RU2098716C1

RU2098716C1 - Plant for gasifying and burning solid fuel in slag melt

Info

Publication number: RU2098716C1
Application number: RU96114679A
Authority: RU
Inventors: А.А. Мадоян; А.К. Галкин; А.П. Берсенев; В.Г. Лукьянов; Е.Ю. Александров
Original assignee: Мадоян Ашот Арменович
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1997-12-10
Also published as: RU96114679A

Abstract

FIELD: thermal power stations burning low-grade fuels. SUBSTANCE: batcher 12 sends some portion of fuel to section 8 of feeder 2. Fuel is heated as soon as it enters hot melt of slag and is continuously subjected to radiant heat from gasification and combustion chamber 1, its lumps crack and melt. Then pulse valve 17 opens to admit air from receiver 16 which builds up pressure in upper section 7 of feeder 2. Some portion of slag is displaced under this pressure through port 9 to section 8 of feeder 2. Melt level within section 8 of feeder 2 rises, and fuel-slag mixture flows through port 14 onto liquid slag surface in chamber 1. Air coming from receiver 16 is not mixed up wit fuel-slag mixture ejected to chamber 1 and does not reduce temperature of this mixture. Therefore, viscosity characteristics of mentioned mixture are not reduced and feeder 2 is not slagged. Upon certain time, pulse valve 17 closes and at the same time shut-off valve 19 opens to release pressure in section 7; the latter is filled through bottom transfer port 4 with new portion of liquid slag from chamber 1. Section 8 is also filled with new portion of slag through port 9. Cycle is resumed. EFFECT: improved reliability of fuel combustion. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для газификации и сжигания низкосортных топлив. The invention relates to energy and can be used in thermal power plants for gasification and combustion of low-grade fuels.

Известна установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака, содержащая камеру газификации и сжигания с окном для вывода шлака, подключенную своим верхним участком к линии подачи пылевидного топлива [1]
Такая установка характеризуется большим пылевыносом, так как в ней пылевидное топливо подают в участок камеры сжигания, который вентилируется отходящими газами, и часть топлива увлекается этим потоком в газоотводящий тракт.A known installation for gasification and combustion of solid fuel in the slag melt, containing a gasification and combustion chamber with a window for outputting slag, connected with its upper section to the supply line of pulverized fuel [1]
Such an installation is characterized by a large dust removal, since in it the pulverized fuel is supplied to the section of the combustion chamber, which is ventilated by exhaust gases, and part of the fuel is carried away by this stream into the exhaust gas duct.

Наиболее близким техническим решением из известных является установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака, содержащая камеру газификации и сжигания и питатель, первая из которых выполнена с окном для вывода шлака и нижним перепускным окном, а питатель сообщен с последним и подключен к линии подачи топлива, причем в камере газификации и сжигания верхняя кромка нижнего перепускного окна расположена не выше нижней кромки окна для вывода шлака [2]
В такой установке питатель выполнен в виде циклона, соединенного в средней части с камерой газификации и сжигания посредством канала для прохода жидкого шлака. В нижней части циклона установлен эжектор, подключенный к источнику сжатого воздуха и направленный в перепускное окно упомянутой камеры.The closest technical solution known is the installation for gasification and combustion of solid fuel in the slag melt, containing a gasification and combustion chamber and a feeder, the first of which is made with a window for the output of slag and a lower bypass window, and the feeder is communicated with the latter and connected to the feed line fuel, and in the chamber of gasification and combustion, the upper edge of the lower bypass window is located not higher than the lower edge of the window for the output of slag [2]
In such an installation, the feeder is made in the form of a cyclone connected in the middle part to a gasification and combustion chamber through a channel for the passage of liquid slag. An ejector is installed in the lower part of the cyclone, connected to a source of compressed air and directed into the bypass window of the said chamber.

