Способ сжигания топлива


 


Владельцы патента RU 2634344:

Акционерное Общество "Сибтехэнерго" - инженерная фирма по наладке, совершенствованию технологий и эксплуатации электро-энергооборудования предприятий и систем (RU)

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для факельного сжигания твердого топлива, содержащего компоненты различной реакционной способности (летучие). Способ сжигания топлива заключается в том, что подводят угольную пыль к горелкам с помощью первичного воздуха в качестве смеси угольной пыли с первичным воздухом, в зоне воспламенения горелок за счет пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ с горючими газообразными компонентами, в зоне воспламенения снижают избыток воздуха за счет снижения его доли в топливной смеси или увеличения доли горючих компонентов топлива в топливной смеси, производят подачу полученной смеси первичного газа с оставшейся частью твердого топлива, смешивают ее с вторичным воздухом и производят дожигание полученной топливной смеси в топке. В зоне воспламенения снижают температурный порог окисления углерода, например, за счет электрического воздействия на топливную смесь или каталитическими методами, замедляют процесс выхода высокореакционных компонентов топлива и за счет увеличения степени газификации углерода снижают его содержание в полученной топливной смеси, при этом повышают долю газообразных компонентов топлива в получаемой топливной смеси для дожигания ее в топке. Изобретение позволяет повысить реакционную способность дожигаемого топлива и, как следствие, повысить эффективность его сжигания, а также снизить содержание оксидов азота, образующихся при сжигании топлива.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области переработки твердого топлива, содержащего в своем составе компоненты с различной реакционной способностью, например угольная пыль, и может быть использовано для более стабильного сжигания топлива в топке и подавления образования оксидов азота.

Известен способ сжигания твердого пылеугольного топлива, см. патент Российской федерации на изобретение №2199058, включающий формирование потоков воздуха, смеси топлива с воздухом, поджигание смеси в топке и ее сжигание, причем на начальной стадии соотношение воздух-топливо, соответствующее коэффициенту избытка воздуха по отношению к летучим αл>1, a по отношению ко всему топливу αт=0.2…0,8. По мере выгорания углерода топлива к смеси подмешивают воздух и к моменту полного выгорания углерода избыток воздуха достигает величины αт≥1.

Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеохарактеризованного технического решения являются:

- формирование потоков воздуха, смеси топлива с воздухом;

- поджигание смеси;

- сжигание смеси при различных избытка воздуха.

Недостатками известного способа является то, что горение топлива на начальной стадии происходит за счет горения высокореакционной составляющей топлива, при этом блокируются гетерогенные реакции окисления углерода, как менее реакционного компонента топлива. После сгорания высокореакционной составляющей топлива идет сжигание углерода топлива, что требует, вследствие его низкой реакционной способности, принимать дополнительные меры для обеспечения устойчивости процесса горения полученной топливной смеси, например значительное повышение избытка воздуха в топке (αт≥1,3), что приводит к образованию термических окислов азота и росту тепловых потерь с уходящими газами.

Известен способ сжигания топлива, описанный в книге [Жуков М.Ф., Карпенко Е.И., Перегудов B.C. и др. Плазменная безмазутная растопка котлов и стабилизация горения пылеугольного факела. - Новосибирск: Наука. - 1995. - 304 с. - (Низкотемпературная плазма. Т. 16), стр. 86], в котором подают смесь угля и воздуха в камеру термической подготовки топлива, производят нагревание и воспламенение топливной смеси с помощью плазменной струи, производят сжигание части углерода до выхода летучих компонентов из угля и частичную газификацию коксового остатка, затем подают полученную топливную смесь и вторичный воздух в топку котла и производят сжигание топливной смеси.

Общими признаками аналогичного и предлагаемого технического решения являются:

- подводят угольную пыль к горелкам с помощью первичного воздуха в качестве смеси угольной пыли с первичным воздухом;

- производят частичное сжигание и газификацию угольной пыли до выхода летучих компонентов топлива;

- в зоне воспламенения горелок за счет пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ с горючими газообразными компонентами;

- производят подачу полученной топливной смеси и смешивают ее в топке с вторичным воздухом;

- сжигают топливную смесь в топке.

