RU2249152C1

RU2249152C1 - Plant for burning gaseous fuel in catalytic hot-water fluidized-bed boiler

Info

Publication number: RU2249152C1
Application number: RU2004111263/06A
Authority: RU
Inventors: Э.П. Волков (RU); Э.П. Волков; А.И. Поливода (RU); А.И. Поливода; М.Г. Лысков (RU); М.Г. Лысков; Ф.А. Поливода (RU); Ф.А. Поливода
Original assignee: Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского"; Волков Эдуард Петрович; Поливода Анатолий Иванович; Лысков Михаил Георгиевич; Поливода Федор Анатольевич
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-03-27

Abstract

FIELD: devices for burning gaseous fuel; heat supply systems.

SUBSTANCE: proposed plant is used for hot-water fluidized-bed boilers with turbo-cap hearth; mounted in boiler shell is air heater with starting burners located outside the air heater chamber which performs function of starting combustion chamber for heating the catalyst granules. Gas jets of gas-jet injectors mounted under anti-isometric grids along generatrix of boiler shell at equal intervals and at angle of 10-30 deg. relative to generatrix of boiler shell and directed inside fluidized bed. Provision is made for heat exchanger-condenser used for preheating the air; this heat exchanger is connected with gas chamber of economizer to which hot gases are directed from boiler for heating the heating-system water. Catalytic fluidized-bed boiler works in three modes: stating mode, standard operating mode and switching-off mode due to use of system of starting cutoff and gas control electric valves fitted in gas lines.

EFFECT: enhanced operational and economical efficiency and reliability.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для сжигания газообразного топлива в каталитических водогрейных котлах тепловой мощностью от 0,5 МВт и выше и может быть использовано в теплоэнергетике, в частности для теплоснабжения.The invention relates to installations for burning gaseous fuels in catalytic hot water boilers with a thermal power of 0.5 MW or higher and can be used in the power system, in particular for heat supply.

Известна установка для сжигания газообразного топлива с каталитическим водогрейным котлом, включающая газодинамический и гидравлический контуры, с "кипящим" слоем гранул носителя катализатора диаметром <2 мм, выполненных из γ-оксида алюминия, на которые нанесен микрослой толщиной 40-70 мкм магний медно-хромового катализатора, при этом газодинамический контур котла включает цилиндрический корпус, в нижней части которого расположен коллектор-воздуховод, выполненный в виде горизонтального ряда труб с отверстиями 7 мм, обращенными вниз к днищу корпуса, число которых составляет до 5 шт. на 10 кВт тепловой мощности котла, причем коллектор воздуховод соединен общим трубопроводом через пусковой электровоздухонагреватель с высоконапорным дутьевым вентилятором или компрессором, создающим одновременно вертикальный подъем "кипящего" слоя гранул и окисление топлива при каталитическом беспламенном горении, а топливно-газовая часть контура включает расположенный под коллектором-воздуховодом газотопливный коллектор с несколькими вертикально стоящими гаозоструйными форсунками, сопловые насадки которых расположены в горизонтальной плоскости над коллектором-воздуховодом, при этом каждая сопловая насадка снабжена концентрическим рядом обращенных вниз отверстий диаметром 3 мм, образующих зонтичный сноп газовых струй, смешивающийся со струями воздуха на днище цилиндрического корпуса, причем общее число газовых отверстий аналогично числу воздушных. Топливно-газовый коллектор через трубопровод подключен к сети газоснабжения среднего давления. При этом гидравлический контур котла включает теплообменник из нескольких параллельно включенных змеевиков с принудительно циркулирующим теплоносителем (водой), подключенных через входной и выходной коллекторы к теплосети потребителя, причем нижняя часть змеевиков теплообменника погружена в зону беспламенного каталитического горения "кипящего" слоя, снабженную несколькими антиизотермическими сетками. Верхняя часть цилиндрического корпуса снабжена частично перфорированной гранулообойной трубой, подключенной к пылеуловительному циклону с выхлопной трубой (см., например, ж. "Теплоэнергетика", №4 за 1999 г., стр. 14-18).A known installation for burning gaseous fuels with a catalytic hot water boiler, including gas-dynamic and hydraulic circuits, with a "fluidized" layer of granules of a catalyst carrier with a diameter of <2 mm, made of γ-alumina, on which a microlayer with a thickness of 40-70 microns magnesium copper-chromium is applied catalyst, while the gas-dynamic circuit of the boiler includes a cylindrical body, in the lower part of which there is a collector-air duct made in the form of a horizontal row of pipes with 7 mm holes facing down to the days shchu cases, the number of which is up to 5 pcs. 10 kW of thermal power of the boiler, and the collector duct is connected by a common pipe through the starting electric air heater with a high-pressure blower fan or compressor, which simultaneously creates a vertical rise of the “boiling” layer of granules and oxidizes the fuel during catalytic flameless combustion, and the fuel-gas part of the circuit includes a one located under the collector - air duct gas-fuel manifold with several vertically standing gas-spray nozzles, nozzle nozzles which are located horizontally nal plane above the collector-air duct, with each nozzle nozzle provided with a concentric row of 3 mm diameter holes facing downward, forming an umbrella sheaf of gas jets, miscible with air jets on the bottom of a cylindrical body, and the total number of gas holes is similar to the number of air holes. The fuel and gas manifold is connected through a pipeline to a medium-pressure gas supply network. Moreover, the boiler’s hydraulic circuit includes a heat exchanger of several parallel-connected coils with forcibly circulating heat carrier (water) connected through the inlet and outlet collectors to the consumer’s heating system, the lower part of the heat exchanger coils being immersed in the flameless catalytic combustion zone of the “boiling” layer equipped with several anti-isothermal grids . The upper part of the cylindrical body is equipped with a partially perforated granule-like pipe connected to a dust collecting cyclone with an exhaust pipe (see, for example, Zh. "Teploenergetika", 1999, No 4, p. 14-18).

