Способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке



Способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке
Способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке

 


Владельцы патента RU 2500953:

Открытое акционерное общество "Объединение ВНИПИэнергопром" (RU)
Акционерное общество "Шубарколь комир" (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на паровых и водогрейных котлах, сжигающих природный газ и угольную пыль. Способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем встречного ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания вдоль вертикальной плоскости симметрии топки параллельно фронтовой и задней стенам, нагрева с выделением влаги и летучих веществ и получением коксового остатка основными и дополнительными газовыми факелами, образованными основными и дополнительными потоками реакционной газовоздушной смеси, истекающими из основных и дополнительных горелок, сбора и продувки струями пара частиц с коксовым остатком в подовых накопителях, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках. Ввод основных потоков реакционной газовоздушной смеси над потоками с угольными частицами параллельно и симметрично вертикальной плоскости симметрии топки, подача дополнительных потоков реакционной газовоздушной смеси под потоками с угольными частицами вдоль вертикальной плоскости симметрии топки с массовым расходом газа (0,16-0,35)Go, где Go - массовый расход газа в основных потоках, кг/с. Изобретение позволяет снизить остаточное содержание горючих летучих веществ в коксовом остатке вводимых на активирование угольных частиц. 2 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на паровых и водогрейных котлах, сжигающих природный газ и угольную пыль при комбинированной выработке тепловой энергии и активированного угля.

Известен способ активирования порошкообразного угля путем ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания в установку по активированию угольных частиц, нагрева с выделением влаги и летучих горючих веществ и получением коксового остатка газовым факелом, сбора и продувки паром частиц с коксовым остатком, последующего их охлаждения с выводом потребителю (X. Кинле, Э. Бадер. Активные угли и их промышленное применение. Химия, Л., 1984, с.34-57). Недостаток способа - большие расход газа на нагрев с выделением влаги и летучих веществ и тепловые потери с продуктами сгорания, выводимыми в атмосферу.

Известен способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания, нагрева с выделением влаги и летучих горючих веществ и получением коксового остатка основными и дополнительными газовыми факелами, образованными спутными основными и дополнительными потоками газовоздушной смеси, истекающими из основных и дополнительных газовых горелок, сбора и продувки паром частиц с коксовым остатком, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках (патент РФ №2267055; F23С 1/12 от 31.01.2005 г.; Б.И. №36, 2005 г.). Активирование в составе технологии комбинированной выработки тепловой энергии и получения потребительского сорбционного продукта - активированного угля существенно снижает совокупный расход газа и тепловые потери с газообразными продуктами сгорания, выводимыми в атмосферу. Недостаток способа - повышенная степень обгорания коксового остатка и значительный вынос коксовых частиц с газовым факелом из топки.

Известен способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания, нагрева с выделением влаги и летучих горючих веществ и получением коксового остатка основными и дополнительными газовыми факелами, образованными спутными основными и дополнительными потоками газовоздушной смеси, истекающими из основных и дополнительных газовых горелок, сбора и продувки паром частиц с коксовым остатком в подовом накопителе, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках; массовый расход газа через дополнительные горелки при этом составляет (0,01-0,15)Gн, где Gн - массовый расход газа через основные горелки (патент РФ №2306484; F23С 1/12 от 13.06.2006 г.; Б.И. №26, 2007 г.). Недостаток способа - повышенное остаточное содержание горючих летучих веществ в коксовом остатке, что снижает его сорбционные потребительские свойства.

Известен способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем встречного ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания вдоль вертикальной плоскости симметрии топки параллельно фронтовой и задней стенам, нагрева с выделением влаги и летучих веществ и получением коксового остатка основными и дополнительными газовыми факелами, образованными основными и дополнительными потоками реакционной газовоздушной смеси, истекающими из основных и дополнительных горелок, сбора и продувки струями пара частиц с коксовым остатком в подовых накопителях, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках (патент РФ №1638452; F23С 7/02 от 26.12.1988 г., с регистрацией от 06.03.1995 г.; Б.И. №12, 1991 г.). Недостаток способа - повышенное остаточное содержание горючих летучих веществ в коксовом остатке, что снижает его потребительские сорбционные свойства.

Известен наиболее близкий способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем встречного ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания вдоль вертикальной плоскости симметрии топки параллельно фронтовой и задней стенам, нагрева с выделением влаги и летучих веществ и получением коксового остатка основными и дополнительными газовыми факелами, образованными основными и дополнительными потоками реакционной газовоздушной смеси, истекающими из основных и дополнительных горелок, сбора и продувки струями пара частиц с коксовым остатком в подовых накопителях, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках (Перевод котла БК3-220 на технологию ступенчатого сжигания топлива / В.В. Осинцев и др. // Электрические станции, №11, 1991. - с.17-22). Недостаток способа - повышенное остаточное содержание горючих летучих веществ в коксовом остатке, что снижает его потребительские сорбционные свойства.

