УСТАНОВКА ДЛЯ ГАЗИФИКАЦИИ И СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В РАСПЛАВЕ ШЛАКА Российский патент 1997 года по МПК F23C3/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для газификации и сжигания низкосортных топлив.

Известна установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака, содержащая камеру газификации и сжигания с окном для вывода шлака, подключенную своим верхним участком к линии подачи пылевидного топлива [1]
Такая установка характеризуется большим пылевыносом, так как в ней пылевидное топливо подают в участок камеры сжигания, который вентилируется отходящими газами, и часть топлива увлекается этим потоком в газоотводящий тракт.

Наиболее близким техническим решением из известных является установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака, содержащая камеру газификации и сжигания и питатель, первая из которых выполнена с окном для вывода шлака и нижним перепускным окном, а питатель сообщен с последним и подключен к линии подачи топлива, причем в камере газификации и сжигания верхняя кромка нижнего перепускного окна расположена не выше нижней кромки окна для вывода шлака [2]
В такой установке питатель выполнен в виде циклона, соединенного в средней части с камерой газификации и сжигания посредством канала для прохода жидкого шлака. В нижней части циклона установлен эжектор, подключенный к источнику сжатого воздуха и направленный в перепускное окно упомянутой камеры.

Недостатком такой установки является ее низкая эксплуатационная надежность из-за зашлаковывания питателя. Это происходит из-за смешения в эжекторе относительно холодного воздуха с горячей смесью жидкого шлака и топлива. На выходе из питателя температура смеси снижается до значений, при которых шлак переходит в твердое состояние, питатель зашлаковывается, что приводит выходу из строя всей установки. Кроме того, застывание шлака снижает эффективность газификации и сжигания топлива.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности установки для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака путем снижения зашлаковывания ее питателя. Кроме того, поставлена техническая задача повышения эффективности газификации и сжигания топлива.

В установке для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака, содержащей камеру газификации и сжигания и питатель, первая из которых выполнена с окном для вывода шлака и нижним перепускным окном, а питатель сообщен с последним и подключен к линии подачи топлива, причем в камере газификации и сжигания верхняя кромка перепускного окна расположена не выше нижней кромки окна для вывода шлака, поставленная цель достигается тем, что она (эта установка) снабжена источником импульсов давления, а камера газификации и сжигания верхним перепускным окном, нижняя кромка которого не ниже нижней кромки окна для вывода шлака, причем питатель выполнен в виде вертикальных секций, сообщенных между собой своими нижними участками, и подключен к линии подачи топлива верхним участком одной из своих секций, сообщенным с верхним перепускным окном камеры газификации и сжигания, при этом питатель сообщен с нижним перепускным окном этой камеры нижним участком другой секции, а верхний участок последней подключен к упомянутому источнику импульсов давления.

Кроме того, источник импульсов давления может быть выполнен в виде подводящего тракта сжатого газа с рессивером и импульсным клапаном и отводящего тракта со сбросным клапаном.

Кроме того, импульсный клапан может быть сблокирован со сбросным клапаном, при этом импульсный клапан может быть выполнен с возможностью открытия и закрытия при соответственно закрытии и открытии сбросного клапана.

Кроме того, на линии подачи топлива может быть установлен клапан, выполненный с возможностью открытия в направлении движения топлива и закрытия в противоположном направлении.

Источник импульсов давления осуществляет подачу импульсов давления в секцию питателя, сообщенную с нижним перепускным окном камеры газификации и сжигания. При этом, поскольку эта секция питателя сообщена с его другой секцией, верхний участок которой подключен к линии подачи топлива и сообщен с верхним перепускным окном камеры газификации и сжигания, импульсная подача давления в первую секцию обеспечивает периодическую подачу горючей смеси из второй секции питателя в упомянутую камеру через ее верхнее перепускное окно. Процесс происходит без захолаживания топливно-шлаковой смеси, что позволяет сохранить такую ее текучесть, при которой не происходит зашлаковывания питателя.

Подача в камеру хорошо прогретых расплавом порций горючей смеси повышает эффективность газификации и сжигания топлива.

