СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ЖИДКИХ СМАЗОЧНЫХ ОТХОДОВ С ТВЕРДОТОПЛИВНЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ Российский патент 2008 года по МПК F23C1/10 F23G7/05 

Изобретение относится к технике сжигания топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях и котельных.

Известен способ сжигания водоугольной смеси с содержанием твердотопливных включений до 50% и размером частиц до 2000 мкм путем подачи ее к горелкам с форсунками и распыливания в топочной камере [Джундубаев А.К., Хидиятов A.M., Осинцев В.В., др. Моделирование технологических схем сжигания кавакского бурого угля, доставляемого на ТЭС гидротранспортом / Теплоэнергетика. - 1987. - №5. - С.65-67]. Недостатком способа является неустойчивость горения с обрывами факела при высокой доле влаги, затянутость процесса выгорания твердотопливных частиц при значительном их недожоге.

Известен способ сжигания водоугольной смеси с содержанием твердотопливных включений до 60% и размером частиц до 350 мкм также путем подачи к горелкам с форсунками и распыливания в топке [Хидиятов A.M., Осинцев В.В., Гордеев С.В. и др. Результаты перевода пылеугольного котла паропроизводительностью 89 кг/с на сжигание водоугольной суспензии / Теплоэнергетика. - 1987. - №1. - С.5-11]. Факел с пониженной концентрацией влаги и уменьшенными размерами частиц более устойчив, однако затянут, в связи с чем сохраняется основной недостаток способа - повышенный недожог частиц и высокий уровень потерь тепла с уходящими газами.

Известен способ совместного сжигания небольших порций водоугольных смесей с содержанием твердотопливных включений до 50% и пылевидного топлива путем подачи распыленной смеси в форсунках каплями размером до 2000 мкм в основной пылеугольный топочный факел [а.с. №1366785 СССР, МПК F3C 1/10; опубл. Бюл. №2. - 1988 г.]. Недостаток способа - также повышенный недожог частиц твердотопливных включений.

Известен способ утилизации жидких отходов (сгущенных шламов) с твердотопливными включениями в количестве до 50% и размером частиц до 40 мкм путем распыливания в топочном факеле через форсунки [Хидиятов A.M., Осинцев В.В., Костовецкий С.П., др. Выбор технологии сжигания сгущенных шламов в энергетических котлах. / Электрические станции. - 1990. - №6. - С.12-16). Недостатком способа является повышенный недожог частиц твердотопливных включений, причем при балластировании сгущенных шламов жидкими смазочными отходами недожог увеличивается.

Задача изобретения - снижение недожога твердотопливных включений в жидких смазочных отходах при утилизации в топочном факеле.

Для решения поставленной задачи при реализации способа утилизации жидких смазочных отходов с твердотопливными включениями путем распыливания на окислительном участке основного топливоорганического факела, согласно изобретению долю твердотопливных включений в общей массе распыливаемых отходов устанавливают на уровне q_тв=0,05-0,35, а содержание кислорода и температуру на окислительном участке основного топливоорганического факела в период распыливания отходов поддерживают в диапазоне О₂=0,04-0,12 и температуры Т_ф=1350-1750 К.

Поддержанием доли твердотопливных включений в потоке отходов на уровне q_тв=0,05-0,35, а также концентрации кислорода О₂=0,04-0,12 и Т_ф=1350-1750 К на окислительном участке основного факела, где утилизируются отходы, достигается минимальный уровень недожога твердых включений и потерь тепла с уходящими газами.

Сущность способа утилизации жидких смазочных отходов с твердотопливными включениями поясняется чертежом, на котором представлена схема пылеугольного котла с факельной топкой, оснащенной основными пылеугольными горелками и форсунками для распыливания дополнительного топливосодержащего агента.

Для реализации заявленного способа используется котел 1, содержащий топку 2 с установленными на стенах 3 топки 2, основными горелками 4 и форсунками 5 для распыливания потока 6 жидких смазочных отходов с твердотопливными включениями в основном топливоорганическом пылеугольном факеле 7, формируемом вводимыми через основные горелки 4 потоками основного топлива 8 (угольной пыли) и воздуха 9. Основной топливоорганический (пылеугольный) факел 7 имеет окислительный участок 10 с границами 11 и параметрами среды О₂=0,04-0,12 и Т_ф=1350-1750 К, на котором осуществляют распыливание потока 6. При распыливании потока 6 на участке 10 образуются капли 12, содержащие частицы твердотопливных включений. При испарении капель 12 в высокотемпературной среде на участке 10 происходит спекание отдельных частиц твердотопливных включений в конгломераты 13, которые сносятся основным факелом 7 к выходному окну 14 топки 2. Выходное окно 14 топки 2 подключено к газоходу 15 с поверхностными теплообменниками 16, 17, 18, в которых факел 7 с выгоревшими в топке 2 частицами основного топлива и конгломератами 13 охлаждается. Охлажденные продукты сгорания 19 поступают на очистку в золоуловитель 20, из которого дымососом 21 направляются в дымовую трубу 22 и далее в атмосферу. На пылеугольном котле 1 предусматриваются системы вывода шлака 23 из топки 2 и золы 24, 25 из газохода 15 и золоуловителя 20.

При реализации предлагаемого способа утилизации жидких смазочных отходов с твердотопливными включениями 6 путем распыливания форсунками 5 на окислительном участке основного топливоорганического (пылеугольного) факела 7 устанавливают долю твердотопливных включений q_тв=0,05-0,35 (дозатор, смеситель, хранилище, система подачи на чертеже не показаны), а в период распыливания отходов 6 в форсунках 5 на окислительном участке 10 факела 7 поддерживают концентрацию кислорода и температуру О₂=0,04-0,12 и Т_ф=1350-1750 К. Местоположение форсунок 5 на стенах 3 топки 2 выбирают по местоположению участка 10 с отмеченными диапазонами его параметров.

