Способ работы вертикальной призматической топки



Способ работы вертикальной призматической топки
Способ работы вертикальной призматической топки

 


Владельцы патента RU 2502921:

Открытое акционерное общество "Объединение ВНИПИэнергопром" (RU)
Акционерное общество "Шубарколь комир" (KZ)
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 котлах, сжигающих природный газ и угольную пыль. Способ работы вертикальной призматической топки путем тангенциального ввода струй реагентной газовоздушной смеси вдоль вертикальной оси топки и воздуха вдоль стен, подачи струй пара, потоков смеси воздуха, газообразных продуктов сгорания и угольных частиц размером 2-4 мм, нагрева этих частиц газовым факелом, образующимся в топке при окислении газа кислородом воздуха, с выводом влаги и летучих веществ и образованием коксового остатка, гравитационного сепарирования частиц с коксовым остатком к центру пода со сбором в слой, последующего их охлаждения и вывода коксового остатка потребителю в подтопочных установках, потоки смеси воздуха и газообразных продуктов сгорания и угольных частиц вводят в воздушные потоки радиально относительно вертикальной оси топки со скоростью 0,10-0,24 скорости ввода воздушных струй, а струи пара подают в образующийся в центре пода слой частиц коксового остатка. Задача изобретения - снижение выноса частиц угля и кокса с газовым факелом из топки, снижение степени обгорания выводимого коксового остатка. 2 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на котлах, сжигающих природный газ и угольную пыль.

Известен способ работы вертикальной призматической топки путем ввода струй реакционной газовоздушной смеси вдоль оси топки и воздуха вдоль стен с образованием в топке газового факела при окислении газа кислородом воздуха и балластирования факела струями пара (Способ снижения теплового потока в направлении горелочных амбразур / К.В. Осинцев // Электрические станции, №11, 2009. - с.13-17, рис.5). При работе топки снижается уровень температуры факела и уменьшается концентрация вредных оксидов азота, отводимых в атмосферу с продуктами сгорания. Недостаток способа - отсутствие возможности активирования в топке угольных частиц с получением угольного сорбента.

Известен способ работы вертикальной призматической топки путем спутного ввода струй реакционной газовоздушной смеси и угольных частиц размером 2-4 мм, причем угольные частицы подают в потоке воздуха со скоростью (0,25-0,75)wг.c, где wг.c - скорость газовоздушной смеси, м/с (патент РФ №2267055; МПК F23С 1/12 от 31.01.2005 г., Б.И. №36 от 27.12.2005 г.). Способ позволяет отделять из угольных частиц влагу и горючие летучие вещества. Недостаток способа - значительное обгорание коксового остатка с уменьшением размеров частиц и их вынос из топки вместе с газовым факелом.

Известен также способ работы вертикальной призматической топки путем тангенциального ввода струй реагентной газовоздушной смеси вдоль вертикальной оси топки и воздуха вдоль стен, подачи струй пара, потоков смеси воздуха, газообразных продуктов сгорания и угольных частиц размером 2-4 мм, нагрева этих частиц газовым факелом, образующимся в топке при окислении газа кислородом воздуха, с выводом влаги и летучих веществ и образованием коксового остатка, гравитационного сепарирования частиц с коксовым остатком к центру пода со сбором в слой, последующего их охлаждения и вывода коксового остатка потребителю в подтопочных установках (авторское свидетельство СССР №1695036, МПК F23С 1/12 от 01.09.89 г.; Б.И. №44 от 30.11.91 г.). Недостаток способа - большая степень выноса коксовых частиц с газовым факелом из топки из-за сильного обгорания с уменьшением размера.

Известен наиболее близкий способ работы вертикальной призматической топки путем тангенциального ввода струй реагентной газовоздушной смеси вдоль вертикальной оси топки и воздуха вдоль стен, подачи струй пара, потоков смеси воздуха, газообразных продуктов сгорания и угольных частиц размером 2-4 мм, нагрева этих частиц газовым факелом, образующимся в топке при окислении газа кислородом воздуха, с выводом влаги и летучих веществ и образованием коксового остатка, гравитационного сепарирования частиц с коксовым остатком к центру пода со сбором в слой, последующего их охлаждения и вывода коксового остатка потребителю в подтопочных установках (Перевод котла БКЗ-160 на технологию ступенчатого сжигания топлива / В.В. Осинцев и др. // Электрические станции, №3, 1993. - с.25-29, рис.2). Недостаток способа - большая степень выноса коксовых частиц с газовым факелом из топки из-за сильного обгорания с уменьшением размера.

