеней в остальной части ванны равно 1-5.

Перераспределение содержания окислителя в газе по сечению ванны в соответствии со стехиометрией содержанию углерода в расплаве позволит вести процесс сжигания топлива в восстановительной атмосфере даже при самых малых коэффициентах недостатках кислорода в дутье, что способствует снижению образования оксидов серы (SO₂) и азота (NO_x) и повышению эффективности процесса.

Увеличение содержания кислорода в зоне загрузки топлива менее 10 отн. не обеспечивает полного исключения проскока кислорода с газами в хвосте ванны, а его увеличение более 30 отн. приводит к недожогу топлива в конце ванны и неравномерному прогреву ванны по сечению.

Поверхность зоны с повышенным содержанием кислорода в дутье менее 0,1 общей площади ванны недостаточна для улучшения распределения топлива по сечению ванны и может привести к локальному переокислению и перегреву расплава.

Увеличение площади зоны с повышенным содержанием кислорода в дутье свыше 0,3 общей площади ванны не обеспечивает стехиометрическому соответствию его содержания содержанию углерода топлива.

Увеличение ступеней в зоне с уменьшенным содержанием кислорода в дутье более 5 нецелесообразно из-за усложнения схемы коммуникаций, увеличения затрат и усложнения условий эксплуатации.

П р и м е р. На опытной установке с площадью пода 0,25 м² и длиной ванны расплава 1,2 м сжигали донецкий уголь марки АШ состава, мас. C^r 60,32; H^r 2,03; S^r 0,95; O^r 4,8; N^r 2,12; A^r 29,78. Набор ванны вели заливкой жидкого расплава золы этого же угля. Уголь в количестве 10 кг/ч грузили на расплав в первую четверть продольного сечения ванны. Расплав барботировали воздушно-кислородной смесью со средним содержанием кислорода в дутье 30% Сжигание угля вели с общим средним недостаткам кислорода, равном 0,95. Содержание кислорода в продуктах сгорания замеряли в четырех зонах по длине ванны. Первую серию опытов (прототип) проводили с равномерным по сечению ванны содержанием кислорода в дутье. При этом уже в третьей зоне в отходящих газах обнаружилось содержание кислорода (до 0,05%), а в конце ванны (четвертая зона) его содержание составляло 1-1,5% Следующая серия опытов проводилась с увеличением содержания кислорода в дутье в зоне загрузки топлива 5-35 отн. При этом установлено, что при увеличении содержания кислорода в дутье в зоне загрузки топлива до 10 отн. наблюдается небольшой проскок кислорода в конце ванны, а от 10 и более отн. его совсем не обнаружено.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить эффективность процесса сжигания твердого топлива в расплаве и снизить образование вредных оксидов серы и азота.

Формула изобретения

СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА путем подачи его в ванну силикатного расплава и барботирования расплава кислородсодержащим газом, из которого 40 95% подают на барботирование расплава, а остальное количество вводят над расплавом и ведут в нем дожигание продуктов неполного сгорания топлива, отличающийся тем, что при равномерной по сечению ванны интенсивности дутья содержание кислорода в газе в зоне загрузки топлива увеличивают на 10 30 относительно. и равномерно ступенчато уменьшаютт его содержание на ту же величину в остальной части ванны, при этом площадь зоны с повышенным содержанием кислорода равно 0,1 0,3 общей площади ванны, а количество ступеней в остальной части ванны равно 1 5.