СПОСОБ РАСТОПКИ КОТЛОАГРЕГАТА Российский патент 1996 года по МПК F23C5/24 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для безмазутной растопки котлоагрегатов из холодного состояния до рабочего режима.

Известен способ розжига и стабилизации горения низкосортного донецкого угля АШ [1] включающий подготовку аэросмеси, разделение потока аэросмеси на основной и стабилизирующий потоки, подведение обоих потоков по трубам к пылеугольной горелке, нагрев стабилизирующего потока и розжиг основного потока. Для нагрева стабилизирующего потока аэросмеси используется электродуговой плазмотрон, в котором часть дугового столба выдувается воздухом в пылеугольный поток. При нагреве стабилизирующего потока образуется двухкомпонентное топливо, состоящее из горючего газа и нагретого коксового остатка, которое, поступая в топочное пространство, обеспечивает розжиг и стабилизацию горения основного потока аэросмеси.

Однако известный способ розжига не обеспечивает высокой эффективности процесса вследствие того, что только часть столба дуги выдувается в пылеугольный поток, а остальная часть дуги находится в камере плазмотрона. Вследствие этого данный способ малоэффективен для осуществления растопки энергетических котлов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ розжига и стабилизации горения пылеугольного факела в котлоагрегате (растопки) путем сжигания мазута или природного газа. Пусковые или газовые форсунки монтируются совместно с основными угольными горелками, либо устанавливаются дополнительно к ним. Например, котлоагрегат ПК-39 имеет 12 основных пылеугольных горелок производительностью 8 т/ч и 8 мазутных форсунок производительностью 1,3 т/ч. При поступлении в топку мазута и угля производят воспламенение высокореакционного жидкого топлива. При горении мазута выделяется значительное количество тепла, которое нагревает угольную пыль. В результате нагрева угольных частиц выделяются летучие и повышается температура твердого топлива. При этом проиcходит загорание угольных частиц и осуществляется интенсивный розжиг и стабилизация горения пылеугольного факела [2]
Однако известный способ растопки котлоагрегата связан с использованием дефицитного мазута, а также сложностью в эксплуатации мазутного хозяйства, особенно в зимнее время, когда мазут необходимо постоянно подогревать. Кроме того, при совместном cжигании угля и мазута в топке повышается мехнедожог, увеличиваются выбросы окислов азота и серы, усиливается коррозия поверхностей нагрева и снижается надежность энергетического оборудования.

Цель изобретения исключение использования мазута для розжига пылеугольного факела и повышение эффективности процесса растопки котлоагрегата.

Цель достигается тем, что в способе растопки котлоагрегата, предусматривающем розжиг пылеугольного факела, последующую последовательную подачу пылеугольной смеси через сопла пылеугольных горелок, установленных на котлоагрегате ярусами, и ее воспламенение, розжиг пылеугольного факела осуществляют путем генерирования струи низкотемпературной плазмы посредством плазмотронов, установленных в муфелях пылеугольных горелок нижнего яруса, подачи пылеугольной смеси через струю низкотемпературной плазмы и ее воспламенения, причем после стабилизации горения пылеугольного факела и достижения режимных параметров производят отключение плазмотронов.

Кроме того, в зависимости от типа котлоагрегата, технологии пылеприготовления и характеристики топлива количество n пылеугольных горелок, оснащенных плазмотронами и муфелями, может быть в пределах n 1-m, где m количество горелок нижнего яруса.

Сравнение заявляемого изобретения с известными из уровня техники техническими решениями позволило установить следующее.

Существующие на тепловых электростанциях способы розжига и стабилизации горения пылеугольного факела в котлоагрегатах базируются в настоящее время на сжигании мазута или природного газа. Однако эти технологии не соответствуют сегодняшним требованиям повышения эффективности топливоиспользования при существующих колоссальных расходах дефицитного и дорогостоящего топлива и сопровождаются большими выбросами окислов серы и азота в окружающую среду.

В промышленных условиях опробован способ розжига и стабилизации горения низкосортного донецкого АШ. Однако он также не обеспечивает высокой эффективности процесса вследствие того, что только часть дуги выдувается в пылеугольный поток, остальная ее часть находится в камере плазмотрона.

Таким образом, ни один из известных способов плазменного воспламенения топлива не может быть использован для эффективной растопки котлоагрегата при сжигании низкосортных энергетических углей.

Предлагаемая технология безмазутной растопки промышленного котлоагрегата основана на плазменном способе воспламенения топлива. Для реализации технологии разработана конструкция комбинированного плазмотрона мощностью 30-100 кВт, а также предвключенный муфель, встроенный в горелку и обеспечивающий после его разогрева плазмотроном самовоспламенение пылеугольной смеси. Компоновка плазмотрона, муфеля, источника питания, системы электро-, газо- и водоснабжения, аппаратуры защиты и управления, размещенных на котлоагрегате, компактна, не загромождает проходы, не создает никаких помех для обслуживающего и ремонтного персонала и позволяет управлять системой розжига одним оператором с блочного щита управления.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии предложения критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 схематично изображено расположение нижнего яруса пылеугольных горелок на котлоагрегате; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Для реализации предлагаемого способа растопки котлоагрегата 1 определенные пылеугольные горелки 2 нижнего яруса энергетического котла снабжаются вместо мазутных форсунок муфелями 3, представляющими собой стальную трубу, изнутри ошипованную и покрытую слоем карборунда так, чтобы внутренний диаметр муфеля был не меньше внутреннего диаметра, подходящего к муфелю пылепровода 4. Конец муфеля встроен в амбразуру котла 1 между экранными трубами. В специальное отверстие в начале муфеля 3 по ходу потока пыли установлен плазмотрон 5.