Задача изобретения - снижение выноса частиц угля и кокса с газовым факелом из топки, снижение степени обгорания выводимого коксового остатка.

Поставленная задача решается способом работы вертикальной призматической топки путем тангенциального ввода струй реагентной газовоздушной смеси вдоль вертикальной оси топки и воздуха вдоль стен, подачи струй пара, потоков смеси воздуха, газообразных продуктов сгорания и угольных частиц размером 2-4 мм, нагрева этих частиц газовым факелом, образующимся в топке при окислении газа кислородом воздуха, с выводом влаги и летучих веществ и образованием коксового остатка, гравитационного сепарирования частиц с коксовым остатком к центру пода со сбором в слой, последующего их охлаждения и вывода коксового остатка потребителю в подтопочных установках, реализуемым, согласно изобретению, вводом потоков смеси воздуха и газообразных продуктов сгорания и угольных частиц в воздушные потоки радиально относительно вертикальной оси топки со скоростью 0,10-0,24 скорости ввода воздушных струй, и подачи струи пара в образующийся в центре пода слой частиц коксового остатка.

Вводом потоков смеси воздуха, продуктов сгорания и частиц бурого угля размером 2-4 мм в воздушные потоки радиально относительно вертикальной оси топки со скоростью wч=(0,10-0,24)wв, где wв - скорость ввода воздушных струй, м/с, достигается более полный вывод влаги и летучих веществ практически без обгорания коксового остатка при минимальном выносе частиц с газовым факелом. При wч=(0,10-0,24)wв степень обгорания коксового остатка составляет (m0-m)·100/m0=(0,1-0,5)%, где m0, m - содержание углерода в исходных частицах и их коксовом остатке, мг; выход влаги при этом Wp·100/Wp0=100%, где Wp0, Wp - содержание влаги в исходном угле и коксовом остатке, мг; выход летучих веществ Vг·100/Vг0=85-90%, где Vг0, Vг - содержание летучих веществ в исходном угле и коксовом остатке, мг. Как только параметр wч<0,1·wв, выход летучих веществ резко скачкообразно снижается до Vг·100/Vг0≤45-50%; при wч>0,24·wв, выход летучих веществ Vг·100/Vг0≈100%, но степень обгорания коксового остатка достигает (m0-m)·100/m0=5-10%, то есть резко скачкообразно увеличивается. При этом, уменьшаясь в размерах, частицы начинают выноситься с газовым факелом. Диапазон при wч=(0,10-0,24)wв по максимизации выхода летучих веществ и минимизации обгорания коксового остатка при подаче в топку частиц бурого угля является оптимальным. Аналогичная картина наблюдается и при вводе в топку частиц каменного угля. Вводом струй пара в образуемый в центре пода слой частиц коксового остатка при условии выдерживания соотношений wч=(0,10-0,24)wв достигается окончательный вывод летучих веществ Vг·100/Vг0≈100 % при минимальном расходе пара. Как только вывод струй пара выносится из слоя в топочное пространство выход летучих веществ Vг·100/Vг0≈100% происходит при увеличении расхода пара на 20-50%. Отсюда совокупность отличительных свойств способа работы вертикальной призматической топки является оптимальной, решает поставленную задачу изобретения.

Предлагаемый способ работы вертикальной призматической топки поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема вертикальной призматической топки в продольном разрезе; на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1.

Топка на фиг.1, 2 содержит камеру сгорания 1, вертикальные фронтовую, заднюю и боковые стены 2, 3, 4, 5 соответственно, экранированные трубами 6 с нагреваемой пароводяной средой, газовые горелки 7 с каналами 8, 9 для ввода в камеру сгорания 1 газовоздушной смеси 10 и воздуха 11; каналы 8, 9 имеют узлы с регуляторами 12, 13 расхода воздуха, в каналах 8 установлены насадки 14 с газовыпускными соплами 15. Вертикальные плоскости симметрии α каналов 8 ориентированы тангенциально (по касательным) к условной цилиндрической образующей 16, примыкающей к вертикальной оси k топки, а вертикальные плоскости симметрии β каналов 9 ориентированы тангенциально к условной цилиндрической образующей 17, примыкающей к вертикальным стенам 2, 3, 4, 5 с экранами 6. На фронтовой стене 2 установлено сопловое устройство 18 ввода смеси 19 угольных частиц 20, воздуха и газообразных продуктов сгорания 21 с бункером 22 и питателем 23 частиц 20, подводящим газовоздуховодом 24. Под 25 камеры сгорания 1, выполненный в виде конфузорного ската, имеет в центре накопитель 26 твердых коксовых частиц 27, прошедших термообработку в камере сгорания 1 при нагреве газовым факелом 28; в накопителе 26 установлены паровые сопла 29 для ввода струй пара 30, в нижней части накопителя 26 установлен питатель 31 коксовых частиц 27, выводимых в воздушный охладитель 32, в частности, кипящего слоя; охладитель 32 имеет систему 33 регулируемой подачи смеси воздуха и газообразных продуктов сгорания, систему 34 вывода охлажденных коксовых частиц 27 с питателем 35 и отводящий газоход 36 с фильтром 37 и его продувочным устройством 38, регулятором расхода 39. Газоход 36 подключен к подводящему газовоздуховоду 24 соплового устройства 18.

