RU2230991C2 - Method of lighting-up and/or stabilization of pulverized coal flame in boiler units - Google Patents
Method of lighting-up and/or stabilization of pulverized coal flame in boiler units Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230991C2 RU2230991C2 RU2000130146/06A RU2000130146A RU2230991C2 RU 2230991 C2 RU2230991 C2 RU 2230991C2 RU 2000130146/06 A RU2000130146/06 A RU 2000130146/06A RU 2000130146 A RU2000130146 A RU 2000130146A RU 2230991 C2 RU2230991 C2 RU 2230991C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- muffle
- plasmatron
- coal
- plasma torch
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при растопке пылеугольных котлов и для подсветки факела в них.The invention relates to energy and can be used for kindling pulverized coal boilers and to illuminate the torch in them.
Известен способ розжига факела и стабилизации его горения в котлоагрегатах, основным топливом для которых является угольная пыль, посредством мазута или природного газа. В начальной стадии растопки в топке котла сжигают мазут или природный газ, подаваемый через мазутные форсунки или соответственно газовые горелки. С ростом температуры в топке расход мазута увеличивают. По мере прогрева топки и доведения ее теплового состояния до задаваемого инструкцией по эксплуатации котла уровня в топку подают угольную пыль. Угольная пыль подогревается мазутом и воспламеняется. Расход пыли постепенно увеличивают при включенных мазутных форсунках. По достижении устойчивого горения пылеугольного факела и задаваемого инструкцией по эксплуатации уровня тепловой нагрузки котла мазутные форсунки отключают, и дальнейший подъем нагрузки осуществляют увеличением расхода угольной пыли. Стабилизацию горения (подсветку) пылеугольного факела также осуществляют путем сжигания мазута. Для этого в работу включают требуемое для устойчивого горения факела количество форсунок. Поскольку реакционная способность мазута выше, чем угля, мазут горит устойчиво, температура в топке возрастает и горение угольной пыли стабилизируется (Дорощук В.Е., Рубан В.Б. Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. - М.: Энергия, 1979).There is a method of igniting a torch and stabilizing its combustion in boilers, the main fuel for which is coal dust, by means of fuel oil or natural gas. In the initial stage of kindling, fuel oil or natural gas supplied through fuel oil nozzles or gas burners, respectively, is burned in the boiler furnace. With increasing temperature in the furnace, fuel oil consumption increases. As the furnace warms up and its thermal state is brought to the level specified by the operating instructions for the boiler, coal dust is fed into the furnace. Coal dust is heated by fuel oil and ignited. Dust consumption is gradually increased with fuel oil nozzles turned on. Upon reaching stable burning of the pulverized coal torch and the level of the heat load of the boiler specified by the operating instructions, the fuel oil nozzles are turned off, and a further load increase is carried out by increasing the consumption of coal dust. The stabilization of combustion (backlighting) of the pulverized coal torch is also carried out by burning fuel oil. To do this, the number of nozzles required for stable flame burning is included in the work. Since the reactivity of fuel oil is higher than coal, fuel oil burns steadily, the temperature in the furnace increases and the combustion of coal dust stabilizes (Doroshchuk V.E., Ruban V.B. Boiler and turbine units of power units with a capacity of 500 and 800 MW. - M .: Energy , 1979).
Однако совместное сжигание мазута и угля, у которых оптимальные с точки зрения величины коэффициента избытка воздуха режимы горения различны, влечет ряд негативных последствий: повышается мехнедожог топлива, выбросы оксидов азота и серы при сжигании высокосернистых топочных мазутов, возрастает коррозия поверхностей нагрева, в уходящих газах появляется такой канцероген, как пятиокись ванадия и т.п. Кроме того, стоимость мазута, как правило, в несколько раз превышает стоимость угля (с учетом их различной теплотворной способности). Все это снижает эффективность топливоиспользования.However, the combined burning of fuel oil and coal, for which the combustion regimes are optimal in terms of the coefficient of excess air, has a number of negative consequences: it increases fuel burn-up, emissions of nitrogen and sulfur oxides when burning high-sulfur heating oils, corrosion of heating surfaces increases, and flue gases appear in the flue gases a carcinogen such as vanadium pentoxide, etc. In addition, the cost of fuel oil, as a rule, is several times higher than the cost of coal (taking into account their different calorific value). All this reduces fuel efficiency.
Известен способ розжига и стабилизации горения пылеугольного факела на основе плазменного воспламенения угольной пыли, подаваемой в топку котла. Розжиг факела начинают включением плазмотрона, расположенного у устья пылеугольной горелки, и подачей пылеугольной аэросмеси в эту горелку. При взаимодействии аэросмеси (угольная пыль и воздух) со струей плазмы в топке у выхода из горелки аэросмесь воспламеняется, и при соблюдении определенных условий наблюдается устойчивое горение угольной пыли без использования второго вида топлива - мазута или газа. По мере нагрева топки включают в работу последующие пылеугольные горелки, оснащенные плазмотронами, и в дальнейшем увеличивают расход пыли через них. Затем подают угольную пыль в горелки, не оснащенные плазмотронами. При устойчивом горении факела и определенной тепловой нагрузке котла поочередно отключают плазмотроны. Подсветку осуществляют аналогично: включают плазмотроны и подают угольную аэросмесь в эту горелку. При необходимости в работу включается несколько горелок с плазмотронами, которые в комплексе обеспечивают устойчивое горение пылеугольного факела (пат. Великобритании №1585943, MПK F 23 D 1/00, публ. 11.03.81).A known method of ignition and stabilization of the combustion of a pulverized coal torch based on plasma ignition of coal dust supplied to the furnace of the boiler. Ignition of the torch is started by turning on the plasma torch, located at the mouth of the pulverized coal burner, and by feeding the pulverized coal mixture into this burner. During the interaction of aerosol mixtures (coal dust and air) with a plasma jet in the furnace at the exit of the burner, the aerosol mixture ignites, and under certain conditions, stable combustion of coal dust is observed without using a second type of fuel - fuel oil or gas. As the firebox heats up, subsequent pulverized coal burners equipped with plasmatrons are put into operation, and further increase the dust consumption through them. Then coal dust is fed to burners not equipped with plasmatrons. With steady burning of the torch and a certain heat load of the boiler, the plasma torches are turned off one by one. The illumination is carried out in a similar way: they include plasmatrons and a coal-air mixture is fed into this burner. If necessary, several burners with plasmatrons are included in the operation, which in combination provide stable combustion of the pulverized coal torch (U.S. Pat. No. 1,585943, MPK F 23 D 1/00, publ. 11.03.81).