На фиг. 1 схематично изображена установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1.

Установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака содержит камеру 1 газификации и сжигания и питатель 2. Камера 1 выполнена с расположенным в ее сифоне окном 3 для вывода шлака и нижним перепускным окном 4. Верхняя кромка окна 4 расположена не выше нижней кромки окна 3. В нижнюю часть камеры 1 встроены дутьевые фурмы 5, а ее верхняя часть образует газоотводящий тракт 6.

Питатель 2 выполнен в виде вертикальных секций 7 и 8, сообщенных между собой своими нижними участками посредством перепускного окна 9. Питатель 2 верхним участком секции 8 подключен к линии 10 подачи топлива, включающей в себя бункер 11, дозатор 12 и клапан 13. Камера 1 снабжена верхним перепускным окном 14, нижняя кромка которого не ниже нижней кромки окна 3 для вывода шлака. Верхний участок секции 8 сообщен с верхним переливным окном 14. При этом питатель 2 сообщен с нижним перепускным окном 4 камеры 1 нижним участком секции 7.

Верхний участок секции 7 подключен к источнику импульсов давления, выполненному в виде подводящего тракта 15 сжатого газа с рессивером 16 и импульсным клапаном 17 и отводящего тракта 18 со сбросным клапаном 19. Клапан 19 сблокирован с клапаном 17. При этом клапан 17 выполнен с возможностью открытия при закрытии клапана 19 и с возможностью закрытия при открытии последнего. Клапан 13 выполнен с возможностью открытия в направлении движения топлива и закрытия в противоположном направлении.

Установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака работает следующим образом.

В исходном состоянии обе секции 7 и 8 питателя 2 заполнены жидким шлаком, поступившим в них из камеры 1 через нижнее перепускное окно 4.

Твердое топливо, например уголь, из бункера 11 поступает в дозатор 12, который через установленные промежутки времени направляет порцию топлива в объем жидкого шлака секции 8 питателя 2. Попав в горячий расплав шлака и непрерывно получая лучистое тепло из камеры 1, топливо разогревается, его кусочки растрескиваются и плавятся. Отсутствие вентиляции секции 8 питателя 2 продуктами сгорания препятствует выносу топливной пыли в камеру 1 в поток уходящих газов.

Затем открывается импульсный клапан 17 и газ, например воздух, из рессивера 16 создает в верхнем участке секции 7 питателя 2 давление, которое вытесняет часть шлака через нижнее перепускное окно 4 в объем камеры 1. Это происходит благодаря тому, что верхняя кромка окна 4 расположена не выше нижней кромки окна 3, и газовые объемы питателя 2 и камеры 1, расположенные над соответствующими уровнями расплава, не сообщаются между собой. Под действием созданного давления другая часть шлака через окно 9 выдавливается в секцию 8 питателя 2. При этом уровень расплава в секции 8 питателя 2 повышается и хорошо подготовленная к сжиганию топливно-шлаковая смесь переливается через нижнюю кромку верхнего перепускного окна 14 на поверхность жидкого шлака в камеру 1. Это происходит благодаря тому, что нижняя кромка окна 14 расположена не ниже нижней кромки окна 3.

Пока клапан 17 открыт сблокированный с ним сбросной клапан 19 закрыт, что позволяет удерживать давление в верхней части секции 7 питателя 2 заданное время. При этом клапан 13 предотвращает утечку отходящих газов из камеры 1 через дозатор 12 в бункер 11.

Воздух, поступающий из рессивера 16, не смешивается с топливно-шлаковой смесью, поступающей в камеру 1, и не снижает температуру этой смеси. Поэтому вязкостные характеристики упомянутой смеси не ухудшаются и питатель 2 не зашлаковывается.

По истечении заданного времени импульсный клапан 17 закрывается и одновременно открывается сбросной клапан 19, который снимает давление воздуха в секции 7, и последняя через нижнее перепускное окно 4 заполняется новой порцией жидкого шлака из камеры 1. Секция 8 питателя 2 также пополняется новой порцией шлака через окно 9. Цикл повторяется.

