RU2078283C1

RU2078283C1 - Method and device for burning ground coal

Info

Publication number: RU2078283C1
Application number: RU95103215A
Authority: RU
Inventors: Г.Ф. Кузнецов; В.В. Осинцев; В.В. Петров; В.П. Воронин
Original assignee: Челябинская ТЭЦ-2; Челябинский государственный технический университет
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1997-04-27
Also published as: RU95103215A

Abstract

FIELD: heat power engineering. SUBSTANCE: method comprises gas generation, afterburning and cooling gas in fluidized bed apparatuses in which fluidization is reached by the use of air and mixture of air with recirculation gases. After a fluidized bed apparatus each of the gas flow obtained is individually introduced into the furnace of a boiler for afterburning. The fluidized bed is maintained at the same level in all three apparatuses. Primary furnace processes are separated into three stages, the products obtained in the primary furnace being gradually burnt out. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 2 dwg

Description

1. Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих твердое и газообразное топливо. 1. The invention relates to energy and can be used in boilers of thermal power plants that burn solid and gaseous fuels.

Известен способ сжигания дробленного угля, защищенный авторским свидетельством N 1746128, включающий подачу в кипящий слой вместе с первичным воздухом газы рециркуляции и дожигание шлака. Данный способ имеет недостаток
большой пылеунос на стадии газогенерации и дожигания топлива и связанные с этим пониженные эксплуатационные качества системы сжигания. Кроме того, существенны потери тепла с золой, а зола не может быть эффективно использована для производства строительных материалов. При этом высок уровень выбросов окислов азота с уходящими газами, а зола включает активное соединение CaS, снижающее качество золы, как сырья для производства стройматериалов.A known method of burning crushed coal, protected by copyright certificate N 1746128, comprising supplying to the fluidized bed together with the primary air recirculation gases and afterburning of slag. This method has the disadvantage
large dust extraction at the stage of gas generation and afterburning of fuel and the associated reduced operational qualities of the combustion system. In addition, heat losses with ash are significant, and ash cannot be used effectively for the production of building materials. At the same time, the level of emissions of nitrogen oxides with exhaust gases is high, and ash includes the active CaS compound, which reduces the quality of ash as a raw material for the production of building materials.

Известно также техническое решение (положительное решение по заявке N 5055944/06 от 9.06.92, М. Кл.5 F 21 C 1/12) вертикальная четырехгранная топка для совместного сжигания природного газа и продуктов газификации угля и способ ее работы. Этот способ сжигания и реализующее его устройство также имеют недостатки, связанные с большими потерями золы и тепла, связанного с золой. В этом случае зола улавливается существующими в хвостовой части котельной установки золоуловителями. При этом зола смачивается и теряет свои свойства, как сырье для производства стройматериалов, теряются ее вяжущие свойства. Кроме того, увеличиваются потери напора на золоулавливающих устройствах, снижается эффективность их работы, зола содержит активные соединения серы, что ухудшает ее технологические свойства. Высок уровень выбросов окислов азота с уходящими газами. A technical solution is also known (a positive decision on the application N 5055944/06 of 06.06.92, M. Cl. 5 F 21 C 1/12) vertical tetrahedral furnace for the joint combustion of natural gas and coal gasification products and the method of its operation. This combustion method and the apparatus implementing it also have disadvantages associated with large losses of ash and heat associated with the ash. In this case, ash is captured by ash collectors existing in the rear of the boiler plant. At the same time, the ash is wetted and loses its properties, like raw materials for the production of building materials, its astringent properties are lost. In addition, pressure losses on ash collecting devices increase, their efficiency decreases, ash contains active sulfur compounds, which impairs its technological properties. High emissions of nitrogen oxides with flue gases.

Задача изобретения повышение эффективности сжигания дробленного угля, снижение пылеуноса, получение золы, пригодной для производства стройматериалов, повышение экологических характеристик процесса, управляемости процессом, надежности работы системы. The objective of the invention is to increase the efficiency of burning crushed coal, reduce dust, produce ash suitable for the production of building materials, increase the environmental characteristics of the process, process control, and system reliability.

Поставленная задача достигается тем, что раздельно и последовательно осуществляются операции газогенерации, дожигания несгоревших остатков и охлаждения в кипящем слое, при этом переход золы (недогоревших остатков или золы) от одной операции к другой осуществляют в переходных летках смесью воздуха и газов рециркуляции, а продукты газогенерации, дожигания и нагретый воздух отводят из кипящего слоя отдельно и после очистки вводят в топку котла, причем окислительный газ и воздух направляют вдоль стенок топки, при этом отсепарированные твердые частицы и частицы топлива смачивают водой и вводят в кипящий слой в последующей операции, а золу после охлаждения и сепарации одним потоком направляют потребителю, причем верхний уровень кипящего слоя поддерживают одинаковым во всех операциях, а слив материала слоя предусматривают дополнительно после каждой операции. The problem is achieved by the fact that the gas generation, afterburning of unburned residues and cooling in a fluidized bed are carried out separately and sequentially, while the transfer of ash (unburned residues or ash) from one operation to another is carried out in transitional spaces with a mixture of air and recirculation gases, and gas generation products , afterburning and heated air are removed from the fluidized bed separately and, after cleaning, they are introduced into the furnace of the boiler, moreover, oxidizing gas and air are directed along the walls of the furnace, while Dyje particles and fuel particles are moistened with water and introduced into the fluidized bed in a subsequent operation, and the ash after cooling and separation of a flow directed to the consumer, with the upper level of the fluidized bed is maintained the same in all transactions and provide for draining material layer further after each operation.

