Способ подготовки к сжиганию угольных суспензий

 

Использование: на тепловых электростанциях. Сущность изобретения: способ подготовки к сжиганию угольных суспензий включает смешение суспензий с твердой угольной фазой в гомогенизаторе с одновременным контролем расхода последней перед подачей полученной смеси в распылительное устройство. Отличительными признаками способа является то, что перед смешиванием определяют эффективную вязкость, влажность и объемный расход суспензий, влажность твердой угольной фазы, задаются вязкостью полученной смеси из условий распыливания, а расход твердой фазы рассчитывают по указанной в описании формуле. Способ позволяет повысить качество и калорийность угольно-суспензионного топлива. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях.

Известен способ подготовки к сжиганию угольных суспензий, включающий смешивание суспензий с твердой угольной фазой в гомогенизаторе с одновременным контролем расхода последней перед подачей полученной смеси в распылительное устройство.

Недостатком способа является отсутствие контроля за параметрами поступающих на смешение компонентов, вследствие чего получаемая суспензия не имеет оптимальных топливных свойств.

Целью изобретения является повышение качества и калорийности угольно-суспензионного топлива.

Эта цель достигается за счет того, что в известном способе подготовки к сжиганию угольных суспензий, включающем смешение суспензий с твердой угольной фазой в гомогенизаторе с одновременным контролем расхода последней перед подачей полученной смеси в распылительное устройство, перед смешиванием определяют эффективную вязкость μ_o, влажность W_о и объемный расход G_о суспензии, влажность W_Δ твердой угольной фазы, задаются вязкостью μ полученной смеси из условий распыления, а расход G_Δ твердой фазы рассчитывают по формуле G_Δ=G_o где ΔC допустимое увеличение концентрации угольной суспензии; К эмпирический коэффициент.

На чертеже показана схема установки для подготовки к сжиганию угольной суспензии, поступающей к месту использования (например, на ТЭС) по трубопроводу.

Магистральный углепровод 1 снабжен блоком 2 приборов, измеряющих параметры поступающей суспензии, и подсоединен к гомогенизатору 3, куда с угольного склада 4 через блок 5 пылеприготовления и вакуумирования поступает по трубопроводу 6 твердая угольная фаза (пыль). Трубопровод 6 также снабжен блоком 7 приборов для измерения параметров угольной смеси.

Получаемая в гомогенизаторе 3 готовая к сжиганию угольная суспензия поступает в накопительный резервуар 8, откуда насосом 9 подается в распылительные устройства котлоагрегатов, например топки ТЭС.

Поступающая по трубопроводу угольная суспензия имеет исходные параметры: эффективную вязкость μ_o, влажность W_о, зольность А_о, сернистость S_о, при этом объемный расход суспензии составляет G_о. Все параметры потока непрерывно контролируются блоком 2 приборов. На угольном складе 4 ТЭС находится уголь со свойствами: влажность W_Δ, зольность A_Δ сернистость S_Δ, причем эти параметры также контролируются на входе в гомогенизатор 3. Объемный расход твердого топлива (пыли) имеет величину G_Δ, которая задается в зависимости от требуемых на выходе из гомогенизатора 3 параметров суспензии.

В результате смешения угольной суспензии и угольной пыли образуется топливо с более высокой концентрацией С угля и, соответственно, с уменьшенной влажностью W, а зольность А и сернистость S по- лученного топлива составляют промежуточную величину от исходных данных. Общий объемный расход G полученного топлива равен сумме расходов суспензии G_о и угольной пыли G_Δ.

Расход угольной пыли, добавляемой в угольную суспензию, и, соответственно, увеличение концентрации твердого в топливе однозначно определяются из условия допустимой для используемых распылительных устройств величины эффективной вязкости μ получаемого топлива. Так, подаваемое на распыл топливо должно иметь эффективную вязкость μ A ˙ exp (K˙ C) (1) где A и К эмпирические коэффициенты, характеризующие конкретный вид топлива и условия распыливания; С концентрация твердого в топливе.

При известности величины эффективной вязкости μ_o исходной суспензии, поступившей по трубопроводу, можем определить допустимое увеличение концентрации топлива в гомогенизаторе μ_o=A·exp(K·C_o)(1ʹ) ΔC (2) где коэффициент K для водоугольного топлива составляет 33,4 (из каменных углей): 18,8 (из бурых углей); 15,5 спиртоугольного топлива.