Предлагаемый способ реализуется при работе устройства на фиг.1, 2 путем тангенциального ввода струй реакционной газовоздушной смеси 10 вдоль вертикальной оси k топки с камерой сгорания 1 и воздуха 11 вдоль стен 2, 3, 4, 5, подачи струй пара 30, потоков 19 смеси угольных частиц 20 размером 2-4 мм, воздуха и газообразных продуктов сгорания 21, нагрева этих частиц газовым факелом 28, образующимся в камере сгорания 1 топки при окислении газа кислородом воздуха 12, 13, с выводом влаги 40 и летучих веществ 41 с образованием частиц из коксового остатка 27 и последующего его гравитационного сепарирования к центру пода 25 со сбором в слой в накопителе 26, охлаждения в воздушном охладителе 32 и вывода охлажденного коксового остатка 27 в качестве сорбента потребителю. К особенности способа относится ввод потоков 19 смеси угольных частиц 20 размером 2-4 мм, воздуха и газообразных продуктов сгорания 21 в воздушные потоки 11 радиально относительно вертикальной оси k топки с камерой сгорания 1 со скоростью wч=(0,10-0,24)wв, где wв - скорость ввода воздушных струй, м/с, а также подачи струй пара 29 в слой коксовых частиц 27 в накопителе 26.

Вводом потоков 19 смеси воздуха, продуктов сгорания 21 и частиц 20 бурого угля размером 2-4 мм в воздушные потоки радиально относительно вертикальной оси k топки со скоростью wч=(0,10-0,24)wв, где wв - скорость ввода воздушных струй, м/с, достигается более полный вывод влаги 40 и летучих веществ 41 практически без обгорания коксового остатка 27 при минимальном выносе частиц 20 и 27 с газовым факелом 28. При wч=(0,10-0,24)wв степень обгорания частиц 27 с коксовым остатком составляет (m0-m)·100/m0=(0,1-0,5)%, где m0, m - содержание углерода в исходных частицах 20 и их коксовом остатке 27, мг; выход влаги 40 при этом Wp·100/Wp0=100%, где Wp0, Wp - содержание влаги 40 в исходном угле 20 и коксовом остатке 27, мг; выход летучих веществ 41 Vг·100/Vг0=85-90%, где Vг0, Vг - содержание летучих веществ 41 в исходном угле 20 и коксовом остатке 27, мг. Как только параметр wч<0,1·wв, выход летучих веществ 41 резко скачкообразно снижается до Vг·100/Vг0≤45-50%; при wч>0,24·wв, выход летучих веществ 41 Vг·100/Vг0≈100%, но степень обгорания коксового остатка 27 достигает (m0-m)·100/m0=5-10%, то есть резко скачкообразно увеличивается. При этом, уменьшаясь в размерах, частицы 20 начинают выноситься с газовым факелом 28. Диапазон при wч=(0,10-0,24)wв по максимизации выхода летучих веществ 41 и минимизации обгорания коксового остатка 27 при подаче в топку частиц 20 бурого угля является оптимальным. Аналогичная картина наблюдается и при вводе в топку в топку частиц каменного угля. Вводом струй пара 29 в образуемый в центре пода слой частиц коксового остатка 42 при условии выдерживания соотношений wч=(0,10-0,24)wв достигается окончательный вывод летучих веществ 41 Vг·100/Vг0≈100% при минимальном расходе пара. Как только вывод струй пара 29 выносится из слоя в топочное пространство выход летучих веществ 41 Vг·100/Vг0≈100% происходит при увеличении расхода пара на 20-50%. Отсюда совокупность отличительных свойств способа работы вертикальной призматической топки является оптимальной, решает поставленную задачу изобретения.

Способ может быть реализован также в призматической топке с шестью и восемью вертикальными стенами, с угловым размещением газовых горелок 7, с установкой газовых горелок 7 на каждой из стен, с установкой сопловых устройств 18 как на боковых стенах 4, 5, так и всех стенах 2, 3, 4, 5 на фиг.1, 2.