В предлагаемом способе по сравнению с аналогом и прототипом вводят две дополнительные операции: дожигания и охлаждения. Первая позволяет получать золу, в которой сера связана до нейтрального состояния CaSO₄, это достигается в окислительной среде дожигателя. В охладителе зола принимает температуру 90-100^oC, и дальнейшая ее транспортировка возможна в сухом виде, например с помощью пневмотранспорта. При этом сухая зола, например Челябинского угля, после кипящего слоя имеет вяжущие свойства и при добавлении 15-20% извести и размоле ее свойства сравниваются со свойствами низкомарочных цементов.In the proposed method, in comparison with the analogue and prototype, two additional operations are introduced: afterburning and cooling. The first allows you to get ash, in which sulfur is bound to a neutral state of CaSO ₄ , this is achieved in the oxidizing medium of the afterburner. In the cooler, the ash accepts a temperature of 90-100 ^o C, and its further transportation is possible in dry form, for example using pneumatic conveying. At the same time, dry ash, for example Chelyabinsk coal, after a fluidized bed has astringent properties and when 15-20% of lime is added and grinding, its properties are compared with the properties of low-quality cements.

В каждом из кипящих аппаратов, газогенераторе, дожигателе, охладителе (вместе представляющих предтопок), поддерживаются определенная температура твердых частиц и газа, а также состав газа. В газогенераторе это восстановительный газ, включающий помимо нейтральных газов горячие, в основном, CO, H₂, CH₄. В дожигателе окислительная среда, кроме нейтральных газов присутствуют окислительные, в основном, O₂. В газогенераторе и дожигателе поддерживают 830-870^oC. В охладителе воздух нагревается до 80-90^oC. После каждого из кипящих аппаратов газ и воздух отдельными потоками подают в топку котла через устройство ввода, например в виде подовой горелки, причем окислительный поток и воздух направляют вдоль стенок для увеличения стойкости коллектора и экранных труб, расположенных в подовой части топки. В этой части камеры происходит неполное дожигание газогенераторного газа, вторая ступень заявляемого способа сжигания.In each boiling apparatus, gas generator, afterburner, cooler (together representing the pre-furnace), a certain temperature of solid particles and gas, as well as gas composition, are maintained. In a gas generator, this is a reducing gas, which includes, in addition to neutral gases, hot, mainly CO, H ₂ , CH ₄ . In the afterburner, the oxidizing medium, in addition to neutral gases, there are oxidizing, mainly O ₂ . In the gas generator and afterburner, they support 830-870 ^o C. In the cooler, the air is heated to 80-90 ^o C. After each of the boiling devices, gas and air are fed into the boiler furnace through separate input streams, for example, in the form of a hearth burner, and the oxidation stream and air is directed along the walls to increase the durability of the collector and screen tubes located in the hearth of the furnace. In this part of the chamber there is an incomplete afterburning of the gas-generating gas, the second stage of the inventive method of combustion.

Окончательное дожигание происходит в топке котла на уровне ввода вторичного воздуха, третья ступень дожигания. Таким образом, в результате многоступенчатого сжигания снижается выход окислов азота с уходящими газами, сера связывается до нейтрального состояния в кипящем слое, (восстановительном и окислительном), и выход окислов серы снижается. The final afterburning takes place in the boiler furnace at the level of secondary air intake, the third stage of afterburning. Thus, as a result of multi-stage combustion, the yield of nitrogen oxides with flue gases decreases, sulfur binds to a neutral state in the fluidized bed (reducing and oxidizing), and the yield of sulfur oxides decreases.

Зола в предлагаемом способе проходит три последовательные стадии: газогенерации, дожигания и охлаждения, причем все три стадии разделяются с помощью леток, которые одновременно выполняют функции затворов, обеспечивающих разделение окислительной и восстановительной газовой среды. Для ожижения потока твердых частиц из газогенератора в дожигатель и из дожигателя в холодильник направляют поток воздуха в смеси с газами рециркуляции в первую по ходу золы летку, а также направляют поток воздуха во вторую по ходу летку, таким образом осуществляется перемещение золы вдоль технологической цепочки формирования золы. Ash in the proposed method passes through three successive stages: gas generation, afterburning and cooling, and all three stages are separated by means of notches, which simultaneously serve as gates, providing separation of the oxidizing and reducing gas environment. In order to liquefy the flow of solid particles from the gas generator to the afterburner and from the afterburner to the refrigerator, the air stream is mixed with recirculation gases to the first notch along the ash, and also the air stream is directed to the second notch along the fly, thus moving the ash along the ash formation process chain .

После кипящих слоев каждого из кипящих аппаратов получаемый поток газа или воздуха сепарируют, тем самым снижая вынос пылевидных твердых частиц в топку котла. При этом, например с помощью пневмотранспорта, возвращают твердые частицы в последующую операцию. Однако возврат сухих частиц приводит к значительному пылеуносу при работе всей системы. Поэтому согласно предлагаемому способу на выходе магистралей возврата уноса в дожигатель и холодильник в газопылевой поток впрыскивают воду. В результате происходит слипание мелких частиц в потоке в более крупные конгломераты, которые меньше подвержены выносу. Наши опыты показали эффективность применения впрыска воды. При разбрызгивания воды в газопылевой поток происходит слипание мелких частиц пыли в более крупные, общее количество частиц уменьшается, частицы становятся более крупными и вынос их уменьшается. При попадании в зону высоких температур конгломераты упрочняются, выгорание их происходит быстрее, чем сплошных частиц того же размера, зола конгломерата представляет пористый скелет. В таком виде зола удобна для дальнейших технологических операций, связанных с дальнейшей ее переработкой. After boiling layers of each boiling apparatus, the resulting gas or air flow is separated, thereby reducing the removal of dusty solid particles into the boiler furnace. In this case, for example, using pneumatic conveying, return the solid particles to the subsequent operation. However, the return of dry particles leads to significant dust removal during operation of the entire system. Therefore, according to the proposed method, water is injected into the dust and gas stream at the outlet of the ablation return lines to the afterburner and the refrigerator. As a result, small particles stick together in a stream to larger conglomerates, which are less susceptible to removal. Our experiments have shown the effectiveness of water injection. When water is sprayed into a gas and dust stream, small dust particles coalesce into larger ones, the total number of particles decreases, the particles become larger and their removal is reduced. When they enter the high temperature zone, conglomerates harden, burn out faster than solid particles of the same size, and the conglomerate ash represents a porous skeleton. In this form, ash is convenient for further technological operations associated with its further processing.