Однако такой способ, когда воспламенение пылеугольной аэросмеси осуществляется непосредственно в топке котла, приемлем при работе котла только на высокореакционных углях. В случаях применения отечественных низкореакционных, высокозольных и высоковлажных углей такой способ потребует чрезмерно высоких затрат электроэнергии на плазмотрон или воспламенение окажется невозможным. Плазменная струя имеет относительно небольшой объем и взаимодействует с небольшой (3-5%) частью угля. При работе на низкореакционных углях, характеризующихся низким выходом летучих, выделившихся из этой части угля летучих веществ будет недостаточно для нагрева и последующего горения остальной части угля в условиях слабого влияния зоны горения на остальные, далеко расположенные частицы угля. Поэтому в большом объеме топки энергии воспламенившейся части угля вследствие ее диссипации будет недостаточно для нагрева остальной части угля, и устойчивое воспламенение становится невозможным.However, this method, when the ignition of pulverized coal mixtures is carried out directly in the furnace of the boiler, is acceptable when the boiler is operated only on highly reactive coals. In cases where domestic low-reaction, high-ash and high-moisture coals are used, this method will require excessively high energy costs for the plasma torch or ignition will be impossible. The plasma jet has a relatively small volume and interacts with a small (3-5%) part of the coal. When working on low-reaction coals, characterized by a low yield of volatile, the volatiles released from this part of the coal will not be enough for heating and subsequent combustion of the remaining part of the coal under conditions of a weak influence of the combustion zone on other, far-lying coal particles. Therefore, in a large volume of the furnace, the energy of the flammable part of coal due to its dissipation will not be enough to heat the rest of the coal, and stable ignition becomes impossible.
Наиболее близким к предлагаемому является способ розжига и/или стабилизации горения пылеугольного факела в котлоагрегате, описанный в патенте Российской Федерации №2054599, МПК F 23 C 5/24, публ. 20.02.96. Он заключается в генерировании струи плазмы в плазмотроне, установленном в охлажденном патрубке муфеля, воспламенении струей плазмы пылеугольной аэросмеси, подаваемой в канал муфеля, и подаче нагретой топливной смеси из муфеля в топку котлоагрегата. Нагретая топливная смесь включает горючие в газовой фазе, коксовый остаток и газообразные продукты сгоревших летучих и имеет ее температуру выше температуры самовоспламенения. Она устойчиво воспламеняется и горит при смешении со вторичным воздухом в топке котлоагрегата.Closest to the proposed is a method of ignition and / or stabilization of the combustion of the pulverized coal torch in the boiler, described in the patent of the Russian Federation No. 2054599, IPC F 23 C 5/24, publ. 02/20/96. It consists in generating a plasma jet in a plasma torch installed in a cooled muffle nozzle, igniting a pulverized-coal air mixture supplied to the muffle channel by a plasma jet, and supplying the heated fuel mixture from the muffle to the boiler furnace. The heated fuel mixture includes combustibles in the gas phase, coke residue and gaseous products of burned volatiles and has its temperature above the self-ignition temperature. It steadily ignites and burns when mixed with secondary air in the furnace of the boiler unit.
Растопку котла осуществляют в течение нескольких часов (4-6 и более), а подсветка факела может быть постоянной, т.е. устройство плазменного воспламенения пылеугольной аэросмеси находится в работе длительное время. В процессе розжига и/или стабилизации пылеугольного факела температура топливной смеси на выходе из муфеля может изменяться в широком диапазоне по целому ряду причин: изменение расхода угля, подаваемого в муфель, изменение его качественных показателей (зольности, калорийности...) и т.п. Снижение температуры в муфеле ведет к снижению надежности и эффективности воспламенения топливной смеси при поступлении ее в топку и соответственно к нарушению технологического режима (возрастает недожог топлива, возможно погасание факела), что требует остановка котла и ряда других мероприятий, влекущих непроизводственные затраты времени и ресурсов. Повышение температуры в муфеле может вызвать нарушение целостности и работоспособности муфеля или его шлакование с неизбежностью последующего отключения муфеля. По ряду причин во время работы плазмотрона возможен обрыв дуги и вследствие этого отключение плазмотрона. Если топка недостаточно прогрета, может произойти погасание факела с указанными выше отрицательными последствиями. При нарушении герметичности водяных полостей плазмотрона (например, из-за прогара электрода) и герметичности патрубка муфеля вода попадает в канал аэросмеси муфеля. В муфеле скапливается смоченная водой угольная пыль, что нарушает его работоспособность.The boiler is kindled for several hours (4-6 or more), and the torch light can be constant, i.e. The device for plasma ignition of pulverized-coal air mixture is in operation for a long time. During ignition and / or stabilization of the pulverized coal torch, the temperature of the fuel mixture at the outlet of the muffle can vary over a wide range for a number of reasons: a change in the flow of coal supplied to the muffle, a change in its quality indicators (ash, calorie content ...), etc. . A decrease in the temperature in the muffle leads to a decrease in the reliability and efficiency of ignition of the fuel mixture when it enters the furnace and, accordingly, to a violation of the technological regime (fuel underburning increases, the torch can be extinguished), which requires stopping the boiler and a number of other measures involving non-productive expenditures of time and resources. An increase in temperature in the muffle can cause a violation of the integrity and performance of the muffle or its slagging with the inevitability of a subsequent shutdown of the muffle. For a number of reasons, during operation of the plasma torch, an arc break is possible and, as a result, the plasma torch is turned off. If the furnace is not warmed up enough, the torch will die out with the above negative consequences. In case of violation of the tightness of the water cavities of the plasma torch (for example, due to burnout of the electrode) and the tightness of the muffle pipe, water enters the muffle aerosol channel. Coal dust moistened with water accumulates in the muffle, which violates its performance.
