RU2339878C2 - Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant - Google Patents
Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339878C2 RU2339878C2 RU2006125869/06A RU2006125869A RU2339878C2 RU 2339878 C2 RU2339878 C2 RU 2339878C2 RU 2006125869/06 A RU2006125869/06 A RU 2006125869/06A RU 2006125869 A RU2006125869 A RU 2006125869A RU 2339878 C2 RU2339878 C2 RU 2339878C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- plasma
- burners
- mixture
- burner
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для растопки пылеугольных котлов и стабилизации горения (подсветки) факела в них, а также в других нагревательных установках, работающих на твердом мелкодисперсном топливе.The invention relates to energy and can be used for kindling pulverized coal boilers and stabilizing the combustion (backlight) of the torch in them, as well as in other heating installations operating on solid fine fuel.
Известен способ плазменно-угольной растопки пылеугольного котла (без использования второго вида топлива - мазута или газа) и стабилизации горения факела в нем, и известно устройство для реализации этих двух процессов ([1], Е.И.Карпенко, М.Ф.Жуков, В.Е.Мессерле, В.С.Перегудов и др. Научно-технические основы и опыт эксплуатации плазменных систем воспламенения углей. / - Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1998. - 137 с., стр.89). Способ заключается в создании нескольких отдельно горящих пылеугольных факелов, разнесенных в горизонтальной плоскости вдоль стенки топки котла. Для создания отдельногорящего пылеугольного факела пылеугольную аэросмесь подают по пылепроводу в камеру термохимической подготовки (ТХП) топлива плазменно-угольной горелки, генерируют низкотемпературную плазму в плазмотроне, расположенном на входе в камеру ТХП, подают струю плазмы в камеру ТХП, получают топливную смесь в результате горения части угля и нагрева аэросмеси до выхода горючих компонентов в газовую фазу, затем подают эту топливную смесь из горелки в топку, в топку подают вторичный воздух, где он смешивается с топливной смесью с образованием факела.There is a method of plasma-coal kindling of a coal-fired boiler (without using a second type of fuel - fuel oil or gas) and stabilization of the torch burning in it, and a device is known for implementing these two processes ([1], E. I. Karpenko, M. F. Zhukov , V.E. Messerle, V.S. Peregudov, et al. Scientific and technical fundamentals and operating experience of plasma coal ignition systems. / - Novosibirsk: Science. Siberian Publishing Company RAS, 1998. - 137 p., P. 89). The method consists in creating several separately burning pulverized coal flames spaced horizontally along the wall of the boiler furnace. To create a separate burning pulverized coal torch, the pulverized coal mixture is fed through the dust conduit to the thermochemical preparation chamber (THC) of the plasma-coal burner fuel, a low-temperature plasma is generated in the plasma torch located at the entrance to the THC chamber, the plasma stream is fed into the THC chamber, and the fuel mixture is obtained as a result of burning part coal and heating the mixture until the combustible components enter the gas phase, then this fuel mixture is fed from the burner to the furnace, secondary air is fed into the furnace, where it is mixed with the fuel mixture New with the formation of a torch.
Устройство содержит несколько (четыре) плазменно-угольных горелок, равномерно распределенных по длине одной стенки котла так, что их оси параллельны и находятся в одной горизонтальной плоскости ([1], стр.89). Устье каждой горелки находится в отдельной амбразуре. Плазменно-угольная горелка содержит камеру термохимической подготовки топлива (муфель), плазмотрон, установленный на входной части камеры термохимической подготовки топлива, пылепровод подачи потока аэросмеси в камеру термохимической подготовки топлива и канал вторичного воздуха.The device contains several (four) plasma-coal burners uniformly distributed along the length of one boiler wall so that their axes are parallel and are in the same horizontal plane ([1], p. 89). The mouth of each burner is located in a separate embrasure. A plasma-coal burner contains a thermochemical fuel preparation chamber (muffle), a plasma torch mounted on the inlet of the thermochemical fuel preparation chamber, a dust pipe for supplying the mixture flow to the thermochemical fuel preparation chamber, and a secondary air channel.