Задача изобретения - снижение остаточного содержания горючих летучих веществ в коксовом остатке вводимых на активирование угольных частиц и повышение его потребительских сорбционных свойств.

Поставленная задача решается способом активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем встречного ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания вдоль вертикальной плоскости симметрии топки параллельно фронтовой и задней стенам, нагрева с выделением влаги и летучих веществ и получением коксового остатка основными и дополнительными газовыми факелами, образованными основными и дополнительными потоками реакционной газовоздушной смеси, истекающими из основных и дополнительных горелок, сбора и продувки струями пара частиц с коксовым остатком в подовых накопителях, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках, реализуемым, согласно изобретению, вводом основных потоков реакционной газовоздушной смеси над потоками с угольными частицами параллельно и симметрично вертикальной плоскости симметрии топки, подачи дополнительных потоков реакционной газовоздушной смеси под потоками с угольными частицами вдоль вертикальной плоскости симметрии топки с массовым расходом газа (0,16-0,3 5)Gо, где Gо - массовый расход газа в основных потоках, кг/с.

Вводом основных потоков газовоздушной смеси над потоками с угольными частицами размером 2-4 мм параллельно и симметрично вертикальной плоскости симметрии топки, подачей дополнительных потоков газовоздушной смеси под потоками с угольными частицами вдоль вертикальной плоскости симметрии топки с массовым расходом газа Gд=(0,16-0,35)Gо, где Gо - массовый расход газа в основных потоках, кг/с достигается максимальный ~ 100% выход летучих веществ из вводимых на активирование угольных частиц размером 2-4 мм; при этом диапазон Gд=(0,16-0,35)Gо оптимален, поскольку даже незначительное отклонение от него влечет нарушение процесса активирования с выходом качественного коксового сорбента. Так при Gд≤0,155Go резко скачкообразно увеличивается остаточное содержание в коксовом остатке вводимых угольных частиц горючих летучих веществ; при Gд≥0,360Gо начинается обгорание и вынос уменьшаемых при этом в размерах и весе коксовых частиц с газовым факелом из топки, что снижает эффективность процесса активирования со снижением расхода выпускаемого сорбционного материала потребителю. Обгоревшие коксовые частицы имеют, как правило, оплавленную поверхность и ухудшенные сорбционные свойства. Положительный эффект достигается при подаче в топку частиц размером 2-4 мм как бурого, так и каменного угля с высоким содержанием летучих веществ. Частицы <2 мм выносятся в большом количестве из топки, частицы с размером >4 мм выходят с большим остаточным содержанием летучих веществ и ухудшенными сорбционными свойствами.

Предлагаемый способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена схема вертикальной призматической четырехгранной топки, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Вертикальная призматическая четырехгранная топка содержит камеру сгорания 1, фронтовую, заднюю и боковые стены 2, 3, 4, 5, экранированные трубами 6, основные газовые горелки 7, размещенные в один горизонтальный ряд на боковых стенах 4, 5 симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии к камеры сгорания 1 и топки, дополнительные газовые горелки 8, установленные вдоль вертикальной плоскости симметрии к под основными газовыми горелками 7, сопловые узлы 9 ввода смеси И воздуха и газообразных продуктов сгорания и угольных частиц 12 размером 2-4 мм, под 13 в виде нисходящего двухстороннего конфузора с накопителями 14 коксовых частиц 15, имеющими питатели 16 и паровые сопла 17; к накопителям 14 подключены охладители 18, в частности, кипящего слоя, имеющие систему подачи 19 смеси 11 воздуха и газообразных продуктов сгорания, системы выпуска 20 готового сорбционного материала (активированного угля) 21 и системы выпуска 22 смеси 11 воздуха и газообразных продуктов сгорания, направляемых по газоходам 23 к соплам 9 ввода смеси 11 и угольных частиц 12. Особенностью топки является размещение сопловых узлов 9 на высотной отметке между основными и дополнительными газовыми горелками 7 и 8 соответственно вдоль вертикальной плоскости симметрии к камеры сгорания 1 топки.

Способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке реализуется путем встречного ввода угольных частиц 12 размером 2-4 мм в смеси 11 воздуха и газообразных продуктов сгорания вдоль вертикальной плоскости симметрии к камеры сгорания 1 топки параллельно фронтовой и задней стенам 2, 3, нагрева с выделением влаги 24 и летучих горючих веществ 25 и получением коксового остатка 15 основными и дополнительными газовыми факелами 26 и 27 соответственно, образованными основными и дополнительными потоками реакционной газовоздушной смеси 28, 29, истекающими из основных и дополнительных горелок 7, 8 соответственно, сбора и продувки струями пара 30 частиц 15 с коксовым остатком в подовых накопителях 14, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках 18 (в частности, охладителях кипящего слоя). Особенностью способа является вывод основных потоков 28 реакционной газовоздушной смеси над потоками 11 с угольными частицами 12 параллельно и симметрично вертикальной плоскости симметрии топки, дополнительных потоков 29 реакционной газовоздушной смеси под потоками 11 с угольными частицами 12 вдоль вертикальной плоскости симметрии k топки с массовым расходом газа Gд=(0,16-0,35)Go, где Gо - массовый расход газа в основных потоках 28, кг/с. Реакционная газовоздушная смесь 28 и 29 формируется потоками воздуха 31 и 32 и газа 33 и 34 соответственно.

Вводом основных потоков 28 газовоздушной смеси 11 над потоками с угольными частицами 12 размером 2-4 мм параллельно и симметрично вертикальной плоскости симметрии к топки, подачей дополнительных потоков 29 газовоздушной смеси под потоками 11 с угольными частицами 12 вдоль вертикальной плоскости симметрии к топки с массовым расходом газа Gд=(0,16-0,35)Gо, где Gо - массовый расход газа в основных потоках 28, кг/с достигается максимальный ~ 100% выход летучих веществ 25 из вводимых на активирование угольных частиц 12 размером 2-4 мм; при этом диапазон Gд=(0,16-0,35)Go оптимален, поскольку даже незначительное отклонение от него влечет нарушение процесса активирования с выходом качественного коксового сорбента 21. Так при Gд≤0,155Go резко скачкообразно увеличивается остаточное содержание в коксовом остатке 15 вводимых угольных частиц 12 горючих летучих веществ 25; при Gд≥0,360Go начинается обгорание и вынос уменьшаемых при этом в размерах и весе коксовых частиц 15 с газовым факелом из топки, что снижает эффективность процесса активирования из-за снижения расхода выпускаемого сорбционного материала 21 потребителю. Обгоревшие коксовые частицы 15 имеют, как правило, оплавленную поверхность и ухудшенные сорбционные свойства. Положительный эффект достигается при подаче в топку частиц 12 размером 2-4 мм как бурого, так и каменного угля с высоким содержанием летучих веществ 25. Частицы <2 мм выносятся в большом количестве из топки, частицы с размером >4 мм выходят с большим остаточным содержанием летучих веществ 25 и ухудшенными сорбционными свойствами.

Практическое использование способа связано в первую очередь с котлами типа БК3-220 с наиболее близкой технологией сжигания газа. Возможно использование топок с большим количеством основных горелок 7 в вертикальных и горизонтальных рядах. Использование комбинированной технологии выработки теплоты (пара) и активированного угля снижает расход реакционного газа за счет сжигания в топке выделяемых из угольных частиц 12 летучих горючих веществ 25. Вырабатываемый и охлаждаемый материал (активированный уголь) 21 направляют в системы водоподготовки и очистки промстоков ТЭЦ со значительной экономией затрат в сравнении с вариантом его приобретения от стороннего производителя.

Способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем встречного ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания вдоль вертикальной плоскости симметрии топки параллельно фронтовой и задней стенам, нагрева с выделением влаги и летучих веществ и получением коксового остатка основными и дополнительными газовыми факелами, образованными основными и дополнительными потоками реакционной газовоздушной смеси, истекающими из основных и дополнительных горелок, сбора и продувки струями пара частиц с коксовым остатком в подовых накопителях, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках, отличающийся тем, что основные потоки реакционной газовоздушной смеси вводят над потоками с угольными частицами параллельно и симметрично вертикальной плоскости симметрии топки, дополнительные потоки реакционной газовоздушной смеси подают под потоками с угольными частицами вдоль вертикальной плоскости симметрии топки с массовым расходом газа (0,16-0,35)Go, где Go - массовый расход газа в основных потоках, кг/с.



 

Похожие патенты:

Топка // 2473010
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций и промышленных котельных агрегатах, работающих на газообразном топливе.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов при сжигании шлакующих углей. .

Изобретение относится к топочным устройствам парогенераторов с пылевым сжиганием углей, может быть использовано в теплоэнергетике и позволяет повысить устойчивость воспламенения топлива, полноту его сгорания, снизить образование окисей азота NOx и уменьшить их выброс в атмосферу.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в топках паровых котлов тепловых электрических станций при сжигании шлакующих углей и при своем использовании обеспечивает повышение качества сжигания и эксплуатационной надежности путем устранения температурной неравномерности в зоне активного горения для предотвращения шлакования экранных поверхностей нагрева при отключении одной из горелок.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано на тепловых электростанциях и позволяет исключить недожог топлива с провалом и повысить эффективность выгорания пыли в центральной камере сгорания.

