Способ комбинированного сжигания природного, коксового, доменного газов и пылевидного топлива Советский патент 1992 года по МПК F23C1/12 

Изобретение относится к способам сжигания газообразных и пылевидных топ- лив в энергетике и может быть использовано на котлах ТЭЦ металлургических предприятий, использующих в качестве топлива высокореакционные природный и коксовый газы и низкореакционный газ, а также угольную пыль.

Известен способ сжигания топлива путем перераспределения его расходов между крайними и центральными горелками, причем в крайние горелки подают топлива в 1,2-1,4 раза больше, чем в центральные.

Однако неоптимальное распределение воздуха по горелкам и неучет состава вводимого топлива приводят к недожогу топлива, в частности доменного газа, увеличению потерь тепла с уходящими газами, сохранению в последних высокого уровня окислов

азота при сжигании в топке многотопливных смесей.

Известен способ сжигания топлив при подаче вдоль боковых стен воздуха с избыточным расходом относительно стехиомет- рической величины 1,2-2,0, а в центральную область топки 0,7-0,9.

Высокий уровень неравномерности распределения воздуха по горелкам обеспечивает снижение содержания окислов азота в уходящих газах.

Однако неучет многотопливности обуславливает неэффективное горение в топке, высокий уровень температур в уходящих газах, что вызывает снижение КПД котла.

Известен способ сжигания природного, коксового, доменного газов и пылевидного топлива путем подаГчи в смеси с воздухом в топку.

XI

01 СЛ О О

Os

Недостаток известного способа состоит в том, что при поступлении топлив в топку происходит из разогрев и воспламенение. Выделяющееся в процессе химического реагирования топлива с кислородом воздуха тепло расходуется на нагрев экранов в топке и конвективных поверхностей в газоходах. Недостатком способа является также низкая эффективность тепловосприятия эк- рановГчто влечет снижение теплопроизво- дительности кбтлов, бо льшие потери тепла с уходящими газами. Кроме того, в последних высок уровень окислов азота.

Цель изобретения - повышение качества сжигания и снижение концентрации окислов азота в продуктах сгорания.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу комбинированного сжигания природного, коксового, доменного газов и пылевидного топлива путем-подачи их в смеси с воздухом в топку, доменный газ с воздухом подают в центральную часть топки, а природный газ и коксовые газы подают вместе с пылевоздушной смесью вдоль ее боковых стен, при этом расход воздуха, подаваемого с доменным газом, составляет 1,18-5,07 расхода воздуха, подаваемого с пылевидным топливом, а расход доменного газа в пересчете на условные единицы составляет 0,2-0,6 расхода природного, коксового газов и пыли,

Вводом топлива с большей теплотой сгорания (4000-8000 ккал/кг) вдоль боковых стен достигается повышение температурного уровня факела вблизи экранов, интенсифицируется теплообмен в топке и снижается температурный уровень продуктов сгорания за камерой сгорания и котлом. Ввод доменного газа только в центральную область камеры сгорания обеспечивает интенсификацию прогрева этого низкокалорийного топлива (800-900 ккал/кг) и улучшение воспламенения и выгорания в пределах топочной камеры, что татокёЪызы- вает снижение температуры продуктов сгорания на выходе из топки и котла. В целом распределение топлив между отдельными участками ввода их в камеру сгорания, обуславливая снижение температуры в уходящих газах, приводит к повышению эффективности использования продуктов сгорания в котле, повышению его КПД. Предлагаемое перераспределение топлива при равномерной раздаче воздуха по горелкам приводит к снижению температур уходящих газов на 5-6°С и повышению КПД котлов не менее чем на 0,3-0,5%. Дополнительное перераспределение воздуха между центральной и периферийной областями топок вызывает снижение температур уходящих газов в целом на 10-15°С и повышение КПД котлов на 0,5-0,8%. Кроме того, при перераспределении воздушных потоков между отдельными областями камеры сгорания достигается максимальный эффект по снижению окислов азота в уходящих газах. При этом максимальный эффект повышения экономичности и улучшение экологических показателей достигаются в том случае, если

расход воздуха, подаваемого с доменным газом, равен 1,18-5,07 расхода воздуха, вводимого вдоль боковых стен, а расход самого доменного газа в пересчете на условные единицы составляет 0,2-0,6 расхода топлива, вводимого вдоль боковых стен. Необходимость введения условных расходных единиц топлива связана с различием в уровнях теплоты сгорания каждого вида. Учет расхода в таких случаях ведут по приведенной теплоте сгорания условного топлива ккал/кг и реального топлиQ В ваОВ:В Вр --. Для рассматриваеQ By

мого способа расход доменного газа в условных единицах почти на порядок ниже расхода натурального газа, угля - в 1,5-2,5 раза ниже, а природного газа, наоборот, выше на 10-12%. В соответствии со способом соотношения между расходами условных топлив, подаваемых в центральную область топки и периферийные зоны можно

записать как В j$U8HTp (0,02-0,165) В Јпериф. Даже незначительные отклонения величин

в большую или меньшую стороны от указанных диапазонов приводят к скачкообразному изменению качества процесса горзния, увеличению степени недожога топлива, температуры уходящих газов, концентрации

канцерогенных окислов азота, снижению КПД котлов, т.е. нарушению положительного эффекта в соответствии с целью изобретения. Указанное преимуа ество предлагаемого способа по сравнению с известным имеет место в широком диапазоне соотношений природного, коксового газа и пыли, вводимых через горелки вдоль боковых стен. Отмеченные диапазоны относительных расходов воздуха и доменного газа

являются оптимальными. При реализации предлагаемого способа в сравнении с известным формируются сверхэкономический и экологический эффекты.

