PL232941B1

PL232941B1 - Fuel separator

Info

Publication number: PL232941B1
Application number: PL406582A
Authority: PL
Inventors: Bartosz Światkowski; Paweł Kuczyński; Tomasz Golec; Marcin Razum
Original assignee: Inst Energetyki; Instytut Energetyki
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2019-08-30
Also published as: PL406582A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest separator paliwa do zróżnicowania koncentracji pyłu w mieszaninie pyłowo-powietrznej przeznaczony do niskoemisyjnych kotłów energetycznych dużej mocy powyżej 600 MW zwłaszcza z palnikami strumieniowymi.The subject of the invention is a fuel separator for the diversification of dust concentration in the dust-air mixture, intended for low-emission, high-power power boilers above 600 MW, especially with jet burners.

Znane z literatury patentowej oraz ze stosowania w energetyce ciepłowniczej, różne konstrukcje urządzeń do zróżnicowania koncentracji pyłu węglowego w mieszaninie pyłowo-powietrznej zasilającej najczęściej palniki wirowe komory paleniskowej kotła energetycznego średniej mocy rzędu 300 MW. Urządzenia do zróżnicowania koncentracji pyłu są najczęściej instalowane na wylocie młyna proszkującego stałe paliwo węglowe w postaci węgla brunatnego jak zostało opisane w polskim opisie patentowym PL 164 524 i polskim opisie zgłoszeniowym P-315483, oparte na selekcji bezwładnościowej składników dwufazowej strugi mieszaniny pyłu węglowego i powietrza nośnego, występującej najczęściej w wyniku zmiany kierunku przepływu strug mieszaniny w zderzeniu z zainstalowanymi w pyłoprzewodzie przeszkodami w postaci kierownic, żaluzji odpylających oraz zagięć kolankowych pyłoprzewodu. Opisane rozwiązania oparte na selekcji bezwładnościowej składników mieszaniny pyłowo-powietrznej nie zapewniają wysokiej skuteczności separacji pyłu węglowego określanej zgodnie z wykładnią zawartą w literaturze fachowej, jako rozdział pyłu węglowego do dwu kanałów transportujących, 20-40% koncentracji pyłu węglowego w jednym kanale transportującym i 60-80% koncentracji pyłu węglowego w drugim kanale transportującym, przy maksymalnie wyrównanym rozdziale powietrza nośnego między dwa kanały transportujące.Various designs of devices for differentiating the concentration of coal dust in the dust-air mixture feeding most often the vortex burners of the combustion chamber of an average power boiler of the order of 300 MW, known from the patent literature and from use in heating power engineering. Devices for the differentiation of dust concentration are most often installed at the outlet of a mill that pulverizes solid coal fuel in the form of lignite, as described in the Polish patent description PL 164 524 and the Polish application description P-315483, based on the inertial selection of the components of a two-phase stream of a mixture of coal dust and carrier air , occurring most often as a result of a change in the direction of the mixture streams in the collision with obstacles installed in the dust duct in the form of guides, dust removal louvers and knee bends of the dust duct. The described solutions based on inertial selection of dust-air mixture components do not ensure high efficiency of coal dust separation, determined in accordance with the interpretation contained in the professional literature, as coal dust separation into two transport channels, 20-40% concentration of coal dust in one transport channel and 60- 80% of the coal dust concentration in the second transport channel, with maximally even distribution of the transport air between the two transport channels.

W polskim opisie patentowym PL 192 299 pt. Sposób i urządzenie do zróżnicowania koncentracji pyłu mieszanki paliwowo-powietrznej polskiego INNOWACYJNEGO PRZEDSIĘBIORSTWA WIELOBRANŻOWEGO POLIN, opisane jest urządzenie do zróżnicowania koncentracji pyłu w mieszaninie paliwowo-powietrznej zasilającej palniki kotła ciepłowniczego, umieszczone na wylocie młyna proszkującego stałe paliwo węglowe. Urządzenie składa się z zabudowanego w suficie młyna wentylatorowego, w rejonie kanału wylotowego mieszaniny paliwowo-powietrznej wycinka powierzchni walcowej, usytuowanego w osi poziomej, o długości nie większej niż szerokość sufitu młyna wentylatorowego połączonego trwale z kolektorem. Kolektor jest podzielony poziomą ścianą rozdzielającą na część górną połączoną z przewodem wyprowadzającym mieszaninę paliwowo-powietrzną o podwyższonej koncentracji pyłu węglowego do około 75% oraz na część dolną połączoną z przewodem wyprowadzającym mieszaninę paliwowo-powietrzną o obniżonej koncentracji pyłu rzędu około 25%. Działanie urządzenia polega na rozwarstwieniu zawartości pyłu w czynniku nośnym strug mieszaniny paliwowo-powietrznej pod wpływem działania siły odśrodkowej na łuku powierzchni walcowej.In the Polish patent description PL 192 299 pt. The method and device for differentiating the dust concentration of the fuel-air mixture of the Polish INNOVATIVE MULTI-INDUSTRY POLIN, a device for the differentiation of the dust concentration in the fuel-air mixture feeding the burners of the heating boiler, located at the outlet of the mill pulverizing solid coal fuel, is described. The device consists of a fan mill built into the ceiling, in the area of the fuel-air mixture outlet channel, a section of a cylindrical surface, situated along the horizontal axis, with a length not greater than the width of the ceiling of the fan mill permanently connected to the collector. The collector is divided by a horizontal dividing wall into an upper part connected to a conduit discharging a fuel-air mixture with an increased concentration of coal dust up to about 75%, and a lower part connected to a conduit discharging a fuel-air mixture with a reduced dust concentration of about 25%. The device works by delaminating the dust content in the carrier medium of the fuel-air mixture streams under the influence of the centrifugal force on the arc of the cylindrical surface.