Прототипом предлагаемого технического решения является устройство для получения тепла с каталитическим газотопливным водогрейным котлом с кипящим слоем гранул носителя катализатора, выполненного из относительно чистого оксидно-железного катализатора ИК-1274, нанесенного γ-оксид алюминия, включающий газодинамический и гидравлический контуры, содержащее цилиндрический корпус котла, внутри которого размещен теплообменник из параллельно включенных змеевиков с принудительно циркулирующим теплоносителем, подключенных к теплосети, газоструйные форсунки, соединенные трубопроводом с узлом газоснабжения, воздухораспределитель, гранулоотбойная труба, соединенная с пылеуловительным устройством, размещенная в верхней части корпуса, подогреватель воздуха и высоконапорный вентилятор или компрессор (см. "Энергетика России в 21 веке" изд. ИСЭМ СО РАН, г.Иркутск 2000 г., стр. 169).The prototype of the proposed technical solution is a device for generating heat with a catalytic gas-fuel boiler with a fluidized bed of granules of a catalyst carrier made of a relatively pure oxide-iron catalyst IR-1274 supported by γ-alumina, including gas-dynamic and hydraulic circuits, containing a cylindrical boiler body, inside of which there is a heat exchanger made of parallel connected coils with forcibly circulating coolant connected to the heating network, gas jet nozzles connected by a pipeline to a gas supply unit, an air distributor, a granule breaker pipe connected to a dust collector located in the upper part of the housing, an air heater and a high-pressure fan or compressor (see "Energy of Russia in the 21st Century", edition of ISEM SB RAS, Irkutsk 2000, p. 169).

Общим основным недостатком известных технических решений является взрывоопасность работы водогрейного котла, вследствие возможности образования взрывчатых топливно-воздушных полостей под зонтами снопов газовых струй вперемежку с воздушными струями, отражающимися от днища корпуса, где взрыв мгновенно произойдет при попадании раскаленной до >800°С гранулы из зоны горения "кипящего" слоя.The common main disadvantage of the known technical solutions is the explosiveness of the operation of the boiler, due to the possibility of the formation of explosive air-fuel cavities under the umbrellas of sheaves of gas jets interspersed with air jets reflected from the bottom of the body, where the explosion will instantly occur when a pellet heated to> 800 ° C hits the zone burning of a "fluidized" layer.

