Изобретение относится к использованию низкореакционного топлива в различных топочных устройствах. The invention relates to the use of low-reaction fuel in various combustion devices.
Устойчивый процесс сжигания низкореакционного топлива в пылеугольных топках требует высокой степени его измельчения и подогрева воздуха при непрерывном оптимальном расходе его через горелки, например, для сжигания твердого топлива типа АШ необходимо измельчить его до размеров фракций 20 60 мкм (R90 <7) и подогревать воздух до 400oC. Несмотря на это, при вынужденных отклонениях от установившегося режима факел гаснет. Розжиг и обеспечение непрерывного процесса горения требует подачи в основные горелки мазута или газа. Все это повышает эксплуатационные расходы. В настоящее время известны способы сжигания топлива в кипящем слое, температура в зоне горения которого не превышает 1000oC, в связи с чем снижается образование вредных оксидов азота и серы.A stable process of burning low-reaction fuel in pulverized-coal furnaces requires a high degree of grinding and heating of the air with continuous optimal flow through the burners, for example, to burn solid fuel of the ASh type, grind it to fractions of 20-60 μm (R 90 <7) and heat the air up to 400 o C. Despite this, with forced deviations from the steady state, the torch goes out. Ignition and ensuring a continuous combustion process requires the supply of fuel oil or gas to the main burners. All this increases operating costs. Currently known methods of burning fuel in a fluidized bed, the temperature in the combustion zone of which does not exceed 1000 o C, and therefore reduces the formation of harmful oxides of nitrogen and sulfur.
Однако эти способы характеризуются повышенным механическим уносом (до 20 ), а также возможным химическим недожогом топлива. However, these methods are characterized by increased mechanical ablation (up to 20), as well as possible chemical underburning of the fuel.
Наиболее близким к изобретению является двухступенчатый способ сжигания низкореакционного топлива (Кубин М. Сжигание твердого топлива в кипящем слое. Пер. с чешск. / Под ред. В.Р. Котлера. М. Энергоатомиздат, 1991, с. 144) особенностью которого является то, что в первой ступени сжигания, выполненной в виде предтопки с кипящим слоем, происходит газификация всего твердого топлива при атмосферном давлении. Во второй ступени осуществляется выгорание продуктов газификации в топочной камере котла. Продукты газификации представляют собой смесь образовавшегося горячего газа и частиц механического уноса (менее 5). Этот способ рекомендуется для более эффективного использования старых механических и пылеугольных котлов сжигающих низкокачественные высокозольные топлива. Его можно применять для стабилизации топочного процесса в больших пылеугольных котлах. Closest to the invention is a two-stage method of burning low-reaction fuel (M. Kubin. Burning of solid fuel in a fluidized bed. Transl. From Czech. / Ed. By V. R. Kotler. M. Energoatomizdat, 1991, p. 144), the feature of which is that in the first stage of combustion, made in the form of a pre-furnace with a fluidized bed, gasification of all solid fuel occurs at atmospheric pressure. In the second stage, gasification products are burned out in the furnace chamber of the boiler. Gasification products are a mixture of the resulting hot gas and particles of mechanical entrainment (less than 5). This method is recommended for more efficient use of old mechanical and pulverized coal boilers burning low-quality high-ash fuels. It can be used to stabilize the combustion process in large pulverized coal boilers.
Основными недостатками этого способа является то, что:
твердые отходы после кипящего слоя (первая ступень сжигания) поступают на золоотвал, вместе с ними удаляются недогоревшие частицы топлива;
имеют место два потока удаления твердых отходов ( из предтопка и из топочной камеры);
через предтопок предполагается пропускать все топливо, а не часть его;
в обоих ступенях сжигания используются одинаковые фракции топлива.The main disadvantages of this method is that:
solid waste after a fluidized bed (the first stage of burning) goes to the ash dump, with them unburnt fuel particles are removed;
there are two solid waste streams (from the furnace and from the combustion chamber);
through the pre-furnace it is supposed to pass all the fuel, and not part of it;
Both combustion stages use the same fuel fractions.
Предлагаемый способ предвключенной газификации низкореакционного твердого топлива предполагает двухстeпенчатое сжигание топлива. The proposed method for the upstream gasification of low-reaction solid fuel involves two-stage combustion of fuel.