В известном способе плазменно-угольной растопки пылеугольного котла и стабилизации горения факела в нем и устройстве для его осуществления поступающие в топку четыре потока горящей пылеугольной аэромеси отстоят друг от друга на значительном (~2 м) расстоянии. Тепловое взаимодействие между ними очень слабое, что влечет рост мехнедожога (снижение полноты сгорания) угля. Для восполнения тепла, потерянного с недожогом, требуется увеличение расхода угля и мощности плазмотрона на его воспламенение, так как последняя находится в прямой зависимости от расхода аэросмеси ([1], стр.34). Оба эти фактора снижают экономические показатели процессов растопки котла и подсветки факела.In the known method for plasma-coal kindling of a pulverized coal boiler and stabilization of the torch burning in it and a device for its implementation, the four streams of burning pulverized coal mixtures entering the furnace are separated by a considerable (~ 2 m) distance. The thermal interaction between them is very weak, which entails the growth of a mechanical burn (decrease in the completeness of combustion) of coal. To compensate for the heat lost with a non-burn, an increase in the consumption of coal and the power of the plasma torch for its ignition are required, since the latter is directly dependent on the flow rate of the air mixture ([1], p. 34). Both of these factors reduce the economic indicators of the boiler kindling and torch lighting processes.
В качестве прототипа выбран способ плазменно-угольной растопки котла и устройство для его реализации, описанные в книге [1] на стр.96. Способ включает подачу пылеугольной аэросмеси в камеры термохимической подготовки двух плазменно-угольных горелок, генерирование низкотемпературной плазмы в плазмотроне каждой из горелок, подачу струи плазмы в камеру термохимической подготовки, воспламенение аэросмеси плазмой и получение топливной смеси в камере термохимической подготовки каждой из двух горелок в результате горения части угля и нагрева всей аэросмеси до выхода горючих компонентов, подачу полученной топливной смеси из этих двух горелок в топку котла, подачу вторичного воздуха из этих горелок в топку с образованием двух горящих факелов.As a prototype, the method of plasma-coal kindling of the boiler and the device for its implementation, described in the book [1] on page 96, were selected. The method includes feeding a pulverized coal mixture into the thermochemical preparation chambers of two plasma-coal burners, generating a low-temperature plasma in the plasma torch of each burner, supplying a plasma jet to the thermochemical preparation chamber, igniting the plasma mixture and receiving the fuel mixture in the thermochemical preparation chamber of each of the two burners as a result of combustion parts of coal and heating the entire mixture until the combustible components exit, supplying the resulting fuel mixture from these two burners to the boiler furnace, supplying secondary th air of the burners in the furnace to form two torches.
Устройство содержит две плазменно-угольных горелки, каждая из которых содержит камеру термохимической подготовки топлива, плазмотрон, установленный на входной части камеры термохимической подготовки топлива, пылепровод подачи потока аэросмеси на вход в эту камеру, канал подачи вторичного воздуха в топку котла у выходного торца камеры термохимической подготовки топлива. При этом горелки расположены на противоположных стенках котла и ориентированы встречно.The device contains two plasma-coal burners, each of which contains a thermochemical fuel preparation chamber, a plasma torch mounted on the inlet part of the thermochemical fuel preparation chamber, a dust pipe for supplying the mixture flow to the entrance to this chamber, a secondary air supply channel to the boiler furnace at the output end of the thermochemical chamber fuel preparation. In this case, the burners are located on opposite walls of the boiler and are oriented in the opposite direction.