Квазистационарный пульсирующий характер "кипящего" слоя гранул с фиксированным около неподвижного отверстия корнем струй газа с последующим не предсказуемым колебанием газовоздушной смеси при вертикальном подъеме ее вместе с гранулами, что, как показала практика, сопровождается образованием вертикально поднимающимися взрывчатыми пузырями "кавернами" и "свищами", что приводит к ненадежности работы установки.The quasistationary pulsating nature of the “boiling” layer of granules with the root of the gas jets fixed near the stationary hole, followed by an unpredictable oscillation of the air-gas mixture when it is vertically lifted together with the granules, which, as practice has shown, is accompanied by the formation of “caverns” and “fistulas” with vertically rising explosive bubbles , which leads to unreliability of the installation.

Недостатком известных предложений является технико-экономически необоснованный, более чем на порядок повышенный расход электроэнергии при запуске котла на разогрев массы каталитических гранул "кипящего" слоя, что практически исключает возможность создания каталитических водогрейных котлов на природном газе тепловой мощностью, превышающей 0,25 МВт, а также загрязнение окружающей среды катализаторной пылью, образующейся при истирании каталитических гранул из-за проскока микрочастиц через циклон, низкая эффективность преобразования химически связанной энергии топлива в тепловую энергию, поставляемую потребителю и, как следствие, повышенная металлоемкость и необратимые потери в атмосферу технической воды, синтезируемой в процессе беспламенного каталитического сгорания углеводородного топлива, при отсутствии возможности полезного использования ее потребителем.A disadvantage of the known proposals is the technically and economically unreasonable, more than an order of magnitude increased energy consumption when starting the boiler to heat up the mass of catalytic granules of a "fluidized bed", which virtually eliminates the possibility of creating catalytic boilers for natural gas with a thermal power exceeding 0.25 MW, and also environmental pollution with catalyst dust generated during abrasion of catalytic granules due to the passage of microparticles through a cyclone, low conversion efficiency x cally bound energy of the fuel into heat energy supplied to the consumer and, consequently, increased metal consumption and irreversible loss of process water to the atmosphere, the synthesized during the flameless catalytic combustion of a hydrocarbon fuel, without the possibility of its useful consumer.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности и эффективности работы установки за счет устранения опасности взрыва каталитического водогрейного газотопливного котла, снижения более чем на порядок потребления электроэнергии, повышения тепловой и экологической эффективности с минимальной металлоемкостью и соответственно себестоимостью в производстве при возможности изготовления таких котлов мощностью от 0,5 до 20 МВт и выше с возможностью полезного использования попутно выбрасываемой технической воды.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability and efficiency of the installation by eliminating the risk of explosion of a catalytic gas-fired gas fuel boiler, reducing electricity consumption by more than an order of magnitude, increasing thermal and environmental efficiency with minimal metal consumption and, accordingly, the cost of production, if it is possible to manufacture such boilers with a capacity of 0 , 5 to 20 MW and above with the possibility of the beneficial use of incidentally emitted industrial water.