Задача, положенная в основу изобретения, заключается в создании способа розжига и/или стабилизации пылеугольного факела в котлоагрегатах, который наряду с эффективной реализацией воспламенения топливной смеси при выходе ее из муфеля в топку, позволяет повысить надежность и стабильность этих процессов, надежность работы оборудования. Технический результат: повышение устойчивости и надежности воспламенения топливной смеси, снижение износа муфеля и исключение его шлакования, исключение скопления в муфеле смоченной водой угольной пыли, исключение останова оборудования из-за случайного обрыва электрической дуги в плазмотроне, повышение безопасности работы котлоагрегата при плазменном воспламенении угля в нем.The task underlying the invention is to create a method of ignition and / or stabilization of the pulverized coal torch in boilers, which along with the effective implementation of the ignition of the fuel mixture when it leaves the muffle in the furnace, improves the reliability and stability of these processes, the reliability of the equipment. EFFECT: increased stability and reliability of ignition of the fuel mixture, reduced muffle wear and elimination of slagging, elimination of accumulation of coal dust in the muffle with water moistened with water, elimination of equipment shutdown due to accidental breakdown of the electric arc in the plasma torch, increased safety of the boiler operation during plasma ignition of coal in him.
Для достижения этого в способе розжига и/или стабилизации горения пылеугольного факела в котлоагрегатах путем генерирования струи плазмы в плазмотроне, установленном в охлаждаемом патрубке муфеля, воспламенения струей плазмы пылеугольной аэросмеси, подаваемой в канал муфеля, и подачи нагретой топливной смеси из муфеля в топку котлоагрегата, согласно изобретению температуру топливной смеси на выходе из муфеля поддерживают в пределах 900°-1100°С.To achieve this, in the method of ignition and / or stabilization of the combustion of the pulverized coal torch in boilers by generating a plasma jet in a plasma torch installed in a cooled nozzle of the muffle, igniting the plasma jet of the pulverized coal mixture supplied to the muffle channel, and supplying the heated fuel mixture from the muffle to the furnace according to the invention, the temperature of the fuel mixture at the outlet of the muffle is maintained within the range of 900 ° -1100 ° C.
Предпочтительно температуру топливной смеси на выходе из муфеля поддерживают регулированием мощности плазмотрона и/или регулированием расхода угля, подаваемого в муфель, и/или регулированием расхода первичного воздуха.Preferably, the temperature of the fuel mixture at the outlet of the muffle is maintained by adjusting the power of the plasma torch and / or by adjusting the flow rate of coal supplied to the muffle and / or by adjusting the flow rate of primary air.
Кроме того, в канале аэросмеси муфеля устанавливают датчик для определения попадания воды в этот канал и отключают автоматически по сигналу этого датчика подачу воды на охлаждение плазмотрона и охлаждение патрубка муфеля при попадании воды в канал аэросмеси муфеля.In addition, a sensor is installed in the muffle aerosol mixture channel to determine the ingress of water into this channel and the water supply for cooling the plasma torch and the cooling of the muffle pipe when water enters the muffle aerosol channel is automatically turned off by a signal from this sensor.
Предпочтительно в плазмотроне использовать электроды, имеющие длительность наработки не более величины, определяемой по формулеIt is preferable to use electrodes in the plasma torch having a running time of not more than the value determined by the formula
К·t,K t
где t - ресурс электрода, ч;where t is the resource of the electrode, h;
k - коэффициент, равный 0,8-0,9.k is a coefficient equal to 0.8-0.9.
Можно в цепи электропитания плазмотрона устанавливать датчик для определения случайного прерывания тока дуги в плазмотроне и по его сигналу автоматически повторно включать осциллятор плазмотрона для генерирования струи плазмы.It is possible to install a sensor in the power supply circuit of the plasma torch to detect an accidental interruption of the arc current in the plasma torch and, by its signal, automatically turn on the plasma torch oscillator to generate a plasma jet.
Указанный оптимальный диапазон температур на выходе из муфеля получен экспериментально. Поддержание температуры потока топливной смеси на выходе из муфеля в топку в пределах 900-1100°C позволяет обеспечить надежное ее воспламенение при смешении с вторичным воздухом даже в холодной топке, так как температура самовоспламенения углей в основном ниже 900°С. Снижение температуры ниже 900°C ведет к уменьшению надежности и полноты воспламенения угольной пыли на выходе из муфеля в топку. Ограничение температуры топливной смеси 1100°C позволяет исключить шлакование муфеля и снизить износ его стенок, т.к. эта температура ниже температуры размягчения золы. Кроме того, это позволяет исключить разрушение сварных швов муфеля, коробление его внутренней обечайки, местное разрушение стенок и соответственно позволяет повысить надежность оборудования и снизить количество остановов по этим причинам. При поддержании температуры в указанных пределах изменением мощности, подводимой к плазмотрону, с понижением этой мощности, струя плазмы взаимодействует с меньшей долей пылеугольной аэросмеси, и в результате замедления нагрева остальной аэросмеси температура на выходе муфеля будет снижаться. При регулировании температуры на выходе муфеля изменением расхода угля и/или изменением количества первичного воздуха необходимо учитывать концентрацию угольной пыли в аэросмеси. При μ<0,3 кг угля/кг воздуха количество угля, взаимодействующего с плазмой, будет снижаться; с ростом концентрации угольной пыли при μ>0,3 кг/кг температура на выходе муфеля будет расти, но при достижении некоторого (зависящего от качества угля) значения, например, μ≈1 кг/кг для экибастузского угля начнет сказываться дефицит окислителя и температура на выходе муфеля будет снижаться. При попадании воды в канал аэросмеси она образует “водяную завесу”, и в канале муфеля происходит накопление смоченной водой угольной пыли, что ведет к нарушению работоспособности муфеля, его забиванию и нарушению аэродинамики. Поэтому при попадании воды в муфель как можно быстрее отключают подачу охлаждающей воды в плазмотрон и на охлаждение патрубка муфеля, в основном автоматически, посредством датчика, дающего сигнал на прекращение подачи воды. Наиболее частой причиной попадания воды в канал аэросмеси муфеля является прогар электрода плазмотрона, т.