Способ сжигания твердого топлива



Способ сжигания твердого топлива
Способ сжигания твердого топлива
Способ сжигания твердого топлива

 

F23B90/00 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

Владельцы патента RU 2498155:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение может быть использовано в области энергетики, газовой, угольной и химической отраслях промышленности. Способ сжигания твердого топлива включает подачу его в шлаковый расплав топки, барботирование расплава кислородсодержащим газом или газообразным кислородом, сжигание и вывод продуктов сгорания из топки. Подачу топлива осуществляют со стороны верхнего ряда фурм топки, а сжигание ведут при полном покрытии поверхности расплава шубой слоем от 0,3-0,7 м в зависимости от вида топлива, при этом в ванне расплава создают регулируемое вращательное движение расплава в вертикальной плоскости упругими встречными струями кислородсодержащего газа, подаваемого в расплав на разных уровнях с раздельным для струй регулируемым давлением в пределах 0,8-3 ати. Изобретение позволяет повысить выход оксида углерода при газификации. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области энергетики, газовой, угольной и химической отраслям промышленности.

В России предложен ряд процессов газификации и сжигания угля в расплавленной шлаковой ванне, мало отличающихся друг от друга, имеющих в качестве основного устройства плавильный агрегат: (по авторскому свидетельству №510842 «Способ непрерывной плавки сульфидных материалов» и патентам: США №№4252560 «Пирометаллургический способ обработки сырья тяжелого цветного металла», 4294433 «Пирометаллургический способ и печь для штейна и неочищенных цветных металлов»; Франции «Пирометаллургический способ и печь для превращения руд тяжелых цветных металлов» - заявка №2444721, Японии - заявка №56-45980 «Печь и способ пирометаллургии для обработки шихты тяжелых цветных металлов». Широко внедренный процесс плавки медного сульфидного сырья в ванне шлакового расплава стал основой для разработки многих новых процессов. Печь для всех этих процессов - фьюминговая печь, уже почти сто лет работающую в свинцово-цинковой и оловянной металлургии. Недостатками вышеперечисленных способов является невозможность получения газифицированного топлива.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сжигания твердого топлива (патент РФ №2049291 опуб. 27.11.1995), включающий подачу его в шлаковый расплав топки, барботирование расплава кислородсодержащим газом или газообразным кислородом и вывод продуктов сгорания из топки.

Недостатком данного способа является низкий выход оксида углерода. Опытно-промышленные испытания по переработке углей в шлаковом расплаве показали, что при загрузке углей на шлаковую ванну уголь находится на поверхности и только бурное перемешивание ванны газами дает возможность проникать ему вглубь расплава. В существующих печах это приводит к сжиганию большего количества топлива, чем это необходимо для оптимального процесса газификации.

Задачей изобретения является повышение выхода оксида углерода при газификации, интенсификации этого процесса, расширение возможности его регулирования.

Достигается это за счет способа сжигания твердого топлива, включающего подачу его в шлаковый расплав топки, барботирование расплава кислородсодержащим газом или газообразным кислородом, сжигание и вывод продуктов сгорания из топки. Согласно изобретению подачу топлива осуществляют со стороны верхнего ряда фурм, а сжигание ведут при полном покрытии поверхности ванны топливом (шубой) с изменением высоты слоя 0,3-0,7 м над уровнем расплава в зависимости от вида топлива. При этом в ванне расплава создают регулируемое вращательное движение расплава в вертикальной плоскости созданного упругими встречными струями кислородсодержащего газа, подаваемого в расплав на разных уровнях с раздельным для струй регулируемым давлением газа в пределах 0,8-3 ати, а соотношение кислорода и воздуха в дутье для погруженных в расплав верхних и нижних фурм регулируется раздельно.