Недостатком известного способа является то, что нагревание и зажигание производят низкотемпературной плазмой, температура плазменной струи превышает 6000°C. Это приводит к интенсивному процессу выхода летучих компонентов топлива и их сжиганию на начальном этапе горения топлива. Вследствие обеднения содержания кислорода в топливной смеси замедляются гетерогенные процессы окисления углерода и его газификации. Кроме того, высокотемпературное воздействие на топливную смесь приводит к испарению минеральных компонентов топлива с дальнейшей их конденсацией на частицах угля и на поверхностях горелочных устройств, что ведет к их ошлаковыванию и препятствует протеканию процессов окисления углеродной части топлива. В итоге, практически вся основная часть высокореакционного топлива выгорает до выхода в топку и поступающая в топку топливная смесь содержит коксовый остаток угля, покрытый минеральной пленкой, и незначительную часть несгоревшего топлива находящегося в газовой фазе, т.е. реакционность топливной смеси снижается в сравнении с первоначальной, что приводит к снижению эффективности сжигания топлива.

Известно также аналогичное техническое решение, см. патент Российской федерации на изобретение №2147708, который выбран в качестве прототипа и который содержит следующую совокупность существенных признаков:

- подводят угольную пыль к горелкам с помощью первичного воздуха в качестве смеси угольной пыли с первичным воздухом;

- в зоне воспламенения горелок за счет пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ с горючими газообразными компонентами;

- в зоне воспламенения снижают избыток воздуха за счет снижения его доли в топливной смеси или увеличения доли горючих компонентов топлива в топливной смеси;

- дополнительно часть первичного воздуха в смеси угольной пыли с первичным воздухом заменяют дымовым газом;

- производят подачу полученной смеси первичного газа с оставшейся частью твердого топлива и смешивают ее с вторичным воздухом;

- сжигают топливную смесь в топке.

Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются:

- подводят угольную пыль к горелкам с помощью первичного воздуха в качестве смеси угольной пыли с первичным воздухом;

- в зоне воспламенения горелок за счет пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ с горючими газообразными компонентами;

- в зоне воспламенения снижают избыток воздуха за счет снижения его доли в топливной смеси или увеличения доли горючих компонентов топлива в топливной смеси;

- производят подачу полученной смеси первичного газа с оставшейся частью твердого топлива в топку и смешивают ее с вторичным воздухом;

- сжигают топливную смесь в топке.

Технический результат, который невозможно достичь ни одним из охарактеризованных выше аналогичных технических решений, заключается в более высокой степени газификации углерода, повышении доли топливных компонентов, находящихся в газовой фазе, за счет газификации углерода и, как следствие, в снижении доли углерода в топливной смеси, дожигаемой в топке.

Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что в процессе пиролиза угольной пыли, в первую очередь, происходит выделение летучих компонентов, содержащихся в угле, которые обладают более высокой реакционной способностью и при дальнейшем сжигании блокируют реакции окисления углерода. При дожигании коксового остатка, из условия обеспечения устойчивости горения смеси коксовых частиц и воздуха, требуется повышенное содержание окислителя, что приводит генерации образования оксидов азота в топке и росту тепловых потерь с уходящими газами.

Учитывая характеристику и анализ известных технических решений, можно сделать вывод, что задача по созданию способов сжигания топлива, имеющих более высокую эффективность горения топлива и подавления образования оксидов азота при его сжигании, является актуальной на сегодняшний день.

Технический результат, указанный выше, достигается тем, что подводят угольную пыль к горелкам с помощью первичного воздуха в качестве смеси угольной пыли с первичным воздухом, в зоне воспламенения горелок за счет пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ с горючими газообразными компонентами, в зоне воспламенения снижают избыток воздуха за счет снижения его доли в топливной смеси или увеличения доли горючих компонентов топлива в топливной смеси, производят подачу полученной смеси первичного газа с оставшейся частью твердого топлива, смешивают ее с вторичным воздухом и производят дожигание полученной топливной смеси в топке, причем в зоне воспламенения снижают температурный порог окисления углерода, например, за счет электрического воздействия на топливную смесь, известного и описанного в литературе [Д.А. Ягодников, А.В. Воронецкий. Влияние внешнего электрического поля на особенности процесса воспламенения и горения. Журнал, «Физика горения и взрыва», №3, 1994 г., с. 3-12], или широко известными каталитическими методами, замедляют процесс выхода высокореакционных компонентов топлива и за счет увеличения степени газификации углеродной части топлива снижают ее содержание в получаемой топливной смеси, при этом повышают долю газообразных компонентов топлива в топливной смеси, дожигаемой в топке.