Rozwiązanie wymaga konstrukcyjnej ingerencji w głowicę młyna, mogącej wpływać niekorzystnie na parametry młyna zwłaszcza na jego wydajność oraz na bezpieczeństwo pracy.The solution requires a structural intervention in the mill head, which may adversely affect the parameters of the mill, especially its efficiency and work safety.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego PL 206 939 pt. Rozdzielacz paliwa, firmy japońskiej BABCOCK-HITACHI KABUSHIKI KAISHA, zapewniający zróżnicowaną koncentrację pyłu węglowego w strugach mieszaniny paliwowo-powietrznej zasilających palniki umieszczone na różnych wysokościach komory paleniskowej kotła energetycznego. Opisany rozdzielacz paliwa umieszczony pomiędzy młynem proszkującym węgiel a palnikami na ścianie lub w narożach komory paleniskowej, posiada wlotowy kanał główny wraz z odgałęzieniami kanałowymi połączonymi z palnikami usytuowanymi na różnych poziomach wysokości komory paleniskowej. W centralnej części kanału głównego umieszczona jest przepustnica, której kąt odchylenia jest zmienny względem kierunku przepływu mieszaniny paliwowo-powietrznej w zakresie do 40°. Odległość osi obrotu przepustnicy od punktu rozgałęzienia kanału głównego do średnicy kanału jest zawarty w przedziale 0,4-2. Ponadto w kanale głównym stanowiący odcinki kolanowe, na stronie wlotowej przepustnicy jest umieszczony ogranicznik przepływu mieszaniny pyłowo-powietrznej, umożliwiający zmianę stopnia dławienia przepustnicy. Działanie rozdzielacza paliwa oparte jest na sortowaniu bezwładnościowym osiowo-symetrycznym względem kierunku przepływu dwufazowego strumienia mieszaniny pyłu węglowego i powietrza nośnego w kanale głównym doprowadzającym mieszaninę paliwowo-powietrzną do palników kotła energetycznego.It is also known from the Polish patent description PL 206 939 entitled A fuel distributor, made by the Japanese company BABCOCK-HITACHI KABUSHIKI KAISHA, ensuring the diversified concentration of coal dust in the streams of the fuel-air mixture feeding the burners located at different heights of the combustion chamber of the power boiler. The described fuel distributor, located between the coal pulverizing mill and the burners on the wall or in the corners of the combustion chamber, has a main inlet channel with channel branches connected to burners located at different levels of the height of the combustion chamber. In the central part of the main channel there is a throttle, the deflection angle of which is variable in relation to the direction of the fuel-air mixture flow within the range of 40 °. The distance of the axis of rotation of the throttle from the branching point of the main channel to the diameter of the channel is in the range 0.4-2. Moreover, in the main channel, constituting elbow sections, on the inlet side of the throttle, there is a flow limiter of the dust-air mixture, which enables the throttle level of the throttle to be changed. The operation of the fuel distributor is based on an axial-symmetrical inertial sorting with respect to the flow direction of a two-phase stream of a mixture of coal dust and carrier air in the main channel supplying the fuel-air mixture to the burners of the power boiler.