Цель изобретения улучшение процессов воспламенения и горения низкореакционных топлив и снижение образования вредных оксидов азота и серы. The purpose of the invention is the improvement of the ignition and combustion processes of low-reactive fuels and the reduction of the formation of harmful nitrogen and sulfur oxides.
Топливо после системы пылеприготовления 2 направляется полностью или частично по линии 16 в предвключенный газификатор 1, выполненный в виде вертикальной цилиндрической камеры, установленной в непосредственной близости от горелок котла. Процесс газификации топлива проводится в кипящем слое 15 при 800 1000oC. Газификатор снабжен воздухораспределительной решеткой 14 через которую подается горячий воздух 12 от воздухоподогревателя котла 13. Воздух необходим для газификации топлива и поддержания устойчивого кипящего слоя. Горючий газ с недогоревшими частицами твердого топлива 4 (механический унос из газификатора) направляется для дожигания в основные горелки 5 топочной камеры котла 6, где сжигается полностью или с добавкой негазифицируемого топлива 3, поступающего в эти горелки помимо предвключенного газификатора. Твердые остатки 10 с возможным химическим недожогом из газификатора, при номинальном режиме работы котельного агрегата, направляются к сбросным горелкам 8, где происходит его дожигание, а также подготовка к условиям шлакоуделения котла. При снижении нагрузки котельного агрегата твердые отходы могут удаляться не через топку котла, а через систему твердого золошлакоудаления 11. Для улучшения процесса горения в топочном пространстве котельного агрегата к основным и сбросным горелкам подается горячий воздух, соответственно по линиям 7 и 9.The fuel after the dust preparation system 2 is sent completely or partially along line 16 to the upstream gasifier 1, made in the form of a vertical cylindrical chamber installed in the immediate vicinity of the boiler burners. The process of gasification of fuel is carried out in a fluidized bed 15 at 800 1000 o C. The gasifier is equipped with an air distribution grill 14 through which hot air 12 is supplied from the boiler air heater 13. Air is necessary to gasify the fuel and maintain a stable fluidized bed. Combustible gas with unburned particles of solid fuel 4 (mechanical entrainment from the gasifier) is sent for afterburning to the main burners 5 of the combustion chamber of boiler 6, where it is completely burned or with the addition of non-gasifying fuel 3, which enters these burners in addition to the upstream gasifier. Solid residues 10 with possible chemical underburning from the gasifier, at the rated operating mode of the boiler unit, are sent to the waste burners 8, where it is afterburned, as well as preparation for the conditions of boiler slag removal. When the boiler unit load is reduced, solid waste can be removed not through the boiler furnace, but through the solid ash and slag removal system 11. To improve the combustion process in the furnace chamber of the boiler unit, hot air is supplied to the main and waste burners, respectively, along lines 7 and 9.
Предлагаемый способ предвключенной газификации топлива имеет ряд преимуществ:
в основных горелках улучшается процесс воспламенения и горения топлива, так как используется горячий газ, подогретый до высоких температур после газификации;
допускается повышенный механический унос и химический недожог топлива на входе из газификатора кипящего слоя, так как он затем дожигается в горелках топочной камеры;
повышается маневренность котельного агрегата, потому что твердые отходы после газификатора можно сразу направлять в систему золошлакоудаления, минуя сбросные горелки и топку котла, при значительном снижении нагрузки;
процесс газификации происходит при умеренных температурах 800 1000 oC, что способствует снижению образования оксидов азота;
предвключенный газификатор допускает использование пыли более крупного помола после системы пылеприготовления (например, после сепаратора).The proposed method upstream gasification of fuel has several advantages:
in the main burners, the process of ignition and combustion of the fuel improves, since hot gas is used, heated to high temperatures after gasification;
increased mechanical entrainment and chemical underburning of fuel at the inlet from the gasifier of the fluidized bed is allowed, since it is then burned in the burners of the combustion chamber;
maneuverability of the boiler unit increases, because solid waste after the gasifier can be sent directly to the ash and slag removal system, bypassing the waste burners and boiler furnace, with a significant reduction in load;
the gasification process occurs at moderate temperatures 800 1000 o C, which helps to reduce the formation of nitrogen oxides;
the upstream gasifier allows the use of coarser dust after a dust preparation system (for example, after a separator).