RU114513U1 - Горелка для сжигания водоугольного топлива - Google Patents

Abstract

Горелка для сжигания водоугольного топлива, содержащая модуль подготовки топливной смеси перед подачей горючей смеси в топку, сообщающийся одним концом с топкой, а другим концом - с плазмотроном, линии подвода в указанный модуль водоугольной топливной смеси и воздуха, линию подвода в топку вторичного воздуха и электрические нагреватели модуля подготовки топливной смеси.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована при проектировании новых, ремонте и модернизации действующих котлов.

Известены способ и устройство для розжига и стабилизации горения водоугольного топлива, например патентная заявка РФ №97120914/06 от 03.12.1997. Устройство содержит топку, соединенную с ней форкамеру, средства подачи в форкамеру водоугольного топлива в виде распыленной струи, плазмоторон, устанавленный под углом 45 градусов к оси подвода водоугольного топлива в форкамеру. Формируемый плазмотроном поток плазмы проходит через распыляемую струю водоугольного топлива у устья форкамеры и обеспечивает тепловую обработку распыленной форсункой струи топлива у устья струи потоком термической плазмы, генерируемой электродуговым нагревателем газа, в предварительно разогретой потоком плазмы до 500-750°C форкамере, при этом поток плазмы формируют, исходя из условия эффективного зажигания и стабильного горения.

Недостатками известного устройства является малый диапазон регулирования производительности (мощности) горелки и высокая концентрация вредных веществ в уходящих в атмосферу газах.

Задачей заявленной полезной модели является увеличение диапазона регулирования производительности (мощности) горелки при сжигании водоугольной топливной смеси, образующей при горении в топке минимум вредных веществ.

Поставленная задача решается за счет того, что горелка для сжигания водоугольного топлива содержит модуль подготовки топливной смеси перед подачей горючей смеси в топку, сообщающийся одним концом с топкой, а другим концом - с плазмотроном, линии подвода в указанный модуль водоугольной топливной смеси и воздуха, линию подвода в топку вторичного воздуха и электрические нагреватели модуля подготовки топливной смеси.

Плазмотрон при этом является высокотемпературным источником тепла для осуществления газификации (пиролиза) топливной смеси при недостатке кислорода и для получения высокотемпературного, частично газифицированного топливного потока. Таким образом, в модуле подготовки топливной смеси преобразуют обычную водоугольную смесь в топливную смесь, имеющую увеличенное количество газа (продуктов пиролиза), которую и подают в топку.

Газификация (пиролиз) топливной смеси позволяет улучшить способность к стабильному горению исходной топливной смеси и обеспечить равномерное распределение факела в топке, что в свою очередь позволяет расширить диапазон нагрузки горелки и разгружать котел до 30-40% от номинальной нагрузки при неизменном стабильном воспламенении и выгорании топлива в топке котла.

После растопки при достижении 50% нагрузки котла плазматрон отключается, и разогрев модуля подготовки топливной смеси горелки (приблизительно до температуры 800-900°C) обеспечивают установленные по его окружности электрические нагреватели - ТЭНы.

Устройство поясняется схематическим изображением.

Устройство содержит модуль подготовки топливной смеси 1, сообщающийся одним концом с топкой 2, а другим концом посредством фланцевого соединения 3 - c плазмотроном 4. В непосредственной близости от фланцевого соединения 3 к модулю 1 подсоединены линия 5 подачи воздуха и линия 6 подачи водоугольной смеси. На корпусе модуля 1 также расположены электрические нагреватели (ТЭНы) 7. К топке 2 подсоединена линия 8 подачи вторичного воздуха для обеспечения основного горения топливной смеси.

Для плазменной растопки и поддержания горения на низких нагрузках котла можно использовать плазматроны постоянного или переменного тока (например, типа DLZ-200). Для создания плазмы используют сжатый воздух или другое рабочее тело.