Opisane rozwiązanie rozdzielacza paliwa nie zapewnia wysokiej skuteczności separacji pyłu węglowego w szczególności nie pozwala na osiągnięcie równego rozdziału powietrza nośnego w odgałęzieniach kanału głównego, połączonych z palnikami na różnych poziomach wysokości komory paleniskowej ponieważ z uwagi na siły oddziaływania cząstek pyłu węglowego z powietrzem nośnym, większy strumień powietrza nośnego podąża ze skoncentrowanym strumieniem pyłu węglowego. Znane jest stosowanie w celu poprawy skuteczności separacji w opisanym rozwiązaniu, przepustnicy dodatkowej,The described solution of the fuel distributor does not ensure high efficiency of coal dust separation, in particular, it does not allow to achieve equal distribution of the carrier air in the main channel branches connected with burners at different levels of the height of the combustion chamber, because due to the forces of interaction of the coal dust particles with the carrier air, the The carrier air follows a concentrated stream of pulverized coal. It is known to use an additional damper in the described solution to improve the separation efficiency,

PL 232 941 B1 którą umieszcza się za rozdzielaczem w kanale pyłomieszaniny zagęszczonej zwiększając opór przepływu powietrza nośnego w efekcie czego następuje wzrost strumienia powietrza nośnego kierowanego do odgałęzienia z pyłomieszaniną rozrzedzoną. Konieczność wprowadzenia dodatkowego elementu zwiększającego sumaryczny opór przepływu pyłomieszaniny powoduje wzrost obciążenia prądowego wentylatora młynowego co prowadzi do spadku efektywności młyna. Dodatkową wadę stanowi wysokie ryzyko erozji przepustnicy z uwagi na poślizg cząstek pyłu i ich uderzenia o powierzchnię przepustnicy.Which is placed downstream of the separator in the conduit of the concentrated dust mixture, increasing the flow resistance of the carrier air, as a result of which there is an increase in the stream of the carrier air directed to the branch with the diluted dust mixture. The necessity to introduce an additional element increasing the total flow resistance of the dust-mixture causes an increase in the current load of the mill fan, which leads to a decrease in the efficiency of the mill. An additional disadvantage is the high risk of damper erosion due to the sliding of dust particles and their impact on the damper surface.

Celem wynalazku jest opracowanie separatora pyłu o wysokiej skuteczności separacji pyłu niezbędnej przy palnikach strumieniowych przy jednoczesnym zapewnieniu niskoemisyjności kotła energetycznego w zakresie zanieczyszczeń tlenkami azotu NOx.The aim of the invention is to develop a dust separator with a high efficiency of dust separation necessary for jet burners while ensuring low emission of a power boiler in terms of NOx pollution with nitrogen oxides.

