КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВСЕХ ЗОЛ, ВЫРАБАТЫВАЕМЫХ ПАРОВЫМ КОТЛОМ, В ЛЕТУЧИЕ ЗОЛЫ С УМЕНЬШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ НЕДОГОРЕВШЕГО ВЕЩЕСТВА И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛ, ПРОИЗВОДИМЫХ ПАРОВЫМ КОТЛОМ, ТАКИМ СПОСОБОМ Российский патент 2011 года по МПК F23B70/00 F23J1/02 

На тепловых электростанциях, использующих уголь в качестве топлива, часто существует проблема расхода зол, полученных как побочной продукт от сгорания угля. Возможность использования летучей золы в качестве добавки в бетон часто позволяет преобразовать стоимость расхода в экономическую выгоду при условии того, что соблюдаются жесткие требования, предъявляемые к качеству золы со стороны производителей бетона. Наиболее важными параметрами, ограничивающими использование золы при производстве бетона, являются гранулометрический состав и процентное содержание недогоревшего вещества, которое должно быть ниже 5%. В паровых котлах, в которых предусмотрены новые системы сжигания для осуществления окисления азотных газов (МОх), все труднее и труднее ограничивать процентное содержание недогоревшего материала в золе, выработанной при сжигании угля как в виде тяжелой золы, так и летучей золы.

В настоящее время в области промышленной энергетики летучие и тяжелые золы, а также золы, которые поступают из бункеров экономайзеров, обрабатываются независимыми устройствами для передачи и складирования запасов золы с последующим бесполезным увеличением инвестиций на оборудование этих устройств и материальных затрат на управление. Более того, летучие золы, собираемые в бункеры последних секций электрических фильтров, хотя и не имеют большого процентного содержания по массе, все же обладают значительным содержанием недогоревших веществ (от 20 до 30%), что способствует увеличению среднего количества недогоревших веществ во всех летучих золах.

Для извлечения тяжелых зол в изобретении по Европейскому патенту №0461055 B1 традиционная система для выделения тяжелых зол в сухом виде предусматривает извлечение золы со дна котла с последующим охлаждением, перемалыванием и направлением в специальный запасной бункер или перемешиванием с летучими золами. При другой традиционной системе получения размера частиц тяжеловесной золы, соразмерного с размером частиц летучих зол, используются специальные дробилки. Однако эта рабочая операция приводит к значительному износу перемалывающих механизмов и к значительному потреблению энергии, и более того окончательные характеристики продукта подобны, но не идентичны характеристикам летучих зол из-за трудности получения достаточно мелкого размера частиц.

Для получения энергии из недогоревшего вещества, в частности богатого тяжелыми золами, было получено дополнительное усовершенствование электрической станции, работающей на буром угле, при котором извлекается только сухая тяжелая зола, которая после охлаждения и перемалывания механически передается в бункер для хранения топлива при насыщении влагой. Проблема, относящаяся к такому применению, заключается в том, что дробилки молоткового типа для бурого угля не обеспечивают достаточного измельчения выходящих частиц бурого угля, в связи с чем впоследствии при передаче тяжелой золы в котел только малый процент указанных зол имеет достаточно мелкий размер для того, чтобы передавать их с помощью топочных газов вместе с летучими золами. Это приводит к увеличению производительности подачи потока тяжелых зол, извлекаемых со дня котла, но не влияет на содержание недогоревшего вещества в летучих золах.

Поэтому настоящее изобретение имеет двойную цель уменьшить содержание недогоревшего вещества в летучих золах и преобразовать тяжелые золы экономайзеров в летучие золы, направляя все эти золы вместе с фракцией летучей золы, богатой недогоревшим веществом, в угольные дробилки, а из них в котел через топливные форсунки.

Такая цель была достигнута за счет того, что при комплексном способе преобразования всех зол, вырабатываемых паровым котлом, питаемым ископаемым топливом, в летучие золы с уменьшенным содержанием недогоревшего вещества, согласно изобретению размалывают тяжелую золу, поступающую из бункера для тяжелой золы, и золу, поступающую из экономайзеров, в одном или более устройствах для измельчения; направляют все золы, извлеченные из указанного котла, в сепараторный циклон с помощью пневматического конвейерного агрегата сухого транспортирования; перемешивают золу с указанным ископаемым топливом, используя одно или более дозирующих устройств; размалывают ископаемое топливо и самую грубую фракцию золы в одной или более дробилках, предназначенных для пульверизации угля; и повторно вводят все золы, полученные системой сухого извлечения, в указанный котел.

Предпочтительно если содержание недогоревшего вещества в летучих золах уже является низким, то только тяжелая зола и зола, поступающая из экономайзеров, подвергаются рециркуляции в котле после измельчения в указанной одной или в более дробилках.