Способ и работа устройства осуществляются следующим образом. Включают плазмотроны обеих плазменно-угольных горелок и подают в горелки пылеугольную аэросмесь. Задают расходы вторичного воздуха в эти горелки. Вытекающая из плазмотрона плазменная струя взаимодействует с поступающей из пылепровода в камеру термохимической подготовки пылеугольной аэросмесью и воспламеняет ее. В результате горения части угля аэросмесь нагревается внутри камеры термохимической подготовки, происходит выделение горючих компонентов из угля и частичная газификация коксового остатка. На выходе из камеры термохимической подготовки в топку получают топливную смесь с температурой 1200-1300 К и содержанием горючих в газовой фазе до 40%. Такая смесь устойчиво горит при смешении с вторичным воздухом.The method and operation of the device are as follows. The plasma torches of both plasma-coal burners are turned on and pulverized coal mixture is fed into the burners. Set the secondary air flow rate to these burners. The plasma jet flowing out of the plasma torch interacts with the pulverized coal mixture coming from the dust conduit into the thermochemical preparation chamber and ignites it. As a result of burning part of the coal, the aerosol is heated inside the thermochemical preparation chamber, the combustion of the components from coal and the partial gasification of the coke residue. At the exit from the thermochemical preparation chamber, a fuel mixture with a temperature of 1200-1300 K and a combustible content in the gas phase of up to 40% is obtained into the furnace. This mixture burns steadily when mixed with secondary air.
Недостаток известного способа и устройства заключается в следующем. В таком варианте, основанном на получении двух факелов из плазменных пылеугольных горелок, размещенных на противоположных стенках котла, тепловое взаимодействие этих факелов в какой-то мере возможно лишь при условии небольших размеров котла и на поздней стадии растопки, когда температура в топке будет высокой, будет увеличен расход угля (аэросмеси) и их длина возрастет. На начальной, наиболее ответственной, стадии растопки расход угля минимален, дальнобойность факела каждой плазменной пылеугольной горелки не превышает 2-2,5 м, после чего он под действием восходящего потока газа в топке изгибается и направляется вверх, а его температура быстро падает. В этом случае факелы двух плазменных пылеугольных горелок не образуют общий факел: даже для котлов относительно небольшой паропроизводительности (~200 т/ч) расстояние между горелками в такой схеме их размещения около 7 м. Поэтому эффективное тепловое взаимодействие между факелами горелок отсутствует. Объем высокотемпературной зоны факела отдельной горелки, максимальная температура в нем, время пребывания частиц угля в высокотемпературной зоне и их полнота сгорания ниже, чем в объединенном факеле двух горелок. Тепло, потерянное с недожогом угля, компенсируют увеличением расхода аэросмеси и мощности плазмотрона для ее воспламенения. К тому же, снижение полноты сгорания угля снижает экономические показатели ТЭС и создает опасность возгорания отложений в газоходе.The disadvantage of this method and device is as follows. In this embodiment, based on the receipt of two torches from plasma dust-coal burners placed on opposite walls of the boiler, the thermal interaction of these torches is to some extent possible only if the boiler is small in size and at the late stage of kindling, when the temperature in the furnace is high, it will be increased consumption of coal (air mixtures) and their length will increase. At the initial, most critical, stage of kindling, coal consumption is minimal, the range of the flame of each plasma dust-coal burner does not exceed 2-2.5 m, after which it bends and goes up under the action of an upward gas flow in the furnace, and its temperature drops rapidly. In this case, the torches of two plasma pulverized coal burners do not form a common torch: even for boilers of relatively low steam capacity (~ 200 t / h), the distance between the burners in this arrangement is about 7 m.Therefore, there is no effective thermal interaction between the torches of the burners. The volume of the high-temperature zone of the torch of an individual burner, the maximum temperature in it, the residence time of coal particles in the high-temperature zone and their completeness of combustion are lower than in the combined torch of two burners. The heat lost with the burning of coal is compensated by an increase in the flow rate of the air mixture and the power of the plasma torch for its ignition. In addition, a decrease in the completeness of combustion of coal reduces the economic performance of thermal power plants and creates a risk of ignition of deposits in the flue.
В основу группы изобретений положена задача создания способа плазменно-угольной растопки пылеугольного котла и стабилизации горения факела в нем и устройства для его осуществления, которые обеспечивают устойчивую и надежную реализацию этих процессов при более высокой полноте сгорания угля и меньших затратах электроэнергии на плазмотроны.The basis of the group of inventions is the creation of a method for plasma-coal kindling of a pulverized coal boiler and stabilization of the torch burning in it and a device for its implementation, which provide a stable and reliable implementation of these processes with a higher completeness of coal combustion and lower energy costs for plasmatrons.
