Способ приготовления пылевидного топлива для сжигания и система приготовления пылевидного топлива

 

Изобретение может быть использовано как в котельных установках электростанций, работающих на твердом топливе, так и в отопительных паровых и водогрейных котлах. Способ приготовления пылевидного топлива для сжигания включает предварительное измельчение твердого топлива до частиц размером менее 5 мм с последующим тонким измельчением и транспортировкой пыли газовым потоком в горелки. Мелкое измельчение осуществляют в окислительной среде путем сухой механической деструкции в поле центробежных сил до частиц размером 6...15 мкм за счет взаимодействия с лопатками, расположенными на концентрических установленных дисках, которые вращаются в противоположные стороны, при этом в пылегазовый поток перед сжиганием вводят водяной пар в количестве 1,0. ..3,0 мас.%. Система приготовления пылевидного топлива содержит бункер, мельницу, вентилятор, входной патрубок которого соединен с трубопроводом подвода воздуха и/или отбора топочных газов, и горелки, соединенные пылепроводом с мельницей. Система дополнительно содержит включенную в пылепровод перед горелками струйно-роторную мельницу, состоящую из нескольких концентрически установленных роторов, выполненных в виде дисков с лопатками, образующими сопловые каналы, которые вращаются в противоположные стороны. Горелки дополнительно подключены к трубопроводу водяного пара. Изобретение позволяет повысить эффективность сжигания пылевидного топлива и создать простую и надежную в эксплуатации систему приготовления пылевидного топлива, обеспечивающую получение оптимального для процесса горения фракционного состава частиц твердого топлива с минимальными затратами. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано как в котельных установках электростанций, работающих на твердом топливе, так и в отопительных паровых и водогрейных котлах.

Из уровня техники известен способ приготовления пылевидного топлива для сжигания путем измельчения дробленых кусков твердого топлива-угля до частиц размером менее 300 мкм, отделение частиц размером более 50 мкм и транспортировку полученной пыли газовым потоком к горелкам (SU 150100 A, F 23 K 1/02, 1962; М. А. Стырикович, К.Я. Катковская, Е.П. Серов, Парогенераторы электростанций, М-Л., "Энергия", 1966 г., с. 54-57, 67-68).

Основным недостатком приготовленного таким способом топлива является значительные потери тепла при его сжигании из-за неполноты сгорания, обусловленной неравномерностью фракционного состава пыли и относительно большим размером частиц.

Известен также способ приготовления пылевидного топлива для сжигания, который включает предварительное измельчение твердого топлива до частиц размером менее 6 мм с последующим тонким измельчением до размера менее 20 мкм (RU 1796663 С1, C 10 L 1/32, 1989; SU 1530099 A1, C 10 L 1/32, 1984). При этом тонкое измельчение производят в присутствии воды в гидравлическом диспергаторе, что приводит к образованию водоугольного топлива, при сжигании которого образуются уходящие газы с высокой влажностью, обладающие повышенной агрессивностью, что резко снижает надежность работы хвостовых поверхностей нагрева, повышает коррозию металла различных элементов конструкции котельной установки в целом.

Известна система приготовления пылевидного топлива, содержащая бункер, мельницу, вентилятор, входной патрубок которого соединен с трубопроводом подвода воздуха и/или отбора топочных газов, и горелку, соединенную пылепроводом с мельницей (SU 1250782 A1, F 23 K 1/00, 1986; М.А. Стырикович, К.Я. Катковская, Е.П. Серов, Парогенераторы электростанций, М-Л., "Энергия", 1966 г., с. 66).

В такой достаточно простой схеме с прямым вдуванием пыли производительность мельницы определяет нагрузку котла, а эффективность работы последнего особенно на переменных режимах в большой степени зависит от тонкости помола угольной пыли и равномерности фракционного состава.

Однако при одноступенчатом размоле с использованием известных конструкций среднеходовых мельниц и мелющих вентиляторов сложно получить оптимальные для процесса горения параметры твердых частиц топлива, что делает данную систему пылеприготовления экономически нецелесообразной.

Изобретение направлено на повышение эффективности сжигания пылевидного топлива и создание простой и надежной в эксплуатации системы приготовления пылевидного топлива, обеспечивающей получение оптимального для процесса горения фракционного состава частиц твердого топлива с минимальными затратами.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе приготовления пылевидного топлива для сжигания, включающем предварительное измельчение твердого топлива до частиц размером менее 3÷5 мм с последующим тонким измельчением и транспортировкой пыли газовым потоком в горелки, согласно изобретению мелкое измельчение осуществляют в окислительной среде путем сухой механической деструкции в поле центробежных сил до частиц размером 6÷15 мкм за счет взаимодействия с лопатками, расположенными на концентрически установленных дисках, которые вращаются в противоположные стороны, при этом в пылегазовый поток перед сжиганием вводят водяной пар в количестве 1,0÷3,0 мас.%.