Предлагаемый способ растопки котлоагрегата осуществляют следующим образом.

Включают плазмотроны 5, встроенные в муфели 3 пылегазовых горелок 2 нижнего яруса, и осуществляют генерирование струи низкотемпературной плазмы. Затем включают мельницу подачи угольной пыли и осуществляют подвод пылеугольной смеси к муфелям 3 пылеугольных горелок, оснащенных плазмотронами 5. Пылеугольный поток проходит непосредственно через зону горения электрической дуги, происходит его интенсивная газификация, воспламенение аэросмеси и розжиг пылеугольного факела. После стабилизации горения пылеугольного факела и достижения режимных параметров плазмотроны 5 отключают. Поверхность муфеля разогревается до температуры, достаточной для самовоспламенения проходящей через него пылеугольной смеси, вследствие чего после отключения плазмотронов наблюдается устойчивое горение факела. Затем осуществляют последовательную подачу пылеугольной смеси через сопла пылеугольных горелок нижнего и верхнего ярусов в котел, где происходит интенсивное воспламенение и сгорание топлива.

При снижении интенсивности горения пылеугольного факела повторно включают плазмотроны и доводят параметры факела до режимных величин.

Способ поясняется следующим примером конкретного выполнения.

Способ плазменной безмазутной растопки был реализован на котлоагрегате ТПЕ-215 производительностью 670 т пара в час. Котлоагрегат оснащен 16 пылеугольными горелками, расположенными в два яруса по 8 горелок в каждом. 4 горелки нижнего яруса (см. фиг.1) были оборудованы муфелями 3 и плазмотронами 5 мощностью 60 кВт. Испытания проводились с тугнуйским каменным углем с характеристиками: зольностью А^с 14,1% влажность W^с 10,5% выход летучих V^г 37,8% теплотворная способность Q 5484 ккал/кг.

Осуществляется запуск плазмотронов 5 и поддерживают рабочие параметры U_раб 300 В и I_раб 200 А. Затем включают мельницу, осуществляют подачу угольной пыли на четыре горелки нижнего яруса, оборудованные муфелями и плазмотронами (остальные пылепроводы перекрывают шиберами), и осуществляют розжиг пылеугольного факела. Через 15 мин после того, как разгорается факел, наблюдают устойчивое горение факела после отключения плазмотронов. Затем осуществляют последовательную подачу пылеугольной смеси на сопла горелок 2 нижнего и верхнего ярусов, которая интенсивно воспламеняется и сгорает в топке котла. Через 4 ч после начала растопки давление пара в котле достигло 30-35 атм, температура первичного пара 300-350^оС, после чего дальнейшую растопку котла производят по обычной схеме, но без включения мазутных форсунок.

Режимные параметры, достаточные для запуска турбины, достигают через 6 ч после начала растопки котлоагрегата.

Использование плазменной технологии растопки котлоагрегата по изобретению обеспечивает повышение эффективности процесса розжига и стабилизации горения низкосортных углей, позволяет исключить расход дефицитного мазута, снизить мехнедожог, уменьшить выбросы вредных веществ в окружающую среду, улучшить условия техники безопасности и обеспечивает широкие возможности автоматизации процесса розжига и стабилизации горения пылеугольного факела в котлах.

Использование: на тепловых электростанциях для безмазутной растопки котлоагрегата из холодного состояния до рабочего режима. Сущность изобретения: розжиг пылеугольного факела осуществляют путем генерирования струи низкотемпературной плазмы посредством плазмотронов (П), установленных в муфелях пылеугольных горелок (ПГ) нижнего яруса энергетического котла, подачи пылеугольной смеси через струю низкотемпературной плазмы и ее воспламенения. После стабилизации горения пылеугольного факела и достижения режимных параметров производят отключение П. В зависимости от типа котлоагрегата, технологии пылеприготовления и характеристики топлива количество ПГ (n), оснащенных П и муфелями, может быть в пределах n = 1 - m, где m - количество ПГ в ярусе. 2 ил.

СПОСОБ РАСТОПКИ КОТЛОАГРЕГАТА путем розжига пылеугольного факела с последующей последовательной подачей пылеугольной смеси через сопла пылеугольных горелок, установленных ярусами, и ее воспламенением, отличающийся тем, что розжиг пылеугольного факела осуществляют путем генерирования струи низкотемпературной плазмы в плазмотронах, установленных в муфеле по крайней мере одной из горелок нижнего яруса, а пылеугольную смесь воспламеняют при ее подаче через струю плазмы, причем после стабилизации горения пылеугольного факела плазмотроны отключают.