В камере 1 начинается процесс интенсивного горения топлива в объеме расплава под воздействием окислителя, представляющего собой парокислородосодержащий газ. Окислитель поступает в камеру 1 из фурм 5 под избыточным давлением и барботирует расплав, состоящий в основном из шлака и угля. При этом бурлящий шлак играет роль теплоносителя, который обеспечивает идеальные условия тепломассообмена всех компонентов расплава, в том числе топлива с окислителем.

В процессе горения топлива в объеме камеры 1 происходит плавление всех компонентов топливно-шлаковой смеси, кроме углерода, который ведет себя как несмачиваемое вещество. В результате "несмачиваемый легкий углерод" транспортируется пузырьками парокислородосодержащего дутья в верхнюю часть расплава. Происходит деминерализация углерода топлива путем отделения (плавления) минеральных компонентов в жидкой фазе расплава с образованием несмачиваемого углерода высокой концентрации.

Топливо полностью догорает в верхней части камеры 1, а продукты сгорания направляются в газоотводящий тракт 6. В верхней части камеры 1 скапливается легкий шлак, являющийся ценным сырьем для получения строительной продукции, а в нижней части концентрируется тяжелый шлак, представляющий собой жидкую металлическую фазу, имеющую промышленное значение. Тяжелый шлак сливается из камеры 1 через окно 3.

Использование: на тепловых электростанциях для газификации и сжигания низкосортных топлив. Сущность изобретения: дозатор 12 направляет порцию топлива в секцию 8 питателя 2. Попав в горячий расплав шлака и непрерывно получая лучистое тепло из камеры 1 газификации и сжигания, топливо разогревается, его кусочки растрескиваются и плавятся. Затем открывается импульсный клапан 17, и воздух из рессивера 16 создает в верхнем участке секции 7 питателя 2 давление. Это давление вытесняет часть шлака через окно 9 в секцию 8 питателя 2. Уровень расплава в секции 8 питателя 2 повышается и топливо-шлаковая смесь переливается через окно 14 на поверхность жидкого шлака в камеру 1. Воздух, поступающий из ресивера 16, не смешивается с топливно-шлаковой смесью, выдавливаемой в камеру 1, и не снижает температуру этой смеси. Поэтому вязкостные характеристики упомянутой смеси не ухудшаются и питатель 2 не зашлаковывается. По истечении заданного времени импульсный клапан 17 закрывается и одновременно открывается сбросной клапан 19. Клапан 19 снимает давление воздуха в секции 7, и последняя через нижнее перепускное окно 4 заполняется новой порцией жидкого шлака из камеры 1. Секция 8 также пополняется новой порцией шлака через окно 9. Цикл повторяется. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака, содержащая камеру газификации и сжигания и питатель, первая из которых выполнена с окном для вывода шлака и нижним перепускным окном, а питатель сообщен с последним и подключен к линии подачи топлива, причем в камере газификации и сжигания верхняя кромка нижнего перепускного окна расположена не выше нижней кромки окна для вывода шлака, отличающаяся тем, что она снабжена источником импульсов давления, а камера газификации и сжигания верхним перепускным окном, нижняя кромка которого не ниже нижней кромки окна для вывода шлака, причем питатель выполнен в виде вертикальных секций, сообщенных между собой своими нижними участками, и подключен к линии подачи топлива верхним участком одной из своих секций, сообщенным с верхним перепускным окном камеры газификации и сжигания, при этом питатель сообщен с нижним перепускным окном этой камеры нижним участком другой секции, а верхний участок последней подключен к упомянутому источнику импульсов давления. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что источник импульсов давления выполнен в виде подводящего тракта сжатого газа с ресивером и импульсным клапаном и отводящего тракта со сбросным клапаном. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что импульсный клапан сблокирован со сбросным клапаном, при этом импульсный клапан выполнен с возможностью открытия и закрытия соответственно при закрытии и открытии сбросного клапана. 4. Установка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что на линии подачи топлива установлен клапан, выполненный с возможностью открытия в направлении движения топлива и закрытия в противоположном направлении.