Поставленная задача решается тем, что установка для сжигания газообразного топлива с каталитическим водогрейным котлом с кипящим слоем, включающая корпус котла, внутри которого размещен теплообменник из параллельно включенных змеевиков, подключенных к теплосети, газоструйные форсунки, соединенные трубопроводом с узлом газоснабжения, воздухораспределитель, гранулоотбойная труба, подогреватель воздуха и высоконапорный вентилятор или компрессор, дополнительно снабжена экономайзером, мокрым скруббером, подогреватель воздуха выполнен в виде конденсационно-сушильного теплообменника, а корпус котла снабжен турбоколпачковым подом с патрубками воздуховодами, размещенным в нижней части корпуса котла, а воздухораспределитель размещен под турбоколпачковым подом в корпусе котла и выполнен с внешним патрубком, соединенным с камерой воздухораспределителя с размещенными внутри патрубка пусковыми и газофакельными горелками, при этом вход теплообменника котла соединен с выходом теплообменной поверхности экономайзера, вход и выход экономайзера подключены соответственно к гранулоотбойной трубе и к подогревателю воздуха, соединенному с мокрым скруббером и через высоконапорный дутьевой вентилятор с патрубком воздухораспределителя, при этом два выхода узла газоснабжения соответственно соединены через клапаны с пусковыми и запальной газофакельными горелками, а трубопровод подключения газоструйных форсунок к узлу газоснабжения снабжен основным отсечным и газорегулирующим клапанами с электромеханизмами, колпачки над патрубками воздуховодами выполнены ассиметричными в виде эллипсоидов, газоструйные форсунки выполнены в виде ряда форсунок, размещенных вдоль по образующей линии корпуса котла с равными интервалами друг от друга, газострйные форсунки выполнены с тангенциальным вводом струй в направлении вращения столба кипящего слоя под углом 10-30° к образующей линии корпуса котла, пусковые газофакельные горелки выполнены по крайней мере с тремя пусковыми газоструйными форсунками и тангенциальным вводом факела в камеру воздухораспредлителя, пусковые горелки окружают запальную газофакельную горелку.The problem is solved in that the installation for burning gaseous fuel with a catalytic hot-water boiler with a fluidized bed, including a boiler body, inside of which there is a heat exchanger made of parallel-connected coils connected to the heating network, gas-jet nozzles connected by a pipeline to the gas supply unit, an air distributor, a pellet breaker, an air heater and a high-pressure fan or compressor are additionally equipped with an economizer, a wet scrubber, an air heater is made in the form of a condensation-drying heat exchanger, and the boiler body is equipped with a turbo-cap hearth with air ducts located in the lower part of the boiler body, and the air distributor is placed under the turbo-cap hearth in the boiler body and is made with an external pipe connected to the air distributor chamber with the starting and gas-tube placed inside the pipe burners, while the input of the heat exchanger of the boiler is connected to the output of the heat transfer surface of the economizer, the input and output of the economizer are connected respectively to a granule tube and to an air heater connected to a wet scrubber and through a high-pressure blower fan with an air distributor nozzle, while the two outputs of the gas supply unit are respectively connected through valves with the starting and pilot gas torches, and the pipeline for connecting gas-jet nozzles to the gas supply unit is equipped with a main shut-off and gas control valves with electromechanisms, caps over the ducts are made asymmetric in the form of ellipsoids, gas-jet the nozzles are made in the form of a series of nozzles placed along the generatrix line of the boiler body at equal intervals from each other, gas-jet nozzles are made with tangential injection of jets in the direction of rotation of the fluidized bed column at an angle of 10-30 ° to the generatrix line of the boiler body, starting gas torches are made with at least three starting gas-jet nozzles and a tangential torch entry into the air diffuser chamber, starting torches surround a pilot gas torch.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 схематично изображена установка для сжигания газообразного топлива с каталитическим водогрейным котлом с кипящим слоем с ее газодинамической и гидравлической схемами, на фиг.2 схематично изображена компоновка турбоколпачкового пода, на фиг.3 изображена конструкция газоструйных форсунок, на фиг.4 схематично изображена компоновка пусковых и запальной газоструйных горелок, установленных в патрубке камеры воздухораспределителя, одновременно выполняющей функции пусковой камеры факельного сгорания.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 schematically shows the installation for burning gaseous fuel with a catalytic fluidized-bed boiler with its gas-dynamic and hydraulic circuits, Fig. 2 schematically shows the layout of the turbine cap hearth, and Fig. 3 shows the construction of gas-jet nozzles, figure 4 schematically shows the layout of the starting and firing gas-jet burners installed in the nozzle of the chamber of the air distributor, simultaneously performing and starting the combustion chamber of the flare.