Недостатком такой установки является ее низкая эксплуатационная надежность из-за зашлаковывания питателя. Это происходит из-за смешения в эжекторе относительно холодного воздуха с горячей смесью жидкого шлака и топлива. На выходе из питателя температура смеси снижается до значений, при которых шлак переходит в твердое состояние, питатель зашлаковывается, что приводит выходу из строя всей установки. Кроме того, застывание шлака снижает эффективность газификации и сжигания топлива. The disadvantage of this installation is its low operational reliability due to slagging of the feeder. This is due to mixing in the ejector relatively cold air with a hot mixture of liquid slag and fuel. At the outlet of the feeder, the temperature of the mixture decreases to values at which the slag becomes solid, the feeder is slagged, which leads to the failure of the entire installation. In addition, solidification of slag reduces the efficiency of gasification and fuel combustion.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности установки для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака путем снижения зашлаковывания ее питателя. Кроме того, поставлена техническая задача повышения эффективности газификации и сжигания топлива. The aim of the invention is to increase the operational reliability of the installation for gasification and combustion of solid fuel in the molten slag by reducing slagging of its feeder. In addition, the technical task of increasing the efficiency of gasification and fuel combustion was set.

В установке для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака, содержащей камеру газификации и сжигания и питатель, первая из которых выполнена с окном для вывода шлака и нижним перепускным окном, а питатель сообщен с последним и подключен к линии подачи топлива, причем в камере газификации и сжигания верхняя кромка перепускного окна расположена не выше нижней кромки окна для вывода шлака, поставленная цель достигается тем, что она (эта установка) снабжена источником импульсов давления, а камера газификации и сжигания верхним перепускным окном, нижняя кромка которого не ниже нижней кромки окна для вывода шлака, причем питатель выполнен в виде вертикальных секций, сообщенных между собой своими нижними участками, и подключен к линии подачи топлива верхним участком одной из своих секций, сообщенным с верхним перепускным окном камеры газификации и сжигания, при этом питатель сообщен с нижним перепускным окном этой камеры нижним участком другой секции, а верхний участок последней подключен к упомянутому источнику импульсов давления. In the installation for gasification and burning of solid fuel in a slag melt containing a gasification and combustion chamber and a feeder, the first of which is made with a slag outlet window and a lower bypass window, and the feeder is communicated with the latter and connected to the fuel supply line, moreover, in the gasification chamber and combustion, the upper edge of the bypass window is located not higher than the lower edge of the window for the output of slag, the goal is achieved by the fact that it (this installation) is equipped with a source of pressure pulses, and the gasification and combustion chamber is upper a transfer window, the lower edge of which is not lower than the lower edge of the window for the output of slag, and the feeder is made in the form of vertical sections communicated with each other by their lower sections, and connected to the fuel supply line by the upper section of one of its sections, in communication with the upper bypass window of the gasification chamber and burning, wherein the feeder is in communication with the lower bypass window of this chamber by the lower portion of the other section, and the upper portion of the latter is connected to said source of pressure pulses.

Кроме того, источник импульсов давления может быть выполнен в виде подводящего тракта сжатого газа с рессивером и импульсным клапаном и отводящего тракта со сбросным клапаном. In addition, the source of pressure pulses can be made in the form of a supply path of compressed gas with a receiver and a pulse valve and a discharge path with a relief valve.

Кроме того, импульсный клапан может быть сблокирован со сбросным клапаном, при этом импульсный клапан может быть выполнен с возможностью открытия и закрытия при соответственно закрытии и открытии сбросного клапана. In addition, the pulse valve can be interlocked with the relief valve, while the pulse valve can be configured to open and close when the valve is closed and opened accordingly.

Кроме того, на линии подачи топлива может быть установлен клапан, выполненный с возможностью открытия в направлении движения топлива и закрытия в противоположном направлении. In addition, a valve may be installed on the fuel supply line, configured to open in the direction of movement of the fuel and close in the opposite direction.