Изобретение относится к топочным устройствам мощных энергоблоков, может быть использовано в теплоэнергетике и позволяет улучшить сжигание топлива, снизить образование оксидов азота NOx и уменьшить их выброс в атмосферу с одновременным уменьшением шлакования трубчатых экранов кольцевой камеры сгорания.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов при сжигании шлакующих углей. .

Топка // 2343347
Изобретение относится к области теплоэнергетики, может быть использовано на тепловых электростанциях в котлах с жидким шлакоудалением и позволяет произвести растопку котла, а после растопки обеспечить подсветку надподового пространства центральной камеры сгорания для увеличения эффективности вытекания жидкого шлака.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов при сжигании шлакующих углей. .

Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики и может быть использовано при получении активированного угля. Способ активирования фракционированных по размеру угольных частиц осуществляется их непрерывной пересыпкой и взаимодействием с противоточным факелом в наклоненном относительно горизонтальной плоскости реакторе с нагревом, выделением и выжиганием летучих веществ, образованием и выводом из реактора смеси летучих веществ и продуктов сгорания, последующими пересыпкой и охлаждением противоточным потоком продуктов сгорания в наклоненном относительно горизонтальной плоскости охладителе и дожиганием летучих веществ и сбросом в атмосферу продуктов сгорания.
Изобретение относится к катализаторам. Описан способ приготовления катализатора сжигания топлива в псевдоожиженном слое на основе мартеновского шлака, в котором гранулы мартеновского шлака подвергают обработке парами воды при температуре максимального выделения водорода с последующим нанесением на поверхность шлака компонентов катализатора полного окисления, содержащих оксиды переходных металлов или их смеси.

Изобретение относится к сжиганию в химическом контуре жидких углеводородов. Объектами настоящего изобретения являются устройство и усовершенствованный способ сжигания в химическом контуре, по меньшей мере, одной жидкой углеводородной загрузки, в котором жидкую загрузку распыляют при помощи распыляющего газа для ее введения в зону перемещения металлических оксидов, на входе зоны сжигания, через средства распыления, позволяющие получать капли, мелко диспергированные в распыляющем газе.

Изобретение относится к аэродинамике и к энергетическим установкам транспортных средств, в частности к способам улучшения аэродинамического качества путем подвода энергии к их внешней поверхности.

Топка // 2489647
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на котлах тепловых электростанций при сжигании угольной пыли и природного газа. .

Горелка // 2488041
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих жидкое топливо, в том числе водоугольные суспензии, мазут, дизельное топливо.

Изобретение относится к аэродинамике и к энергетическим установкам транспортных средств, в частности к устройствам для улучшения аэродинамического качества путем подвода энергии к их внешней поверхности.

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на промышленных котельных при комбинированной выработке пара, стройматериалов и активированного угля. Многофункциональное топочное устройство содержит вертикальную призматическую камеру сгорания, ограничивающие боковые, фронтовую и заднюю стены, потолочное перекрытие, подовое перекрытие со скатами со стороны фронтовой и задней стен, установленные на фронтовой стене, по крайней мере, в один горизонтальный ряд газовые горелки, имеющие вертикальные плоскости симметрии, вертикально-щелевые каналы для ввода окислителя и направленные в сторону камеры сгорания газовые сопла, размещенные между газовыми горелками вертикально-щелевые каналы для ввода смеси угольных частиц и газообразных продуктов сгорания, имеющие вертикальные плоскости симметрии, установленные, по крайней мере, в один горизонтальный ряд на задней стене основные воздушные сопла, вертикальные плоскости симметрии которых совмещены с вертикальными плоскостями симметрии газовых горелок, размещенное на задней стене с примыканием к потолочному перекрытию окно для вывода газообразных продуктов сгорания, размещенные в охлаждаемом кожухе в центре подового перекрытия шнековые узлы для вывода из камеры сгорания коксовых частиц, воздушные охладители кипящего слоя с подводящими воздуховодами и сбросными газоходами, дополнительные воздушные сопла первой ступени, размещенные на фронтовой стене под вертикально-щелевыми каналами, вертикальные плоскости симметрии которых совмещены с вертикальными плоскостями симметрии этих вертикально-щелевых каналов, а также паровые сопла и размещенные на задней стене с наклоном к подовому скату и имеющие собственные вертикальные плоскости симметрии дополнительные воздушные сопла второй ступени. Вертикальные плоскости симметрии дополнительных воздушных сопл второй ступени совмещают с вертикальными плоскостями симметрии вертикально-щелевых каналов для ввода смеси угольных частиц и газообразных продуктов сгорания и дополнительных воздушных сопл первой ступени, паровые сопла устанавливают равномерно в кожухе выводящего коксовые частицы шнекового узла навстречу выводимому потоку частиц, а сбросные газоходы охладителей кипящего слоя подключают к дополнительным воздушным соплам первой и второй ступени. Изобретение позволяет активировать порошкообразный уголь. 3 ил.
Наверх