Istota separatora paliwa do zróżnicowania koncentracji pyłu w mieszaninie pyłowo-powietrznej przeznaczonego do niskoemisyjnych kotłów energetycznych dużej mocy, rzędu 600 MW zawierającego pyłoprzewód połączony z wylotem młyna wentylatorowego, wyposażony w kierownice, zagięcia kolankowe, przegrody ażurowe oraz kanały rozdzielające mieszaninę o różnej koncentracji pyłu węglowego połączone z palnikami komory paleniskowej według wynalazku polega na tym, że kanał główny pyłomieszaniny paliwowej połączony z wylotem młyna wentylatorowego stanowią połączone ze sobą trwale po kątem 90° kanałowy odcinek poziomy i kanałowy odcinek pionowy, który jest wyposażony w swej dolnej części w kaskadę korzystnie trzech kierownic płytowych. Odległość wzajemna tworzących kaskadę kierownic płytowych stanowi od 0,5 do 0,75 szerokości kanałowego odcinka pionowego przy czym tworzące kaskadę kierownice płytowe są usytuowane w stosunku do jednej ze ścian kanałowego odcinka pionowego, kątowo i w zróżnicowanych od niej odległościach rosnących odpowiednio w górę kaskady, zapewniających stopień pokrycia kierownic płytowych od 1,02 do 1,05 a kąt odchylenia płaszczyzn czołowych kierownic płytowych od ściany kanałowego odcinka pionowego jest zawarty w przedziale 20°-40°. Ponadto wewnątrz kanału głównego pyłomieszaniny, równolegle do ścian kanałowego odcinka poziomego i kanałowego odcinka pionowego, znajduje się przegroda o kształcie komplementarnym do kształtu kanału głównego pyłomieszaniny, złożona z odcinka poziomego i odcinka pionowego połączonych ze sobą pod kątem 90°, dzieląca kanał główny pyłomieszaniny na kanał dolny pyłomieszaniny zagęszczonej i kanał górny pyłomieszaniny rozrzedzonej, pod którym usytuowana jest kaskada korzystnie trzech kierownic płytowych, przy czym odległość między dolną krawędzią pionowego odcinka przegrody i płaszczyzną ostatniej kierownicy płytowej kaskady, stanowi od 0,5 do 0,75 szerokości kanałowego odcinka pionowego korzystnie jest równa odległości wzajemnej między kierownicami płytowymi tworzącymi kaskadę. Poza tym pionowy odcinek przegrody posiada na całej powierzchni jednakowe otwory o kształcie prostokątnym ułożone w jednakowych odległościach w pionowych rzędach korzystnie w 3-ech rzędach oddalonych od siebie na odległość dłuższego boku prostokątnego otworu przy czym na wysokości przerwy między prostokątnymi otworami pierwszego i trzeciego pionowego rzędu znajdują się prostokątne otwory drugiego rzędu prostokątnych otworów. Ponadto kanał dolny pyłomieszaniny zagęszczonej jest połączony z dyszą pyłową skierowaną wylotem w dół, usytuowaną w dolnej części kolumny palnikowej i tworzącą z osią poziomą kolumny palnikowej kąt o wartości w zakresie 5°-20° a kanał górny pyłomieszaniny rozrzedzonej jest połączony z dyszą zrzutową usytuowaną poziomo w górnej części kolumny palnikowej.The essence of the fuel separator for differentiating the concentration of dust in a dust-air mixture intended for low-emission, high-power power boilers, of the order of 600 MW, containing a dust duct connected to the outlet of the fan mill, equipped with guide vanes, elbow bends, openwork partitions and channels separating the mixture with different coal dust concentrations connected with burners of the combustion chamber according to the invention consists in the fact that the main channel of the dust-fuel mixture connected to the outlet of the fan mill consists of a horizontal channel section permanently connected at an angle of 90 ° and a vertical channel section, which in its lower part is equipped with a cascade of preferably three plate guide vanes . The mutual distance of the plate vanes forming the cascade is from 0.5 to 0.75 of the width of the vertical channel section, while the plate vanes forming the cascade are positioned in relation to one of the walls of the vertical section of the channel, at an angle and at different distances upwards of the cascade, respectively, ensuring the degree of coverage of the blade blades is from 1.02 to 1.05, and the angle of deviation of the front planes of the blade blades from the wall of the channel vertical section is in the range of 20 ° -40 °. Moreover, inside the main channel of the dust-mixture, parallel to the walls of the horizontal section of the channel and the vertical section of the channel, there is a partition with a shape complementary to the shape of the main channel of the dust-mixture, consisting of a horizontal section and a vertical section connected to each other at an angle of 90 °, dividing the main channel of the lower dust-thickened mixture and the upper duct of the dust-thinned mixture, under which the cascade of preferably three plate deflectors is located, the distance between the lower edge of the vertical section of the partition and the plane of the last plate of the cascade is from 0.5 to 0.75 of the width of the vertical section of the channel equal to the mutual distance between the guide plates forming the cascade. In addition, the vertical part of the partition has over the entire surface of the same rectangular openings arranged at equal distances in vertical rows, preferably in 3 rows spaced apart by the longer side of the rectangular opening, with the gap between the rectangular openings of the first and third vertical rows being rectangular holes of the second row of rectangular holes appear. Moreover, the bottom channel of the concentrated dust mixture is connected to the dust nozzle directed with the outlet downwards, situated in the lower part of the burner column and forming an angle with the horizontal axis of the burner column in the range of 5 ° -20 °, and the upper channel of the dust-diluted mixture is connected to the discharge nozzle situated horizontally. at the top of the burner column.

Separator paliwa według wynalazku zapewnia wysoką skuteczność separacji pyłu węglowego obejmującą zróżnicowanie koncentracji pyłu w mieszaninie pyłowo-powietrznej z wylotu młyna wentylatorowego oraz rozdzielenie mieszaniny pyłowo-powietrznej gęstej o koncentracji pyłu 80% i mieszaniny pyłowo-powietrznej rozrzedzonej o koncentracji pyłu 20% przy jednoczesnym zapewnieniu dzięki konstrukcji przegrody z otworami prostokątnymi w jej pionowym odcinku oraz jej usytuowaniami względem kaskady kierownic płytowych w pionowym odcinku kanału głównego pyłomieszaniny równomiernego rozdziału czynnika nośnego między kanał dolny i kanał górny, wydzielone w kanale głównym pyłomieszaniny przegrodą o kształcie komplementarnym do kształtu kanału głównego pyłomieszaniny.The fuel separator according to the invention provides high efficiency of coal dust separation, including the diversification of the dust concentration in the dust-air mixture from the outlet of the fan mill and the separation of the dense dust-air mixture with a dust concentration of 80% and the diluted dust-air mixture with a dust concentration of 20%, while ensuring partition structure with rectangular openings in its vertical section and its location in relation to the cascade of plate vanes in the vertical section of the main dust-mixture channel, uniform distribution of the carrier medium between the lower channel and the upper channel, separated in the main dust-mixture channel by a partition with a shape complementary to the shape of the main dust-mixture channel.