Организация на предварительной стадии способа сжигания трех последовательных операций газогенерации, дожигания и охлаждения повышает возможности управления процессом. В каждой операции поддерживают определенные режимные параметры, которые позволяют получать золу необходимого качества, максимально форсировать режим на конкретном оборудовании при сжигании различных сортов угля. The organization at the preliminary stage of the method of burning three consecutive operations of gas generation, afterburning and cooling increases the ability to control the process. In each operation, certain operating parameters are supported, which allow obtaining ash of the required quality, maximally boosting the regime on specific equipment when burning various grades of coal.

Для повышения надежности работы системы сжигания во всех трех операциях верхний уровень кипящего слоя устанавливается одинаковым. Регулирование верхнего уровня кипящего слоя осуществляют при выходе золы из охладителя. Этот уровень для псевдоожиженного материала устанавливается во всех операциях кипящего слоя, как в сообщающихся сосудах с обычной ньютоновской жидкостью, при этом через летки устанавливается стационарный поток, позволяющий надежно вести процесс на установившемся режиме. To increase the reliability of the combustion system in all three operations, the upper level of the fluidized bed is set equal. The regulation of the upper level of the fluidized bed is carried out when the ash leaves the cooler. This level for the fluidized material is established in all operations of the fluidized bed, as in communicating vessels with ordinary Newtonian fluid, while a steady flow is established through the tap holes, which allows reliable process in steady state.

Известен также способ сжигания твердого топлива (А.с. N 1661542, 1989, МК F 23 C 11/02), который предполагает вместе с забрасываемым топливом в топку подавать распыленную воду. Однако эффективность указанного способа недостаточно высока. Задача заявляемого способа, указанного в п. 1, снизить выход окислов азота и летучей золы. Для достижения поставленной задачи в газогенератор впрыскивают воду расходом 2-9% весового расхода угля, а распыливают воду с помощью пара расходом 10-20% расхода воды. При этом используют вырабатываемый на котле пар. Указанный расход воды обеспечивает наиболее полную конверсию угля, повышается отношение CO/CO, что в конечном счете приводит к повышению экономичности предлагаемого способа. Кроме того, снижается выброс окислов азота и пылеунос из газогенератора, что после дожигания в топке котла также снижает выбросы окислов азота на 5-10% и унос пыли с уходящими газами на 3-5%
Известен также способ сжигания угля в топке (А.с. N 1719783 от 24. VIII 1989, Кл. F 23 C 11/02), согласно которому в слой подается ожижающий воздух, а в надслоевое пространство смесь воды, цементного сырья, угля и воздуха. Недостатком известного способа является малое время пребывания отдельных частиц цементного сырья в кипящем слое и, как следствие, низкое качество получаемого строительного материала. Кроме того, для получения низкомарочных цементов достаточно добавки к золе 15-20% извести (при условии хорошего размола всего материала). Поэтому предлагаемое решение ведет к повышению экономичности. Во первых, за счет того, что технологический процесс обжига цементного клинкера или известняка происходит более полно и равномерно для частиц различных размеров, во-вторых, согласно заявляемому решению, можно использовать известняк, что во многих случаях экономичнее, в-третьих, унос сырья с уходящими газами резко снижается.There is also known a method of burning solid fuel (A.S. N 1661542, 1989, MK F 23 C 11/02), which involves spraying water with the fuel being thrown into the furnace. However, the effectiveness of this method is not high enough. The objective of the proposed method specified in paragraph 1, to reduce the yield of nitrogen oxides and fly ash. To achieve this, water is injected into the gas generator with a flow rate of 2-9% by weight of coal, and water is sprayed with steam at a flow rate of 10-20% of the water flow. In this case, steam generated by the boiler is used. The specified water flow provides the most complete conversion of coal, increases the ratio of CO / CO, which ultimately leads to increased efficiency of the proposed method. In addition, the emission of nitrogen oxides and dust extractors from the gas generator is reduced, which after burning in the boiler furnace also reduces emissions of nitrogen oxides by 5-10% and dust removal with flue gases by 3-5%
There is also known a method of burning coal in a furnace (A.S. N 1719783 dated 24. VIII 1989, Cl. F 23 C 11/02), according to which fluidizing air is supplied to the bed and a mixture of water, cement raw material, coal and air. The disadvantage of this method is the short residence time of individual particles of cement in a fluidized bed and, as a consequence, the low quality of the resulting building material. In addition, to obtain low-quality cements, an additive of 15-20% lime to the ash is sufficient (provided that all the material is well milled). Therefore, the proposed solution leads to increased efficiency. Firstly, due to the fact that the technological process of firing cement clinker or limestone occurs more fully and evenly for particles of various sizes, secondly, according to the claimed solution, limestone can be used, which in many cases is more economical, thirdly, the removal of raw materials from flue gas is sharply reduced.

Способ сжигания поясняется схемой, представленной на чертеже, где поз. 1, 2, 3 обозначены соответственно газогенератор, дожигатель и охладитель, вместе представляющие предтопок, работающие на кипящем слое. Поз. 4, 5 летки между газогенератором и дожигателем, а также между дожигателем и охладителем соответственно; поз. 6, 7, 8 сепарирующие устройства на выходе каждого из кипящих аппаратов; поз. 9, 10 устройства ввода и распыливания воды в газопылевом потоке; поз. 11 устройство вывода шлака; поз. 12, 13 - высоконапорные вентиляторы; поз. 14 топка котла. The method of combustion is illustrated by the scheme shown in the drawing, where pos. 1, 2, 3 respectively indicate the gas generator, afterburner and cooler, together representing the pre-furnace, working on a fluidized bed. Pos. 4, 5 years between the gas generator and the afterburner, as well as between the afterburner and the cooler, respectively; pos. 6, 7, 8 separating devices at the outlet of each boiling apparatus; pos. 9, 10 devices for introducing and spraying water in a gas and dust stream; pos. 11 slag output device; pos. 12, 13 - high-pressure fans; pos. 14 boiler furnace.

