RU2054599C1

RU2054599C1 - Method of kindling boiler unit

Info

Publication number: RU2054599C1
Application number: RU94013127A
Authority: RU
Inventors: Е.И. Карпенко; С.Л. Буянтуев; Д.Б. Цыдыпов; В.Е. Мессерле
Original assignee: Восточно-Сибирский технологический институт; Гусиноозерская ГРЭС
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1994-04-14
Publication date: 1996-02-20

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: lighting up coal dust flame is effected through generation of low-temperature plasma jet by means of plasma generators mounted in muffles of pulverized-coal burners of lower tier of power-generating boiler, feeding the coal dust mixture through low-temperature plasma jet and igniting it. After stabilization of burning of coal dust flame and attaining of required conditions, plasma generators are disconnected. Depending on the type of boiler unit, procedure of dust preparation and characteristics of fuel, number of pulverized-coal burners (n) equipped with plasma generators and muffles may be within n+1-m, where m is number of plasma generators in their. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для безмазутной растопки котлоагрегатов из холодного состояния до рабочего режима. The invention relates to energy and can be used in thermal power plants for oil-free kindling of boiler units from a cold state to an operating mode.

Известен способ розжига и стабилизации горения низкосортного донецкого угля АШ [1] включающий подготовку аэросмеси, разделение потока аэросмеси на основной и стабилизирующий потоки, подведение обоих потоков по трубам к пылеугольной горелке, нагрев стабилизирующего потока и розжиг основного потока. Для нагрева стабилизирующего потока аэросмеси используется электродуговой плазмотрон, в котором часть дугового столба выдувается воздухом в пылеугольный поток. При нагреве стабилизирующего потока образуется двухкомпонентное топливо, состоящее из горючего газа и нагретого коксового остатка, которое, поступая в топочное пространство, обеспечивает розжиг и стабилизацию горения основного потока аэросмеси. A known method of ignition and stabilization of combustion of low-grade Donetsk coal ASH [1] includes the preparation of air mixtures, separation of the air mixture into the main and stabilizing flows, bringing both flows through the pipes to the pulverized coal burner, heating the stabilizing stream and igniting the main stream. An electric arc plasmatron is used to heat the stabilizing flow of the air mixture, in which part of the arc column is blown by air into the pulverized-coal stream. When the stabilizing stream is heated, a two-component fuel is formed, consisting of combustible gas and heated coke residue, which, entering the furnace space, provides ignition and stabilization of combustion of the main mixture stream.

Однако известный способ розжига не обеспечивает высокой эффективности процесса вследствие того, что только часть столба дуги выдувается в пылеугольный поток, а остальная часть дуги находится в камере плазмотрона. Вследствие этого данный способ малоэффективен для осуществления растопки энергетических котлов. However, the known method of ignition does not provide high efficiency of the process due to the fact that only part of the arc column is blown into the pulverized coal stream, and the rest of the arc is in the plasma torch chamber. As a result of this, this method is ineffective for kindling energy boilers.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ розжига и стабилизации горения пылеугольного факела в котлоагрегате (растопки) путем сжигания мазута или природного газа. Пусковые или газовые форсунки монтируются совместно с основными угольными горелками, либо устанавливаются дополнительно к ним. Например, котлоагрегат ПК-39 имеет 12 основных пылеугольных горелок производительностью 8 т/ч и 8 мазутных форсунок производительностью 1,3 т/ч. При поступлении в топку мазута и угля производят воспламенение высокореакционного жидкого топлива. При горении мазута выделяется значительное количество тепла, которое нагревает угольную пыль. В результате нагрева угольных частиц выделяются летучие и повышается температура твердого топлива. При этом проиcходит загорание угольных частиц и осуществляется интенсивный розжиг и стабилизация горения пылеугольного факела [2]
Однако известный способ растопки котлоагрегата связан с использованием дефицитного мазута, а также сложностью в эксплуатации мазутного хозяйства, особенно в зимнее время, когда мазут необходимо постоянно подогревать. Кроме того, при совместном cжигании угля и мазута в топке повышается мехнедожог, увеличиваются выбросы окислов азота и серы, усиливается коррозия поверхностей нагрева и снижается надежность энергетического оборудования.Closest to the proposed invention is a method of ignition and stabilization of the combustion of a pulverized coal torch in a boiler unit (kindling) by burning fuel oil or natural gas. Starting or gas nozzles are mounted together with the main coal burners, or are installed in addition to them. For example, the PK-39 boiler unit has 12 main pulverized coal burners with a capacity of 8 t / h and 8 fuel oil nozzles with a capacity of 1.3 t / h. When fuel oil and coal enter the furnace, ignition of highly reactive liquid fuel is performed. When burning fuel oil, a significant amount of heat is released, which heats the coal dust. As a result of heating the coal particles, volatiles are released and the temperature of the solid fuel rises. In this case, the ignition of coal particles occurs and intense ignition and stabilization of the combustion of the pulverized coal flame occurs [2]
However, the known method of kindling a boiler unit is associated with the use of scarce fuel oil, as well as the difficulty in operating the fuel oil economy, especially in winter, when fuel oil must be constantly heated. In addition, with the joint burning of coal and fuel oil in the furnace, a mechanical burn increases, emissions of nitrogen and sulfur oxides increase, corrosion of heating surfaces increases, and reliability of power equipment decreases.