Снижение температуры окисления углерода известными методами (например, воздействием электрических полей на топливную смесь, применением катализаторов) приводит к замедлению процесса пиролиза угля и активной газификации углерода, при этом в топочное пространство подается высокореакционная топливная смесь из летучих выделенных при окислении углерода, окиси углерода, коксового остатка и углеводородных соединений, образовавшихся из воды, содержащейся в топливе, что обеспечивает устойчивость горения газифицированного топлива в топке при избытках окислителя, близких к стехиометрическому значению. Снижение образования оксидов азота на начальной стадии воспламенения происходит за счет горения топлива при низких избытках воздуха при значениях αт=0.2…0,5, дожигание топливной смеси в топке производят при медленном смесеобразовании, что также способствует снижению образования оксидов азота. Высокая реакционная способность топливной смеси с высоким содержанием горючих компонентов, находящихся в газовой фазе, и малым содержанием коксового остатка обеспечивает устойчивость и высокую степень выгорания топлива.

В чем и проявляется достижение вышеуказанного результата.

Техническая сущность предлагаемого способа сжигания топлива заключается в следующем:

- подводят угольную пыль к горелкам с помощью первичного воздуха в качестве смеси угольной пыли с первичным воздухом;

- в зоне воспламенения горелок за счет пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ с горючими газообразными компонентами;

- в зоне воспламенения снижают избыток воздуха за счет снижения его доли в топливной смеси или увеличения доли горючих компонентов топлива в топливной смеси;

- обеспечивают протекание процесса газификации углерода до выхода летучих компонентов топлива за счет снижения температуры протекания гетерогенных химических реакций, например, электрическим или каталитическим воздействием на топливную смесь;

- производят подачу полученной смеси первичного газа с оставшейся частью твердого топлива и смешивают ее с вторичным воздухом;

- сжигают топливную смесь в топке.

Снижение температуры воспламенения углерода приводит к замедлению процесса пиролиза топлива и к его газификации на стадии его воспламенения. В результате этого снижается доля кислорода, расходуемого на окисление летучих компонентов топлива, вследствие замедления их выхода из топлива, что в конечном итоге обеспечивает высокую реакционную способность топливной смеси при ее дожигании в топке. Таким образом, обеспечивается более стабильный процесс горения топлива при избытках воздуха, близких к стехиометрическому значению.

Предлагаемый способ сжигания топлива может быть использован для сжигания других видов топлива, например промышленных горючих отходов, содержащих компоненты топлива с различной реакционной способностью.

Способ сжигания топлива, заключающийся в том, что подводят угольную пыль к горелкам с помощью первичного воздуха в качестве смеси угольной пыли с первичным воздухом, в зоне воспламенения горелок за счет пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ с горючими газообразными компонентами, в зоне воспламенения снижают избыток воздуха за счет снижения его доли в топливной смеси или увеличения доли горючих компонентов топлива в топливной смеси, производят подачу полученной смеси первичного газа с оставшейся частью твердого топлива, смешивают ее с вторичным воздухом и производят дожигание полученной топливной смеси в топке, отличающийся тем, что в зоне воспламенения снижают температурный порог окисления углерода, замедляют процесс выхода высокореакционных компонентов топлива и за счет увеличения степени газификации углерода снижают его содержание в полученной топливной смеси, при этом повышают долю газообразных компонентов топлива в получаемой топливной смеси для дожигания ее в топке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к топочной технике, и может быть использовано в системах сжигания угольной пыли. Горелочное устройство для сжигания пылевидного твердого топлива содержит канал подачи высококонцентрированной смеси пыли твердого топлива, который имеет прямоугольную форму и установлен внутри воздушного короба подачи вторичного воздуха, а выпускное отверстие канала перекрыто арочным элементом, выполненным в виде плоской пластины с габаритами, идентичными габаритам выходного отверстия канала, и установленной по потоку напротив выходного отверстия канала на расстоянии, равном ширине выходного отверстия.

