Способ сжигания суспензионных топлив Российский патент 2025 года по МПК F23C6/00 

Техническое решение относится к области способов сжигания суспензионных топлив, в том числе водоугольного топлива, и может найти применение в теплоэнергетике.

Известен котел для сжигания суспензионных топлив [Патент РФ №2766244, F23C 3/00, 2021 г.], содержащий муфельную камеру сжигания топлива с топливными пневматическими форсунками и дутьевыми соплами и камеру охлаждения дымовых газов, экранированную кипятильными трубами. Между камерой сгорания и камерой охлаждения дополнительно установлена секционная камера дожигания топлива и частичного охлаждения дымовых газов с экранированными стенками. Недостатками данного устройства являются неполное сжигание топлива в котле, нарушение режимов сжигания топлива, сложность в управлении процессом горения топлива.

Известен способ и устройство для сжигания водоугольного топлива [Патент РФ №2415338, F23C 10/02, 2011 г.], заключающийся в сжигании топлива в кипящем слое транзитного потока инертного дисперсного материала-носителя, разделенного на зоны преимущественного протекания последовательных этапов реагирования топлива. Водоугольное топливо смешивают с горячим слитым из слоя инертным материалом, подаваемым в регулируемом количестве, термически разделяют водоугольное топливо на составляющие. К недостаткам данного способа можно отнести следующие: низкая температура сжигания топлива, которая приводит к неполному сгоранию топлива и образованию большого количества шлака, трудно удаляемого из кипящего слоя; сложность организации процесса ввода и сжигания водоугольного топлива; унос мелкодисперсных частиц угля в окружающую среду; низкий коэффициент использования водоугольного топлива.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является устройство для сжигания суспензионных топлив [Патент РФ №2794290, F23C 6/00, 2023 г.], содержащее камеру сгорания топлива с топливными пневматическими форсунками, секционную камеру дожигания топлива и охлаждения дымовых газов, и дополнительную камеру сгорания топлива, оснащенную форсункой и дутьевым соплом. Для эффективной работы устройства необходимо определить технологические параметры процесса сжигания суспензионного топлива с учетом практически полного его сжигания и вывода шлака. Недостатком данного устройства является отсутствие технологических режимов процесса сжигания суспензионных топлив и расходных характеристик процесса.

Предлагаемое техническое решение направлено на создание способа сжигания суспензионных топлив, который был бы свободен от отмеченных выше недостатков, при реализации которого были бы повышены качество сгорания топлива, надежность процесса горения топлива в топке котельного оборудования, а также длительность работы оборудования до планового ремонта. Поставленные задачи решаются за счет поэтапного ввода суспензионного топлива в муфельные топки котла и поддержания высокой температуры сгорания топлива. Это достигается тем, что в предлагаемом способе сжигания суспензионных топлив, топливо подается в муфельные топки с помощью топливных пневматических форсунок поэтапно, в первую муфельную топку по ходу движения газо-воздушной смеси в суспензионное топливо, с уменьшением в его составе, вводится добавка топлива, во вторую муфельную топку подается водоугольное топливо. В качестве добавки топлива используется дизельное топливо или мазут, или масло, или газ. Это позволяет поддерживать высокую температуру сгорания топлива, выше температуры плавления шлака. Температура в нижней части первой топки составляет от 1000 до 1700°С. Температура среды (продуктов сгорания) в сечении второй топки достигает (1000-1900)°С. Температура среды (продуктов сгорания) в верхней части камеры дожигания и охлаждения дымовых газов не превышает (800-900)°С. Доля топлива, поступающего в первую топку котла по ходу движения продуктов сгорания в котле, составляет от 5 до 50% общего расхода суспензионного топлива, сжигаемого в котельном оборудовании. Соотношение расходов воздуха и топлива, подаваемых в топки котла, изменяется в пределах от 2 до 6. Коэффициент избытка воздуха (альфа), необходимого для окисления топлива, подаваемого в топки котла, составляет от 0,3 до 0,9. Использование поэтапного ввода суспензионного топлива в топки котла дает возможность создать условия для более полного сгорания топлива, поддерживать требуемый температурный режим в топках и камерах охлаждения дымовых газов и улучшить условия вывода шлака из котельного оборудования.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. В первую муфельную топку котла топливными пневматическими форсунками подают суспензионное топливо, например, смесь водоугольного топлива с добавкой дизельного топлива. Кроме топлива в топку вентилятором подается воздух с коэффициентом альфа 0,5 температурой (280-300)°С и расходом (1500-2000) м³/ч. Топливо воспламеняется и частично сгорает в первой муфельной топке, в которой температура продуктов сгорания достигает от 1000 до 1700°С. Далее продукты сгорания поступают во вторую муфельную топку, в которую вводится водоугольное топливо и воздух. Температура в топке составляет (1000-1900)°С в зависимости от вида топлива. Затем продукты сгорания попадают в камеру дожигания топлива и охлаждения дымовых газов и далее в окружающую среду. Температура среды (продуктов сгорания) в на выходе из камеры дожигания и охлаждения дымовых газов не превышает (800-900)°С. Доля топлива, поступающего в первую топку котла по ходу движения продуктов сгорания в котле, составляет от 5 до 50% максимально возможного расхода суспензионного топлива, сжигаемого в котельном оборудовании. Соотношение расходов топлива и воздуха и топлива, подаваемых в топки котла, изменяется в пределах от 3 до 6.

