СПОСОБ СЖИГАНИЯ ПЫЛЕВИДНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2005 года по МПК F23C11/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к способам сжигания пылевидного топлива.

Одной из проблем теплоэнергетики является обеспечение эффективного сжигания тощих углей в специальных устройствах, а также в топочных устройствах общего назначения, рассчитанных на сжигание углей широкого диапазона качества.

Известно несколько способов повышения эффективности воспламенения и сгорания пылевидных тощих углей: подсветка пылеугольного факела мазутом, утепление зоны начального воспламенения, увеличение объема топки, утонение размола угольной пыли. Реализация указанных мероприятий на действующих котлах требует больших расходов дефицитного и дорогостоящего мазутного топлива, больших затрат на реконструкцию, при этом не все конструктивные решения приемлемы для различных углей (возможность шлакования, нарушение условий взрывобезопасности, надежности поверхностей нагрева). Поэтому в условиях переменного качества топлива и отсутствия оперативного контроля качества угля необходимы решения, обеспечивающие надежную и эффективную эксплуатацию котла при работе последнего на различных углях.

Известен способ оптимизации процесса сгорания путем воздействия на кинетику процесса воспламенения и выгорания угольной пыли путем озонирования воздуха, поступающего на горение и выполняющего функцию окислителя. (А.А.Сидоров, И.А.Яворский. О роли активных центров в процессах воспламенения и горения ископаемых углей. “Горение твердого топлива”. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1969, №2, с.132-139; Ю.В.Салов, Б.Л.Шелыгин, И.В.Бахирев и др. К вопросу о повышении эффективности сжигания низкореакционных углей. Известия ВУЗов, Энергетика. Минск, 1990, №2, с.70-75).

Недостатком данного способа является большой расход озонируемого воздуха, что требует значительного расхода электроэнергии для его получения, достигающего 7-8% всей мощности электростанции (на каждый кг озонируемого воздуха расходуется порядка 0.2 кВт электроэнергии, что соответствует примерно расходу 0.5-1.0 кВт на каждый килограмм сжигаемого угля), что является препятствием для промышленного внедрения известного способа озонирования.

Известен способ сжигания пылевидного топлива, включающий подготовку и подачу пылевидного топлива, транспортировку высоконапорного воздуха, смешение его с пылевидным топливом, подачу высококонцентрированной аэросмеси в горелки котла. (В.М.Иоффе, Н.А.Красавин и др. Применение системы подачи пыли с высокой концентрацией на котлах ПК-40. // Электрические станции, 1984, №2, с.15-16, рис.1).

Недостатком данного способа является неустойчивое воспламенение пыли тощих углей вследствие замедленного смесеобразования угольной пыли и основного воздуха в топке котла.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении устойчивого воспламенения пылеугольного топлива путем организации процесса сжигания и повышении экономичности процесса сжигания.

Для решения поставленной технической задачи осуществляют способ сжигания пылевидного топлива, включающий подготовку топлива, его подачу, транспортировку высоконапорного воздуха, смешение его с пылевидным топливом, подачу высококонцентрированной аэросмеси в горелки котла, согласно изобретению производят озонирование транспортирующего воздуха перед смешиванием его с пылевидным топливом, при этом часть озонированного воздуха подают на транспорт пылеугольного топлива, а оставшуюся часть подают по трубопроводу в автономный канал горелки к корню факела.

Озонирование транспортирующего воздуха, который при подаче в горелки котла высококонцентрированной аэросмеси составляет на более 1% расхода воздуха, необходимого для сжигания топлива, позволяет снизить (на несколько порядков) расход озона по сравнению с известным способом озонирования общего воздуха, идущего на сжигание топлива. Это в значительной степени повышает экономичность процесса сжигания пылевидного топлива с применением озона и обеспечивает его реализуемость. В случае подачи части озонированного воздуха в автономный канал горелки обеспечивается дальнейшее повышение устойчивости факела.

Реализуется предлагаемый способ следующим образом.

