СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 1998 года по МПК F23D1/00 

Изобретение относится к области огневой теплотехники и может быть широко использовано в энергетике.

Известен и широко применяется (Тепловые и атомные электрические станции. Справочник /Под общей редакцией В.А.Григорьева и В.М.Зорина, 2-е изд., т. 3. -М. : Энергоатомиздат, 1989, 603 с.:ил.) способ сжигания твердого топлива, при котором весь поток вторичного воздуха направляют в топку энергетического или водогрейного котла соосно с потоком сжигаемого топлива при одновременном закручивании потоков вдоль оси. При этом глубину и интенсивность перемешивания потоков вторичного воздуха и угольной пыли при необходимости регулируют параметрами крутки топлива и воздуха и(или) установкой в горелочное устройство специальных механических завихрителей потоков.

Однако в указанном способе не удается получить однородную угольно-воздушную смесь, так как перемешивание вторичного воздуха с потоком угольной пыли осуществляют в топке энергетического или водогрейного котла одновременно с процессами воспламенения и сжигания угольной пыли, что отрицательно отражается на эффективности воспламенения и стабильного (без всплесков и срыва пламени) горения факела.

Кроме того, известен способ сжигания твердого топлива, являющийся прототипом предлагаемого изобретения (а.с. SU 1185015 A, кл. F 23 C 1/10) и заключающийся в термоподготовке угольной пыли, при которой угольную пыль прогревают за счет сжигания высокореакционного топлива, в результате чего получают двухфазное топлива - газовзвесь, состоящую из продуктов пиролиза угля в виде горючих и негорючих летучих веществ, коксового остатка и непрореагировавших угольных частиц. Полученную газовзвесь смешивают с продуктами сгорания высокореакционного топлива и затем направляют в топку котла. При реализации этого способа сжигания твердого топлива весь поток вторичного воздуха также направляют в топку котла соосно с потоком полученной газовзвеси.

Однако и в этом способе эффективность сжигания недостаточная, так как не обеспечивается должная однородность топливно-воздушной смеси, что отражается на эффективности воспламенения, стабильного (без всплесков и срывов пламени) горения факела и выгорания топлива в целом, так как скорость горения летучих веществ многократно превышает скорость горения твердой фазы топлива, что ведет к их быстрому выгоранию и увеличению механического недожега угля.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа сжигания твердого топлива с более высокой эффективностью сжигания за счет обеспечения наиболее эффективного режима воспламенения, стабильного горения факела и выгорания угольной пыли в целом после ее термической подготовки в пылеподогревателе (например, циклонного типа), пристыкованном к топке энергетического или водогрейного котла.

Это достигается тем, что в способе сжигания твердого топлива, основанном на его предварительном подогреве посредством сжигания высокореакционного топлива с образованием газовзвеси, газовзвесь направляют в зону ее воспламенения соосно с частью вторичного воздуха, а другую часть вторичного воздуха направляют в зону смешения полученной газовзвеси с продуктами сгорания высокореакционного топлива.

На чертеже показано одно из возможных устройств, реализующее предложенный способ. Устройство содержит циклонный предтопок смешивающего типа 1, оборудованный приспособлениями для торцевого ввода высокореакционного топлива 2, тангенциального ввода угольной пыли 3 и ввода вторичного воздуха 4. При этом для части вторичного воздуха предтопок оборудован коллектором 5 со специальными трубками 6, расположенными по окружности предтопка и под углом к его оси.

Способ можно уяснить, рассмотрев работу приведенного устройства. Поток высококонцентрированной угольной пыли, так называемое рабочее топлива 3, тангенциально подают в подогреватель с образованием реакторного пространства, внутрь которого направляют горящее высокореакционное (так называемое инициирующее) топлива 2 с концентрацией кислорода, обеспечивающей устойчивое горение. В предтопке 1 поток рабочего топлива прогревают с образованием двухфазного топлива - газовзвеси, содержащей в основном окись углерода, водород, непрореагировавшую угольную пыль, коксовый остаток, метан, углекислый газ и азот. На выходе из предтопка газовзвесь смешивают со вторичным воздухом 4 и вместе с продуктами сгорания инициирующего топлива подают в топку котла.

Для обеспечения однородности гозовоздушной смеси, поступающей в топку котла, часть вторичного воздуха подают непосредственно в пылеподогреватель, в зону смешения полученной газовзвеси с продуктами сгорания высокореакционного топлива через специальные трубки 6, расположенные по окружности предтопка, при этом глубина и интенсивность перемешивания регулируются количество подаваемого в коллектор 5 воздуха и длинной и диаметром трубок 6.

Таким образом, предложенный способ сжигания твердого топлива является более эффективным, так как обеспечивает режим раннего воспламенения газовзвеси за счет ее частичного насыщения кислородом воздуха в зоне, непосредственно примыкающей к топке котла ,и стабильное (без всплесков и срывов пламени) горение факела за счет однородности по всему фронту предтопка подаваемой в топку котла газовзвеси. В целом, предложенный способ обусловит режим наиболее эффективного выгорания топлива на участке горелочных устройств без применения механических завихрителей потоков. К тому же ранний ввод части вторичного воздуха увеличит объем газовзвеси, что приведет к увеличению скорости ее входа в топку котла.

Изобретение относится к области огневой теплотехники и может быть широко использовано в энергетике. Способ сжигания твердого топлива основан на его термической подготовке посредством сжигания высокореакционного топлива, в результате чего получают двухфазную топливогазовзвесь, которую направляют в топку котла для ее полного сжигания соосно с частью вторичного воздуха, при этом другую часть вторичного воздуха подают в зону смешения полученной газовзвеси с продуктами сгорания высокореакционного (инициирующего) топлива под углом к оси поступательного движения газовзвеси с образованием области интенсивного перемешивания газовзвеси, продуктов сгорания высокореакционного топлива и вторичного воздуха. Изобретение позволяет повысить качество сжигания топлива. 1 ил.

Способ сжигания твердого топлива, основанный на его предварительном подогреве посредством сжигания высокореакционного топлива с образованием газовзвеси, которую направляют в зону ее воспламенения соосно с частью вторичного воздуха, отличающийся тем, что другую часть вторичного воздуха направляют в зону смешения полученной газовзвеси с продуктами сгорания высокореакционного топлива.