Технический результат: надежная и устойчивая растопка котла или подсветка факела без использования второго вида топлива при снижении мехнедожога угля, электрической мощности, подводимой к плазмотронам, и сохранении условий удобства эксплуатации.EFFECT: reliable and stable kindling of a boiler or torch illumination without using a second type of fuel while reducing coal burnout, electric power supplied to the plasma torches, and maintaining operating conditions.
Для достижения этого результата в способе плазменно-угольной растопки пылеугольного котла и стабилизации горения факела в нем, включающем подачу пылеугольной аэросмеси в камеры термохимической подготовки топлива двух плазменно-угольных горелок, генерирование низкотемпературной плазмы в плазмотроне каждой из горелок, подачу струи плазмы в камеру термохимической подготовки, воспламенение аэросмеси плазмой и получение топливной смеси в камере термохимической подготовки каждой из двух горелок в результате горения части угля и нагрева всей аэросмеси до выхода из угля горючих компонентов и частичной газификации коксового остатка, подачу полученной топливной смеси из этих двух горелок в топку котла, подачу вторичного воздуха из этих двух горелок в топку с образованием двух горящих факелов, согласно изобретению полученные в двух горелках факелы объединяют при их выходе в топку на расстоянии не более 5d от выходного торца каждой горелки в один горящий факел; здесь d - внутренний диаметр канала плазменно-угольной горелки, из которого горящая топливная смесь вытекает в топку.To achieve this result, in a method for plasma-coal kindling of a pulverized coal boiler and stabilization of the torch burning in it, including supplying a pulverized coal mixture into the chambers of thermochemical fuel preparation of two plasma-coal burners, generating a low-temperature plasma in the plasmatron of each burner, supplying a plasma jet to the thermochemical preparation chamber ignition of aerosol mixtures by plasma and obtaining a fuel mixture in the chamber of thermochemical preparation of each of the two burners as a result of burning part of coal and heating the entire mixture until the combustible components exit the coal and partial coke gasification, supply of the resulting fuel mixture from these two burners to the boiler furnace, supply of secondary air from these two burners to the furnace with the formation of two burning torches, according to the invention, the torches obtained in two burners are combined their exit to the furnace at a distance of no more than 5d from the output end of each burner into one burning torch; here d is the inner diameter of the channel of the plasma-coal burner, from which the burning fuel mixture flows into the furnace.
Для углей с выходом летучих Vdaf менее 30% предпочтителен способ, в котором в камеру термохимической подготовки каждой из этих двух горелок подают часть общего потока пылеугольной аэросмеси данной горелки, а остальную аэросмесь данной горелки подают в ее камеру смешения, расположенную ниже по потоку за камерой термохимической подготовки, смешивают эту аэросмесь в камере смешения с топливной смесью, подаваемой из камеры термохимической подготовки данной горелки, в результате частичного горения угля нагревают ее до выхода горючих компонентов из угля и частичной газификации коксового остатка, затем полученную в камере смешения каждой из двух горелок топливную смесь подают в топку, также из этих горелок в топку подают вторичный воздух, полученные в двух горелках факелы объединяют при их выходе в топку на расстоянии не более 5d от выходного торца каждой горелки в один горящий факел;For coals with a volatile V daf yield of less than 30%, a method is preferred in which a part of the total pulverized-coal air mixture of this burner is fed into the thermochemical preparation chamber of each of these two burners, and the remaining air mixture of this burner is fed into its mixing chamber located downstream of the chamber thermochemical preparation, mix this aerosol in the mixing chamber with the fuel mixture supplied from the thermochemical preparation chamber of this burner, as a result of partial burning of coal, it is heated until the combustible components of coal and partial gasification of the coke residue, then the fuel mixture obtained in the mixing chamber of each of the two burners is fed into the furnace, secondary air is also fed from these burners into the furnace, the torches obtained in the two burners are combined when they exit into the furnace at a distance of no more than 5d from the outlet end of each burner to one burning torch;