Предпочтительно дополнительное уменьшение количества недогоревшего вещества, полученное в летучих золах, с помощью их прямого повторного введения в котел и через форсунки, добавляется к уменьшению количества недогоревшего вещества, полученного системой сухого извлечения тяжелых зол.

Предпочтительно все золы преобразуют в один вид золы и собирают в единой сборной точке, которая является циклоном.

Предпочтительно все золы подвергают рециркуляции с помощью пневматического конвейерного агрегата для их перемешивания в указанном циклоне, из которого легкую фракцию направляют непосредственно в котел, в то время как остальную часть измельчают в дробилке после перемешивания с топливом.

Предпочтительно только самую грубую фракцию золы, выделенную в циклоне, направляют к дробилкам для уменьшения их износа и экономии энергии.

Предпочтительно воздух, используемый для пневматического транспортирования золы в циклон, непосредственно всасывается за счет наличия вакуума в камере сгорания.

Указанная цель также достигается за счет создания системы для переработки зол, производимых паровым котлом, описанным способом, которая согласно изобретению содержит систему извлечения золы для извлечения летучих зол из бункеров экономайзеров, бункеров электрофильтров и бункера теплообменника воздух/топливный газ и извлечения тяжелых зол из бункера для тяжелой золы, пневматический конвейерный агрегат для транспортирования извлеченных зол в сепараторный циклон, выполненный с возможностью отделения зол от воздуха, по меньшей мере, одну дробилку для измельчения зол, поступающих из циклона, и подачи измельченных зол в котел, по меньшей мере, одно дозирующее устройство, расположенное между сепараторным циклоном и, по меньшей мере, одной дробилкой для поддержания постоянного соотношения угля и зол, подаваемых в котел, средство для повторного введения золы в паровой котел.

Все золы при передаче их в котел вместе с угольной пылью подвергаются процессу нагревания при температурах в пределах от 1500 до 1600°С. При этих температурах процессы сгорания активизируются, значительно уменьшая конечное содержание недогоревшего вещества. Более того, измельченная таким образом зола, имеющая весьма мелкозернистое гранулометрическое распределение, передается топочным газом с минимальным увеличением стандартной производительности потока тяжелой золы, извлекаемой со дна котла. Таким образом, при реализации настоящего изобретения в случае монтажа существующих сухих установок для извлечения не требуется выполнять регулирование расхода в потоке в существующих установках.

Инновационные признаки, цели и преимущества настоящего изобретения будут подробно пояснены в последующем описании и на приложенных чертежах, иллюстрирующих варианты воплощения изобретения без ограничения его объема, на которых:

фиг.1 - общая схема работы, при которой все золы возвращаются в котел;

фиг.2 - схематический вид системы, при котором только тяжелая зола и зола, поступающая из экономайзеров, возвращаются в котел;

фиг.3 - схематический вид системы, при котором тяжелая зола и зола, поступающая из экономайзеров, механически передаются в бункер для разделения;

фиг.4 - схематический вид системы, при котором зола механически передается на все дробилки посредством использования механического конвейера.

Следует отметить, что одни и те же ссылочные позиции на различных фигурах чертежей обозначают одни и те же или эквивалентные части.

Настоящее изобретение связано с системой сухого извлечения и передачи всей золы, полученной в котле 1 с угольной пылью, и с рециркуляцией этой золы в котле.

Летучие золы, собранные в бункерах 11 последней секции или двух последних секций электрического фильтра 20, пневматически передаются в сепараторный циклон 15. В циклоне 15 более тяжелые фракции золы откладываются на дне, тогда как более легкие фракции засасываются из верхнего участка циклона через трубопровод 14 в непосредственно связанный с ним котел 1, в котором действует вакуум. Контрольный клапан 13 расположен на трубопроводе, который соединяет котел 1 с циклоном 15, причем упомянутый клапан обеспечивает передачу воздуха, поступившего из котла 1, и предотвращает возвращение горячего топочного газа камеры сгорания в циклон 15 в том случае, когда в камере сгорания увеличивается давление. Упомянутый контрольный клапан 13 необходим по причинам обеспечения безопасности, поскольку зола, находящаяся в циклоне 15, имеет значительное количество недогоревшего вещества, которое может захватываться огнем в присутствии горячих газов сгорания.

Любая зола, собранная в бункере теплообменника 22 воздух/топливный газ, транспортируется с помощью того же самого пневматического конвейера для летучих зол к тому же самому сепараторном циклону 15.

Золы, поступающие из бункеров экономайзеров 5, выгружаются под действием гравитации на металлический конвейер 3 системы для тяжелых зол.