Пример способа сжигания суспензионных топлив. Способ осуществляется следующим образом. В муфельную топку котла подают нагретый до температуры 280°С воздух и распыляют в него пневматическими форсунками нагретое до температуры 100°С суспензионное топливо, например, смесь водоугольной суспензии, содержащей 50% мелкодисперсного каменного угля и 50% воды, а также дизельное топливо. Топливо в топке воспламеняется, продукты сгорания, образующиеся при сгорании топлива, нагреваются в нижней части топки до температуры 1450°С. В процессе сгорания топлива образуется шлак, который осаждается на стенках муфельной топки и стекает по ним в сборник золы. Температура продуктов сгорания в топке поддерживается выше температуры плавления шлака. Далее продукты сгорания поступают во вторую муфельную топку, в которую также подается воздух и суспензионное топливо, например, водоугольное топливо. Средняя температура продуктов сгорания во второй топке составляет 1500°С. Шлак из второй топки удаляется, аналогично удалению его из первой топки. Соотношение расходов топлива, поступающего в топки котла, составляет 1:5. Соотношение расходов воздуха и топлива, подаваемых в топки котла, равно 4. Затем продукты сгорания топлива выводятся в камеру дожигания топлива и охлаждения дымовых газов и далее в окружающую среду. Средняя температура продуктов сгорания в в верхней части камеры дожигания и охлаждения дымовых газов не превышает 900°С. Степень сгорания топлива в котельном оборудовании составляет 98%.

Использование предлагаемого способа сжигания суспензионных топлив обеспечивает, по сравнению с существующими способами, полное удаление образующегося шлака из котельного оборудования; повышение качества сгорания топлива за счет уменьшения количества несгоревшего топлива; увеличение производительности процесса, вследствие уменьшения времени на остановки котельного оборудования и его чистку; снижение себестоимости продукции (пара) в результате уменьшения количества энергии, затрачиваемой во время процесса сгорания топлива; повышение коэффициента полезного действия котельного оборудования. Способ может быть использован при сгорании суспензионных топлив в котлах большой и средней мощности.

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания суспензионных топлив, в том числе водоугольного топлива, включает подачу топлива в муфельные топки котла с помощью топливных пневматических форсунок и ввод в топки дополнительного воздуха. Подача суспензионного топлива в муфельные топки котла проводится поэтапно, с уменьшением в его составе добавки топлива, при этом сжигание топлива осуществляется при температуре, которая выше температуры плавления шлака, образующегося при сгорании топлива, при этом температура в муфельных топках котла составляет от 1000 до 1700°С. Доля топлива, поступающего в первую муфельную топку котла по ходу движения продуктов сгорания в котле, составляет от 5 до 50% общего расхода суспензионного топлива, сжигаемого в котельном оборудовании. Соотношение расходов воздуха и топлива, подаваемых в топки котла, изменяется в пределах от 2 до 6. Изобретение позволяет обеспечить непрерывный вывод шлака из муфельных топок котла, повысить качество сгорания суспензионных топлив и надежность процесса горения топлива в топках котельного оборудования, а также длительность работы оборудования до планового ремонта. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ сжигания суспензионных топлив, в том числе водоугольного топлива, включающий подачу топлива в муфельные топки котла с помощью топливных пневматических форсунок и ввод в топки дополнительного воздуха, отличающийся тем, что подача суспензионного топлива в муфельные топки котла проводится поэтапно, с уменьшением в его составе добавки топлива, при этом сжигание топлива осуществляется при температуре, которая выше температуры плавления шлака, образующегося при сгорании топлива, при этом температура в муфельных топках котла составляет от 1000 до 1700°С.

2. Способ сжигания суспензионных топлив по п. 1, отличающийся тем, что доля топлива, поступающего в первую муфельную топку котла по ходу движения продуктов сгорания в котле, составляет от 5 до 50% общего расхода суспензионного топлива, сжигаемого в котельном оборудовании.

3. Способ сжигания суспензионных топлив по п. 1, отличающийся тем, что соотношение расходов воздуха и топлива, подаваемых в топки котла, изменяется в пределах от 2 до 6.

4. Способ сжигания суспензионных топлив по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент избытка воздуха при окислении топлива составляет от 0,3 до 0,9.

5. Способ сжигания суспензионных топлив по п. 1, отличающийся тем, что в качестве добавки топлива используют дизельное топливо, или мазут, или масло, или газ.