Separator paliwa został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój podłużny separatora paliwa załączonego między młynem wentylatorowym a kolumną palnikową komory paleniskowej kotła energetycznego dużej mocy, fig. 2 widok ogólny przegrody kanału głównego pyłomieszaniny, a fig. 3 przekrój podłużny odcinka pionowego przegrody kanału głównego pyłomieszaniny.The fuel separator is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 schematically shows a longitudinal section of a fuel separator connected between the fan mill and the burner column of the combustion chamber of a high-power power boiler, Fig. 2: a general view of the main duct of the dust-mixture, and Fig. 3 a cross-section longitudinal section of the vertical partition of the main channel of the dust-mixture.

Jak przedstawiono na fig. 1 separator paliwa posiada kanał główny pyłomieszaniny KP połączony wlotem z młynem wentylatorowym MW. Według wynalazku kanał główny KP pyłomieszaniny stanowią połączone ze sobą trwale pod kątem 90° kanałowy odcinek poziomy KPb i kanałowy odcinek pionowy KPa przy czym wewnątrz kanału głównego KP pyłomieszaniny równolegle do ścian kanałowegoAs shown in Fig. 1, the fuel separator has a main duct of the dust-mixture KP connected with an inlet to the MW fan mill. According to the invention, the main channel KP of the dust-mixture consists of a horizontal channel section KPb permanently connected at an angle of 90 ° and a vertical channel section KPa, where inside the main channel KP of the dust-mixture is parallel to the walls of the channel

PL 232 941 B1 odcinka poziomego KPb i kanałowego odcinka pionowego KPa znajduje się płaska przegroda P złożona z odcinka poziomego Pb wykonanego z materiału litego połączonego trwale pod kątem 90° z odcinkiem pionowym Pa ażurowym. Według wynalazku pionowy odcinek ażurowy przegrody Pa jest wyposażony w jednakowe otwory O o kształcie prostokątnym ułożone w jednakowych odległościach wzajemnych Ls rozlokowane w pionowych rzędach, przykładowo 3-ech rzędach pionowych oddalonych od siebie na odległość dłuższego boku prostokątnego otworu O· Na wysokości równej odległości Ls między prostokątnymi otworami O rzędu pierwszego i rzędu trzeciego znajdują się otwory prostokątne O drugiego środkowo usytuowanego rzędu. Przegroda P dzieli kanał główny KP pyłomieszaniny swoim odcinkiem poziomym Pb i pionowym Pa na kanał górny KG i kanał dolny KD. Poniżej kanału górnego KG w pobliżu ściany kanałowego odcinka pionowego KPa kanału głównego KP pyłomieszaniny znajdują się według wynalazku ułożone kaskadowo kierownice płytowe Ki, K2, K3 usytuowane w stosunku do ściany kanałowego odcinka pionowego KPa w odległościach Li, L2, L3 rosnących w górę kaskady Lą> L2>L1 jednocześnie płaszczyzny czołowe kierownic Ki, K2, K3 tworzą z tą ścianą pionową <a od 20° do 40° przykładowo 30° dzięki czemu stopień pokrycia kierownic płytowych Ki, K2, K3 wynosi od 1,05 do 1,2 przykładowo 1,1. Według wynalazku odległość Lę dolnej krawędzi pionowego odcinka ażurowego przegrody Pa od płaszczyzny ostatniej kierownicy płytowej K3 kaskady zawiera się w granicach 0,55-0,75 szerokości L5 pionowego odcinka kanałowego PKa. Poza tym odległość wzajemna L4 między kolejnymi kierownicami płytowymi Ki, K2, K3 kaskady stanowi 0,55 do 0,75 szerokości kanałowego odcinka pionowego PKa·In the horizontal section KPb and the channel vertical section KPa, there is a flat partition P composed of a horizontal section Pb made of solid material permanently connected at an angle of 90 ° with the vertical section Pa of the openwork. According to the invention, the vertical openwork section of a partition Pa is provided with the same rectangular openings O arranged at equal mutual distances Ls arranged in vertical rows, for example 3 vertical rows spaced apart by the longer side of the rectangular opening O At a height equal to the distance Ls between rectangular openings O of the first row and of the third row there are rectangular openings O of the second, centrally located row. The P partition divides the main channel KP of the dust-mixture with its horizontal section Pb and vertical section Pa into the upper channel KG and the lower channel KD. Below the upper channel KG, near the wall of the vertical channel section KPa of the main channel KP of the dust-mixture, there are, according to the invention, cascaded plate vanes Ki, K2, K3 located in relation to the wall of the vertical channel section KPa at distances Li, L2, L3 rising up the cascade Lą> L2> L1 simultaneously the front surfaces of the blades Ki, K2, K3 with this vertical wall form <a 20 ° to 40 °, for example 30 °, so that the degree of coverage of the blade blades Ki, K2, K3 is from 1.05 to 1.2, for example 1 , 1. According to the invention, the distance Lla of the lower edge of the vertical section of the openwork partition Pa from the plane of the last plate guide K3 of the cascade is within 0.55-0.75 of the width L5 of the vertical channel section PKa. Moreover, the mutual distance L4 between successive plate vanes Ki, K2, K3 of the cascade is 0.55 to 0.75 of the width of the vertical channel section PKa

Według wynalazku stwierdzone zostało, że wysoką skuteczność separacji pyłu a zwłaszcza równomierny podział powietrza nośnego między kanał dolny KD i kanał górny KG usytuowany nad kaskadą kierownic płytowych Ki, K2, K3 uzyskuje się, gdy odległość wzajemna L4 między kierownicami płytowymi Ki, K2, K3 kaskady jest równa odległości między ostatnią kierownicą K3 kaskady a dolną krawędzią pionowego odcinka ażurowej przegrody Pa i stanowi 0,66 szerokości L5 pionowego odcinka kanału KPa pyłomieszaniny. Z młyna wentylatorowego MW proszkującego węgiel brunatny o wartości opałowej 8600 ± 1250 KJ/kg pyłomieszanina o koncentracji 0,4-0,7 kg/m³, temperaturze 100°-150°C i wilgotności 7,00-9,00% wagowych jest kierowana do pionowego odcinka kanałowego KPa kanału głównego pyłomieszaniny KP. W pionowym odcinku kanałowym KPa pył węglowy trafiając na tworzące kaskadę, kierownice płytowe Ki, K2, K3 odchylone od ścian pionowych o kąt 4a przykładowo 30° jest kierowany do kanału dolnego KD, do którego ponadto trafiają siłą inercji średnie i duże cząstki pyłu węglowego, zaś powietrze nośne z lekkimi cząstkami pyłu węglowego są kierowane do kanału górnego KG. Za każdą kierownicą płytową Ki, K2, K3 powstaje ujemne ciśnienie, w efekcie którego pomiędzy lewą i prawą stroną pionowego odcinka kanałowego KPa pyłomieszaniny, powstaje różnica ciśnień. Wskutek powstałej różnicy ciśnień powietrze nośne szczelinami utworzonymi przez przerwy L4 między kierownicami płytowymi Ki, K2, K3 kaskady przepływa z powrotem na prawą stronę pionowego odcinka kanałowego KPa porywając ze sobą dolne frakcje pyłu węglowego cechujące się mniejszą siłą inercji. Zbyt mała odległość Lę między dolną krawędzią pionowego odcinka przegrody Pa a ostatnią kierownicą płytową K3 kaskady w stosunku do odległości L4 między kierownicami Ki, K2, K3 uniemożliwia wyrównanie ilości powietrza nośnego po obu stronach pionowego odcinka kanału KPa czego konsekwencją jest różnica ciśnień powietrza nośnego w kanale górnym KG i kanale dolnym KD. Natomiast zbyt duża odległość Lę między dolną krawędzią pionowego odcinka przegrody Pa a ostatnią kierownicą płytową K3 kaskady powoduje wyrównanie strumienia pyłu węglowego między kanałem górnym KG i kanałem dolnym KD co w konsekwencji pogarsza efekt zróżnicowania koncentracji pyłu w kanale KD i kanale KG. Najlepszy efekt uzyskuje się przy odległości Lę równej odległości L4 między kierownicami Ki, K2, K3 ale nawet wówczas w kanale dolnym KD ciśnienie powietrza nośnego wykazuje niewielką nadwyżkę nad ciśnieniem powietrza nośnego w kanale górnym KG. Według wynalazku dalsza poprawa skuteczności separacji pyłu węglowego odbywa się przy pomocy przegrody P zawierającej ażur w odcinku pionowym P4 w postaci jednakowych prostokątnych otworów O, rozlokowanych w trzech pionowych rzędach o rozstawie Ls równym dłuższemu bokowi prostokątnego otworu O, przez które wskutek istniejącej różnicy ciśnień powietrze nośne przepływa od kanału dolnego KD pyłomieszaniny gęstej do kanału górnego KG pyłomieszaniny rozrzedzonej przy czym krótszy bok prostokątnego otworu O jest równoległy do osi przepływu pyłomieszaniny. Jednocześnie skoncentrowany w dolnym kanale KD pył węglowy z uwagi na wyższą inercję pozostaje w kanale dolnym KD nie nadążając ze zmianą kierunku przepływu. Dzięki zastosowanej konstrukcji separatora paliwa i dwustopniowej poprawie skuteczności separacji pyłu węgla w układzie kaskadowo skonfigurowanych kierownic płytowych Ki, K2, K3 oraz w ażurowym odcinku pionowym przegrody Pa z otworami prostokątnymi usytuowanymi w kolejnych rzędach przestawnie jak pokazano na fig. 3, uzyskuje się wyrównany rozdział powietrza nośnego między kanałAccording to the invention, it has been found that the high efficiency of dust separation, and in particular the uniform distribution of the carrier air between the lower channel KD and the upper channel KG located above the cascade of plate vanes Ki, K2, K3, is obtained when the mutual distance L4 between the plate vanes Ki, K2, K3 of the cascade is equal to the distance between the last blade K3 of the cascade and the lower edge of the vertical section of the openwork partition Pa and is 0.66 of the width L5 of the vertical section of the duct KPa of the dust-mixture. From the MW fan mill for pulverizing lignite with a calorific value of 8600 ± 1250 KJ / kg dust-mixture with a concentration of 0.4-0.7 kg / m ³ , temperature 100 ° -150 ° C and humidity 7.00-9.00% by weight is directed to the vertical duct section KPa of the main duct of the KP dust-mixture. In the vertical duct section KPa, the coal dust hitting the cascading plates Ki, K2, K3 deflected from the vertical walls by an angle of 4a, for example 30 °, is directed to the lower channel KD, to which, by the force of inertia, also medium and large particles of coal dust, and the carrier air with light coal dust particles is directed into the KG upper channel. Behind each plate blade Ki, K2, K3 a negative pressure is created, as a result of which a pressure difference is created between the left and right side of the vertical duct section KPa of the dust-mixture. As a result of the pressure difference, the carrier air flows back through the gaps L4 between the plate vanes Ki, K2, K3 of the cascade to the right side of the vertical duct section KPa, entraining the lower coal dust fractions with a lower inertia force. Too small distance Lę between the lower edge of the vertical section of the partition Pa and the last plate blade K3 of the cascade in relation to the distance L4 between the blades Ki, K2, K3 prevents equalization of the amount of carrier air on both sides of the vertical section of the duct KPa, which results in a difference in air pressure in the duct upper KG and lower KD channel. On the other hand, too large a distance Lla between the lower edge of the vertical section of the partition Pa and the last plate blade K3 of the cascade causes the coal dust stream to equalize between the upper channel KG and the lower channel KD, which in turn worsens the effect of differentiation of dust concentration in the KD channel and the KG channel. The best effect is obtained for the distance LL equal to the distance L4 between the blades Ki, K2, K3, but even then in the lower channel KD the carrier air pressure shows a slight excess over the carrier air pressure in the upper channel KG. According to the invention, further improvement of the coal dust separation efficiency is achieved by means of a partition P containing openwork in the vertical section P4 in the form of equal rectangular openings O, arranged in three vertical rows with a spacing Ls equal to the longer side of the rectangular opening O, through which, due to the existing pressure difference, the carrier air flows from the lower channel KD of the dust-dense mixture to the upper channel KG of the dust-diluted mixture, where the shorter side of the rectangular opening O is parallel to the axis of the dust-mixture flow. At the same time, the coal dust concentrated in the lower KD channel, due to the higher inertia, remains in the lower KD channel and does not keep up with the change of the flow direction. Thanks to the fuel separator structure used and the two-stage improvement of the coal dust separation efficiency in the system of cascaded plate vanes Ki, K2, K3 and in the openwork vertical section of the partition Pa with rectangular openings arranged staggered in successive rows as shown in Fig. 3, an even air distribution is obtained carrier between the channel