Для достижения технического результата в устройстве для плазменно-угольной растопки пылеугольного котла и стабилизации горения факела в нем, содержащем две плазменных пылеугольных горелки, каждая из которых содержит камеру термохимической подготовки топлива, внутренняя поверхность которой футерована огнеупорным материалом, плазмотрон, пылепровод подачи потока аэросмеси в камеру термохимической подготовки топлива, канал подачи в топку вторичного воздуха, согласно изобретению плазменные пылеугольные горелки размещают на одной стенке котла, оси их камер термохимической подготовки располагаются в одной вертикальной плоскости, эти оси параллельны друг другу, а расстояние между ними не превышает 5d; здесь d - внутренний диаметр канала плазменно-угольной горелки, из которого горящая топливная смесь вытекает в топку.To achieve a technical result in a device for plasma-coal kindling of a coal-fired boiler and stabilization of the torch burning in it, containing two plasma coal-dust burners, each of which contains a thermochemical fuel preparation chamber, the inner surface of which is lined with refractory material, a plasma torch, a dust pipe for supplying the mixture flow to the chamber thermochemical preparation of fuel, the feed channel into the furnace of the secondary air, according to the invention, plasma pulverized coal burners are placed on one wall ke of the boiler, the axes of their thermochemical preparation chambers are located in one vertical plane, these axes are parallel to each other, and the distance between them does not exceed 5d; here d is the inner diameter of the channel of the plasma-coal burner, from which the burning fuel mixture flows into the furnace.
На котле может быть установлено и использоваться при растопке одновременно несколько таких устройств.Several such devices can be installed and used on the boiler when kindling at the same time.
Объединение полученных в двух горелках факелов при их выходе в топку в один общий горящий факел позволяет увеличить объем высокотемпературной зоны и максимальную температуру в ней, что обеспечивает увеличение времени пребывания частиц угля в этой зоне и температуру их нагрева. Это влечет снижение недожога угля и повышение выделившегося тепла при заданном его расходе. Таким способом достигают снижения расхода угля на растопку и мощности плазмотронов, необходимой для его воспламенения.Combining the torches obtained in two burners when they enter the furnace into one common burning torch allows increasing the volume of the high-temperature zone and the maximum temperature in it, which ensures an increase in the residence time of coal particles in this zone and the temperature of their heating. This entails a reduction in the underburning of coal and an increase in the released heat at a given flow rate. In this way, a reduction in the consumption of coal for kindling and the power of the plasmatrons necessary for its ignition are achieved.
Подача в камеру термохимической подготовки каждой из двух горелок части общего потока пылеугольной аэросмеси данной горелки, подача остальной аэросмеси данной горелки в ее камеру смешения, расположенную ниже по потоку за камерой термохимической подготовки, подача в камеру смешения топливной смеси из камеры термохимической подготовки данной горелки, нагрев этой остальной аэросмеси в результате частичного горения угля до выхода горючих компонентов и получение из нее топливной смеси, последующая подача полученной в камере смешения каждой из двух горелок топливной смеси в топку, подача из этих горелок в топку вторичного воздуха - эти операции позволяют снизить мощность плазмотронов, необходимую для растопки котла, и снизить габариты горелки в области размещения на ней плазмотрона. (Ввод всей аэросмеси в камеру термохимической подготовки сопровождается увеличением ее диаметра и мощности плазмотрона - увеличением габаритов плазменно-угольной горелки в области плазмотронов.) Последнее обстоятельство позволяет выбрать оптимальное - по условиям воспламенения аэросмеси в камере термохимической подготовки и предотвращения шлакования ее поверхностей - размещение плазмотрона на горелке и улучшить условия эксплуатации устройства. Так, например, с повышением концентрации угля в аэросмеси энергозатраты на ее плазменное воспламенение снижаются ([1], стр.80). По сечению пылепровода концентрация чаще не одинакова, либо ее специально задают такой. Подобно этому шлакование поверхностей камеры термохимической подготовки ([1], стр.106) можно предотвратить выбором варианта компоновки плазмотрона с камерой с учетом особенностей течения в ней аэросмеси. Поэтому важно, чтобы имелась возможность установить плазмотрон в оптимальном месте. Слияние при выходе в топку полученных в двух таких горелках факелов в один общий факел позволяет повысить полноту сгорания угля.Submission to the thermochemical preparation chamber of each of the two burners a part of the total pulverized-coal air mixture of the given burner, supply of the rest of the given mixture of this burner to its mixing chamber, located downstream of the thermochemical preparation chamber, supply of the fuel mixture from the thermochemical preparation chamber of this burner to the mixing chamber, heating this remaining mixture as a result of partial combustion of coal to the exit of combustible components and obtaining from it a fuel mixture, the subsequent supply received in the mixing chamber second of the two burners fuel mixture into the furnace, the supply of the burners in the furnace secondary air - these operations can reduce the plasmatron power required for firing the boiler, and reduce the size of the burner on the siting thereon plasmatron. (The introduction of the entire mixture into the thermochemical preparation chamber is accompanied by an increase in its diameter and power of the plasma torch — an increase in the size of the plasma-coal burner in the plasma torch region.) The latter circumstance allows us to choose the optimal one — according to the conditions of ignition of the mixture in the thermochemical preparation chamber and to prevent slagging of its surfaces — placing the plasma torch on burner and improve the operating conditions of the device. So, for example, with an increase in the concentration of coal in the air mixture, the energy consumption for its plasma ignition decreases ([1], p. 80). Over the cross section of the dust pipe, the concentration is often not the same, or it is specifically assigned to this. Similarly, slagging of the surfaces of the thermochemical preparation chamber ([1], p. 106) can be prevented by choosing the layout of the plasma torch with the chamber, taking into account the peculiarities of the flow of aerosol mixtures in it. Therefore, it is important that it is possible to install the plasmatron in an optimal location. The merging at the exit to the furnace of the torches obtained in two such burners into one common torch allows to increase the completeness of coal combustion.
Размещение плазменных пылеугольных горелок по две штуки на одной стенке котла так, что оси камер термохимической подготовки этих горелок параллельны и находятся в одной вертикальной плоскости, позволяет повысить тепловое взаимодействие между потоками горящей топливной смеси, вытекающими из этих двух горелок в топку, и получить из них один общий факел. Это дает возможность снизить недожог угля, осуществить полномасштабную растопку котла или подсветку факела при меньшем его расходе и меньшей электрической мощности, подводимой к плазмотронам. С увеличением расстояния между осями камер термохимической подготовки двух плазменных пылеугольных горелок снижается тепловое взаимодействие между вытекающими из камер потоками горящей топливной смеси и снижается эффект от использования изобретения. К тому же, устройство предпочтительно располагать под основной пылеугольной горелкой и задать его большим не представляется возможным. В ином случае это расстояние не должно превышать 5d.Placement of plasma pulverized coal burners in two pieces on one wall of the boiler so that the axes of the thermochemical preparation chambers of these burners are parallel and in the same vertical plane, allows you to increase the thermal interaction between the flows of the burning fuel mixture flowing from these two burners into the furnace, and get from them one common torch. This makes it possible to reduce the underburning of coal, to carry out full-scale kindling of the boiler or to illuminate the torch at a lower consumption and lower electric power supplied to the plasma torches. With increasing distance between the axes of the chambers of thermochemical preparation of two plasma pulverized coal burners, the thermal interaction between the streams of the burning fuel mixture flowing from the chambers decreases and the effect of using the invention decreases. In addition, the device is preferably located under the main pulverized coal burner and set it large is not possible. Otherwise, this distance should not exceed 5d.