Источник импульсов давления осуществляет подачу импульсов давления в секцию питателя, сообщенную с нижним перепускным окном камеры газификации и сжигания. При этом, поскольку эта секция питателя сообщена с его другой секцией, верхний участок которой подключен к линии подачи топлива и сообщен с верхним перепускным окном камеры газификации и сжигания, импульсная подача давления в первую секцию обеспечивает периодическую подачу горючей смеси из второй секции питателя в упомянутую камеру через ее верхнее перепускное окно. Процесс происходит без захолаживания топливно-шлаковой смеси, что позволяет сохранить такую ее текучесть, при которой не происходит зашлаковывания питателя. The source of pressure pulses delivers pressure pulses to the feeder section in communication with the lower bypass window of the gasification and combustion chamber. Moreover, since this section of the feeder is in communication with its other section, the upper section of which is connected to the fuel supply line and in communication with the upper bypass window of the gasification and combustion chamber, the pulse supply of pressure to the first section provides a periodic supply of combustible mixture from the second section of the feeder to the said chamber through its upper bypass window. The process occurs without cooling the fuel-slag mixture, which allows to maintain its fluidity, in which there is no slagging of the feeder.

Подача в камеру хорошо прогретых расплавом порций горючей смеси повышает эффективность газификации и сжигания топлива. The supply into the chamber of well-heated portions of a combustible mixture of melt increases the efficiency of gasification and fuel combustion.

На фиг. 1 схематично изображена установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows a plant for gasification and burning of solid fuel in a slag melt; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. one.

Установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака содержит камеру 1 газификации и сжигания и питатель 2. Камера 1 выполнена с расположенным в ее сифоне окном 3 для вывода шлака и нижним перепускным окном 4. Верхняя кромка окна 4 расположена не выше нижней кромки окна 3. В нижнюю часть камеры 1 встроены дутьевые фурмы 5, а ее верхняя часть образует газоотводящий тракт 6. Installation for gasification and burning of solid fuel in the slag melt contains a gasification and combustion chamber 1 and a feeder 2. The chamber 1 is made with a window 3 for discharging slag located in its siphon and a lower bypass window 4. The upper edge of the window 4 is located not higher than the lower edge of the window 3 .In the lower part of the chamber 1 built-in blowing tuyeres 5, and its upper part forms a gas outlet 6.

Питатель 2 выполнен в виде вертикальных секций 7 и 8, сообщенных между собой своими нижними участками посредством перепускного окна 9. Питатель 2 верхним участком секции 8 подключен к линии 10 подачи топлива, включающей в себя бункер 11, дозатор 12 и клапан 13. Камера 1 снабжена верхним перепускным окном 14, нижняя кромка которого не ниже нижней кромки окна 3 для вывода шлака. Верхний участок секции 8 сообщен с верхним переливным окном 14. При этом питатель 2 сообщен с нижним перепускным окном 4 камеры 1 нижним участком секции 7. The feeder 2 is made in the form of vertical sections 7 and 8, interconnected by their lower sections through the bypass window 9. The feeder 2 by the upper section of section 8 is connected to the fuel supply line 10, which includes a hopper 11, a dispenser 12 and a valve 13. The chamber 1 is provided the upper bypass window 14, the lower edge of which is not lower than the lower edge of the window 3 for the output of slag. The upper section of section 8 is in communication with the upper overflow window 14. In this case, the feeder 2 communicates with the lower bypass window 4 of the chamber 1, the lower section of section 7.

Верхний участок секции 7 подключен к источнику импульсов давления, выполненному в виде подводящего тракта 15 сжатого газа с рессивером 16 и импульсным клапаном 17 и отводящего тракта 18 со сбросным клапаном 19. Клапан 19 сблокирован с клапаном 17. При этом клапан 17 выполнен с возможностью открытия при закрытии клапана 19 и с возможностью закрытия при открытии последнего. Клапан 13 выполнен с возможностью открытия в направлении движения топлива и закрытия в противоположном направлении. The upper section of section 7 is connected to a source of pressure pulses made in the form of a compressed gas supply path 15 with a receiver 16 and a pulse valve 17 and a discharge path 18 with a relief valve 19. Valve 19 is blocked with valve 17. In this case, valve 17 is made to open when closing the valve 19 and with the possibility of closing when opening the latter. The valve 13 is configured to open in the direction of movement of the fuel and close in the opposite direction.

Установка для газификации и сжигания твердого топлива в расплаве шлака работает следующим образом. Installation for gasification and combustion of solid fuel in the molten slag works as follows.