При этом относительное увеличение теплоты сгорания (калорийности) топлива определяется следующим образом: где I теплота сгорания сжигаемого топлива; I_o теплота сгорания исходной суспензии; Q_с теплота сгорания сухого угля;
Q_п теплота испарения воды.

Величина объемного расхода пылеугольного протока G_Δ, добавляемого в суспензию, определится из условий
G G_o + G_Δ, (4) где G суммарный объемный расход,
GW G_oW_o + G_ΔW_Δ, (5) где GW суммарное количество влаги в топливе,
W W_o Δ C, (6) где W влажность конечного продукта.

G_Δ=G_o G_o
(7)
Аналогичным образом можно проконтролировать параметры получаемого топлива по зольности и сернистости и при необходимости откорректировать величину расхода G_Δ.

A
(8)
S
(9)
П р и м е р 1. Исходная суспензия, поступающая по трубопроводу, имеет следующие параметры:
μ_o 500 сПз W_о 0,4
A_о 0,15 S_о 0,012
G_о 100 кг/с Q_с 27,2 МДж/кг
Q_п 2,26 МДж/кг.

Характеристики угля на складе:
W_Δ= 0,1 A_Δ 0,1 S_Δ 0,008
Допустимое увеличение концентрации ΔС при допустимом значении эффективной вязкости сжигаемого топлива μ 2000 сПз составит:
ΔC 0,0415 W=0,3585 а допустимый расход угольной пыли
G_Δ=G_o 100 (кг/с) 16,05 (кг/с)
G G_o + G_Δ=116,05 (кг/c)
Относительное увеличение теплоты сгорания (калорийности) топлива составит в соответствии с (3):
0,0793
Контрольный расчет зольности и сернисто- сти показывает:
A 0,1403
S 0,0112
т.е. A_Δ< A < A_o и S_Δ< S < S_o.

П р и м е р 2. Если, наоборот, уголь на складе имеет большую зольность и сернистость, чем исходная суспензия, и повышенную влажность
A_Δ= 0,18 S_Δ= 0,014 W_Δ 0,20
Δ C 0,0415 W W_о Δ С
0,4 -0,0415= 0,3585
G_Δ=G_o 100 26,18 (кг/с)
G G_o + G_Δ= 126,18 (кг/с)
A 0,158
S 0,0125
т.е. A_о < A < A_Δ и S_о < S < S_Δ
0,0793
При превышении значений S выше допустимых по условиям сжигания возможно введение специальных добавок (например, соединений кальция) уже на стадии гомогенизации, что исключает необходимость транспортировать суспензию вместе с добавками и снижает энергозатраты на транспорт.

Таким образом, по результатам измерения свойств и расхода суспензии, поступающей по трубопроводу, и при известности свойств угля, находящегося на складе, а также исходя из заданного предельного значения вязкости подаваемого на сжигание топлива определяется возможный расход угольной пыли, добавляемой в суспензию, и контролируются характеристики получаемого топлива: μ W, A. S.

Благодаря такому процессу подготовки к сжиганию угольной суспензии, поступающей на ТЭС по магистральному трубопроводу, повышается теплота сгорания топлива, благодаря стабилизации свойств топлива улучшается работа горелок, задействуется резервный комплекс пылеприготовления ТЭС, обеспечивается возможность влияния на свойства топлива с помощью добавок непосредственно перед сжиганием и исключается их транспортирование по трубопроводу.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К СЖИГАНИЮ УГОЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ, включающий смешивание суспензий с твердой угольной фазой в гомогенезаторе с одновременным контролем расхода последней перед подачей полученной смеси в распылительное устройство, отличающийся тем, что перед смешиванием определяют эффективную вязкость μ_o, влажность W₀ и объемный расход суспензии G₀, влажность W_Δ твердой угольной фазы, задаются вязкостью полученной смеси m из условий распыливания, а расход твердой угольной фазы рассчитывают по формуле

где допустимое увеличение концентрации угольной суспензии;
K - эмпирический коэффициент.

РИСУНКИ

Рисунок 1