Топливо ( например дробленный уголь) поступает в газогенератор, в котором создается псевдоожиженный слой золы и частиц угля с температурой 850^oC. Газогенератор работает на смеси газов рециркуляции и воздуха при α=0,4-0,6. При этом температура поддерживается количеством подаваемого в слой газов рециркуляции. В газогенераторе происходит полное сжигание частиц угля, около 15-20% горючих вместе с золой поступает через летку 4 в дожигатель 2. Через летку твердые частицы проходят вследствие того, что материал в летке ожижается также смесью воздуха и газов рециркуляции, где также поддерживается температура 850^oC, генераторный газ после очистки поступает в топку котла 14 для дожигания.Fuel (for example, crushed coal) enters the gas generator, which creates a fluidized bed of ash and coal particles with a temperature of 850 ^o C. The gas generator runs on a mixture of recirculation gases and air at α = 0.4-0.6. In this case, the temperature is maintained by the amount of recirculation gases supplied to the layer. Coal particles are completely burned in the gas generator, about 15-20% of the fuel together with the ash goes through the notch 4 to the afterburner 2. Solid particles pass through the notch due to the fact that the material in the notch is also liquefied with a mixture of air and recirculation gases, where the temperature is also kept at 850 ^o C, the generator gas after cleaning enters the furnace of the boiler 14 for afterburning.

В дожигатель поступает зола с включениями недогоревшего углерода. Ожижающий воздух поступает в слой с α 1,4 1,7, температура кипящего слоя в дожигателе также поддерживается -850^oC с регулированием расхода воздуха. Получаемый газ поступает в топку котла. Зола, ожижаемая в летке 5 воздухом, поступает в охладитель 3 при температуре 800 850^oC.Ashes with inclusions of unburned carbon enter the afterburner. The fluidizing air enters the bed with α 1.4 1.7, the fluidized bed temperature in the afterburner is also maintained at -850 ^o C with regulation of air flow. The resulting gas enters the boiler furnace. Ash liquefied in letka 5 with air enters cooler 3 at a temperature of 800 850 ^o C.

В охладителе зола понижает свою температуру до 90^oC, охлаждающий воздух при этом нагревается. После очистки от пыли он поступает в котел 14 на дожигание генераторного газа. После охладителя устройство слива снабжено регулятором уровня 11, после которого зола поступает потребителю. В этот же поток золы потребителю направляется и та, которая сепарируется из потока подогретого воздуха из охладителя.In the cooler, the ash lowers its temperature to 90 ^o C, while the cooling air is heated. After cleaning from dust, it enters the boiler 14 for afterburning of the generator gas. After the cooler, the drain device is equipped with a level 11 regulator, after which the ash is supplied to the consumer. The same ash stream is sent to the consumer and the one that is separated from the stream of heated air from the cooler.

После газогенератора, дожигателя и охладителя на газовом или воздушном потоке устанавливаются сепарирующие устройства. Конструкция их может быть различной в зависимости от конкретных условий компоновки. Возврат уноса осуществляется в последующий аппарат кипящего слоя. Тот унос, который сепарируется после генератора 1, возвращается в дожигатель 2, тот унос, который сепарируется после дожигателя 2, возвращается в охладитель 3. Причем на конце каждой из этих двух магистралей возврата уноса в газопылевой поток впрыскивается распыленная вода, с помощью которой образуются конгломераты из мелких частиц, которые в дальнейшем процессе в основном не разрушаются. Это, в конечном счете, ведет к снижению пылеуноса. After the gas generator, afterburner and cooler, separating devices are installed on the gas or air flow. Their design may be different depending on the specific layout conditions. The return of ablation is carried out in the subsequent fluidized bed apparatus. The ablation that is separated after the afterburner 2 is returned to the afterburner 2, the ablation that is separated after the afterburner 2 is returned to the cooler 3. Moreover, sprayed water is injected into the gas and dust stream at the end of each of these two abstraction lines, with the help of which conglomerates are formed from small particles, which in the further process are not destroyed in the main. This ultimately leads to a decrease in pyleunos.

В предлагаемом способе горения сжигание происходит в несколько этапов, в том числе в топке котла. При вводе окислительного и восстановительного газа они взаимодействуют; также идет на дожигание подогретый воздух после охладителя. Окончательное дожигание генераторного газа происходит при вводе основного воздуха на дожигание, который проходит через воздухоподогреватели, поступает на дожигание. Таким образом осуществляется несколько ступеней сжигания, приводящих к существенному снижению окислов азота. In the proposed method of combustion, combustion occurs in several stages, including in the furnace of the boiler. With the introduction of oxidizing and reducing gas, they interact; The heated air after the cooler is also used for afterburning. The final afterburning of the generator gas occurs when the main air is injected into the afterburner, which passes through the air heaters, and enters the afterburner. Thus, several stages of combustion are carried out, leading to a significant reduction in nitrogen oxides.

Часть мелких угольных частиц, которые не были отсепарированы и возвращены в кипящий слой, догорают в топке котла. Поскольку их количество значительно меньше, чем при сжигании угольной пыли в факеле (составляет 10-15%), то и унос пыли с уходящими газами значительно меньше. Кроме того, система пылеулавливания работает с меньшей нагрузкой. Some of the fine coal particles that have not been separated and returned to the fluidized bed are burned out in the boiler furnace. Since their number is much smaller than when burning coal dust in a flare (10-15%), dust removal with flue gases is much less. In addition, the dust collection system works with less load.