В исходном состоянии обе секции 7 и 8 питателя 2 заполнены жидким шлаком, поступившим в них из камеры 1 через нижнее перепускное окно 4. In the initial state, both sections 7 and 8 of the feeder 2 are filled with liquid slag, which entered them from the chamber 1 through the lower bypass window 4.

Твердое топливо, например уголь, из бункера 11 поступает в дозатор 12, который через установленные промежутки времени направляет порцию топлива в объем жидкого шлака секции 8 питателя 2. Попав в горячий расплав шлака и непрерывно получая лучистое тепло из камеры 1, топливо разогревается, его кусочки растрескиваются и плавятся. Отсутствие вентиляции секции 8 питателя 2 продуктами сгорания препятствует выносу топливной пыли в камеру 1 в поток уходящих газов. Solid fuel, such as coal, from the hopper 11 enters the dispenser 12, which, at set intervals, directs a portion of the fuel into the liquid slag volume of section 8 of the feeder 2. Once in the hot melt of the slag and continuously receives radiant heat from the chamber 1, the fuel is heated, its pieces crack and melt. The lack of ventilation of section 8 of the feeder 2 by combustion products prevents the removal of fuel dust into the chamber 1 into the flue gas stream.

Затем открывается импульсный клапан 17 и газ, например воздух, из рессивера 16 создает в верхнем участке секции 7 питателя 2 давление, которое вытесняет часть шлака через нижнее перепускное окно 4 в объем камеры 1. Это происходит благодаря тому, что верхняя кромка окна 4 расположена не выше нижней кромки окна 3, и газовые объемы питателя 2 и камеры 1, расположенные над соответствующими уровнями расплава, не сообщаются между собой. Под действием созданного давления другая часть шлака через окно 9 выдавливается в секцию 8 питателя 2. При этом уровень расплава в секции 8 питателя 2 повышается и хорошо подготовленная к сжиганию топливно-шлаковая смесь переливается через нижнюю кромку верхнего перепускного окна 14 на поверхность жидкого шлака в камеру 1. Это происходит благодаря тому, что нижняя кромка окна 14 расположена не ниже нижней кромки окна 3. Then the pulse valve 17 is opened and gas, for example air, from the receiver 16 creates a pressure in the upper section of the section 7 of the feeder 2, which displaces part of the slag through the lower bypass window 4 into the chamber 1. This is due to the fact that the upper edge of the window 4 is not located above the lower edge of the window 3, and the gas volumes of the feeder 2 and the chamber 1 located above the respective melt levels are not communicated with each other. Under the pressure created, another part of the slag is squeezed out through the window 9 into section 8 of the feeder 2. At the same time, the melt level in section 8 of the feeder 2 rises and the fuel-slag mixture well prepared for burning is poured through the lower edge of the upper bypass window 14 onto the surface of the liquid slag into the chamber 1. This is due to the fact that the lower edge of the window 14 is located not lower than the lower edge of the window 3.

Пока клапан 17 открыт сблокированный с ним сбросной клапан 19 закрыт, что позволяет удерживать давление в верхней части секции 7 питателя 2 заданное время. При этом клапан 13 предотвращает утечку отходящих газов из камеры 1 через дозатор 12 в бункер 11. While the valve 17 is open, the relief valve 19 locked with it is closed, which allows holding the pressure in the upper part of the section 7 of the feeder 2 for a predetermined time. In this case, the valve 13 prevents the leakage of exhaust gases from the chamber 1 through the dispenser 12 into the hopper 11.

Воздух, поступающий из рессивера 16, не смешивается с топливно-шлаковой смесью, поступающей в камеру 1, и не снижает температуру этой смеси. Поэтому вязкостные характеристики упомянутой смеси не ухудшаются и питатель 2 не зашлаковывается. The air coming from the receiver 16, is not mixed with the fuel-slag mixture entering the chamber 1, and does not reduce the temperature of this mixture. Therefore, the viscosity characteristics of said mixture do not deteriorate and feeder 2 is not slagged.