Тяжелые золы извлекаются со дна 23 котла с помощью системы извлечения, состоящей из бункера 4 для тяжелой золы, который сообщает котел 1 с замкнутым металлическим конвейером 3, способным извлекать тяжелую золу, транспортировать и охлаждать ее благодаря наличию впускных отверстий для воздуха, засасываемого с помощью вакуума в котле 1 через соответствующие отверстия, выполненные в машине 6; после перемещения на металлическом конвейере 3 тяжелые золы подвергаются операции уменьшения размера частиц на двух последовательных этапах перемалывания в устройстве 7 для измельчения, за которым следует устройство для измельчения или дробилка 8. На первом этапе измельчения устройство 7 для измельчения служит для уменьшения размера частиц золы, которые транспортируются с помощью вакуума или давления пневматического конвейерного агрегата 19. Пневматический конвейерный агрегат 19 является одним и тем же для всех транспортировок золы. При этом способе тяжелая зола также передается к сепараторному циклону 15, как это происходит и для других зол.

Тяжелые золы, если они имеет грубый помол, также могут транспортироваться к циклону 15 механическим конвейером 27, где они смешиваются с летучими золами, подаваемыми пневматическим конвейерным агрегатом 19 (см. фиг.3).

Сепараторный циклон 15 наряду с функцией разделения золы и воздуха имеет также функцию хранения. Каждый циклон может осуществлять подачу в одно или более дозирующих устройств 16, которые служат для задания подачи золы как функции подачи угля, поступающего в угольные дробилки 18. При этом подаваемая зола смешивается с углем 24, находящимся в питателе 17 дробилки 18 таким образом, чтобы всегда было постоянным их соотношение.

При смешивании с углем всей обработанной золы, т.е. летучей золы бункеров 11 последней секции, золы, поступающей из бункера 10 теплообменника воздух/топливный газ, золы, поступающей из экономайзеров 5 и бункера 4 для тяжелой золы, в питателях 17, находящихся по потоку непосредственно перед распылительными дробилками 18, можно получать оптимальное распределение золы в топливе. При этом способе достаточно одной точки подачи для распределения золы в угле без ее подачи в каждую одиночную форсунку 2. В действительности, известно из существующего уровня техники в данной области, что каждая дробилка может одновременно питать несколько форсунок, обычно от трех до пяти. Более того, такое техническое решение подачи золы непосредственно в угольный питатель 17 гарантирует для каждой горелки распределение термической нагрузки в связи с горением угля, содержащегося в золе.

Полное распределение золы ко всем питателям дробилок позволяет также уменьшать изнашивание перемалывающих элементов дробилок, поскольку полная подача золы делится на число питателей 17.

Рециркуляция летучей золы в дробилках 18 приводит к небольшому изнашиванию перемалывающих элементов дробилки 18, поскольку летучая зола, являясь уже весьма мелкозернистой, быстро транспортируется воздухом от дробилки за короткие промежутки времени. Только часть самых грубых частиц летучей и тяжелой золы повергается пульверизации в угольных дробилках 18.

При очень малом содержании недогоревшего вещества в летучих золах она не удобна для рециркуляции в котле, конфигурация установки при этом показана на фиг.2. В этом случае рециркулирующая зола является только той, которая поступает со дна котла 23 и от экономайзеров 5. Все золы пневматически или механически транспортируются в циклон 15 для разделения и хранения зол.

На фиг.4 извлечение золы из циклона 15, соединенного с котлом 1 с помощью трубопровода 14 для аэрации, осуществляется с помощью скребкового цепного конвейера 25, и упомянутая зола транспортируется в бункер 26 для хранения, причем каждый угольный питатель 18 имеет по одному такому бункеру. Дозирующее устройство 16 предусмотрено для каждого бункера 26 для хранения для задания подачи золы. Зола, взвешенная дозирующим устройством 16, перемешивается с углем в дробилке 18 во время рабочей операции измельчения.