На фиг. 1 изображен котел с встречной

компоновкой горелок, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - котел с встречной компоновкой, продольный разрез; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг.4; на фиг.

6 - разрез Г-Г на фиг.4; на фип.7 - котел с фронтальной компоновкой горелок; на фиг.8 - разрез Д-Д на фиг.7; на фиг.9 - разрез Е-Е на фиг. 7.

Котел по фиг.1 - 3 содержит призмати- ческую топку 1 с камерой 2 сгорания, экра- нированными боковыми стенами 3, горелками 4, примыкающими к боковым стенам 3, и горелками 5 в центре топки, газоход 6 с пароперегревателем 7, эконо- майзером 8, воздухонагревателем 9.

Горелки 4 для ввода природного и коксового газа, а также пылевидного топлива установлены около боковых стен 3, а горелки 5 - вблизи центральной оси 10 топки.

Способ комбинированного сжигания пыли, природного, коксового и доменного газов осуществляют следующим образом.

Смесь пыли, природного viкоксового газов с воздухом вводят в топку 1 через горел- ки А, а доменный газ - через горелки 5. В объеме топки газ сгорает с выделением тепла, а образовавшиеся при этом продукты сгорания, охлаждаясь частично в топке 1, поступают в газоход 5, где отдают свое теп- ло поверхностям 7-9 нагрева.

Факел 11 пыли, природного и коксового газов вследствие более высокой теплоты сгорания последних (4000-8000 ккал/нм3) имеет более высокие температуру горения и энтальпию продуктов сгорания. Факел 12 доменного газа вследствие невысокой теплоты сгорания последнего (до 900 ккал/нм3) из-за высокого содержания топливного балласта (N2-J-C02 « 70%) имеет меньшую тем- пературу горения и энтальпию продуктов сгорания. Вследствие интенсификации радиационного теплообмена из-за более высокого уровня температур у боковых стен 3 топки 1 увеличивается тепловосприятие бо- ковыми экранами 3 и, как следствие, снижаются температуры факела за камерой сгорания и на выходе из котла. Это приводит к улучшению КПД котла вследствие повышения эффективности использования сжигаемого топлива. Кроме того, предлагаемый способ учитывает необходимое перераспределение воздуха и долей доменного газа относительно расхода других топлив, что обеспечивает снижение концентрации азота в продуктах сгорания.

Котлы по фиг. 4 - 6 и 7 - 9 отличаются от котла по фиг. 1-3 схемой компоновки горелок относительно стен камеры сгорания. Способ на этих котлах реализуется аналогично. При реализации способа на котлах по фиг. 4-9 формируется тот же положитель- ный эффект, что и на котле по фиг. 1-3: повышается экономичность за счет снижения температуры уходящих газов и увеличения КПД котла, снижается концентрация окислов азота в продуктах сгорания, выбрасываемых в атмосферу.

Повышение КПД котла вызывает снижение расхода топлива.

Формула изобретения

1.Способ комбинированного сжигания природного, коксового, доменного газов и пылевидного топлива путем подачи их в сме си с воздухом в топку, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества сжигания и снижения концентрации окислов азота в продуктах сгорания, доменный газ с воздухом подают в центральную часть топки, а природный и коксовый газы подают вместе с пыле&оздушной смесью вдоль боковых ее стен.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что расход воздуха, подаваемого с доменным газом, составляет 1,18-5, 07 расхода воздуха, подаваемого с пылевидным топливом, а расход доменного газа в пересчете на условные единицы составляет 0,2- 0,6 расхода природного, коксового газов и пыли.

Z г/7ф

efoy

Использование: на котлах ТЭЦ металлургических предприятий, использующих в качестве топлива природный, коксовый, до-0 менный газы, а также угольную пиль. Сущность изобретения: доменный газ с воздухом подают в центральную часть топки, а природный и коксовый газы - вместе с пылевоздушной смесью вдоль боковых ее стен, причем расход воздуха, подаваемого с доменным газом, составляет 1.18 - 5,07 расхода, подаваемого с пылевидным топливом, а расход доменного газа в перерасчете на условные единицы составляет 0,2 - 0,6 расхода природного, коксового газов и пыли. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

9003911

Б-В

/

2

С

фигЗ

€ 7

iii

-Е

5

ЮигЧ

3«

«Ж

5-Е

5-Е

Ј

С )

О OOOOOOU.OO

-г. v .i; --- о о о

;/

f2

;

-//

о о о

X;- - - : Л О

.

о о о о о о о о

э-

З

э т

Лиг.5 2

UU2.8

фиг 7

л-л

о о о о о о о о cfp оо

О

ои

X

O POQOOOO ООгКр

фиг 8

/ % N

//

10

X

J2

//

/

Фиг. 9