При работе на Челябинском буром угле выбросы оксидов серы с продуктами сгорания самые низкие из известных способов. Кальций содержится в достаточном количестве в угле для того, чтобы связать серу до CaSO₄. Причем, это происходит также в два этапа: в восстановительной среде в газогенераторе образуется CaS, экологически вредный продукт; в окислительной среде, в дожигателе, образуется CaSO₄, который безвреден и в составе золы используется для производства стройматериалов.When working on Chelyabinsk brown coal, emissions of sulfur oxides from combustion products are the lowest of the known methods. Calcium is found in sufficient quantities in coal in order to bind sulfur to CaSO ₄ . Moreover, this also occurs in two stages: CaS, an environmentally harmful product, is formed in the reducing medium in the gas generator; in an oxidizing environment, in the afterburner, CaSO _{4 is formed} , which is harmless and is used in the composition of ash for the production of building materials.

Экономический эффект предлагаемого способа сжигания твердого топлива складывается из снижения платежей ТЭС, применяющей предлагаемый способ, за выбросы окислов серы и азота, за выбросы с продуктами сгорания летучей золы, за использование золошлаковых полей. Кроме того, ТЭС получает прибыль от использования золы, обладающей высокими свойствами в качестве сырья для производства стройматериалов. Размолотая зола с присадками извести в количестве 15-20% обладает свойствами низкомарочного цемента. The economic effect of the proposed method for burning solid fuel consists of reducing the payments of thermal power plants using the proposed method for emissions of sulfur and nitrogen oxides, for emissions from products of combustion of fly ash, for the use of ash and slag fields. In addition, TPPs profit from the use of ash, which has high properties as a raw material for the production of building materials. Ground ash with lime additives in the amount of 15-20% has the properties of low-quality cement.

2.Предлагаемый способ в данном пункте нужно рассматривать вместе с п. 1. 2. The proposed method in this paragraph should be considered together with paragraph 1.

Известно техническое решение, защищенное А. с. N 1686259 кл. F 23 C 11/02, в котором предложена подача воды для снижения уноса и вредных выбросов. В предлагаемом способе воду распыливают с помощью пара. Одновременно охлаждаются металлические детали углеподачи. В газопылепаровой среде происходит повышение количественного образования конгломератов, и, следовательно, снижение пылеуноса. Кроме того, равномерное распределение воды и паров воды в надслоевом пространстве способствует снижению окислов азота и позволяет эффективно регулировать температуру слоя. A technical solution is known, protected by A. s. N 1686259 C. F 23 C 11/02, which proposes a water supply to reduce entrainment and emissions. In the proposed method, water is sprayed with steam. At the same time, the metal parts of the coal feed are cooled. In a gas-dust-vapor medium, an increase in the quantitative formation of conglomerates occurs, and, consequently, a decrease in dust extraction. In addition, the uniform distribution of water and water vapor in the superlayer space helps to reduce nitrogen oxides and allows you to effectively control the temperature of the layer.

3. Решение, предлагаемое в этом пункте, повышает эффективность рассмотренного в п.п. 1, 2, если получаемый продукт на выходе использовать для производства стройматериалов определенного качества. В кипящий слой подается известняк или цементный клинкер в количестве 2-9% расхода угля. При этом, обжиг дополнительных материалов (известняка или цементного клинкера) происходит более качественно, чем при использовании решения по А.с. N 1719783 кл. F 23 C 11/02, так как обжиг проходит две стадии в восстановительной среде и окислительной среде. Заявляемый диапазон расходов известняка или цементного клинкера дает возможность без дополнительных затрат получать низкомарочные цементы. 3. The solution proposed in this clause increases the effectiveness of the one considered in clauses 1, 2, if the resulting product at the output is used for the production of building materials of a certain quality. Limestone or cement clinker is fed into the fluidized bed in the amount of 2-9% of coal consumption. Moreover, the firing of additional materials (limestone or cement clinker) occurs more efficiently than when using the solution according to A.S. N 1719783 C. F 23 C 11/02, since firing goes through two stages in a reducing environment and an oxidizing environment. The inventive range of costs of limestone or cement clinker makes it possible to obtain low-quality cements without additional costs.

Эффективность предлагаемого способа состоит в том, что без дополнительных затрат можно дополнительно получать ценную продукцию помимо производства тепла или электроэнергии. Предлагаемый способ может быть использован для сжигания отходов углеобогащения или других твердых топлив. The effectiveness of the proposed method lies in the fact that without additional costs, you can additionally obtain valuable products in addition to the production of heat or electricity. The proposed method can be used for the combustion of waste coal or other solid fuels.