Предлагаемая установка состоит из газодинамического контура, включающего воздухозаборник 1, соединенный с трубной полостью конденсационного сушильного теплообменника подогревателя воздуха - пылеуловителя 2, выход которой соединен трубопроводом с высоконапорным вентилятором или компрессором 3, подключенным к патрубку 4 камеры воздухораспределителя 5, выполняющей одновременно функции камеры факельного сгорания при запуске котла 6, в патрубке 4 размещена горелка, включающая по крайней мере три пусковые факельные горелки 7, окружающие запальную газофакельную горелку 8, газосети горелок через электроклапан 9 и отсечной клапан 10 подключены соответственно к узлу газоснабжения 11, а камера воздухораспределителя 5, расположенная в корпусе котла 6 и размещенная под турбоколпачковым подом 12, включающим комплекс концентрично расположенных коротких патрубков воздуховодов 13 с ассиметрично установленными над ними колпачками 14 в виде элипсоидов, над которым вдоль по образующей линии корпуса котла 6 расположен ряд газоструйных форсунок 15, подключенных через входную задвижку 16, к которой отдельным трубопроводом подключены основной отсечной клапан 17 и газорегулирующий клапан с электромеханизмом 18, к узлу газоснабжения 11, при этом газоструйные форсунки 15, размещенные с равными интервалами друг от друга и под углом 10-30° к образующей линии корпуса котла 6, сопла которых обращены внутрь кипящего слоя с антиизометрическими сетками 19, при этом газовая полость корпуса 6 через гранулоотбойную трубу 20 выхлопной трубой 21 соединена с газовой полостью экономайзера 22, которая сообщается с межструйной газовой полостью конденсационно-сушильного теплообменника 2, а последняя соединена с мокрым скруббером-отстойником 23, снабженным выхлопной трубой 24 с размещенным на ее конце дымососом 25 и снабженным шнеком 26 для выгрузки мокрой пылевидной пасты и трубопроводом слива технической воды 27.The proposed installation consists of a gas-dynamic circuit, including an air intake 1, connected to the pipe cavity of the condensation drying heat exchanger of the air heater - dust collector 2, the outlet of which is connected by a pipe to a high-pressure fan or compressor 3, connected to the pipe 4 of the air distribution chamber 5, which simultaneously performs the functions of a flare chamber the start of the boiler 6, in the pipe 4 there is a burner, including at least three starting flare burners 7, surrounding the gas torch burner 8, the burner gas networks through the solenoid valve 9 and the shut-off valve 10 are connected respectively to the gas supply unit 11, and the air distributor chamber 5 located in the boiler body 6 and placed under the turbo-cap hearth 12, including a complex of concentrically arranged short duct pipes 13 with asymmetrically mounted above them with caps 14 in the form of ellipsoids, over which along the generatrix of the boiler body 6 there is a row of gas-jet nozzles 15 connected through an inlet valve 16 to In a separate pipeline, the main shut-off valve 17 and the gas control valve with an electromechanism 18 are connected to the gas supply unit 11, while the gas-jet nozzles 15 are placed at equal intervals from each other and at an angle of 10-30 ° to the generatrix line of the boiler body 6, the nozzles of which are facing inside the fluidized bed with anti-isometric grids 19, while the gas cavity of the housing 6 through the granule breaker pipe 20 is connected by an exhaust pipe 21 to the gas cavity of the economizer 22, which communicates with the inter-jet gas cavity but-drying heat exchanger 2, and the latter is connected to a wet scrubber-settler 23, equipped with an exhaust pipe 24 with a smoke exhauster 25 located at its end and equipped with an auger 26 for unloading the wet pulverized paste and a discharge pipe for process water 27.