Подачу топлива со стороны верхнего ряда фурм осуществляют для того, чтобы оно увлекалось потоком струи (фиг.1, 2) в сторону нижних фурм и увлечение топлива вглубь расплава шлака. Это позволяет более полно извлечь из твердого топлива летучих, а оставшийся более тяжелый коксовый остаток (для угля 60%, для древесины 32%, для торфа 45-47%, для антрацита 99%) выходит из зоны контакта верхней кислородсодержащей струи и попадает в область работы второго ряда более заглубленных фурм, увеличивает зону контакта кислорода с топливом. При этом в расплаве будут проходить следующие реакции:

2С+O2=2CO, С+O2=CO2,

выход которых будет определяться температурой.

Образование на поверхности шлакового расплава шубы из твердого топлива позволяет снизить в генераторном газе содержание CO2, т.к. при выходе газа CO2 из шлакового расплава и прохождения его через слой шубы при температурах свыше 750°C идет реакция:

CO2+C=2СО.

Процесс газификации происходит более активно с малым выходом углекислого газа, если слой органического материала будет полностью закрывать всю поверхность и возвышаться над ней. При этом для различного топлива могут быть подобраны разные режимы. Например, облегченные материалы (торф, дерево) могут иметь слой, непогруженный в расплав на высоту до 0,7 метра, а более тяжелые (уголь, антрацит) не менее 0,3 м.

Следует отметить, что летучие составляющие при соприкосновении угля, торфа или дерева с расплавом мгновенно, взрывоподобно выделяются и разрушают куски топлива на мелкие частички. У антрацита это происходит хуже. Газификация кокса будет происходить также хуже, если не увеличивать концентрацию кислорода в дутье нижних рядов фурм, для этого соотношение кислорода и воздуха в дутье для погруженных в расплав верхних и нижних фурм регулируется раздельно с помощью известных устройств.

При общем давлении в фурмах меньше 0,8 ати интенсивность процесса резко падает, увеличение давления свыше 3 ати приводит к сильному возрастанию пылевыноса.

Опыты по получению генераторного газа проводили в модельных устройствах, имеющих две фурмы расположенные на одном уровне (прототип) и смещенные относительно друг друга (по предложенному способу), помещенные в шахтную печь для компенсации тепловых потерь во внешнюю среду в связи с малыми размерами. В разогретую печь до 1400°C устанавливали устройство, включали дутье, заливали жидкий шлак и включали дутье, после чего на поверхность расплава подавали твердый восстановитель. Результаты анализов на соотношение CO, CO2 и по содержанию одного из газов по прототипу и предложенному способу приведены в таблице.

Таким образом, использование фурм, расположенных на разных высотах, позволяет повысить выход генераторного газа по сравнению с прототипом.

Газогенераторы предложенного типа могут иметь производительность от 500 тонн угля в сутки до 2000-3000 тонн и более.

Способ реализуется на примере газогенератора, приведенного на фиг.1, 2, где 1 - шахта, 2 - загрузочная течка твердого топлива, 3 - направление движения расплава в печи, 4 - перегородка, 5 - верхний ряд кислородовоздушных фурм, 6 - нижние ряд кислородовоздушных фурм, 7 - горелка обогрева сифона, 8 - сифон для выпуска расплава.

Вариант конструкции газогенератора - наклон стенок до 30° от вертикали от уровня расплава в спокойном состоянии или установка горизонтального газохода цилиндрического газохода. Эти варианты конструкции снижают пылевынос за счет снижения скорости газов на выходе из расплава и могут быть применены при газификации мелкого коксика, древесных опилок и других сыпучих материалов.

Работает газогенератор следующим образом.

Через сифон 8 в газогенератор заливается жидкий шлак, наплавленный в какой-либо печи. Жидкая ванна шлака может быть наплавлена газовыми переносными горелками на его подине до уровня нижних фурм 6, после чего включается горелка обогрева сифона 7. Затем включается дутье через нижние фурмы и начинает загружаться твердое топливо через загрузочную течку 2. После появления следов расплава у верхних фурм включается дутье верхних фурм 5 и газогенератор выводится на технологический уровень, включается подача газа в наклоные фурмы 5, 6, создающих вертикальное перемешивание шихты в расплаве 3. Для исключения удаления газов установлены вертикальные перегородки 4.