к. электроды охлаждаются омывающей их водой. Поскольку ресурс непрерывной работы электродов t известен, то для того, чтоб исключить прогар стенки электрода, задают длительность работы плазмотрона (0,8-0,9)t, после чего его отключают для выполнения профилактических работ и замены электродов, что повышает надежность работы оборудования.The indicated optimal temperature range at the outlet of the muffle was obtained experimentally. Maintaining the temperature of the fuel mixture flow at the outlet of the muffle to the furnace within 900-1100 ° C allows its reliable ignition when mixed with secondary air even in a cold furnace, since the temperature of coal self-ignition is mainly below 900 ° C. Lowering the temperature below 900 ° C leads to a decrease in the reliability and completeness of ignition of coal dust at the outlet of the muffle to the furnace. Limiting the temperature of the fuel mixture to 1100 ° C eliminates the slagging of the muffle and reduces the wear of its walls, as this temperature is below the softening temperature of the ash. In addition, this eliminates the destruction of the weld joints of the muffle, warpage of its inner shell, local destruction of the walls and, accordingly, improves the reliability of the equipment and reduces the number of stops for these reasons. If the temperature is maintained within the indicated limits, by changing the power supplied to the plasmatron with a decrease in this power, the plasma jet interacts with a smaller fraction of pulverized coal mixture, and as a result of slowing down the heating of the remaining mixture, the temperature at the outlet of the muffle will decrease. When regulating the temperature at the outlet of the muffle by changing the flow rate of coal and / or changing the amount of primary air, it is necessary to take into account the concentration of coal dust in the air mixture. When μ <0.3 kg of coal / kg of air, the amount of coal interacting with the plasma will decrease; with increasing concentration of coal dust at μ> 0.3 kg / kg, the temperature at the outlet of the muffle will increase, but when a certain value (depending on coal quality) is reached, for example, μ≈1 kg / kg for Ekibastuz coal, an oxidizer deficiency and temperature at the outlet of the muffle will decrease. When water enters the channel of the air mixture, it forms a “water curtain”, and coal dust moistened with water accumulates in the channel of the muffle, which leads to malfunction of the muffle, its clogging and violation of aerodynamics. Therefore, when water enters the muffle, the supply of cooling water to the plasma torch and to cool the muffle nozzle are switched off as soon as possible, mainly automatically, by means of a sensor giving a signal to stop the water supply. The most common cause of water entering the muffle aerosol channel is burnout of the plasma torch electrode, since The electrodes are cooled by water washing them. Since the resource of continuous operation of the electrodes t is known, in order to eliminate burnout of the electrode wall, the duration of the plasma torch is set (0.8-0.9) t, after which it is turned off to perform preventive maintenance and replace the electrodes, which increases the reliability of the equipment .
В процессе работы плазмотрона по случайным причинам возможен обрыв дуги в нем. При этом в топку будет поступать невоспламененная угольная пыль. Правилами безопасности эксплуатации котлов установлен регламент, согласно которому в случае погасания факела в топке он должен быть восстановлен в течение строго определенного промежутка времени (как правило, в течение 9 с). В противном случае подача пыли в топку прекращается, и выполняется ряд мероприятий в целях исключения взрыва скопившейся в топке угольной пыли. Поэтому при случайном обрыве дуги для обеспечения автоматического включения осциллятора для повторного иницирования дуги в плазматроне в цепь электропитания плазмотрона устанавливают датчик. Если режим работы плазмотрона не восстановлен в течение регламентируемого времени, то автоматически обеспечивают прекращение подачи угольной пыли в муфель и подают сигнал оператору на пульт управления котлом об отключении плазматрона.During operation of the plasma torch, for random reasons, an arc break in it is possible. At the same time, non-ignited coal dust will enter the furnace. The safety rules for the operation of boilers set a regulation according to which, in the event of the extinction of a torch in a furnace, it must be restored within a strictly defined period of time (usually within 9 s). Otherwise, the dust supply to the furnace is stopped, and a number of measures are taken to prevent the explosion of coal dust accumulated in the furnace. Therefore, in case of an accidental arc breakdown, to ensure the automatic switching on of the oscillator to re-initiate the arc in the plasmatron, a sensor is installed in the power circuit of the plasma torch. If the operation mode of the plasma torch is not restored within the regulated time, then they automatically stop the supply of coal dust to the muffle and signal the operator to the boiler control panel to turn off the plasmatron.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен муфель с плазмотроном.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a muffle with a plasmatron.