Предлагаемое техническое решение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для электрохимического факельного сжигания угольной пыли с более высокой степенью стабилизации горения факела угольной пыли.
Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно к способу оптимизации процесса сжигания угольного топлива в вихревой топке энергетической установки. Способ включает использование в режиме запуска энергетической установки угля микропомола с размерами частиц не более 10 мкм, получаемого в трехкамерном дезинтеграторе, в стационарном режиме - угля обычного помола, получаемого в двухступенчатой мельнице с помольными шарами и активатором.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для введения угля и рециркуляции газов при производстве синтез-газа. Способ заключается во введении в реактор газификации (2) порошкообразного материала (С) и подаче технологического газа.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания пылевидного топлива содержит устройство сжатия воздуха, устройство подготовки воздуха с камерой подготовки воздуха, устройство плазмохимической обработки пылевидного топлива, включающее плазмотрон, и камеру горения, а также трубопроводы, связывающие их.

Изобретение относится к энергетике. Система управления электростанцией с мельницей для измельчения материала для ввода в систему сгорания содержит первый датчик, второй датчик, систему регулирования, компонент модуля оценки состояния, выполненный с возможностью принимать сигналы, причем компонент модуля оценки состояния выполнен с возможностью использовать первый сигнал, второй сигнал и третий сигнал, чтобы вырабатывать сигнал индикатора параметра материала и сигнал индикатора состояния системы, и компонент вывода, для выработки выходного управляющего сигнала.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания пылевидного топлива содержит устройство 1 сжатия воздуха, устройство 2 подготовки воздуха с камерой 3 подготовки воздуха, устройство 4 плазмохимической обработки пылевидного топлива, включающее плазмотрон 5 и камеру 6 горения, а также трубопроводы, связывающие их.

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания пылевидного топлива, заключающийся в том, что разделяют воздух методом адсорбирования азота на цеолите, формируют первый поток воздуха, обогащенный кислородом, и второй поток воздуха, обогащенный азотом, выделенным с поверхности цеолита методом его нагрева, затем второй поток воздуха разделяют на основной и дополнительный потоки, дополнительный поток смешивают с пылевидным топливом и смесь подают в начало камеры зажигания, причем часть смеси дополнительного потока воздуха и пылевидного топлива подают через плазмотрон в камеру зажигания, где формируют факел газификации части пылевидного топлива в условиях недостатка кислорода, от первого потока воздуха отделяют часть и посредством трубы отбора воздуха подают в камеру зажигания за выходной срез плазмотрона, после плазмотрона формируют факел зажигания части газифицированного в плазмотроне пылевидного топлива, которым воспламеняют смесь дополнительного потока воздуха и пылевидного топлива, продукты горения из камеры зажигания смешивают с основным потоком воздуха и при недостатке кислорода подают в камеру горения, оставшуюся часть первого потока, обогащенную кислородом, подают в камеру подготовки воздуха, где обрабатывают лазерным излучением твердотельного лазера с длиной волны 762±0,5 и/или 1268±0,5 нм, которая вызывает переход молекул кислорода из основного электронного состояния в возбужденное синглетное состояние O 2 ( b 1 ∑ g + ) , путем подачи лазерного излучения в цилиндрическую камеру подготовки воздуха с зеркальной поверхностью, по меньшей мере, в одном месте под углом к ее поверхности, меньшим угла полного отражения от зеркальной поверхности цилиндрической камеры подготовки воздуха по винтообразной ломаной кривой с шагом между соседними витками винтообразной ломаной линии, большим линейного габаритного размера, измеренного вдоль оси цилиндрической камеры подготовки воздуха, обработанную часть первого потока воздуха с синглетным кислородом подают через коаксиальную перфорированную перегородку в пристеночную область камеры горения, при этом увеличивают концентрацию синглетного кислорода по направлению к выходу из камеры горения.

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.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к комбинированным пылеугольным горелкам, и может быть использовано в энергетическом машиностроении на пылеугольных котлах с подачей в горелки угольной пыли высокой концентрации (УПВК) по трубам под давлением.
Наверх