Цель изобретения исключение использования мазута для розжига пылеугольного факела и повышение эффективности процесса растопки котлоагрегата. The purpose of the invention is the exclusion of the use of fuel oil for ignition of a coal dust torch and increasing the efficiency of the process of kindling a boiler unit.

Цель достигается тем, что в способе растопки котлоагрегата, предусматривающем розжиг пылеугольного факела, последующую последовательную подачу пылеугольной смеси через сопла пылеугольных горелок, установленных на котлоагрегате ярусами, и ее воспламенение, розжиг пылеугольного факела осуществляют путем генерирования струи низкотемпературной плазмы посредством плазмотронов, установленных в муфелях пылеугольных горелок нижнего яруса, подачи пылеугольной смеси через струю низкотемпературной плазмы и ее воспламенения, причем после стабилизации горения пылеугольного факела и достижения режимных параметров производят отключение плазмотронов. The goal is achieved by the fact that in the method of kindling a boiler unit, which envisages ignition of a pulverized coal torch, subsequent sequential supply of the pulverized coal mixture through nozzles of the pulverized coal burners installed in tiers on the boiler, and its ignition, ignition of the pulverized coal torch is carried out by generating a jet of low-temperature plasma plasmas through burners of the lower tier, feeding the pulverized coal mixture through a jet of low-temperature plasma and its ignition, and after abilizatsii combustion of pulverized coal flame and achieve shutdown mode parameters produce plasma torches.

Кроме того, в зависимости от типа котлоагрегата, технологии пылеприготовления и характеристики топлива количество n пылеугольных горелок, оснащенных плазмотронами и муфелями, может быть в пределах n 1-m, где m количество горелок нижнего яруса. In addition, depending on the type of boiler, dust preparation technology and fuel characteristics, the number n of coal-dust burners equipped with plasmatrons and muffles can be in the range n 1-m, where m is the number of low-level burners.

Сравнение заявляемого изобретения с известными из уровня техники техническими решениями позволило установить следующее. A comparison of the claimed invention with known technical solutions from the prior art made it possible to establish the following.

Существующие на тепловых электростанциях способы розжига и стабилизации горения пылеугольного факела в котлоагрегатах базируются в настоящее время на сжигании мазута или природного газа. Однако эти технологии не соответствуют сегодняшним требованиям повышения эффективности топливоиспользования при существующих колоссальных расходах дефицитного и дорогостоящего топлива и сопровождаются большими выбросами окислов серы и азота в окружающую среду. The methods of ignition and stabilization of the combustion of a pulverized coal torch existing in thermal power plants in boiler units are currently based on the burning of fuel oil or natural gas. However, these technologies do not meet today's requirements for increasing fuel efficiency at the enormous costs of scarce and expensive fuel and are accompanied by large emissions of sulfur and nitrogen oxides into the environment.

В промышленных условиях опробован способ розжига и стабилизации горения низкосортного донецкого АШ. Однако он также не обеспечивает высокой эффективности процесса вследствие того, что только часть дуги выдувается в пылеугольный поток, остальная ее часть находится в камере плазмотрона. In industrial conditions, the method of ignition and stabilization of combustion of a low-grade Donetsk AS was tested. However, it also does not provide high efficiency of the process due to the fact that only part of the arc is blown into the pulverized coal stream, the rest of it is in the chamber of the plasma torch.

Таким образом, ни один из известных способов плазменного воспламенения топлива не может быть использован для эффективной растопки котлоагрегата при сжигании низкосортных энергетических углей. Thus, none of the known methods of plasma ignition of fuel can be used for efficient kindling of a boiler unit when burning low-grade thermal coal.