Гидравлический контур включает трубопровод 28 обратной сетевой воды потребителя, подключенный ко входу теплообменной поверхности параллельно включенных змеевиков оребренных труб экономайзера 22, выход которых подключен ко входу в теплообменную поверхность параллельно включенных змеевиков труб теплообменника 29, установленного внутри корпуса котла 6, причем нижняя часть змеевиков теплообменника 29 погружена в зону кипящего слоя, а выход теплообменной поверхности соединен трубопроводом 30 с теплосетью потребителя, нижняя часть корпуса 6 снабжена люком выгрузки катализатора 31, а предлагаемая установка снабжена программно-управляющим устройством 32 АСУ ТП, к которому подключены контрольно управляющие и силовые электроцепи, коробки клапанов узла газоснабжения 11 и высоконапорный вентилятор 3.The hydraulic circuit includes a consumer return network water pipe 28 connected to the input of the heat exchange surface of the parallel connected coils of the fin tubes of the economizer 22, the output of which is connected to the entrance to the heat exchange surface of the parallel connected coils of the pipes of the heat exchanger 29 installed inside the boiler body 6, the lower part of the heat exchanger coils 29 immersed in the fluidized bed zone, and the outlet of the heat exchange surface is connected by a pipe 30 to the consumer's heating system, the lower part of the housing 6 nabzhena catalyst discharge hatch 31 and the proposed installation is provided with program-control device 32 PCS, to which are connected the control of control and power a circuit valve box assembly 11 and the high-pressure gas supply blower 3.

Предлагаемая установка работает в 3-х режимах: запуска, в основном штатном и режиме выключения. В режиме запуска при нажатии кнопки "пуск" и команде 32 АСУ ТП включает высоконапорный вентилятор 3, засасывающим атмосферный воздух через многофункциональный теплообменник воздухонагреватель 2 и нагнетающий через патрубок 4, в котором размещены пусковые 7 и запальная горелки 8, подают в камеру 5 и далее проходит через турбоколпачковый под 12, выполненный в виде диска с комплексом множества концентрично расположенных, обращенных вверх патрубков 13, что сопровождается подъемом слоя гранул и закруткой вокруг оси котла кипящего слоя, разрушением взрывчатых газовых пузырей, каверн и свищей, ассиметрично установленные колпачки 14, над которыми осуществляется регулировка тангенциального направления воздушных струй в горизонтальной и вертикальной плоскостях, предотвращают также попадание гранул катализатора в камеру 5 в нерабочем состоянии котла 6.The proposed installation works in 3 modes: start-up, mainly standard and shutdown mode. In start-up mode, when the start button is pressed and command 32, the automatic process control system includes a high-pressure fan 3, which draws in atmospheric air through a multi-function heat exchanger, an air heater 2 and pressurizes through a pipe 4, in which starting 7 and an ignition burner 8 are placed, is fed into the chamber 5 and then passes through a turbo-cap under 12, made in the form of a disk with a complex of a plurality of concentrically arranged upward facing pipes 13, which is accompanied by a raising of the granule layer and twisting of the fluidized bed around the axis of the boiler, destruction explosive gas bubbles, cavities, and fistulas, asymmetrically mounted caps 14 over which the adjustment is carried tangential direction of the air jets in the horizontal and vertical planes, also prevent ingress of catalyst granules in the chamber 5 to the boiler 6 inoperative.

Одновременно по команде АСУ ТП открывается отсечной электроклапан 10, подающий запальный газ в запальную горелку 8 с расходом 10% от основного при одновременном включении электроискрового блока известного типа, что сопровождается возникновением запального факела в патрубке 4 и контролируется ионным датчиком открытого пламени, дающим сигнал на АСУ ТП для открытия отсечного электроклапана 9, открывающего подачу по крайней мере на три параллельно включенные пусковые форсунки 7, окружающие запальную горелку 8, факел тангенциально поступает в камеру 5, возникает факел гомогенного горения при α≥3 мощностью 160 кВт, причем одновременно закрывается отсечной клапан 10 запальной горелки 8.At the same time, at the command of the automatic control system, the shut-off solenoid valve 10 opens, which supplies the ignition gas to the ignition burner 8 with a flow rate of 10% of the main one while the electric spark block of the known type is turned on, which is accompanied by the appearance of the ignition torch in the nozzle 4 and is controlled by an open flame ion sensor giving a signal to the automatic control system TP for opening the shut-off solenoid valve 9, which opens the supply to at least three parallel-connected starting nozzles 7 surrounding the ignition burner 8, the torch tangentially enters chamber 5, a torch of homogeneous combustion occurs at α≥3 with a power of 160 kW, and at the same time, the shut-off valve 10 of the pilot burner 8 closes.