PL 232 941 B1 dolny KD transportujący pyłomieszaninę o koncentracji 80% pyłu węglowego i kanał górny KG transportujący pyłomieszaninę o koncentracji 20% pyłu węglowego. Następnie pyłomieszanina rozrzedzona o koncentracji pyłu węglowego 20% z kanału górnego KG jest wprowadzana do dyszy zrzutowej DZ zainstalowanej poziomo w górnej części kolumny palnikowej, zapewniając zwiększenie wypalenia nieopalonych frakcji stałych w palnikach strumieniowych górnej części komory paleniskowej. Natomiast pyłomieszanina gęsta o koncentracji pyłu węglowego 80% jest wprowadzana do dyszy pyłowej DP usytuowanej w dół pod kątem 4a od 20°-40° przykładowo 30° do osi poziomej kolumny palnikowej zapewniając podczas spalania mieszaniny pyłowo-powietrznej w palnikach strumieniowych dolnych komory paleniskowej niepokalanych na rysunku generowanie węglowodorów CxHy biorących czynny udział w redukcji tlenków azotu NOx. W atmosferze redukcyjnej pozbawionej tlenu, pośrednie związki azotu takie jak cyjanowodór HCJ i amoniak NH3 są redukowane do azotu atmosferycznego. Ponadto odchylenie kątowe dyszy pyłowej DP palnika strumieniowego nie pokazanego na rysunku połączonej z kanałem dolnym KP separatora paliwa powoduje wydłużenie czasu przebywania pośrednich związków azotu w atmosferze redukcyjnej intensyfikując proces ich redukcji i przyczyniając się do zmniejszenia emisji NOx do atmosfery.The lower KD transporting the dust mixture with the concentration of 80% of coal dust and the upper channel KG transporting the dust mixture with the concentration of 20% coal dust. Then the dust-thin mixture with a coal dust concentration of 20% from the KG upper channel is fed to the DZ discharge nozzle installed horizontally in the upper part of the burner column, ensuring an increase in the burnout of unburned solids in the jet burners of the upper combustion chamber. On the other hand, the dense dust mixture with a coal dust concentration of 80% is introduced into the DP dust nozzle located downwards at an angle of 4a from 20 ° -40 °, for example 30 ° to the horizontal axis of the burner column, ensuring that during the combustion of the dust-air mixture in the lower combustion chamber stream burners, not painted on Figure - generation of CxHy hydrocarbons actively participating in the reduction of nitrogen oxides NOx. In an oxygen-free reducing atmosphere, nitrogen intermediates such as hydrogen cyanide HCJ and ammonia NH3 are reduced to atmospheric nitrogen. In addition, the angular deviation of the DP of the jet burner, not shown in the figure, connected to the lower channel KP of the fuel separator, extends the residence time of intermediate nitrogen compounds in the reducing atmosphere, intensifying the process of their reduction and contributing to the reduction of NOx emissions to the atmosphere.