Практическое использование способа связано, в частности, с энергокотлом типа БКЗ-160, оснащенного тангенциальными газовыми горелками 7, размещенными на стенах 4, 5. При работе котла по предлагаемой технологии снижается расход реакционного газа за счет сжигания в топке выделяемых из угольных частиц 20 летучих веществ 41. Вырабатываемый коксовый остаток 27, или активированный уголь, обладающий сорбционными свойствами, направляется в систему водоподготовки и очистки промстоков ТЭЦ со значительной экономией затрат в сравнении с вариантом его приобретения от стороннего производителя.

Способ работы вертикальной призматической топки путем тангенциального ввода струй реагентной газовоздушной смеси вдоль вертикальной оси топки и воздуха вдоль стен, подачи струй пара, потоков смеси воздуха, газообразных продуктов сгорания и угольных частиц размером 2-4 мм, нагрева этих частиц газовым факелом, образующимся в топке при окислении газа кислородом воздуха, с выводом влаги и летучих веществ и образованием коксового остатка, гравитационного сепарирования частиц с коксовым остатком к центру пода со сбором в слой, последующего их охлаждения и вывода коксового остатка потребителю в подтопочных установках, отличающийся тем, что потоки смеси воздуха и газообразных продуктов сгорания и угольных частиц вводят в воздушные потоки радиально относительно вертикальной оси топки со скоростью 0,10-0,24 скорости ввода воздушных струй, а струи пара подают в образующийся в центре пода слой частиц коксового остатка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на промышленных котельных при комбинированной выработке пара, стройматериалов и активированного угля.

Изобретение относится к топочным устройствам, к технологии низкотемпературного сжигания низкосортных топлив, а именно к установкам для полного сжигания мелкодисперсного органического сырья для производства тепловой энергии.

Изобретение относится к нефтехимическому машиностроению и может быть использовано для крекинга мазута, а также для нагрева технологических сред (например, нефти, нефтяной эмульсии, газа, их смесей) и для других технологических процессов, требующих интенсивного подвода тепла.

Изобретение относится к устройству радиационного нагрева промышленной печи с использованием излучаемого тепла. .

Изобретение относится к способам глубокой утилизации теплоты уходящих продуктов сгорания и может быть использовано в автономных теплогенераторах и в системах утилизации дымовых газов для эффективного нагрева основного теплоносителя при помощи промежуточного теплоносителя, которым является парогазовая смесь.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. .

Изобретение относится к способам сжигания топлива в различных теплоиспользующих установках и может быть использовано в энергетике, в промышленности, на транспорте и в быту.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на промышленных котельных при комбинированной выработке пара, стройматериалов и активированного угля.

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.

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 устройствам и способам сжигания топлив в теплогенерирующих установках и может быть использовано для нагрева газовых, жидких и суспензионных технологических сред за счет сжигания газообразного или жидкого испаряющегося топлива. Устройство для сжигания топлив и нагрева технологических сред содержит каталитический материал (катализатор) для беспламенного сжигания топлива при непосредственном контакте с окислителем, подогреватель воздуха, теплообменник для нагрева технологической среды продуктами сжигания, дымосос. Устройство состоит, по меньшей мере, из двух теплообменных секций, например, спирально-радиального типа, содержащих катализатор, каждая из которых имеет цилиндрическую обечайку, кольцевой зазор, примыкающий к обечайке, для ввода окислителя, кольцевой коллектор-распределитель топлива, примыкающий к обечайке, расположенный с наружной или внутренней стороны обечайки, газоход топливной смеси, расположенный аксиально, заполненный насадкой, кольцевую смесительную камеру окислителя - с топливом, расположенную между газоходом и обечайкой, газоход продуктов окисления (сжигания), примыкающий к обечайке аппарата, а также блок каталитических теплообменных элементов, расположенный между газоходом топливной смеси и газоходом продуктов окисления, имеющий щелевые зазоры между теплообменными элементами для прохода топливной смеси и продуктов сгорания, заполненные гранулированным катализатором окисления топлива, и замкнутое внутреннее пространство теплообменных элементов для прохода нагреваемой среды, при этом блок каталитических теплообменных элементов оснащен патрубком и коллектором-распределителем подвода нагреваемой технологической среды, а также коллектором и патрубком вывода нагретой технологической среды, кроме того, устройство оснащено пусковым устройством подогрева воздуха. Технический результат - упрощение устройства, уменьшение металлоемкости, снижение энергозатрат и расширение ассортимента топлив. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх