Способ сжигания водоугольной и породной смеси


 

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 2522133:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности и может быть использовано при утилизации отходов обогащения каменного угля. Способ сжигания водоугольной и породной смеси включает нагрев ее до температуры воспламенения от внешнего источника. В качестве внешнего источника для воспламенения применяют предварительно разогретые стены камеры горения до температуры 1100°C, на которые подают водоугольную и породную смесь, в камеру направляют воздух, обогащенный кислородом на 3-5%, а зону горения подвергают воздействию ультразвуком с частотой 18-25 кГц. Изобретение позволяет утилизировать отходы обогащения угля.

 

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности и может быть использовано при переработке отходов обогащения каменного угля.

Известен способ слоевого сжигания каменного угля в котельных [1], сущность которого заключается в сжигании каменного угля на колосниках (подвижных или неподвижных). Розжиг каменного угля заключается в загрузке на колосники дров, на которые укладывается слой угля, дрова поджигаются, в топку подается вентилятором окислитель, в качестве которого применяется воздух, подаваемый под колосники в зону горения. Передача тепла от горящего угля и от топочных газов передается излучением и конвекцией на нагревательные трубы. Охлажденные и отработанные газы эвакуируются по газоходам и трубе в атмосферу. В большинстве случаев топочные газы из котельной сбрасываются в атмосферу без очистки от пыли. Пыль представляет собой мелкие части минеральных примесей угля и недогоревший уголь, не прошедший стадию горения. На коммунальных котельных применяется рядовой уголь (без дополнительной переработки) и в редких случаях подвергается измельчению. В зависимости от типа камеры сжигания, качества угля и мастерства обслуживающего персонала в шлаке остается до 43% несгоревшего топлива.

Недостатки слоевого сжигания каменного угля в коммунальных котельных заключаются в неполном сжигании угля, отсутствии газоочистки и подготовки угля к сжиганию. В результате большие потери угля, высокие выбросы вредных веществ в атмосферу (особенно пыли золы). Большое количество шлака не находит широкого применения либо применяется в небольших количествах для производства стеновых строительных камней (шлакоблоков) и подсыпки дорог.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ сжигания каменного угля в топках тепловых электрических станций [2], где применяется измельчение угля, что позволяет увеличить количество тепла, и действуют очистные сооружения для очистки дымовых газов. Для примера можно сказать, что содержание углерода в шлаке ТЭЦ ОАО ЗСМК составляет 2%. Для повышения качества угля применяют его обогащение, что сопровождается образованием большого количества отходов, в которых содержится недостаточное количество углерода и большое количество воды. Такие отходы невозможно сжигать в бытовых печах, коммунальных котельных и топках тепловых электрических станций. Эта проблема не решается известными способами сжигания каменного угля.

Задачей изобретения является разработка способа сжигания водоугольной и породной смеси и утилизация отходов обогащения угля.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что сжигание водоугольной и породной смеси производят в предварительно разогретой до температуры 1100°C камере горения, на стенки которой через форсунки подают воздух, обогащенный кислородом на 3-5%, и водоугольную и породную смесь; а зону горения подвергают воздействию ультразвуком частотой 18-25 кГц.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. При обогащении каменного угля образуется большое количество отходов, которые представляют массу, содержащую угольную пыль до 50% и породу (минеральная часть угля) до 50%. Масса в равном количестве содержит воду 50-70%, не находит применения и не горит из-за низкого содержания в них горючей массы, а именно каменного угля. Удалить из массы воду не представляется возможным, поэтому предлагается водоугольную и породную смесь сжигать, для чего предварительно нагревают стенки камеры горения до температуры не ниже 1100°C и через фурмы подают на них смесь. В качестве окислителя применяют воздух с добавкой 3-5% кислорода. Применение окислителя, обогащенного кислородом, увеличивает скорость и полноту сжигания отходов.

В предлагаемом способе для предварительного подогрева камеры горения стенки разогревают газовыми горелками, а в качестве топлива применяют природный газ. При подаче на разогретые стенки камеру горения водоугольной и породной смеси она воспламеняется.

Предлагаемый способ позволяет сжигать водоугольные и породные смеси и получить тепло.

При исследовании для нагрева камеры горения использовали дрова, уголь, керосин, бензин, мазут.

Установлено, что с применением дров, угля и мазута не достигают нагрева стенок камеры до необходимой температуры 1100°C.

От применения бензина и керосина отказались по правилам техники безопасности.

Применение мазута требует специальных методов его подготовки.

Исследования выполнены на экспериментальной установке, содержащей камеру горения, футерованную огнеупорным кирпичом.

Применяли натуральную водоугольную и породную смесь шахты «Коксовая» г.Прокопьевск, Кемеровской области. Стенки камеры горения разогрели до 1130°C горелками с применением природного газа. После окончания нагрева стенок камеры на них двумя горелками подавали водоугольную и породную смесь.

При этом наблюдалось интенсивное горение водоугольной и породной смеси в камере.

По окончании опыта камеру остудили и отобрали пробу золы от сжигания отходов. Химическим анализом установлено, что в золе содержалось 10% несгоревшего углерода.

В процессе эксперимента наблюдали стабильное горение водоугольной и породной смеси в камере сжигании.

Аналогично был выполнен второй опыт. Различие заключалось в том, что в период горения водоугольной и породной смеси применяли ультразвук. Для этого волновод ультразвукового генератора направили на зону горения. Частота ультразвука составляла 19 кГц. Для эксперимента применяли ультразвуковой генератор марки УЗГ-10. В качестве окислителя в период сжигания в камеру подавали воздух с добавкой 3-5% кислорода из кислородного баллона. При этом визуально наблюдали более интенсивное горение водоугольной и породной смеси.

По окончании опыта отобрали пробу золы, полученную в результате сжигания водоугольной и породной смеси, содержание углерода в золе составило 0,4% (по массе).

Предлагаемый способ позволяет более полно сжигать уголь в водоугольной и породной смеси, дополнительно получать тепло и утилизировать отходы обогащения угля.

Источники информации

1. Лисиенко В.Г., Щелохов Я.М., Ладыгичев М.Г.. Топливо. Рациональное сжигание, управление и технологическое использование. Справочник. Книга З.М., «Теплотехник». 2003. - С.18-29.

2. Лисиенко В.Г., Щелохов Я.М., Ладыгичев М.Г.. Топливо. Рациональное сжигание, управление и технологическое использование. Справочник. Книга З.М., «Теплотехник». 2003. - С.104-125.