4. Известны устройства, которые применяются для сжигания твердого топлива, в том числе с применением кипящего слоя (Отчет ОНИР "Исследование сжигания низкокалорийного топлива в кипящем слое с целью повышения эффективности использования высокозольных углей и отходов углеобогащения, в том числе, как добавки при производстве цемента. Изучение полноты выгорания топлива и выброса вредных веществ на котле ДКВР-4-13 с топкой кипящего слоя". Свердловск, 1989, УПИ, Гос. регистрация N 01860026637). Недостатком данного устройства является высокие значения выбросов окислов серы и азота, унос летучей золы, мехнедожог. Предлагаемое устройство позволяет устранить указанные недостатки. Известно также решение, когда устройство включает в себя предтопок кипящего слоя и котел с камерой для дожигания (М. Кубин. Сжигание твердого топлива в кипящем слое. М. Энергоатомиздат, 1991, с. 108-113). Однако данное решение имеет существенные недостатки, такие, как большой унос золы в золоуловители, после чего она теряет свои вяжущие свойства. Кроме того, такая компоновка, вследствие громоздкости и неудобства расположения, вряд ли может быть использована на существующих ТЭС. Кроме того, высоки концентрации окислов серы и азота в уходящих газах. Известно другое техническое решение (Отчет ОНИР "Материалы к техническому заданию на проектирование опытно-промышленного модуля аэрофронтального предтока для котла ЦКТИ-75-39Ф на Сызраньской ТЭЦ". Саратов-Москва, 1988, Минэнерго СССР, Главтехуправление, ЭНИН, Гос. регистрация N 01880082173), которое обладает также всеми вышеперечисленными недостатками, присущими устройствам для сжигания с предтопками. 4. Known devices that are used for burning solid fuel, including the use of a fluidized bed (BID Report "Study on the burning of low-calorie fuel in a fluidized bed in order to increase the efficiency of high-ash coal and coal processing waste, including as additives in cement production . The study of the completeness of fuel burnout and emissions of harmful substances on the boiler DKVR-4-13 with a fluidized bed furnace. "Sverdlovsk, 1989, UPI, State registration N 01860026637). The disadvantage of this device is the high values of emissions of oxides of sulfur and nitrogen, fly ash, mechanical burnout. The proposed device allows to eliminate these disadvantages. A solution is also known when the device includes a pre-furnace of a fluidized bed and a boiler with a chamber for afterburning (M. Kubin. Burning of solid fuel in a fluidized bed. M. Energoatomizdat, 1991, p. 108-113). However, this solution has significant drawbacks, such as the large fly ash in ash collectors, after which it loses its astringent properties. In addition, such a layout, due to the bulkiness and inconvenience of location, can hardly be used at existing thermal power plants. In addition, high concentrations of sulfur and nitrogen oxides in the exhaust gases. Another technical solution is known (ONIR Report "Materials for the technical specifications for the design of the pilot industrial module of the front-line ancestor for the boiler CKTI-75-39F at the Syzran Thermal Power Plant". Saratov-Moscow, 1988, USSR Ministry of Energy, Glavtekhnupravlenie, ENIN, State registration N 01880082173 ), which also has all of the above disadvantages inherent in combustion devices with pre-furnaces.

Задача данного изобретения повысить экономические и экологические характеристики устройства для сжигания, снизить вредные выбросы, повысить ценность получаемых в процессе сжигания золошлаковых продуктов в условиях ТЭС. The objective of the invention is to improve the economic and environmental characteristics of the device for burning, reduce harmful emissions, increase the value obtained in the process of burning ash and slag products in thermal power plants.

Поставленная задача достигается тем, что предтопок состоит из газогенератора, дожигателя и охладителя, соединенных последовательно, снабженных псевдоожижающей решеткой с газовоздушными коллекторами и летками для прохода золы, а газоходы от газогенератора и дожигателя к котлу выполнены раздельными, причем магистрали после кипящих аппаратов снабжены сепарирующими устройствами и пневматическими или паровыми системами возврата уноса в слой последующего кипящего аппарата, а выходы магистралей возврата уноса снабжены водяными коллекторными с отверстиями для впрыска воды, при этом холодильник снабжен разгрузочным устройством, включающим клапан-регулятор, бункер и золоудаляющее устройство, например шнек, причем каждый кипящий аппарат снабжен системой слива с запорными устройствами, магистралями сжатого воздуха и воды давлением 4-6 ати, а котел для дожигания генераторного газа снабжен подовой горелкой с расположенными по периферии воздушными форсунками и подводом окислительного газа, кроме того, подводом восстановительного газа по центру холодной воронки. The task is achieved in that the pre-furnace consists of a gas generator, an afterburner and a cooler connected in series, equipped with a fluidizing grate with gas-air collectors and inlets for ash passage, and the gas ducts from the gas generator and afterburner to the boiler are separate, and the mains after boiling units are equipped with separating devices and pneumatic or steam systems for the return of ablation to the layer of the subsequent boiling apparatus, and the exits of the return abduction lines are equipped with water collectors openings for water injection, the refrigerator is equipped with an unloading device, including a control valve, a hopper and an ash collecting device, such as an auger, each boiling device is equipped with a drain system with shut-off devices, compressed air and water lines with a pressure of 4-6 ati, and the boiler for burning the generator gas is equipped with a hearth burner with peripheral air nozzles and an oxidizing gas supply, in addition, a reducing gas supply in the center of the cold funnel.

5. Дополнительный эффект достигается тем, что газогенератор снабжен соплом со смесительной камерой воды и пара: снижаются выбросы вредных окислов и летучей золы. Одновременно повышается выход той части золы, которая используется для производства строительных материалов. 5. An additional effect is achieved by the fact that the gas generator is equipped with a nozzle with a mixing chamber of water and steam: emissions of harmful oxides and fly ash are reduced. At the same time, the yield of that part of the ash used for the production of building materials is increased.

6. Для получения сырья нужного качества смеси золы с известью на выходе газогенератор снабжен системой подачи дробленого известняка. 6. To obtain raw materials of the required quality, a mixture of ash and lime at the outlet, the gas generator is equipped with a crushed limestone supply system.