Муфель 1 содержит соосно расположенные обечайки, кольцевая полость между которыми заполнена огнеупорным материалом, например, шамотобетоном. Внутренняя обечайка выполнена из нержавеющей стали и образует канал аэросмеси 2. Конец муфеля встроен в амбразуру котлоагрегата и выходит в его топку 3. В патрубке 4, расположенном на начальном участке муфеля, установлен плазмотрон 5. Плазмотрон 5 содержит катод 6, анод 7, закруточные камеры 8 для подачи плазмообразующего газа - воздуха из системы воздухоснабжения 9, полости для охлаждающей воды 10, в которые воду подают из системы водоснабжения 11. Системы воздухо- и водоснабжения плазмотрона снабжены манометрами 12 с электрическими контактами, включенными в цепь управления плазматрона (не показано). В качестве катода 6 и анода 7 используют медные водоохлаждаемые электроды с ресурсом работы 200±40 час. Для пробоя межэлектродного промежутка и зажигания дуги плазматрон снабжен осциллятором 13. Патрубок 4 муфеля имеет водяную рубашку 14, в которую подают охлаждающую воду из системы водоснабжения 11 плазмотрона. Перед выходным отверстием в муфеле установлен датчик 15 для определения температуры топливной смеси на выходе из муфеля. Это может быть, например, термопара. Датчик 15 связан с устройством для анализа показаний датчика и подачи сигналов на исполнительные механизмы. Этим устройством может быть микропроцессор 16. Канал аэросмеси 2 муфеля снабжен также датчиком 17 для определения наличия воды в нем. Он связан с микропроцессором 16, подающим сигналы на исполнительные механизмы 18. В цепи электропитания плазмотрона 19 установлен датчик 20 для определения обесточивания цепи плазмотрона. Этот датчик также связан с микропроцессором 16.The muffle 1 contains coaxially located shells, the annular cavity between which is filled with refractory material, for example, chamot concrete. The inner shell is made of stainless steel and forms the channel of the mixture 2. The end of the muffle is built into the embrasure of the boiler and goes into its furnace 3. In the nozzle 4, located on the initial section of the muffle, there is a plasma torch 5. The plasma torch 5 contains a cathode 6, anode 7, and twist chambers 8 for supplying a plasma-forming gas - air from the air supply system 9, cavities for cooling water 10, into which water is supplied from the water supply system 11. The air and water supply systems of the plasma torch are equipped with pressure gauges 12 with electrical contacts, in plugged into the control circuit of the plasmatron (not shown). As cathode 6 and anode 7, copper water-cooled electrodes with a working life of 200 ± 40 hours are used. For breakdown of the interelectrode gap and ignition of the arc, the plasmatron is equipped with an oscillator 13. The nozzle 4 of the muffle has a water jacket 14 into which cooling water is supplied from the water supply system 11 of the plasma torch. A sensor 15 is installed in front of the outlet in the muffle to determine the temperature of the fuel mixture at the outlet of the muffle. It can be, for example, a thermocouple. The sensor 15 is connected to a device for analyzing sensor readings and signaling to actuators. This device may be a microprocessor 16. The channel of the air mixture 2 of the muffle is also equipped with a sensor 17 for determining the presence of water in it. It is connected with a microprocessor 16, which supplies signals to the actuators 18. A sensor 20 is installed in the power supply circuit of the plasma torch 19 to detect a blackout of the plasma torch circuit. This sensor is also associated with microprocessor 16.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
При растопке котла розжиг пылеугольного факела начинают включением осциллятора 13, который осуществляет пробой межэлектродного промежутка в плазмотроне и зажигает дугу. При этом появляется струя 21 плазмы. Включением электродвигателя пылепитателя (не показан) подают угольную пыль в смеси с первичным воздухом - аэросмесь 22 в канал 2 муфеля. В результате взаимодействия со струей плазмы 21 часть аэросмеси воспламеняется и нагревает остальную аэросмесь так, что при поступлении этой топливной смеси в топку 3 она активно горит. При этом выделяется значительное количество тепла, необходимого для разогрева топки. Микропроцессор 16 настроен на поддержание температуры на выходе муфеля в пределах 900-1100°С. При уменьшении этой температуры ниже 900°С или повышении выше 1100°С сигнал от датчика 15 поступает в микропроцессор 16, который дает сигнал на соответствующий исполнительный механизм. Температуру регулируют изменением мощности, подводимой к плазмотрону, для чего подается сигнал на блок управления источника питания 23 плазмотрона. На выходе из муфеля температуру в пределах 900-1100°С поддерживают также изменением расхода угольной пыли. Для чего сигнал от микропроцессора 16 поступает на исполнительные механизмы, например на изменение оборотов двигателей пылепитателя. При регулировании температуры на выходе из муфеля 6 изменением расхода первичного воздуха сигнал от микропроцессора 16 подается на исполнительные механизмы, регулирующие изменение расхода первичного воздуха, например на шибер в канале первичного воздуха.When the boiler is fired up, the ignition of the pulverized coal torch is started by turning on the oscillator 13, which breaks the interelectrode gap in the plasma torch and ignites the arc. In this case, a jet of 21 plasma appears. By turning on the dust collector electric motor (not shown), coal dust is mixed with the primary air — aerosol mixture 22 into the channel 2 of the muffle. As a result of interaction with the plasma jet 21, part of the aerosol is ignited and heats the rest of the aerosol so that when this fuel mixture enters the furnace 3, it actively burns. At the same time, a significant amount of heat is needed to heat the furnace. The microprocessor 16 is configured to maintain the temperature at the outlet of the muffle in the range of 900-1100 ° C. When this temperature decreases below 900 ° C or increases above 1100 ° C, the signal from the sensor 15 enters the microprocessor 16, which gives a signal to the corresponding actuator. The temperature is controlled by changing the power supplied to the plasmatron, for which a signal is supplied to the control unit of the power source 23 of the plasma torch. At the outlet of the muffle, a temperature in the range of 900-1100 ° C is also supported by a change in the consumption of coal dust. Why the signal from the microprocessor 16 is fed to the actuators, for example, to change the speed of the dust collector engines. When controlling the temperature at the outlet of the muffle 6 by changing the flow rate of the primary air, the signal from the microprocessor 16 is fed to actuators that control the change in the flow rate of the primary air, for example, to a gate in the primary air channel.