При непрерывной работе шлак из сифона 8 переливается непрерывно в какую-либо емкость, ковши, миксер, электропечь и др. Горючий газ либо прямо сжигается в газогенераторе, либо через шахту 1 после утилизации физического тепла в котле поступает на очистку и далее используется по назначению.

Газогенераторы предложенного типа могут иметь производительность от 500 тонн твердого топлива в сутки до 2000-3000 тонн и более.

Способ сжигания твердого топлива, включающий подачу его в шлаковый расплав топки, барботирование расплава кислородсодержащим газом или газообразным кислородом, сжигание и вывод продуктов сгорания из топки, отличающийся тем, что подачу топлива осуществляют со стороны верхнего ряда фурм топки, а сжигание ведут при полном покрытии поверхности расплава шубой слоем от 0,3-0,7 м в зависимости от вида топлива, при этом в ванне расплава создают регулируемое вращательное движение расплава в вертикальной плоскости упругими встречными струями кислородсодержащего газа, подаваемого в расплав на разных уровнях с раздельным для струй регулируемым давлением в пределах 0,8-3 ати.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при подготовке и сжигании угля на электростанциях. Способ заключается в измельчении угля природной влажности, его активации путем сушки и последующем сжигании в факеле.

Изобретение относится к теплоснабжению и может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов малой мощности. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для сжигания топлива, предпочтительно твердого, и может быть использовано при сжигании топлива в котлах.

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к топочной технике и предназначено для сжигания твердых топлив в пульсирующем потоке, наиболее эффективно может быть использовано для сжигания твердых отходов, в том числе и брикетированных бытовых отходов.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах утилизации отходов деревообрабатывающих производств при одновременной выработке тепловой энергии и сокращении потребления газа и жидкого топлива.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания твердотопливных отопительных приборов длительного горения с расширенными функциональными возможностями.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания твердотопливных отопительных приборов длительного горения с расширенными функциональными возможностями.
Изобретение относится к способу получения тепловой и электрической энергии из возобновляемых источников. Способ включает сбор растительного сырья, его измельчение и термофильное сбраживание в метантенках с подачей полученного биогаза в газгольдеры с последующим использованием биогаза для получения тепловой и электрической энергии, загрузку сырья производят в метантенки последовательно с интервалом, равным времени сбраживания и разгрузки метантенка, пульпу после сбраживания направляют на двухстадийное механическое обезвоживание до относительной влажности 40-50% с последующей сушкой полученного концентрата до абсолютной влажности 50-60%, полученный концентрат направляют в качестве топлива на сжигание в топке котельной установки с выработкой пара энергетических параметров для производства электроэнергии, а отходящие газы из котельной установки делят на два потока, один из которых направляют на сушку концентрата, а другой поток - на подогрев растительного сырья в метантенках до температуры термофильного сбраживания. Изобретение направлено на наиболее полное извлечение тепловой и электрической энергии из возобновляемых источников, преимущественно растительного сырья, характеризующееся безотходным производством. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение может быть использовано для утилизации горючих отходов, биомассы или иных веществ, содержащих углерод и водород, с целью получения горючих газов. Способ включает подачу в реактор топлива воздуха, их смешивание, сгорание смеси и/или газификации содержащейся в ней твердой основы. В угловые пристенные зоны корпуса реактора на стыке торцов камеры и ее криволинейной боковой стенки дополнительно вводят не менее трех тангенциальных струй воздуха и/или водяного пара массовым расходом от 3 до 7% от объема используемого воздуха, а в среднее сечение вихря со стороны боковой стенки вихревой камеры вводят не менее двух тангенциальных струй воздуха или водяного пара массовым расходом от 10 до 30% от объема используемого воздуха в месте поворота вихря на 180 и 270-310 градусов от начала его формирования. Технический результат заключается в устранении заноса угловых, спиралевидных областей у швов стыковки торцов вихревой камеры и ее криволинейной боковой стенки, а также заноса или шлакования боковой стенки. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике. При использовании в топках котлоагрегатов водоугольного топлива (ВУТ) проблемой является падение температуры в модуле подготовки топливной смеси при подаче ВУТ, что отрицательно влияет на процесс газификации топлива, в результате чего образуется недостаточное количество газовой составляющей для надежного пуска котла из холодного состояния и поддержания стабильного горения на низких нагрузках. Для решения этой проблемы при розжиге котла или поддержании горения на низких нагрузках подачу водоугольного топлива производят в разные места модуля подготовки топливной смеси, а именно в зону возле факела, образуемого высокотемпературным источником тепла, и в зону соединения указанного модуля с топкой, при этом в зону возле факела подают от 10 до 50% пропускного объема топливной линии, а в зону соединения модуля с топкой - от 0 до 100% пропускного объема топливной линии. Благодаря подаче ВУТ в малом объеме в область факела плазмотрона обеспечивается надежная газификация подаваемого топлива, все подаваемое топливо переходит в газовое состояние и начинает легко воспламеняться. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для сжигания растительных отходов, в частности льняной мякины. Топка для сжигания льняной мякины содержит накопительный бункер с дозирующим шнеком, топочную камеру с колосниковой решеткой и механизм золоудаления. Колосниковая решетка состоит из двух частей - верхней, выполненной в виде решетчатого желоба, охватывающего снизу дозирующий шнек, и второй нижней части, выполненной в виде трехгранной призмы. Боковые грани призмы представляют собой горизонтально расположенные решетчатые ступеньки. Изобретение позволяет осуществить полное и интенсивное сжигание льняной мякины. 2 ил.