Способ сжигания водоугольной и породной смеси, включающий нагрев ее до температуры воспламенения от внешнего источника, отличающийся тем, что в качестве внешнего источника для воспламенения применяют предварительно разогретые стены камеры горения до температуры 1100°C, на которые подают водоугольную и породную смесь, в камеру направляют воздух, обогащенный кислородом на 3-5%, а зону горения подвергают воздействию ультразвуком с частотой 18-25 кГц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам переработки и уничтожения твердых бытовых и промышленных отходов, в которых содержатся фрагменты с углеродсодержащими веществами.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением в качестве конечного продукта синтез-газа. Способ разрушения углеродо- и азотосодержащего сырья включает подачу углеродо- и азотосодержащего сырья в цилиндрический корпус, нагревание его, создание разрежения во внутренней полости корпуса, вывод газа и выгрузку зольного остатка. Внутреннюю полость корпуса предварительно прогревают перед подачей сырья в канал загрузки, поступающее непрерывно из канала загрузки сырье перемещают с помощью шнека и последовательно направляют в камеру начального разложения, нагревая до температуры 120-340°C с давлением 600-500 КПа, образовавшуюся влагу и первичный пиролизный газ отводят через газоотводную сетку в камеру дожига, подавая в нее дозировано кислород в составе воздуха до получения оксидов CO, NO, далее сырье подвергают разрушению сначала в первой зоне при температуре 340-1000°C и давлении 600-700 КПа, а затем во второй зоне при температуре 1700°C и давлении 900-700 КПа, при этом разрежение в зонах регулируют изменением разрежения в трубках контура разрежения, принадлежащих соответствующей зоне, кислород в составе воздуха в ствол корпуса подают через окно зольного канала. Изобретение позволяет увеличить степень разрушения сырья. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к конструкции газогенераторов прямого процесса и может быть использовано для получения генераторного газа при сжигании твердого топлива. Газогенератор содержит размещенную в корпусе кольцеобразную камеру газификации, топку и расположенную внутри неё колосниковую решетку, выполненную с возможностью вращательного движения, в верхней части корпуса выполнен патрубок для отвода генераторного газа и загрузочный отсек, расположенный вдоль вертикальной оси корпуса, под загрузочным отсеком расположена топка, а в нижней части корпуса размещен воздухозаборник, колосниковая решетка выполнена куполообразной формы с возможностью дополнительного поступательного движения, кольцеобразная камера газификации выполнена с наружной и внутренней стенками и расположена вокруг загрузочного отсека, причем в верхней части камеры газификации стенки замкнуты, а в нижней части камеры газификации ее внутренняя стенка соединена со стенкой загрузочного отсека, а наружная стенка соединена со стенкой воздухозаборника, камера выполнена с возможностью ее охлаждения, а патрубок для отвода генераторного газа присоединен к устройству для вытяжки генераторного газа. Технический результат - увеличение времени непрерывной работы и повышение эффективности при одновременном уменьшении потребления топлива. 2 ил.

Изобретение относится к области многокамерных печей для обжига углеродистых блоков. Способ регулирования печи (1) заключается в том, что зона естественного предварительного нагревания разделена на по меньшей мере одну первую зону (Z1) естественного предварительного нагревания, располагающуюся на некотором первом расстоянии от устройства нагревания, и одну вторую зону (Z2) естественного предварительного нагревания, располагающуюся на некотором втором расстоянии от устройства нагревания, причем упомянутое первое расстояние превышает упомянутое второе расстояние, и в котором изменяют потоки газов, циркулирующих в полых перегородках, таким образом, чтобы контролировать газовые потоки (30, 31), проходящие через первую зону (Z1) естественного предварительного нагревания, на основе газовых потоков (31), выходящих из второй зоны (Z2) естественного предварительного нагревания, для того, чтобы регулировать повышение температуры перегородок и анодов в первой зоне (Z1) естественного предварительного нагревания и контролировать положение фронта дегазации. Изобретение позволяет повысить качество сжигания топлива. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Способ интенсификации процесса сжигания низкореакционного угля в котлах ТЭС включает воспламенение и горение пылеугольного низкореакционного топлива, при вводе в процесс горения водной эмульсии с нанодобавкой в виде растворимого таунита. Техническим результатом является увеличение динамики процесса горения и полноты выгорания угля в котлах ТЭС. 1 ил.