Claims

Patent claim

1. Fuel separator for differentiating the concentration of dust in a dust-air mixture, designed for low-emission, high-power boilers above 600 MW, containing a dust duct connected to the outlet of the fan mill, equipped with blades, elbow bends, openwork partitions and ducts separating the mixture with different dust concentrations connected to the burners of the combustion chamber, characterized in that the main duct (KP) of the dust-mixture, connected with the outlet of the fan mill (MW), constitute a horizontal duct section (KPb) and a duct vertical section (KPa) connected permanently at an angle of 90 °, the lower part into a cascade, preferably three plate vanes (Ki), (K2), (K3), the mutual distance (L4) of which is 0.5 to 0.75 of the width (L5) of the inlet of the vertical section of the channel (KPa), where the plate vanes (Ki), (K2), (K3) are positioned in relation to one of the walls of the vertical section of the channel (KPa) of the main channel (KP) of the dust-mixture, at an angle and from distances different from it (L1), (L2), (L3), rising up the cascade, respectively (L3> L2> Li) ensuring the degree of coverage of the plate vanes (Ki), (K2), (K3), from 1.02 up to 1.05 and the angle (4α) of the deflection of the front planes of the plate vanes (Ki), (K2), (K3) from the wall of the channel vertical section (KPa) is within the range of 20 ° -40 °, moreover, inside the main channel (KP) of the dust mixture, parallel to the walls of the horizontal section (KPb) of the dust mixture and the vertical section of the duct (KPa), there is a flat partition (P) with a shape complementary to the shape of the main duct (KP) of the dust mixture, consisting of a horizontal section (Pb) made of solid material and a section vertical (Pa) openwork connected at an angle of 90 ° and dividing the main duct (KP) of the dust-mixture into the lower duct (KD) of the compacted dust-mixture and the upper duct (KG) of the diluted dust-mixture, under which a cascade of preferably three plate blades (Ki), (K2) is located ), (K3), with the distance (La) between the lower edge the vertical section of the partition (Pa) and the plane of the last plate guide (K3) of the cascade is 0.5 to 0.75 of the width (L5) of the channel vertical section (KPa) of the main duct (KPa) of the dust-mixture and is preferably equal to the distance (L4) between the plate vanes (Ki), (K2), (K3), otherwise the openwork of the vertical partition section (Pa) are the same rectangular openings (O) and are arranged at equal mutual distances (L8) in vertical rows, preferably in three rows spaced apart by the long side of the rectangular opening (O), wherein at the height of the gap (L8) between the rectangular openings (O) of the first and third vertical rows are rectangular openings (O) of the second row of rectangular openings (O), moreover the lower channel (KD) of the concentrated dust mixture is connected to the dust nozzle (DP) located in the lower part of the burner column, directed with the outlet downwards and forming an angle (<β) in the range of 5 ° -20 ° with the horizontal axis of the burner column, the upper (KG) of the diluted mixture is connected to the discharge nozzle (DZ) situated in the horizontal axis of the upper part of the burner column.