Предлагаемый способ может быть реализован также на газомазутном котле 1, где в качестве основного топлива используется газ или мазут, которые будут формировать основной топливоорганический факел 7 (газовый или мазутный соответственно). При этом газомазутный котел 1 необходимо доукомплектовывать системами золоочистки 20, вывода шлака 23 и золы 24, 25.

Топка 2 котла 1 может иметь также иную схему ввода основного топлива 8 и воздуха 9: встречную, тангенциальную. Горелки 4 могут быть вихревыми, прямоточными, с центральной и периферийной подачей топливных потоков 8. Перечисленная вариантность технических устройств широко известна, на чертеже не указана.

Кроме того, предлагаемый способ может быть реализован в топке 2 с иной организацией горения и факелом 7, формируемым, например, на цепной решетке в поду или в горелках, размещаемых на потолке. Эти устройства также широко известны.

Во всех случаях выбор места установки форсунок 5 на стенах 3 топки 2 осуществляется по местонахождению окислительного участка 10 с заявленными диапазонами параметров О₂=0,04-0,12 и Т_ф=1350-1750 K; а количество твердотопливных включений в отходах поддерживают на уровне q_тв=0,05-0,35.

Практическое использование изобретения связано с утилизацией жидких смазочных отходов с твердотопливными включениями 6 в топочном устройстве 2 котла 1, сжигающем в качестве основного органического топлива 8 угольную пыль. Наличие золоуловителей 20, которыми оборудуются пылеугольные котлы 1, решает экологическую проблему сброса продуктов сгорания 19 в атмосферу независимо от присадки к основному факелу 7 небольших порций распыленных жидких отходов 6 с твердотопливными включениями. Опыт утилизации двухфазных смесей 6 показывает, что при их распыливании в топочный факел 7 с высоким уровнем температуры попадают капли 12, имеющие включения твердых частиц. Под воздействием значительных тепловых потоков жидкая составляющая капель вскипает, испаряется, твердые частицы, спекаясь, образуют конгломераты 13. Если жидкая фаза (как это имеет место в рассматриваемом случае) содержит углеводородные составляющие, то они, находясь в окислительной среде, воспламеняются (вступают в окислительную реакцию с выделением тепла), дополнительно прогревая собственные твердотопливные включения 13; последние также воспламеняются и выгорают вместе с коксовыми частицами основного пылеугольного факела 7. Горение спекшихся конгломератов 13 отличается от горения свободных частиц кокса и более затянуто во времени и пространстве топки. В связи с этим в состав отходов 6 целесообразно включать твердотопливные частицы с небольшими размерами до 40 мкм. В частности, частицы именно с такими размерами входят в состав шлама в хозяйствах систем гидротранспорта и гидрообогащения угля. Время горения и размер частиц при одинаковых тепловых и окислительных условиях связаны сложной зависимостью. Увеличение размеров частиц влечет затягивание процесса выгорания, являясь одним из основных факторов, определяющих увеличение потерь тепла с отводимыми продуктами сгорания 19. Опыт утилизации жидких смазочных отходов с долей твердотопливных включений q_тв=0,05-0,35 путем их распыливания в пылеугольном факеле на окислительном участке с содержанием кислорода О₂=0,04-0,12 и температуре Т_ф=1350-1750 K при фиксированных размерах частиц в отходах до 40 мкм и теплофизических характеристиках основного пылеугольного топлива 8 показал, что интегральная степень выгорания и потери тепла с уходящими газами сохраняются на уровне исходного пылесжигания. При этом отмечается прирост тепловыделения и нагрузки котла. При поддержании нагрузки котла постоянной снижается расход основного топлива. Экономический эффект за счет ценовой разницы основного топлива и утилизируемого продукта существенно превышает затраты на сбор, транспорт и хранение отработанных смазочных материалов. Выход за обозначенные диапазоны хотя бы одного из параметров q_тв, О₂, Т_ф, резко скачкообразно увеличивает недожог и тепловые потери, в связи с чем заявленные диапазоны можно считать оптимальными. Выбор максимального размера частиц твердотопливных включений в отходах, размер распыливаемых капель, связан с теплофизическими характеристиками материала, должен осуществляться индивидуально, как и выбор типа распыливающего устройства (форсунки 5).

Способ может быть использован на тепловых электростанциях и котельных, сжигающих в качестве основного органического топлива угольную пыль.

Способ относится к технике сжигания топлива и может быть использован на тепловых электростанциях и котельных. Способ утилизации жидких смазочных отходов с твердотопливными включениями реализуется путем распыливания на окислительном участке основного топливоорганического факела. Особенностью способа является поддержание доли твердотопливных включений в общей массе распыливаемых отходов на уровне 0,05-0,35, а содержания кислорода и температуры на окислительном участке основного топливоорганического факела в период распыливания отходов соответственно в диапазонах 0,04-0,12 и 1350-1750 К. 1 ил.

Способ утилизации жидких смазочных отходов с твердотопливными включениями путем распыливания на окислительном участке основного топливоорганического факела, отличающийся тем, что долю твердотопливных включений в общей массе распыливаемых отходов устанавливают на уровне 0,05-0,35, а содержание кислорода и температуру на окислительном участке основного топливоорганического факела в период распыливания отходов поддерживают в диапазонах 0,04-0,12 и 1350-1750 К.