Настоящее изобретение относится к способам извлечения тяжелой золы и преобразования ее в летучую при сжигании топлива. Комплексный способ преобразования всех зол, вырабатываемых паровым котлом (1), питаемым ископаемым топливом, в летучие золы с уменьшенным содержанием недогоревшего вещества, согласно которому размалывают тяжелую золу, поступившую из бункера (4) для тяжелой золы, и золу, поступающую из экономайзеров (5), в одном или более устройствах (7, 8) для измельчения, направляют все золы, извлеченные из указанного котла (1), в сепараторный циклон (15) с помощью пневматического конвейерного агрегата (19) сухого транспортирования, перемешивают золу с указанным ископаемым топливом, используя одно или более дозирующих устройств (16), размалывают ископаемое топливо и самую грубую фракцию золы в одной или более дробилках (18), предназначенных для пульверизации угля, и повторно вводят все золы, полученные системой сухого извлечения, в указанный котел. Содержание недогоревшего вещества в летучих золах уже является низким, то только тяжелая зола, поступающая из бункера (4) для тяжелой золы, и зола, поступающая из экономайзеров (5), подвергаются рециркуляции в котле (1) после измельчения в указанной одной или более дробилках (18). Дополнительное уменьшение количества недогоревшего вещества, полученное в летучих золах, с помощью их прямого повторного введения в котел (1) и через форсунки (2), добавляется к уменьшению количества недогоревшего вещества, полученного системой сухого извлечения тяжелых зол. Все золы преобразуют в один вид золы и собирают в единой сборной точке, которая является циклоном (15). Все золы подвергают рециркуляции с помощью пневматического конвейерного агрегата (19) для их перемешивания в указанном циклоне (15), от которого легкую фракцию направляют непосредственно в котел (1), в то время как остальную часть измельчают в дробилке (18) после перемешивания с топливом. Только самую грубую фракцию золы, выделенную в циклоне (15), направляют к дробилкам (18) для уменьшения их износа и экономии энергии. Воздух, используемый для пневматического транспортирования воздуха в циклон (15), непосредственно всасывается за счет наличия вакуума в камере сгорания. Изобретение позволяет уменьшить содержание недогоревшего вещества в летучих золах и преобразовывать тяжелые золы в летучие золы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Комплексный способ преобразования всех зол, вырабатываемых паровым котлом (1), питаемым ископаемым топливом, в летучие золы с уменьшенным содержанием недогоревшего вещества, согласно которому
размалывают тяжелую золу, поступившую из бункера (4) для тяжелой золы, и золу, поступающую из экономайзеров (5), в одном или более устройств (7, 8) для измельчения;
направляют все золы, извлеченные из указанного котла (1), в сепараторный циклон (15) с помощью пневматического конвейерного агрегата (19) сухого транспортирования;
перемешивают золу с указанным ископаемым топливом, используя одно или более дозирующих устройств (16);
размалывают ископаемое топливо и самую грубую фракцию золы в одной или более дробилках (18), предназначенных для пульверизации угля; и
повторно вводят все золы, полученные системой сухого извлечения, в указанный котел.

2. Способ по п.1, согласно которому, если содержание недогоревшего вещества в летучих золах уже является низким, то только тяжелая зола, поступающая из бункера (4) для тяжелой золы, и зола, поступающая из экономайзеров (5), подвергаются рециркуляции в котле (1) после измельчения указанной одной или более дробилках (18).

3. Способ по п.1, согласно которому дополнительное уменьшение количества недогоревшего вещества, полученное в летучих золах, с помощью их прямого повторного введения в котел (1) и через форсунки (2) добавляется к уменьшению количества недогоревшего вещества, полученного системой сухого извлечения тяжелых зол.

4. Способ по п.1, согласно которому все золы преобразуют в один вид золы и собирают в единой сборной точке, которая является циклоном (15).

5. Способ по п.1, согласно которому все золы подвергают рециркуляции с помощью пневматического конвейерного агрегата (19) для их перемешивания в указанном циклоне (15), из которого легкую фракцию направляют непосредственно в котел (1), в то время как остальную часть измельчают в дробилке (18) после перемешивания с топливом.

6. Способ по п.1, согласно которому только самую грубую фракцию золы, выделенную в циклоне (15), направляют к дробилкам (18) для уменьшения их износа и экономии энергии.

7. Способ по п.1, согласно которому воздух, используемый для пневматического транспортирования золы в циклон (15), непосредственно всасывается за счет наличия вакуума в камере сгорания.

8. Система для переработки зол, производимых паровым котлом (1), способом по любому из пп.1-7, содержащая
систему извлечения золы для извлечения летучих зол из бункеров экономайзеров (5), бункеров (11) электрофильтров и бункера (10) теплообменника воздух/топливный газ и извлечения тяжелых зол из бункера (4) для тяжелой золы,
пневматический конвейерный агрегат (19) для транспортирования извлеченных зол в сепараторный циклон (15), выполненный с возможностью отделения зол от воздуха,
по меньшей мере, одну дробилку (18) для измельчения зол, поступающих из циклона (15), и подачи измельченных зол в котел (1),
по меньшей мере, одно дозирующее устройство (16), расположенное между сепараторным циклоном (15) и, по меньшей мере, одной дробилкой (18) для поддержания постоянного соотношения угля и зол, подаваемых в котел (1),
средство для повторного введения золы в паровой котел (1).