Группа изобретений относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использована для создания отопительных приборов с повышенной эффективностью. Способ управления температурой дымовых газов, в котором изменяют объем входящего воздуха, а в процессе сжигания топлива разделяют дымовые газы на горячий и холодный потоки, изменяют величину горячего потока и объединяют его с холодным потоком. Способ может быть реализован в твердотопливных отопительных приборах прямого (печи), косвенного (котлы) и смешанного нагрева, а также отопительных приборах с верхним горением, верхней загрузкой, газогенераторных и др. Группа изобретений направлена на повышение эффективности твердотопливных отопительных приборов в широком диапазоне производимых тепловых мощностей, за счет стабилизации температуры дымовых газов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в котельных установках. Способ двухступенчатого сжигания твердого топлива включает заполнение топки твердым кусковым топливом, подачу окислителя в топку через колосники, расположенные внизу топки, причем в рабочем режиме через колосники подается недостаточное для полного окисления кускового топлива количество окислителя, дожигание образовавшихся газов вне указанной топки с участием дополнительной подачи окислителя, передачу тепла от сжигания теплообменной системе с трубчатыми теплообменниками с жидким теплоносителем, отвод дымовых газов. Боковые поверхности топки образованы трубчатыми теплообменниками, установленными с промежутками, а между теплообменниками и корпусом печи расположена камера сбора пиролизных газов. Технический результат - повышение энергоэффективности, надежности, долговечности и повышение удельного выхода тепловой энергии по отношению к объему и весу топки. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для сжигания топлива, в том числе торфа. Способ сжигания твердого топлива включает сгорание топлива на колоснике, подачу в зону горения воздуха через канал под колосником, вывод через щель последнего в канал и задерживание в нем мелких фракций топлива и шлака, последующее удаление остатков сжигания с колосника и из канала путем раскрывания его стенок и проведение при этом одновременной очистки щели колосника. Вывод мелких фракций топлива осуществляют до сжигания, в процессе которого подсушивают их, а удаление производят на последующий колосник, в котором выполняют щель меньше, чем у предыдущего колосника, и размещают его ниже последнего. Технический результат - увеличение полноты сгорания топлива, упрощение конструкции топки и повышение ее КПД. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе. Отопительный котел длительного горения содержит теплоизолированный корпус с двойной стенкой, образующей по периметру и в верхней части емкость для теплоносителя, в которой размещен теплообменник контура горячего водоснабжения. Котел снабжен верхним и нижним отверстиями для отвода дымовых газов, загрузочной и зольной газоплотными дверцами, распределителем воздуха, который включает два неподвижных вертикальных воздуховода с продольными щелями, размещенными внутри корпуса, каждый из которых имеет подвижную ленту с несколькими окнами, которая через приводное окно входит в зацепление кронштейном с водителем окон, а между собой воздуховоды соединены размещенным под днищем корпуса поперечным воздуховодом с воздухозаборным отверстием, а установленная над ним заслонка связана через рычаг, тягу и коромысло с верхней поверхностью корпуса, при этом ось коромысла установлена в верхней части теплоизолирующего кожуха, механизм перемещения расположен над центром тяжести водителя окон в режиме подъема и гибким элементом крепится к нему, в патрубке верхнего отверстия для отвода дымовых газов установлена заслонка, управляемая вторым терморегулятором, в каждой ленте воздуховодов выполнены окна с заданными площадями. Такое выполнение котла повышает его экономичность, увеличивает продолжительность горения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания твердотопливных отопительных приборов длительного горения. Способ динамического распределения воздуха в отопительном приборе верхнего горения, в котором воздух на топливо подают через регулируемое по сечению, в зависимости от температуры, воздухозаборное отверстие и через один или несколько неподвижных воздуховодов в саморегулирующиеся по высоте остатка топлива основное и дополнительное окна, выполненные в подвижной ленте, размещаемой в каждом воздуховоде. Технический результат изобретения - упрощение системы подачи воздуха к топливу в отопительных приборах верхнего горения, ее удешевление и повышение надежности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к теплоэнергетике. Способ стабилизации жидкого угольного топлива в виде суспензионно-эмульсионной системы при его хранении и транспортировании в цистернах путем пузырькового перемешивания дисперсной фазы и дисперсной среды. Перед постановкой на хранение в герметичной емкости жидкое угольное топливо газируется, а в процессе хранения контролируемым образом разгазируется постепенным стравливанием избыточного давления газа над поверхностью зеркала топлива через верхний спусковой клапан. Жидкое угольное топливо газируют атмосферным воздухом. Жидкое угольное топливо газируют топочным газом. Технический результат - обеспечение длительного срока хранения жидкого угольного топлива (ЖУТ) в стабильном состоянии при его транспортировании в цистернах в течение нескольких суток от места производства ЖУТ до места расположения ТЭС/ТЭЦ без использования в пути мешалок, циркуляционных насосов и компрессоров. 3 з.п. ф-лы.
Наверх