При наличии воды в канале 2 аэросмеси муфеля сигнал от датчика 17 поступает в микропроцессор 16, который подает сигнал на прекращение подачи воды в водяные полости 10 плазматрона и водяную рубашку 14 патрубка муфеля. Одновременно подается сигнал о выключении плазмотрона и прекращении подачи угольной пыли в муфель на пульт оператора. Если датчик 20 фиксирует прекращение тока в цепи плазматрона, то сигнал от него поступает на микропроцессор 16, который дает сигнал на повторное включение осциллятора 13. В случае невозможности запуска плазмотрона в течение регламентируемого инструкцией по эксплуатации данного котла периода времени микропроцессор 16 дает сигнал на отключение подачи угля в данный муфель (например, на отключение электродвигателя пылепитателя) и соответствующий этому сигнал на пульт оператора (машиниста) котла. Стабилизацию горения пылеугольного факела осуществляют аналогичным образом.If there is water in the channel 2 of the muffle aerosol, the signal from the sensor 17 enters the microprocessor 16, which sends a signal to stop the water supply to the water cavities 10 of the plasmatron and the water jacket 14 of the muffle pipe. At the same time, a signal is sent to turn off the plasma torch and stop supplying coal dust to the muffle to the operator console. If the sensor 20 detects the cessation of current in the plasma torch circuit, the signal from it is sent to the microprocessor 16, which gives a signal to restart the oscillator 13. If it is not possible to start the plasma torch during the time period regulated by the operating instructions of this boiler, the microprocessor 16 gives a signal to turn off the supply coal in this muffle (for example, to turn off the dust collector electric motor) and the corresponding signal to the boiler operator (operator) console. The stabilization of the combustion of a pulverized coal torch is carried out in a similar way.
Пример 1. Способ реализован на котлоагрегате ТП-170 паропроизводительностью 170 т/ч, который имеет 6 пылеугольных горелок и оснащен двумя муфелями с плазмотронами. В котлоагрегате сжигают уголь со следующими характеристиками: теплотворной способностью Q
Регулированием тока дуги устанавливают мощность, подводимую к плазмотрону, 85-90 кВт. Задают расход первичного воздуха в муфель 6000 м/ч. Последовательно включают пылепитатели и задают расход пыли в каждый муфель 2-2,2 т/ч. На выходе муфелей появляются горящие факелы. По мере прогрева топки 3 увеличивают расход пыли в муфели. Последующую часть растопки осуществляли аналогично растопке посредством мазутных форсунок. По завершении растопки подачу пыли в муфель прекратили и плазмотроны отключали. При дальнейшей эксплуатации котла в силу производственных условий нагрузка котла была снижена до 80% от номинальной. В результате устойчивость горения факела снизилась и возникла потребность в подсветке факела. При этом действиями, аналогичными описанным выше, включили в работу один плазмотрон и подали пылеугольную аэросмесь в соответствующий муфель с расходом пыли 2 т/ч. На выходе муфеля появился горящий факел. При этом горение общего факела в котле стало устойчивым. В данном случае включение в работу одного муфеля с плазмотроном оказалось достаточным для стабилизации горения факела и поэтому второй муфель не включали. Микропроцессор был настроен на поддержание температуры топливной смеси на выходе муфеля 900°С. При получении сигнала от термопары 15 о снижении температуры микропроцессор дает сигнал в блок управления источника электропитания плазмотрона: мощность, подводимая к плазмотрону, увеличивали, что позволяло повысить температуру топливной смеси на выходе муфеля. Минимальная мощность плазмотрона ограничена условиями устойчивой работы цепи плазматрона с источником электропитания и составляет 36 кВт. Допустимая максимальная мощность - 120 кВт. Мощность, подводимая к плазмотрону изменялась в пределах 60-72 кВт. В программе микропроцессора предусмотрено, что в случае, если возможности плазмотрона по коррекции температуры в муфеле исчерпаны, микропроцессор дает сигнал на изменение расхода угольной пыли - изменение числа оборотов электродвигателя пылепитателя. Опыты показали, что при исходном расходе пыли через муфель 1,5 т/ч и номинальном расходе первичного воздуха 6000 м/ч, увеличение расхода пыли приводило к увеличению температуры в муфеле. Уменьшение расхода угольной пыли в допустимых пределах не снижало температуру в муфеле. Когда возможность корректирования температуры изменением расхода угольной пыли была исчерпана, то микропроцессор дал сигнал на изменение расхода первичного воздуха. С уменьшением расхода воздуха температура в муфеле росла. Величина этих изменений зависит от значений расхода угля и мощности плазмотрона. При этом уменьшение расхода ограничивалось условием обеспечения скорости аэросмеси в пылепроводе не ниже 18 м/с путем задания ограничения на дальнейшее закрытие шибера. При наработке плазмотрона 160 час (0,8×200±40) плазмотрон был отключен и электроды были заменены, это позволило предотвратить попадание воды в канал аэросмеси муфеля. К=0,8-0,9 выбирают из сопоставления затрат: стоимость электрода + стоимость его замены, с одной стороны, и стоимость восстановления работоспособности муфеля после заполнения его смоченной водой угольной пылью, с другой стороны. Эти виды затрат определяют исходя из конкретных условий эксплуатации котла.By adjusting the arc current, the power supplied to the plasmatron is set to 85-90 kW. The primary air flow in the muffle is set at 6000 m / h. Dust collectors are switched on sequentially and the dust consumption in each muffle is set at 2-2.2 t / h. Burning torches appear at the outlet of the muffles. As the heating furnace 3 increases the consumption of dust in the muffle. The subsequent part of the kindling was carried out similarly to kindling by means of fuel oil nozzles. At the end of the kindling, the supply of dust to the muffle was stopped and the plasma torches were turned off. During further operation of the boiler due to production conditions, the boiler load was reduced to 80% of the nominal. As a result, the burning stability of the torch decreased and the need arose for lighting the torch. At the same time, using actions similar to those described above, one plasmatron was turned on and a pulverized coal mixture was fed into the corresponding muffle with a dust consumption of 2 t / h. A burning torch appeared at the exit of the muffle. At the same time, the burning of a common torch in the boiler became stable. In this case, the inclusion of one muffle with a plasmatron turned out to be sufficient to stabilize the combustion of the torch and, therefore, the second muffle was not included. The microprocessor was configured to maintain the temperature of the fuel mixture at the outlet of the muffle 900 ° C. Upon receipt of a signal from the thermocouple 15 to reduce the temperature, the microprocessor gives a signal to the control unit of the plasma torch power supply: the power supplied to the plasmatron was increased, which made it possible to increase the temperature of the fuel mixture at the outlet of the muffle. The minimum power of the plasma torch is limited by the conditions for stable operation of the plasma torch circuit with a power source and is 36 kW. Permissible maximum power - 120 kW. The power supplied to the plasmatron varied within 60-72 kW. The microprocessor program provides that if the plasma torch has no more room for temperature correction in the muffle, the microprocessor gives a signal to change the consumption of coal dust - a change in the number of revolutions of the dust collector motor. The experiments showed that with the initial dust flow through the muffle of 1.5 t / h and a nominal primary air flow of 6000 m / h, an increase in dust consumption led to an increase in temperature in the muffle. Reducing the consumption of coal dust within acceptable limits did not reduce the temperature in the muffle. When the possibility of temperature adjustment by changing the flow rate of coal dust was exhausted, the microprocessor gave a signal to change the flow rate of primary air. With decreasing air flow, the temperature in the muffle increased. The magnitude of these changes depends on the values of coal consumption and the power of the plasma torch. In this case, the decrease in flow rate was limited by the condition of ensuring the speed of the air mixture in the dust pipe at least 18 m / s by setting a limit on the further closing of the gate. When the plasma torch was operating for 160 hours (0.8 × 200 ± 40), the plasma torch was turned off and the electrodes were replaced, this prevented water from entering the muffle aerosol canal. K = 0.8-0.9 is chosen from a comparison of costs: the cost of the electrode + the cost of replacing it, on the one hand, and the cost of restoring the muffle after filling it with coal dust moistened with water, on the other hand. These types of costs are determined based on the specific operating conditions of the boiler.