Положительный эффект достигается за счет того, что исходный дробленый уголь проходит последовательно через три аппарата кипящего слоя, где происходят последовательные превращения угля в золу нужного качества. Летки для прохода золы снабжены решеткой, обеспечивающей бесшлаковочный режим. Получаемый газ дожигается на различных отметках топочной камеры последовательно. В холодной воронке вдоль стенок подается окислительный газ или воздух, чем обеспечивается нормальная эксплуатация поверхностей нагрева. После каждого аппарата кипящего слоя на газоходах выключены сепарирующие устройства с эжекторной системой возврата уноса. Унос возвращается в кипящий слой последующего аппарата, при этом через коллектор с отверстиями подается распыленная вода. Образование конгломератов угольных частиц с водой приводит к снижению пылеуноса. Побудителем движения золы в магистралях возврата уноса служит воздух (или пар). Вода и воздух имеют давления 4-6 ати, такое давление имеется на ТЭС, давлением меньшим 4 ати в одной мере не обеспечивается технология. Каждый кипящий аппарат, в случае необходимости, может быть освобожден от кипящего слоя с помощью системы слива. Бункер-регулятор поддерживает уровень во всех кипящих аппаратах стабильным и постоянным, что улучшает условия регулирования температуры слоя. A positive effect is achieved due to the fact that the initial crushed coal passes sequentially through three fluidized bed apparatus, where successive conversions of coal to ash of the desired quality occur. The trays for the passage of ash are equipped with a grate that provides a non-slag mode. The resulting gas is burned at different levels of the combustion chamber in series. In the cold funnel, oxidizing gas or air is supplied along the walls, which ensures normal operation of the heating surfaces. After each apparatus of the fluidized bed in the gas ducts, separating devices with an ejector system for the return of ablation are switched off. The entrainment returns to the fluidized bed of the subsequent apparatus, while sprayed water is supplied through the collector with holes. The formation of conglomerates of coal particles with water leads to a decrease in dust extraction. The inducer of ash movement in the ablation return lines is air (or steam). Water and air have pressures of 4-6 ati, such pressure is available at thermal power plants, with a pressure of less than 4 ati, the technology is not provided to one extent. Each boiling apparatus, if necessary, can be freed from the fluidized bed using a drain system. The hopper-regulator keeps the level in all boiling devices stable and constant, which improves the conditions for regulating the temperature of the layer.

Все аппараты кипящего слоя имеют габариты, которые позволяют удобно вписать их в рабочее пространство котельного цеха. All fluidized bed apparatuses have dimensions that make it convenient to fit them into the working space of the boiler room.

На фиг. 2 представлен пример конкретной реализации предлагаемого устройства. In FIG. 2 presents an example of a specific implementation of the proposed device.

Устройство для сжигания дробленого угля содержит предтопок, состоящий из газогенератора 1, дожигателя 2 и охладителя 3, которые связаны между собой летками 4 и 5 для прохода золы или смеси золы с углем. Все три части предтопка снабжены системами возврата уноса с пылеуловителями 6 8 и эжекторами 9
11, а также снабжены решетками с многоканальными соплами 12 16 для ввода "ожижающего" воздуха. Каждая из частей предтопка снабжена системой аварийного слива 17 19. На выходе из охладителя установлен затвор 20 и отвод золошлаков 21.A device for burning crushed coal contains a pre-furnace consisting of a gas generator 1, an afterburner 2, and a cooler 3, which are interconnected by notches 4 and 5 for passing ash or a mixture of ash and coal. All three parts of the furnace are equipped with ablation return systems with dust collectors 6 8 and ejectors 9
11, and also equipped with gratings with multi-channel nozzles 12 16 for introducing fluidizing air. Each of the parts of the furnace is equipped with an emergency drain system 17 19. At the outlet of the cooler, a shutter 20 and ash removal 21 are installed.

В верхней части газогенератора смонтированы забрасыватели 22 твердого топлива, в которые уголь поступает из промежуточного бункера 23. В промбункере установлен регулятор уровня 24 слоя топлива. Из промежуточного бункера 23 топливо (дробленый уголь 25 из бункеров) поступает к питателям накопителей 26, а к бункеру 23 топливо подводится через главный конвейер 27 топливоподачи ТЭС. Solid fuel spreaders 22 are mounted in the upper part of the gas generator, into which coal comes from the intermediate hopper 23. A level controller 24 of the fuel layer is installed in the industrial hopper. From the intermediate hopper 23, fuel (crushed coal 25 from the hoppers) is supplied to the feeders of the drives 26, and to the hopper 23, the fuel is fed through the main conveyor 27 of the fuel supply of the TPP.

Газогенератор снабжен растопочными горелками 28 с клапанами 29 подачи горячего воздуха, а каждая из частей предтопка снабжена системой аварийного сброса, т.е. система газогенератора 1 содержит клапан аварийного сброса 30 с отсекателем газов 31 и соединительным газоходом 32; система дожигателя 2 содержит клапан аварийного сброса 33, отсекатель газов 34 и соединительный газоход 35; система охладителя 3 содержит клапан аварийного сброса 36 с отсекателем газов 37 и соединительным газоходом 38. Газоходы 32, 35, 38 соединены через подовую горелку 39 с топкой котла 40, имеющего сопла воздуха 41 и природного газа 42. Котел снабжен воздухоподогревателем 43. На выходе установлены сопла Вентури 44, скруббера 45, дымососы 46. Установка снабжена дутьевыми вентиляторами 47 с регуляторами расхода воздуха 48, 49, а газогенератор имеет регулятор температуры 50. Предтопок снабжен тягодутьевыми установками 51 53 с регуляторами расхода воздуха 54 58 (газогенератор состоит из 3-х секций подвода воздуха). Газогенератор и дожигатель снабжены газоходами аварийного сброса газов 59 и узлами впрыска воды 60, 61. The gas generator is equipped with a kindling burner 28 with valves 29 for supplying hot air, and each of the parts of the pre-furnace is equipped with an emergency reset system, i.e. the gas generator system 1 comprises an emergency relief valve 30 with a gas cut-off 31 and a connecting gas duct 32; the afterburner system 2 comprises an emergency relief valve 33, a gas cutoff 34, and a connecting duct 35; the cooler system 3 includes an emergency relief valve 36 with a gas cut-off 37 and a connecting gas duct 38. The ducts 32, 35, 38 are connected through a hearth burner 39 to the furnace of a boiler 40 having air nozzles 41 and natural gas 42. The boiler is equipped with an air heater 43. At the outlet, Venturi nozzles 44, scrubber 45, smoke exhausters 46. The installation is equipped with blow fans 47 with air flow controllers 48, 49, and the gas generator has a temperature controller 50. The pre-furnace is equipped with draft blowers 51 53 with air flow controllers 54 58 (gasogen The herator consists of 3 sections of air supply). The gas generator and afterburner are equipped with emergency gas vents 59 and water injection units 60, 61.