Продукты сгорания СO₂ и Н₂О факела с температурой >750°С поступают через турбоколпачковый под 12 во вращающийся со скоростью 0,5 об./с "кипящий" слой.Combustion products of CO ₂ and H ₂ O of a torch with a temperature> 750 ° C enter through a turbo-cap under 12 into a “boiling” layer rotating at a speed of 0.5 rpm.

При суммарной массе катализаторных гранул около 150 кг для тепловой мощности котла 0,5 МВт в течение 15-25 минут происходит разогрев "кипящего" слоя до температуры >750°С, что контролируется термопарами.With a total mass of catalyst pellets of about 150 kg for a boiler thermal power of 0.5 MW, a “boiling” layer is heated to a temperature of> 750 ° C for 15-25 minutes, which is controlled by thermocouples.

При достижении заданной температуры по команде теплоконтрольного блока ТК 5013 в составе АСУ ТП отсечной электроклапан 9 пусковой горелки 7 закрывается и подача газа в котел 6 полностью прекращается.When the set temperature is reached by the command of the heat control unit ТК 5013 as part of the automated process control system, the shut-off solenoid valve 9 of the starting burner 7 is closed and the gas supply to the boiler 6 is completely stopped.

По команде таймера АСУ ТП через интервал 30-45 с открывается главный отсечной электроклапан 17 и на основные газоструйные форсунки 15 подается основной расход газа, который сразу же зажигается и каталитически горит в предварительно раскаленном "кипящем" слое, что характеризует окончание первого режима запуска и наступление основного штатного режима работы котла. В зависимости от величины тепловой нагрузки потребителя посредством газорегулирующего электроклапана 18 изменяется расход газа по команде термоблока ТП 5013 в составе АСУ ТП с поддержанием заданной температуры воды 95±1°С. В теплообменнике 29 в корпусе 6 и в экономайзере 22 вода нагревается с 65°С до 95°С при ее расходе в штатном режиме 14 м³/ч и воздуха 500 м³/ч.At the command of the ACS timer, in the interval 30-45 s, the main shut-off electrovalve 17 opens and the main gas flow is supplied to the main gas-jet nozzles 15, which immediately ignites and catalytically burns in a pre-heated “boiling” layer, which characterizes the end of the first start-up mode and the onset basic normal operation of the boiler. Depending on the value of the heat load of the consumer by means of a gas control solenoid valve 18, the gas flow rate changes at the command of the thermal unit TP 5013 as part of the automatic process control system while maintaining the set water temperature of 95 ± 1 ° C. In the heat exchanger 29 in the housing 6 and in the economizer 22, the water is heated from 65 ° C to 95 ° C at its normal flow rate of 14 m ³ / h and air 500 m ³ / h.

Из гранулоотбойной трубки 20 продукты сгорания направляются в газовую полость экономайзера 22, где температура продуктов сгорания снижается с 300°С до 110°С, нагревая одновременно воду из трубопровода обратной сетевой воды 28, в теплообменных поверхностях экономайзера 22, подогретая вода из которых поступает в теплообменник котла 29, а в теплообменнике 2 происходит конденсация паров воды, синтезированной в процессе каталитического горения, в количестве 15 кг/ч.From the pellet tube 20, the combustion products are sent to the gas cavity of the economizer 22, where the temperature of the combustion products decreases from 300 ° C to 110 ° C, while heating the water from the return network water pipe 28, in the heat exchange surfaces of the economizer 22, the heated water from which enters the heat exchanger boiler 29, and in the heat exchanger 2 there is a condensation of water vapor synthesized during catalytic combustion in an amount of 15 kg / h.