Предлагаемая технология безмазутной растопки промышленного котлоагрегата основана на плазменном способе воспламенения топлива. Для реализации технологии разработана конструкция комбинированного плазмотрона мощностью 30-100 кВт, а также предвключенный муфель, встроенный в горелку и обеспечивающий после его разогрева плазмотроном самовоспламенение пылеугольной смеси. Компоновка плазмотрона, муфеля, источника питания, системы электро-, газо- и водоснабжения, аппаратуры защиты и управления, размещенных на котлоагрегате, компактна, не загромождает проходы, не создает никаких помех для обслуживающего и ремонтного персонала и позволяет управлять системой розжига одним оператором с блочного щита управления. The proposed technology of oil-free kindling of an industrial boiler is based on the plasma method of ignition of fuel. To implement the technology, a design of a combined plasma torch with a power of 30-100 kW, as well as an upstream muffle built into the burner and providing self-ignition of the coal-dust mixture after its heating by the plasmatron, was developed. The layout of the plasma torch, muffle, power source, electrical, gas and water supply systems, protection and control equipment located on the boiler unit is compact, does not clutter the passages, does not create any interference for maintenance and repair personnel, and allows you to control the ignition system by one operator from the block control panel.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии предложения критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень". The above allows us to conclude that the proposal meets the criteria of the invention of "novelty" and "inventive step".

На фиг. 1 схематично изображено расположение нижнего яруса пылеугольных горелок на котлоагрегате; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1. In FIG. 1 schematically shows the location of the lower tier of pulverized coal burners on the boiler; figure 2 section aa in figure 1.

Для реализации предлагаемого способа растопки котлоагрегата 1 определенные пылеугольные горелки 2 нижнего яруса энергетического котла снабжаются вместо мазутных форсунок муфелями 3, представляющими собой стальную трубу, изнутри ошипованную и покрытую слоем карборунда так, чтобы внутренний диаметр муфеля был не меньше внутреннего диаметра, подходящего к муфелю пылепровода 4. Конец муфеля встроен в амбразуру котла 1 между экранными трубами. В специальное отверстие в начале муфеля 3 по ходу потока пыли установлен плазмотрон 5. To implement the proposed method for kindling the boiler unit 1, certain coal-dust burners 2 of the lower tier of the energy boiler are supplied instead of fuel oil nozzles with muffles 3, which are a steel pipe studded from the inside and coated with a layer of carborundum so that the inner diameter of the muffle is not less than the inner diameter suitable for the dust muffle 4 The end of the muffle is integrated in the embrasure of the boiler 1 between the screen tubes. A plasma torch 5 is installed in a special hole at the beginning of the muffle 3 along the dust flow.

Предлагаемый способ растопки котлоагрегата осуществляют следующим образом. The proposed method for kindling the boiler is as follows.

Включают плазмотроны 5, встроенные в муфели 3 пылегазовых горелок 2 нижнего яруса, и осуществляют генерирование струи низкотемпературной плазмы. Затем включают мельницу подачи угольной пыли и осуществляют подвод пылеугольной смеси к муфелям 3 пылеугольных горелок, оснащенных плазмотронами 5. Пылеугольный поток проходит непосредственно через зону горения электрической дуги, происходит его интенсивная газификация, воспламенение аэросмеси и розжиг пылеугольного факела. После стабилизации горения пылеугольного факела и достижения режимных параметров плазмотроны 5 отключают. Поверхность муфеля разогревается до температуры, достаточной для самовоспламенения проходящей через него пылеугольной смеси, вследствие чего после отключения плазмотронов наблюдается устойчивое горение факела. Затем осуществляют последовательную подачу пылеугольной смеси через сопла пылеугольных горелок нижнего и верхнего ярусов в котел, где происходит интенсивное воспламенение и сгорание топлива. They include plasmatrons 5 built into the muffles 3 of the dust and gas burners 2 of the lower tier, and a jet of low-temperature plasma is generated. Then the coal dust feed mill is switched on and the pulverized coal mixture is supplied to the muffles 3 of the pulverized coal burners equipped with plasmatrons 5. The pulverized coal stream passes directly through the electric arc burning zone, it is intensively gasified, the mixture is ignited and the pulverized coal torch is ignited. After stabilizing the combustion of the pulverized coal torch and reaching the operational parameters, the plasmatrons 5 are turned off. The surface of the muffle is heated to a temperature sufficient for self-ignition of the pulverized-coal mixture passing through it, as a result of which steady flame burning is observed after shutting down the plasma torches. Then the pulverized coal mixture is fed sequentially through the nozzles of the pulverized coal burners of the lower and upper tiers to the boiler, where intense ignition and combustion of fuel occurs.