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической и энергетической областях. Слоевой газификатор непрерывного действия представляет собой аппарат шахтного типа на обратном дутье и состоит из топки с охлаждаемой колосниковой решеткой (1), питателя (2) непрерывной подачи топлива в топку и узла (3) отгрузки кокса и золы, который расположен в нижней части. Питатель (2) непрерывной подачи топлива в топку и узел (3) отгрузки кокса и золы выполнены в виде шнекового транспортера с герметизацией соответственно узла подачи и узла отгрузки. Колосниковая решетка (1) выполнена из труб, по которым протекает холодная жидкость, и установлена наклонно под углом естественного осыпания твердого топлива, с изгибом в нижней части в обратную сторону. В топке со стороны подачи через узел (5) воздуха установлена защитная сетка (4). В боковой части слоевой газификатор оснащен узлом для удаления газов (6). Слоевой газификатор установлен на оси (8) с возможностью отклонения от вертикальной оси в две стороны в пределах изменения угла наклона колосниковой решетки (1), с помощью поворотного механизма. Изобретение позволяет упростить конструкцию газификатора и повысить эффективность процесса газификации твёрдого топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Котел // 2515568
Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в бытовых и промышленных котлах. Предложен котел, содержащий вертикальную камеру газогенерирования, в стенах которой выполнены отверстия для ввода газов рециркуляции, опоясывающую с зазором стены камеры рубашку, потолочное окно загрузки топлива, подовое перекрытие, имеющее решетку для выпуска зольных частиц и генераторного газа, с размещенными над ней соплами для ввода первичного воздуха, вертикальным цилиндрическим патрубком с отверстиями для вывода влаги и летучих веществ, ось симметрии которого совмещена с вертикальной осью симметрии камеры газогенерирования, горизонтальную камеру сгорания с горизонтальной осью симметрии, опоясывающую с зазором для прохода воды рубашку, потолочное перекрытие, имеющее окна для ввода генераторного газа и выпуска продуктов сгорания, подовое перекрытие, вертикальный газоход с нагревателями воды и воздуха, подовым перекрытием, имеющим окно ввода продуктов сгорания, и потолочным перекрытием, имеющим окно вывода продуктов сгорания в дымовую трубу, причем решетка для выпуска зольных частиц и генераторного газа камеры газогенерирования размещена в окне для ввода генераторного газа камеры сжигания, а окно для вывода продуктов сгорания камеры сжигания совмещено с окном ввода продуктов сгорания газохода. Отверстия в стенах и вертикальном патрубке камеры газогенерирования размещены в горизонтальных рядах равномерно по периметру и высоте, вертикальный патрубок в центре камеры газогенерирования имеет потолочное газоплотное перекрытие и подовое перекрытие с окном, подключенным к решетке, причем расстояние между решеткой и осями отверстий стен и патрубка нижних рядов и расстояние между решеткой и осями отверстий стен и патрубка верхних рядов является заданной величиной. Такое выполнение позволит уменьшить недожог вводимых древесных отходов и количество выбросов вредных веществ в атмосферу. 3 ил.