Сухая катализаторная пыль (~0,1 кг/сутки) из экономайзера 22, проходя через теплообменник 2 вместе с конденсатом, поступает в мокрый скруббер отстойник 23, откуда в виде пасты посредством шнека 26 выдавливается, режется и формируется, а затем после сушки в виде блоков поставляется для полезной утилизации на производство гранулированного катализатора, через смывной трубопровод 27 техническая вода после дополнительного отстоя может быть полезно использована потребителем осушенные экологически чистые продукты сгорания, т.е. CO₂ и N₂ через выхлопную трубу 24 и дымосос 25 выводятся в атмосферу. Дымосос 25 создает разрежение в тракте котла, обеспечивая более надежную его работу.Dry catalyst dust (~ 0.1 kg / day) from the economizer 22, passing through the heat exchanger 2 together with condensate, enters the wet scrubber settler 23, from where it is squeezed out, cut and formed in the form of paste using the screw 26, and then after drying in the form the blocks are supplied for useful utilization for the production of granular catalyst, through the flush pipe 27, process water, after additional sludge, can be used by the consumer for the drained, environmentally friendly combustion products, i.e. CO ₂ and N ₂ through the exhaust pipe 24 and the exhaust fan 25 are discharged into the atmosphere. Smoke exhaust 25 creates a vacuum in the boiler path, providing more reliable operation.

Тепловая энергия величиной около 20 кВт адиабатического сжатия высоконапорного вентилятора 3 полезно используется вместе с тепловой энергией воздухоподогревателем 2 при штатном режиме работы котла.Thermal energy of about 20 kW of adiabatic compression of the high-pressure fan 3 is useful to use together with the thermal energy of the air heater 2 during normal operation of the boiler.

В третьем режиме выключения при нажатии кнопки "выключение" на пульте АСУ ТП происходит закрытие основного отсечного электроклапана 17 и после охлаждения "кипящего" слоя посредством его продувки холодным воздухом в течение 10-20 минут, после чего происходит выключение вентилятора 3 по команде таймера после остывания водогрейного котла, контролируемого посредством термоблока ТП 5130 в составе АСУ ТП.In the third shutdown mode, when the “shutdown” button on the automatic process control panel is pressed, the main shut-off solenoid valve 17 closes and after the fluidized bed is cooled by blowing it with cold air for 10-20 minutes, then fan 3 is turned off by the timer command after cooling a hot water boiler controlled by a thermal block TP 5130 as part of an automatic process control system.

Claims

1. Installation for burning gaseous fuel with a catalytic fluidized-bed boiler, comprising a boiler body, inside of which there is a heat exchanger made of parallel-connected coils connected to the heating network, gas-jet nozzles connected by a pipeline to the gas supply unit, an air distributor, a granule breaker pipe, an air heater and a high-pressure a fan or compressor, characterized in that the installation is additionally equipped with an economizer, a wet scrubber, the air heater is made in de condensation-drying heat exchanger, and the boiler body is equipped with a turbo-cap hearth with ducts located in the lower part of the boiler body, and the air distributor is placed under the turbo-cap hearth in the boiler body and is made with an external pipe connected to the chamber of the air distributor with the starting and ignition tubes located inside the pipe gas torches, while the input of the boiler heat exchanger is connected to the output of the heat exchanger surface of the economizer, the input and output of the economizer are connected accordingly to the granule breaker pipe and to the air heater, connected to a wet scrubber and through a high-pressure blower fan with an air distribution pipe, while the two outputs of the gas supply unit are respectively connected through valves with starting and pilot gas torches, and the pipeline for connecting gas-jet nozzles to the gas supply unit is equipped with a main shut-off and gas control valves with electromechanisms.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the caps over the ducts are made asymmetric in the form of ellipsoids.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the gas-jet nozzles are made in the form of a series of nozzles placed along the generatrix of the boiler body at equal intervals from each other.

4. Installation according to claim 1 or 3, characterized in that the gas-jet nozzles are made with tangential injection of jets in the direction of rotation of the column of the fluidized bed at an angle of 10 ° -30 ° to the generatrix line of the boiler body.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the starting gas torch burners are made with at least three starting gas jet nozzles and a tangential torch entry into the air distributor chamber.

6. Installation according to claim 5, characterized in that the starting burners surround the pilot gas torch burner.