При снижении интенсивности горения пылеугольного факела повторно включают плазмотроны и доводят параметры факела до режимных величин. With a decrease in the intensity of the combustion of the pulverized coal torch, the plasmatrons are switched on again and the torch parameters are adjusted to operating values.

Способ поясняется следующим примером конкретного выполнения. The method is illustrated by the following example of a specific implementation.

Способ плазменной безмазутной растопки был реализован на котлоагрегате ТПЕ-215 производительностью 670 т пара в час. Котлоагрегат оснащен 16 пылеугольными горелками, расположенными в два яруса по 8 горелок в каждом. 4 горелки нижнего яруса (см. фиг.1) были оборудованы муфелями 3 и плазмотронами 5 мощностью 60 кВт. Испытания проводились с тугнуйским каменным углем с характеристиками: зольностью А^с 14,1% влажность W^с 10,5% выход летучих V^г 37,8% теплотворная способность Q 5484 ккал/кг.The method of plasma oil-free kindling was implemented on a TPE-215 boiler with a capacity of 670 tons of steam per hour. The boiler is equipped with 16 coal dust burners located in two tiers of 8 burners in each. 4 burners of the lower tier (see Fig. 1) were equipped with muffles 3 and plasmatrons 5 with a power of 60 kW. The tests were carried out with Tugnuisky coal with the following characteristics: ash A ^with 14.1% humidity W ^with 10.5% volatile yield V ^g 37.8% calorific value Q 5484 kcal / kg.

Осуществляется запуск плазмотронов 5 и поддерживают рабочие параметры U_раб 300 В и I_раб 200 А. Затем включают мельницу, осуществляют подачу угольной пыли на четыре горелки нижнего яруса, оборудованные муфелями и плазмотронами (остальные пылепроводы перекрывают шиберами), и осуществляют розжиг пылеугольного факела. Через 15 мин после того, как разгорается факел, наблюдают устойчивое горение факела после отключения плазмотронов. Затем осуществляют последовательную подачу пылеугольной смеси на сопла горелок 2 нижнего и верхнего ярусов, которая интенсивно воспламеняется и сгорает в топке котла. Через 4 ч после начала растопки давление пара в котле достигло 30-35 атм, температура первичного пара 300-350^оС, после чего дальнейшую растопку котла производят по обычной схеме, но без включения мазутных форсунок.The plasmatrons 5 are launched and the operating parameters U _slave 300 V and I _slave 200 A are maintained. Then the mill is turned on, coal dust is supplied to four burners of the lower tier equipped with muffles and plasmatrons (the remaining dust pipes are covered with gates), and the pulverized coal torch is ignited. 15 minutes after the torch flares up, steady burning of the torch is observed after turning off the plasma torches. Then, a pulverized coal mixture is fed sequentially to the nozzles of the burners 2 of the lower and upper tiers, which are rapidly ignited and burned in the boiler furnace. After 4 hours after the start of kindling steam pressure in the boiler has reached 30-35 atm primary steam temperature of 300-350 ^{° C,} after which further kindling boiler produce the usual way, but without the inclusion of fuel oil injectors.

Режимные параметры, достаточные для запуска турбины, достигают через 6 ч после начала растопки котлоагрегата. The operating parameters sufficient to start the turbine reach 6 hours after the start of ignition of the boiler unit.

Использование плазменной технологии растопки котлоагрегата по изобретению обеспечивает повышение эффективности процесса розжига и стабилизации горения низкосортных углей, позволяет исключить расход дефицитного мазута, снизить мехнедожог, уменьшить выбросы вредных веществ в окружающую среду, улучшить условия техники безопасности и обеспечивает широкие возможности автоматизации процесса розжига и стабилизации горения пылеугольного факела в котлах. The use of plasma technology for kindling the boiler according to the invention improves the efficiency of the ignition process and stabilizes the combustion of low-grade coal, eliminates the consumption of scarce fuel oil, reduces mechanical burns, reduces emissions of harmful substances into the environment, improves safety conditions and provides ample opportunities to automate the process of ignition and stabilization of coal-dust combustion torch in boilers.

Claims

METHOD FOR BOILING THE BOILER UNIT by ignition of the pulverized coal torch followed by sequential supply of the pulverized coal mixture through nozzles of the pulverized coal burners installed in tiers, and its ignition, characterized in that the ignition of the pulverized coal torch is carried out by generating a jet of low-temperature plasma from at least one flame in the plasma torch the lower tier, and the pulverized coal mixture is ignited when it is fed through a plasma jet, and after stabilization of the combustion of the pulverized coal torch, the plasma torch we disconnect.