По истечении заданного времени импульсный клапан 17 закрывается и одновременно открывается сбросной клапан 19, который снимает давление воздуха в секции 7, и последняя через нижнее перепускное окно 4 заполняется новой порцией жидкого шлака из камеры 1. Секция 8 питателя 2 также пополняется новой порцией шлака через окно 9. Цикл повторяется. After a specified time, the pulse valve 17 closes and simultaneously opens the relief valve 19, which relieves the air pressure in section 7, and the latter through the lower bypass window 4 is filled with a new portion of liquid slag from the chamber 1. Section 8 of the feeder 2 is also replenished with a new portion of slag through the window 9. The cycle repeats.

В камере 1 начинается процесс интенсивного горения топлива в объеме расплава под воздействием окислителя, представляющего собой парокислородосодержащий газ. Окислитель поступает в камеру 1 из фурм 5 под избыточным давлением и барботирует расплав, состоящий в основном из шлака и угля. При этом бурлящий шлак играет роль теплоносителя, который обеспечивает идеальные условия тепломассообмена всех компонентов расплава, в том числе топлива с окислителем. In chamber 1, the process of intense combustion of fuel in the melt volume begins under the influence of an oxidizing agent, which is a vapor-oxygen-containing gas. The oxidizing agent enters the chamber 1 from the tuyeres 5 under excessive pressure and sparges the melt, which consists mainly of slag and coal. At the same time, boiling slag plays the role of a heat carrier, which provides ideal conditions for heat and mass transfer of all components of the melt, including fuel with an oxidizing agent.

В процессе горения топлива в объеме камеры 1 происходит плавление всех компонентов топливно-шлаковой смеси, кроме углерода, который ведет себя как несмачиваемое вещество. В результате "несмачиваемый легкий углерод" транспортируется пузырьками парокислородосодержащего дутья в верхнюю часть расплава. Происходит деминерализация углерода топлива путем отделения (плавления) минеральных компонентов в жидкой фазе расплава с образованием несмачиваемого углерода высокой концентрации. In the process of burning fuel in the volume of chamber 1, all components of the fuel-slag mixture are melted, except for carbon, which behaves as an un wettable substance. As a result, the “non-wettable light carbon” is transported by bubbles of steam-oxygen-containing blast to the upper part of the melt. Demineralization of carbon fuel occurs by separation (melting) of mineral components in the liquid phase of the melt with the formation of non-wettable carbon of high concentration.

Топливо полностью догорает в верхней части камеры 1, а продукты сгорания направляются в газоотводящий тракт 6. В верхней части камеры 1 скапливается легкий шлак, являющийся ценным сырьем для получения строительной продукции, а в нижней части концентрируется тяжелый шлак, представляющий собой жидкую металлическую фазу, имеющую промышленное значение. Тяжелый шлак сливается из камеры 1 через окно 3. The fuel burns out completely in the upper part of the chamber 1, and the combustion products are sent to the exhaust gas 6. In the upper part of the chamber 1 light slag accumulates, which is a valuable raw material for building products, and in the lower part the heavy slag is concentrated, which is a liquid metal phase having industrial value. Heavy slag is discharged from chamber 1 through window 3.

Claims

1. Installation for gasification and burning of solid fuel in the slag melt, containing a gasification and combustion chamber and a feeder, the first of which is made with a window for the output of slag and the lower bypass window, and the feeder is in communication with the latter and connected to the fuel supply line, and in the chamber gasification and combustion, the upper edge of the lower bypass window is located not higher than the lower edge of the window for the output of slag, characterized in that it is provided with a source of pressure pulses, and the gasification and combustion chamber by the upper bypass window, lower the edge of which is not lower than the lower edge of the window for the output of slag, and the feeder is made in the form of vertical sections communicated with each other by its lower sections, and is connected to the fuel supply line by the upper section of one of its sections, in communication with the upper bypass window of the gasification and combustion chamber, this feeder is in communication with the lower bypass window of this chamber, the lower section of the other section, and the upper section of the latter is connected to the aforementioned source of pressure pulses.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the source of pressure pulses is made in the form of a supply path of compressed gas with a receiver and a pulse valve and a discharge path with a relief valve.

3. Installation according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the pulse valve is interlocked with the relief valve, while the pulse valve is configured to open and close, respectively, when closing and opening the relief valve.

4. Installation according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that a valve is installed on the fuel supply line, configured to open in the direction of movement of the fuel and close in the opposite direction.