Изобретение относится к энергетике. Горелочное устройство содержит корпус с камерой газогенерации, соплом, воздуховодами и парогенератором водяного пара, состоящим из бачка-испарителя, паропровода, соединенного с паровой форсункой и непосредственно соединенного с бачком-испарителем, нижняя поверхность которого служит верхней поверхностью камеры газогенерации. Технический результат - значительное сокращение времени запуска устройства и повышение надежности его работы за счет упрощения конструкции при сохранении параметров факела. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для сжигания древесных отходов переработки древесной биомассы и может найти применение в теплоэнергетике. Топка с наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой содержит разделенную арочным сводом камеру сгорания, снабженную устройствами подачи топлива, устройства позонного ввода первичного воздуха под колосниковую решетку и вторичного воздуха в надслоевой объем через сопла, расположенные на боковых стенах в одной вертикальной плоскости, и камеру дожигания и охлаждения, соединенную с камерной сгорания выходным окном, расположенным над конечным участком первой зоны колосниковой решетки. Сопла подачи вторичного воздуха, расположенные на противоположной стене от коробов ввода первичного воздуха, наклонены вниз под углом φ, а сопла вторичного воздуха другой стены наклонены вверх под углом φ, выходное окно оборудовано буртиком, направленным вниз топки, под которым горизонтально встречно-смещенно установлены два дополнительных сопла для ввода вторичного воздуха. Изобретение позволяет повысить качество сжигания древесного топлива, снизить вредный выброс в атмосферу. 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в пылеугольных котлах. Способ сжигания топлива заключается в подаче топлива в топку, розжиге топлива, подаче воздуха в топку, дожигании топлива с дополнительной подачей воздуха с использованием накопителя тепловой энергии, отборе тепловой энергии; при этом направление газов от сгоревшего топлива осуществляют по восходящему лабиринтному газоходу, в наклонной части которого газы с не полностью сгоревшими частицами топлива пропускают вдоль керамических блоков накопителя тепловой энергии и дожигают, при этом подачу воздуха на дожигание топлива осуществляют при подходе потока газов с несгоревшим полностью топливом к накопителю тепловой энергии. Поток газов с частицами несгоревшего топлива в зоне накопителя тепловой энергии пропускают через зазоры вдоль и между установленными параллельно движению газового потока керамическими блоками накопителя тепловой энергии и поверхностями выступов, выполненными на задней стенке корпуса и Г-образного выступа на перегородке. При дожигании топлива предлагаемым способом коэффициент полезного действия котла увеличился до 7-10%, упрощена конструкция котла, снижен расход тепловой энергии на разогрев котла. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, в частности для получения генераторного газа. Прямоточный газификатор содержит топливный бункер (14) для хранения топлива, подлежащего газификации, верхнее перекрытие (16а), образующее днище топливного бункера, один газификационный отсек (20) для газификации топлива, расположенный под верхним перекрытием, и средства для проведения газифицирующего воздуха в газификационный отсек. Верхнее перекрытие содержит несколько отверстий (30) для подачи топлива из топливного бункера в газификационный отсек. Под верхним перекрытием (16а) имеется нижнее перекрытие (16b). Под нижним перекрытием (16b) находится газификационный отсек (20). В верхнем и нижнем перекрытиях имеется несколько концентрических отверстий (30), ведущих из топливного бункера (14) в указанный газификационный отсек. Изобретение позволяет снизить требования к используемому топливу, снизить потребность в очистке генераторного газа при увеличении его выхода, а также обеспечить надежность газификатора. 5 з. п. ф-лы, 7 ил.
Наверх