Пример 2. Способ осуществляли аналогично примеру 1, но температуру топливной смеси на выходе муфеля поддерживали 1100°С. Мощность, подводимая к плазмотрону, регулировалась в пределах 72-85 кВт.Example 2. The method was carried out analogously to example 1, but the temperature of the fuel mixture at the outlet of the muffle was maintained at 1100 ° C. The power supplied to the plasmatron was regulated in the range of 72-85 kW.
При температуре на выходе из муфеля выше 1100°С сигнал от датчика 15 поступал в микропроцессор 16 и от него в блок управления источника электропитания плазмотрона. Мощность плазмотрона уменьшалась, температура топливной смеси на выходе из муфеля снижалась до 1100°С. При исчерпании возможности регулирования температуры уменьшением мощности плазмотрона, сигнал от микропроцессора 16 подавался на электродвигатель пылепитателя на увеличение расхода угольной пыли выше 3 т/ч, что вело к понижению температуры на выходе муфеля за счет дефицита окислителя в пылеугольной аэросмеси. Когда возможности корректирования температуры изменением расхода угольной пыли были исчерпаны, то микропроцессор 16 подал сигнал на увеличение расхода первичного воздуха. С увеличением расхода первичного воздуха температура на выходе из муфеля понижалась до 1100°С.At a temperature at the outlet of the muffle above 1100 ° C, the signal from the sensor 15 entered the microprocessor 16 and from it to the control unit of the power source of the plasma torch. The power of the plasma torch decreased, the temperature of the fuel mixture at the outlet of the muffle decreased to 1100 ° C. When the possibility of temperature control was exhausted by reducing the power of the plasma torch, the signal from microprocessor 16 was applied to the dust collector motor to increase the consumption of coal dust above 3 t / h, which led to a decrease in the temperature at the outlet of the muffle due to the deficiency of the oxidizer in the pulverized coal mixture. When the possibilities of adjusting the temperature by changing the consumption of coal dust were exhausted, the microprocessor 16 gave a signal to increase the consumption of primary air. With increasing primary air flow, the temperature at the outlet of the muffle decreased to 1100 ° C.
Пример 3. Способ осуществляли аналогично примеру 1, но температуру на выходе муфеле поддерживали в пределах 1100-1300°С. Осмотр внутренней поверхности муфеля после 30 ч работы выявил наличие деформации и разрушений (прогаров) стенки патрубка муфеля, наличие в муфеле шлаковых отложений, препятствующих эксплуатации муфеля.Example 3. The method was carried out analogously to example 1, but the temperature at the outlet of the muffle was maintained in the range of 1100-1300 ° C. Inspection of the inner surface of the muffle after 30 hours of operation revealed the presence of deformation and damage (burnouts) of the wall of the muffle pipe, the presence of slag deposits in the muffle that impede the operation of the muffle.
Пример 4. Способ осуществляли аналогично примеру 2. От датчика 17 в микропроцессор 16 поступил сигнал о наличии в канале аэросмеси 2 муфеля воды. От микропроцессора 16 сигнал поступил на исполнительный механизм 18 и подача воды на охлаждение плазматрона и патрубка муфеля была прекращена. Благодаря манометру 12 водяной системы с электрическими контактами, включенному в цепь управления этого плазматрона, последний отключился. Отключение плазматрона сопровождается отключением двигателя пылепитателя данного муфеля и подачей соответствующего сигнала на пульт машиниста котла. Последующие профилактические работы показали, что в муфеле образовалось около 0,001 м3 смоченной водой пыли, которая существенно не повлияла на его работоспособность. В стенке электрода был обнаружен прогар. В результате были выполнены работы по замене электрода.Example 4. The method was carried out analogously to example 2. From the sensor 17 in the microprocessor 16 received a signal about the presence in the channel of the air mixture 2 water muffle. From the microprocessor 16, the signal entered the actuator 18 and the water supply for cooling the plasmatron and the muffle pipe was stopped. Thanks to the pressure gauge 12 of the water system with electrical contacts included in the control circuit of this plasmatron, the latter is turned off. The shutdown of the plasmatron is accompanied by the shutdown of the dust collector motor of this muffle and the supply of an appropriate signal to the boiler operator's console. Subsequent preventive work showed that about 0.001 m 3 of dust moistened with water was formed in the muffle, which did not significantly affect its performance. Burnout was detected in the electrode wall. As a result, work was done to replace the electrode.