Вариант ввода вторичного воздуха в топку через индивидуальные каналы вторичного воздуха каждой из двух плазменных пылеугольных горелок или через один общий для них канал, который охватывает обе камеры термохимической подготовки или расположен под ними, между ними или над ними, не является определяющим фактором с точки зрения энергозатрат на плазмотроны, в особенности на первой стадии растопки, когда расход угля минимален, а значит, минимальна и потребность в окислителе. Объясняется это тем, что, как правило, в топке имеются неплотности, через которые в нее поступает воздух («присосы»), и требуемый его расход через канал вторичного воздуха небольшой. Поэтому вариант размещения канала вторичного воздуха определяется преимущественно конструктивными условиями компоновки горелок и особенностями аэродинамики топки.The option of introducing secondary air into the furnace through the individual secondary air channels of each of the two plasma pulverized coal burners or through one channel common to them, which covers both thermochemical preparation chambers or is located under them, between them or above them, is not a determining factor in terms of energy consumption on plasmatrons, especially in the first stage of kindling, when the consumption of coal is minimal, which means that the need for an oxidizing agent is also minimal. This is explained by the fact that, as a rule, there are leaks in the furnace through which air enters into it (“suction cups”), and its required flow rate through the secondary air channel is small. Therefore, the placement option of the secondary air channel is determined mainly by the design conditions of the layout of the burners and the aerodynamics of the furnace.
В случае такого расположения предлагаемого устройства (блока из двух плазменных пылеугольных горелок) под основной пылеугольной горелкой котла оси обеих камер термохимической подготовки плазменных пылеугольных горелок находятся в одной вертикальной плоскости с осью основной горелки, благодаря действию создаваемого в топке восходящего течения газов и архимедовой силы на высокотемпературный поток, полученный из плазменно-угольных горелок, улучшается взаимодействие между этим высокотемпературным потоком и поступающей из основной пылеугольной горелки котла холодной аэросмесью, что обеспечивает более полное воспламенение последней. Это позволяет снизить тепловую мощность плазменных пылеугольных горелок, а вместе с ней и подводимую к плазмотронам электрическую мощность.In the case of such an arrangement of the proposed device (a block of two plasma dust coal burners) under the main dust coal burner of the boiler, the axes of both thermochemical preparation chambers of plasma dust coal burners are in the same vertical plane with the axis of the main burner due to the action of the upward gas flow and the Archimedean force on the high temperature the stream obtained from plasma-coal burners improves the interaction between this high-temperature stream and coming from the main dust boiler burner with cold air mixture, which provides a more complete ignition of the latter. This allows reducing the thermal power of plasma pulverized coal burners, and with it the electric power supplied to the plasma torches.
Применение в предлагаемых выше устройствах двух плазменных пылеугольных горелок, каждая из которых в дополнение к камере термохимической подготовки снабжена камерой смешения, располагающейся ниже по потоку аэросмеси за камерой термохимической подготовки, и пылепроводом подачи потока пылеугольной аэросмеси в эту камеру смешения позволяет снизить мощность плазмотронов и габариты горелок в области их размещения. При этом увеличивается расстояние в области горелок между плазмотронами и расширяются возможности выбора оптимального с точки зрения удобства эксплуатации и эффективности плазменно-угольной растопки варианта размещения плазменного оборудования на котле. Слияние при выходе в топку полученных в двух таких горелках факелов в один общий факел позволяет повысить полноту сгорания угля.The use of two plasma pulverized coal burners in the devices proposed above, each of which, in addition to the thermochemical preparation chamber, is equipped with a mixing chamber located downstream of the aerosol mixture behind the thermochemical preparation chamber, and a dust conduit for supplying the pulverized coal mixture flow into this mixing chamber can reduce the power of the plasma torches and burner dimensions in the field of their placement. At the same time, the distance in the region of the burners between the plasma torches increases and the possibilities for choosing the best option for placing plasma equipment on the boiler in terms of ease of use and plasma-coal kindling are expanded. The merging at the exit to the furnace of the torches obtained in two such burners into one common torch allows to increase the completeness of coal combustion.
Применению способа и устройства для растопки котла на базе двух плазменно-угольных горелок благоприятствует то обстоятельство, что при растопке часто используется четное количество таких горелок [1].The use of the method and device for kindling a boiler based on two plasma-coal burners is favored by the fact that when kindling an even number of such burners is often used [1].