Мощность плазмотрона 4 необходимо регулировать, что очень важно для влияния на количество вредных веществ в уходящих из топки 2 газов.

Описание работы горелки:

В настоящее время при эксплуатации водоугольных котлов их растопку и стабилизацию горения факела в нем осуществляют с использованием мазута или газа.

Предлагаемое горелочное устройство с расходом топлива работает следующим образом.

Включают плазмотрон 4, в котором образуется электрическая дуга. При подаче напряжения, возникает электрическая дуга между электродами и, воздействуя на сжатый воздух (рабочее тело), образует ионизированный газ - низкотемпературную плазму.

Низкотемпературная плазма прогревает модуль подготовки топливной смеси (МПТ) 1 горелки. После прогрева МПТ 1 до температуры самовоспламенения топливной смеси, по линии 6 в него при недостатке воздуха подают водоугольную смесь, где она, взаимодействуя с низкотемпературной плазмой, создаваемой плазмотроном 4, газифицируется и нагревает остальную смесь до температуры приблизительно 1200°С. При этом, из угля выделяются горючие компоненты. Полученная топливная смесь устойчиво горит в топке 2 при смешении со вторичным воздухом, подаваемым по линии 8 (объемы воздуха определяют по результатам регулирования топочного процесса).

При недостатке кислорода и высокой температуре плазмы происходит предварительная газификация топлива. Далее воспламененное топливо попадает в топку 2, где при смешении со вторичным воздухом происходит основное горение. Топливная смесь воспламеняется и горит в присутствии вторичного воздуха. Вторичный воздух обеспечивает эффективное воспламенение выделяющихся из топлива в МПТ 1 летучих горючих веществ, которые поддерживают эффективное горение топливной смеси в топке котла. После растопки при достижении 50% нагрузки котла плазматрон 4 отключается, и разогрев МПТ 1 горелки (приблизительно до температуры 800-900°С) при необходимости обеспечивают установленные по окружности ТЭНы 7 (количество ТЭНов определяется проектом).

За счет того, что коэффициент избытка воздуха в исходной смеси меньше единицы, топливная смесь газифицируется с образованием газообразных горючих компонентов (H₂, CO, углеводороды). При этом в топку 2 поступает двухкомпонентная топливная смесь (горючий газ + остаток угля) с температурой, превышающей температуру ее самовоспламенения. Горение этой смеси при смешении ее с воздухом может происходить в топке котла без использования подсветки мазутом или газом.

Концентрации вредных веществ в уходящих из топки газах приведены в отдельной таблице (см. ниже). Благодаря более низкой температуре горения топливной смеси (водоугольного топлива) не достигается температура образования термических NO_x в топочном объеме. Значительно снижается образования SO_x при сжигании водоугольного топлива (ВУТ).

Таблица
Предельно допустимые выбросы вредных веществ энергетических котлоагрегатов при сжигании угля
ПДВ, мг/н.м3				Фактическая концентрация вредных веществ в уходящих газах при сжигании, мг/н.м3
Виды выброса	Нормы ЕЭС, принятые в 1995 г.	США	Нормы России	Пылевидное сжигание с использованием известных горелок	Пылевидное сжигание с использованием предлагаемой горелки	ЦКС без азотной и сероочистки DeNOx и DeSOx	Мазут	Газ	ВУТ при использов предлагаемой горелки
SOx	50	600	750	400-800	200-300	200	400-760	-	до 50
NOx	200	600	650	250-600	150-250	200	150-750	50-200	30-100
СО	50	нет данных	не более375	до 300	до 100	200	до 400	до 10	до 50

Claims (1)

1. Горелка для сжигания водоугольного топлива, содержащая модуль подготовки топливной смеси перед подачей горючей смеси в топку, сообщающийся одним концом с топкой, а другим концом - с плазмотроном, линии подвода в указанный модуль водоугольной топливной смеси и воздуха, линию подвода в топку вторичного воздуха и электрические нагреватели модуля подготовки топливной смеси.