Пример 5. Способ осуществляли аналогично примеру 1. Сигнал от датчика 20 поступил в микропроцессор 16, программой которого предусмотрена подача сигнала на трехкратное включение осциллятора (длительность работы осциллятора - 1 с, пауза - 2 с) вплоть до включения плазмотрона (появление электрического тока в его цепи). Плазматрон был включен со второго раза. В случае, когда плазмотрон все-таки не включается, посредством микропроцессора 16 подают сигнал на отключение двигателя пылепитателя и предупредительный сигнал на пульт машиниста котла.Example 5. The method was carried out analogously to example 1. The signal from the sensor 20 was received by the microprocessor 16, the program of which provides for the signal to be switched on three times to turn on the oscillator (the oscillator lasts 1 s, the pause is 2 s) until the plasma torch is turned on (electric current appears in it chains). The plasmatron was turned on the second time. In the case when the plasma torch still does not turn on, by means of microprocessor 16 a signal is sent to turn off the dust collector motor and a warning signal to the boiler operator panel.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KZ20001157 | 2000-10-27 | ||
| KZ2000/1157.1 | 2000-10-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000130146A RU2000130146A (en) | 2002-11-20 |
| RU2230991C2 true RU2230991C2 (en) | 2004-06-20 |
Family
ID=32844919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000130146/06A RU2230991C2 (en) | 2000-10-27 | 2000-12-04 | Method of lighting-up and/or stabilization of pulverized coal flame in boiler units |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2230991C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499193C1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Supersonic plasma-chemical combustion-stabilisation device |
| CN105674257A (en) * | 2016-03-05 | 2016-06-15 | 华中科技大学 | Two-stage-adjustable steam plasma swirl burner |
| RU193860U1 (en) * | 2019-06-17 | 2019-11-19 | Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" | FIRE-RESISTANT CHANNEL OF THE BURNER DEVICE FOR PLASMA IGNITION OF THE FUEL OF THE BURNERS OF THE HEAT UNIT |
| RU193861U1 (en) * | 2019-06-17 | 2019-11-19 | Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" | FIRE-RESISTANT CHANNEL OF THE BURNER DEVICE FOR PLASMA IGNITION OF THE FUEL OF THE BURNERS OF THE HEAT UNIT |
| CN117366592A (en) * | 2023-11-13 | 2024-01-09 | 成都市齐易机械电气有限责任公司 | Plasma ignition system of emptying torch |
-
2000
- 2000-12-04 RU RU2000130146/06A patent/RU2230991C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАРПЕНКО Е.И. и др. Плазменно-энергетические технологии топливоиспользования. - Новосибирск: Наука, Сибирское предприятие РАН, т.1, с.105, 78-80, р.0.21, 112, 113, р.1.10. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499193C1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Supersonic plasma-chemical combustion-stabilisation device |
| CN105674257A (en) * | 2016-03-05 | 2016-06-15 | 华中科技大学 | Two-stage-adjustable steam plasma swirl burner |
| CN105674257B (en) * | 2016-03-05 | 2017-11-10 | 华中科技大学 | A kind of adjustable water-vapor plasma turbulent burner of two-stage |
| RU193860U1 (en) * | 2019-06-17 | 2019-11-19 | Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" | FIRE-RESISTANT CHANNEL OF THE BURNER DEVICE FOR PLASMA IGNITION OF THE FUEL OF THE BURNERS OF THE HEAT UNIT |
| RU193861U1 (en) * | 2019-06-17 | 2019-11-19 | Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" | FIRE-RESISTANT CHANNEL OF THE BURNER DEVICE FOR PLASMA IGNITION OF THE FUEL OF THE BURNERS OF THE HEAT UNIT |
| CN117366592A (en) * | 2023-11-13 | 2024-01-09 | 成都市齐易机械电气有限责任公司 | Plasma ignition system of emptying torch |
| CN117366592B (en) * | 2023-11-13 | 2024-05-24 | 成都市齐易机械电气有限责任公司 | Plasma ignition system of emptying torch |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI85910B (en) | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER ATT STARTA PANNAN I ETT KRAFTVERK SOM UTNYTTJAR FAST BRAENSLE SAMT FOER ATT SAEKERSTAELLA FOERBRAENNINGEN AV BRAENSLET. | |
| CN102537972B (en) | Destructive gasifying incinerating and treating device | |
| US20150010872A1 (en) | Hot Surface Igniter With Fuel Assist | |
| RU2230991C2 (en) | Method of lighting-up and/or stabilization of pulverized coal flame in boiler units | |
| RU2336465C2 (en) | Method of plasma-coal kindling of boiler | |
| RU2466331C1 (en) | Kindling coal burner | |
| RU114513U1 (en) | WATER-CARBON FUEL BURNER | |
| JPS6311608A (en) | Method for blowing power fuel into blast furnace | |
| RU2505748C1 (en) | Method for lighting-up and maintaining stable combustion in boiler units using coal-water fuel | |
| RU2174649C2 (en) | Pulverized-coal lighting-up burner and method of its operation | |
| RU2273797C1 (en) | Method of starting boiler without fuel oil | |
| RU2731081C1 (en) | Method for flare combustion of a fuel-air mixture and device for realizing a method using an electro-ionization igniter | |
| RU2704178C1 (en) | Flare combustion device | |
| RU2201554C1 (en) | Method for plasma ignition of pulverized coal | |
| RU2762202C1 (en) | Method for oil-free steaming of steam and water boilers | |
| RU2779675C1 (en) | Method for flare combustion of an air-fuel mixture and apparatus for the implementation of the method | |
| JPS62238307A (en) | Method for blowing noncombustible fuel into blast furnace | |
| US4780136A (en) | Method of injecting burning resistant fuel into a blast furnace | |
| JP2008224144A (en) | Waste incinerating method | |
| KR20090037864A (en) | Oxygen-enhanced combustion of unburned carbon in ash | |
| RU2778593C1 (en) | Method for the ignition and flare combustion of an air-fuel mixture and apparatus for the implementation of the method | |
| RU2813936C1 (en) | Coaxial stepped burner of flare combustion of fuel-air mixture | |
| JP2000028129A (en) | Pulverized coal combustor | |
| RU2742854C1 (en) | Method for ecologically clean kindling of boilers on generator gas with application of muffle furnace | |
| EP3627047B1 (en) | Device and method for flame combustion of fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101205 |