На линии транспорта высоконапорного воздуха устанавливают озонатор, проходя через который высоконапорный воздух озонируется и по воздухопроводу поступает в смеситель, где происходит его смешение с потоком пылевидного топлива и далее высококонцентрированная аэросмесь поступает на горелки котла. При перемещении по тракту и по выходу потока аэросмеси в топку в начальном участке факела в присутствии озона происходит подготовка пылеугольного топлива к воспламенению: при разложении озона выделяется атомарный кислород, который, соединяясь с летучими угля, действуя на свободные радикалы и разрывая слабые связи в цепях макромолекул угольного вещества, увеличивает количество активных центров, которые создают цепную реакцию и обеспечивают более низкую температуру воспламенения. Кроме этого, образуется повышенная концентрация окислителя, что также улучшает условия воспламенения при входе аэросмеси в топку. Наличие озона в составе высококонцентрированной аэросмеси обеспечивает формирование в начальном участке факела источник начального воспламенения угольной пыли и стимулирует воспламенение основной массы пыли.

Возможен отвод части озонированного высоконапорного воздуха по отдельному трубопроводу в автономный канал горелки к корню факела.

На фиг.1 и 2 изображены схемы реализации предлагаемого способа.

Схема содержит источник высоконапорного воздуха 1, воздухопровод 2, пылеподающее устройство 3, смеситель 4, между источником высоконапорного воздуха 1 и смесителем 4 расположен озонатор 5, смеситель 4 соединен с горелками 6 с помощью трубопровода.

Возможна и другая технология сжигания пылевидных тощих углей, когда часть озонированного высоконапорного воздуха поступает в смеситель, а оставшаяся часть подается непосредственно в автономный канал горелки котла.

Данный вариант реализуется с помощью схемы, изображенной на фиг.2.

Предлагаемая схема реализации предложенного способа сжигания пылевидных тощих углей содержит источник высоконапорного воздуха 1, воздухопровод 2, пылеподающее устройство 3, смеситель 4, между источником высоконапорного воздуха 1 и смесителем 4 расположен озонатор 5, смеситель 4 соединен с горелками 6, трубопровод отвода части озонированного высоконапорного воздуха 7, соединяющий воздухопровод 2 с автономным каналом 8 горелки 6.

Расчет эффективности озонирования минимального количества воздуха при сжигании тощих углей типа АШ показывает, что значительное снижение расхода озонированного воздуха, достигаемое предложенным способом, обеспечивает значительный экономический эффект за счет повышения выгорания угольной пыли (топлива) и за счет отказа от использования дорогостоящего мазута, используемого для подсветки факела.

Проведенный анализ результатов поиска по патентной и научно-технической литературе позволяет сделать вывод, что предложенная совокупность существенных признаков не известна из уровня техники. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию “новизна”.

Учитывая незначительные эксплуатационные расходы и ограниченный объем реконструкции системы транспорта пыли, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения “промышленная применимость”.

Таким образом, предлагаемый способ сжигания пылеугольного топлива позволяет решить проблему сжигания тощих углей, повысить эффективность процесса их сжигания, значительно сократить энергозатраты на озонирование воздуха.

Изобретение относится к сжиганию пылевидного топлива. Способ сжигания пылевидного топлива включает подготовку топлива, его подачу, транспортировку высоконапорного воздуха, смешение его с пылевидным топливом, подачу высококонцентрированной аэросмеси в горелки котла. Производят озонирование транспортирующего воздуха перед смешиванием его с пылевидным топливом, при этом часть озонированного воздуха подают на транспорт пылеугольного топлива, а оставшуюся часть подают по трубопроводу в автономный канал горелки к корню факела. Изобретение позволяет обеспечить устойчивое воспламенение пылевидного топлива, повысить эффективность процесса сжигания. 2 ил.

Способ сжигания пылевидного топлива, включающий подготовку топлива, его подачу, транспортировку высоконапорного воздуха, смешение его с пылевидным топливом, подачу высококонцентрированной аэросмеси в горелки котла, отличающийся тем, что производят озонирование транспортирующего воздуха перед смешиванием его с пылевидным топливом, при этом часть озонированного воздуха подают на транспорт пылеугольного топлива, а оставшуюся часть подают по трубопроводу в автономный канал горелки к корню факела.