Устройство работает следующим образом. Дробленка угля поступает в газогенератор 1 через главный конвейер 27, бункер-накопитель 26, питатель 25, промбункер 23 с регулятором уровня 24, забрасыватели 22. Воздух в смеси с парами рециркуляции также поступает в газогенератор 1 в летку 4 через дутьевой вентилятор 47, вентилятор газов рециркуляции 52, регулятор температуры 50, вентилятор высокого давления 51, регуляторы расхода 48, 49, 54, 55. Сопла 12, 13 приводят смесь золы и угольной дробленки во взвешенное состояние. В дожигатель 2 и охладитель 3, в летку 15 воздух поступает через дутьевой вентилятор 47, регулятор 48, вентилятор высокого напора 53, регуляторы 18, 57, 58, сопла 14, 15, 16. The device operates as follows. The coal crusher enters the gas generator 1 through the main conveyor 27, the storage hopper 26, the feeder 25, the industrial hopper 23 with the level control 24, the spreaders 22. The air mixed with the recirculation vapors also enters the gas generator 1 into the notch 4 through the blower fan 47, the gas fan recirculation 52, temperature controller 50, high-pressure fan 51, flow controllers 48, 49, 54, 55. Nozzles 12, 13 bring the mixture of ash and coal crushed into suspension. In the afterburner 2 and cooler 3, in the tap hole 15, air enters through the blower fan 47, regulator 48, high pressure fan 53, regulators 18, 57, 58, nozzles 14, 15, 16.

Получаемый газ и воздух через соединительные газоходы 32, 35, 38 и подовую горелку 39 поступает в топку котла 40, где сгорает вместе с природным газом 42 во вторичном воздухе 41. В случае аварийного останова предтопка, газы сбрасываются через клапаны 30, 35, 36, а отсекатели 31, 34, 37 закрываются. Растопка осуществляется с помощью горелок 28 и горячего воздуха 29. Уровень кипящего слоя в предтопке обеспечивается с помощью устройства 20, 21. Аварийный слив слоя осуществляется через клапаны 17, 18, 19. Снижение уноса, его возврат реализуется с помощью пылеуловителей 6, 7, 8 и эжекторов 9, 10, 11. Регулирование температуры в предтопке осуществляется с помощью регулятора 50 и узлов впрыска воды 60, 61. Подогретый воздух для предтопка поступает из воздухоподогревателя 43. После труб Вентури 44 и скребберов 45, дымососа 46 установлен отбор газов рециркуляции для регулирования температуры в газогенераторе. The resulting gas and air through the connecting ducts 32, 35, 38 and the hearth burner 39 enters the furnace of the boiler 40, where it burns together with natural gas 42 in the secondary air 41. In the event of an emergency stop, the furnace is discharged through valves 30, 35, 36, and the shutoffs 31, 34, 37 are closed. The kindling is carried out using burners 28 and hot air 29. The level of the fluidized bed in the pre-furnace is ensured by means of a device 20, 21. The emergency drain of the layer is carried out through valves 17, 18, 19. The ablation is reduced, its return is realized using dust collectors 6, 7, 8 and ejectors 9, 10, 11. Temperature control in the pre-furnace is carried out using the controller 50 and water injection units 60, 61. Heated air for the pre-furnace comes from the air heater 43. After the venturi pipes 44 and the scrapers 45, the exhaust fan 46, recirculation gases are selected for To control the temperature in the gas generator.

Claims

1. A method of burning crushed coal by pre-stage gasification of it in a fluidized bed and afterburning in a boiler furnace with continuous introduction of fuel and primary air into a layer of gas mixed with recirculation gases, characterized in that the gas generation, afterburning and cooling operations are carried out separately and sequentially layer, while the transfer of ash from one operation to another is carried out by liquefying the unburned residues of coal or ash in transitional notches with a mixture of air and recirculation gases, and gas generation and afterburning products I am removed from the fluidized bed separately and, after cleaning, introduced into the furnace of the boiler, the oxidizing gas and air being directed along the walls of the furnace, while the separated solid particles and fuel particles are moistened with water and introduced into the fluidized bed of the subsequent operation, into the ash after cooling and separation in one stream sent to the consumer, and the upper level of the fluidized bed is maintained the same in all operations, and the discharge of the layer material is provided additionally after each operation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the water supplied to the fluidized bed in an amount of 3 to 17% of the consumption of coal is sprayed with steam at a rate of 10 to 20% of the water consumption.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that crushed limestone is supplied to the fluidized bed of the gas generator in an amount of 2 9% of the coal consumption, or cement clinker in the same amount.

4. A device for burning crushed coal, including a fluidized bed preheater, connected to a boiler for burning gasified fuel with gas ducts and equipped with a compressed air and recirculation gas collector, a fuel supply and ash removal system, characterized in that the preheater consists of a gas generator, an afterburner and a cooler connected in series equipped with a fluidizing grid with gas-air manifolds for the passage of ash, and the flues from the gas generator and afterburner to the boiler are separate, m after the boiling apparatus, the mains are equipped with separating devices and pneumatic or steam systems for returning the ablation to the layer of the subsequent boiling apparatus, and the exits of the return mains are equipped with water collectors with holes for water injection, while the cooler is equipped with a discharge device, including a control valve, a hopper, and an ash collecting device for example, a screw, and each boiling apparatus is equipped with a drain system with shut-off devices, lines, compressed air and water lines with a pressure of 4 6 at the same time, and the boiler for burning the generator gas is equipped with a hearth burner with peripheral air nozzles and an oxidizing gas supply, in addition, a reducing gas supply in the center of the cold funnel.

5. The device according to claim 4, characterized in that the gas generator is equipped with a nozzle with a mixing chamber of water and steam.

6. The device according to claim 4, characterized in that the gas generator is equipped with a crushed limestone supply system.