При этом система приготовления пылевидного топлива, содержащая бункер, мельницу, вентилятор, входной патрубок которого соединен с трубопроводом подвода воздуха и/или отбора топочных газов, и горелки, соединенные пылепроводом с мельницей, согласно изобретению дополнительно содержит включенную в пылепровод перед горелками струйно-роторную мельницу, состоящую из нескольких концентрически установленных роторов, выполненных в виде дисков с лопатками, образующими сопловые каналы, которые вращаются в противоположные стороны.

Кроме того, горелки дополнительно подключены к трубопроводу водяного пара.

Наличие струйно-роторной мельницы обеспечивает получение механоактивированной мелкодисперсной фракции (фазы) с размером твердых частиц от 6 до 15 мкм, насыщенной химически связанным кислородом, которая транспортируется в газовом потоке непосредственно к горелкам, что при введении 1,0÷3,0 мас.% водяного пара позволяет получить пылевидное топливо с высокими энергетическими свойствами, которое при оптимальной организации процесса сжигания в топке может обеспечить экономически наибольшее тепловыделение с предельным использованием теплоты сгорания при минимальном уровне вредных выбросов в окружающую среду.

На чертеже представлена схема системы приготовления пылевидного топлива.

Система приготовления пылевидного топлива содержит бункер 1, питатель угля 2, мельницу 3 с сепаратором 4, струйно-роторную мельницу 5, которая соединена пылепроводом 6 с горелкой 7, и вентилятор 8, к входу которого подключен трубопровод 9 подвода воздуха и трубопровод 10 отбора топочных газов из котла 11. Струйно-роторная мельница 5 состоит из набора концентрически установленных роторов 12, 13, 14, выполненных в виде дисков с лопатками 15, образующими сопловые каналы 16, которые вращаются в противоположные стороны.

Горелки 7 для сжигания пылевидного топлива снабжены патрубком 17 подачи водяного пара и патрубком 18 вторичного воздуха.

Заявленный способ приготовления пылевидного топлива может быть использован для индивидуального обслуживания котла 11 с прямым вдуванием и реализуется следующим образом.

Кусковое топливо из бункера 1 поступает на питатель 2 угля, при помощи которого регулируется количество угля, подаваемого в мельницу 3, где происходит сушка, которая обеспечивается нагнетаемой вентилятором 8 смесью горячего воздуха и топочных газов, и размол твердого топлива. Частицы пыли размером менее 5 мм, отделенные в сепараторе 4, транспортируются газовым потоком в струйно-роторную мельницу 5, где в поле центробежных сил в результате разгона струй газовзвеси, сформированных в сопловых каналах 14 роторов 12, 13, 14, вращающихся в разные стороны, и многократного соударения с лопатками 15 - мишенями следующего по ходу движения газовзвеси ротора, которые имеют противоположные направления вращения (векторов окружных скоростей), происходят процессы сухой механодеструкции в окислительной среде, создаваемой поступающей в размольную камеру струйно-роторной мельницы 5 смесью воздуха и топочных газов, обеспечивающие тонкое измельчение частиц пыли до размера 6÷15 мкм, которые сопровождаются процессами механоактивации со связыванием кислорода (окислением).

Из струйно-роторной мельницы 5 пылевидное топливо, имеющее практически однородный фракционный состав твердых частиц с повышенным содержанием химически связанного кислорода, в виде газовзвеси транспортируется непосредственно в горелки 7 котла 11, где в пылегазовый поток вводят 1,0÷3,0 мас.% водяного пара, что существенно интенсифицирует процесс воспламенения, обеспечивает полноту сгорания твердых частиц топлива в топке 19, снижает количество вредных выбросов с продуктами сгорания в окружающую среду.

Формула изобретения

1. Способ приготовления пылевидного топлива для сжигания, включающий предварительное измельчение твердого топлива до частиц размером менее 5 мм с последующим тонким измельчением и транспортировкой пыли газовым потоком в горелки, отличающийся тем, что мелкое измельчение осуществляют в окислительной среде путем сухой механической деструкции в поле центробежных сил до частиц размером 6. . . 15 мкм за счет взаимодействия с лопатками, расположенными на концентрических установленных дисках, которые вращаются в противоположные стороны, при этом в пылегазовый поток перед сжиганием вводят водяной пар в количестве 1,0. . . 3,0 мас. %.

2. Система приготовления пылевидного топлива, содержащая бункер, мельницу, вентилятор, входной патрубок которого соединен с трубопроводом подвода воздуха и/или отбора топочных газов, и горелки, соединенные пылепроводом с мельницей, отличающаяся тем, что дополнительно содержит включенную в пылепровод перед горелками струйно-роторную мельницу, состоящую из нескольких концентрически установленных роторов, выполненных в виде дисков с лопатками, образующими сопловые каналы, которые вращаются в противоположные стороны.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что горелки дополнительно подключены к трубопроводу водяного пара.

РИСУНКИ

Рисунок 1