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
В камеру термохимической подготовки 1 и 2 каждой из двух горелок по пылепроводам 5 и 6 соответственно подают угольную аэросмесь, где она взаимодействует с плазмой, генерируемой в плазмотроне 3 и 4 соответственно. Часть угля сгорает, нагревая аэросмесь до выхода горючих компонентов из остального угля и частичной газификации коксового остатка. Полученную топливную смесь подают в топку 9. Также в топку подают вторичный воздух по каналам 7 и 8 этих горелок. Полученные в двух горелках факелы объединяют при их выходе в топку в один горящий факел 10.In the chamber of
На фиг.1 изображено устройство для плазменно-угольной растопки котла и подсветки факела - его продольный разрез в вертикальной плоскости; на фиг.2 показан пример схемы устройства, в котором обе плазменные пылеугольные горелки в дополнение к камере термохимической подготовки имеют камеру смешения.Figure 1 shows a device for plasma-coal kindling of a boiler and torch lighting - its longitudinal section in a vertical plane; figure 2 shows an example of a device in which both plasma pulverized coal burners in addition to the chamber of thermochemical preparation have a mixing chamber.
Устройство содержит две плазменных пылеугольных горелки, каждая из которых включает: камеру термохимической подготовки топлива соответственно 1 и 2, внутренняя поверхность которой футерована огнеупорным материалом; плазмотрон 3 и 4, установленный на входной части камеры термохимической подготовки топлива; пылепровод 5 и 6 подачи потока аэросмеси на вход в эту камеру; канал 7 и 8 подачи вторичного воздуха в топку, охватывающий каждую камеру термохимической подготовки у ее выходного торца. Камеры термохимической подготовки устанавливают так, что их оси находятся в одной вертикальной плоскости, параллельны друг другу, а расстояние h между ними не превышает 5d.The device contains two plasma pulverized coal burners, each of which includes: a chamber for thermochemical preparation of fuel, respectively 1 and 2, the inner surface of which is lined with refractory material; a
Канал вторичного воздуха делают индивидуальным для каждой камеры термохимической подготовки - фиг.1, или общим, охватывающим эти две камеры в части, обращенной к топке, или общим для двух камер и расположенным над ними, между ними или под ними. Это определяется аэродинамикой топки (ее нарушение может быть причиной, например, возникновения шлакования топки в зоне горелок) и конструктивными возможностями компоновки плазменного оборудования с котельным.The secondary air channel is made individual for each chamber of thermochemical preparation - Fig. 1, or common, covering these two chambers in the part facing the firebox, or common to two chambers and located above them, between them or below them. This is determined by the aerodynamics of the furnace (its violation can be the cause, for example, of slagging of the furnace in the burner zone) and the constructive capabilities of the arrangement of plasma equipment with a boiler room.
На фиг.1 изображена пара плазменно-угольных горелок, в каждой из которых имеется одна камера - камера термохимической подготовки. В равной мере изобретение относится и к варианту, когда используется пара плазменных пылеугольных горелок и каждая горелка имеет вторую камеру - камеру смешения 11 и 12 соответственно, в которую аэросмесь вводится минуя камеру термохимической подготовки 1 и 2, в данной схеме горелки - через дополнительный пылепровод 13 и 14, фиг.2. Аналогично может использоваться пара плазменно-угольных горелок с иным способом ввода аэросмеси в камеру смешения (см., например, [1], стр.72 и стр.114).Figure 1 shows a pair of plasma-coal burners, each of which has one chamber - a chamber of thermochemical preparation. The invention equally applies to the option when a pair of plasma dust-coal burners is used and each burner has a second chamber — a mixing
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
В камеры термохимической подготовки 1 и 2 подают первичный воздух, включают плазмотроны 3 и 4 обеих плазменных пылеугольных горелок и по пылепроводам 5 и 6 подают пылеугольную аэросмесь. Задают расходы вторичного воздуха через каналы 7 и 8 в эти горелки. Вытекающая из плазмотрона плазменная струя взаимодействует с поступающей из пылепровода в камеру термохимической подготовки пылеугольной аэромесью и воспламеняет ее. В результате горения части угля вся аэросмесь нагревается, происходит выделение горючих компонентов из угля и частичная газификация коксового остатка. На выходе из обеих камер термохимической подготовки в топку получают топливную смесь с температурой выше 1000 К и содержанием горючих в газовой фазе до 40%. Такая смесь устойчиво горит в топке при смешении с вторичным воздухом. Вытекающие из горелок потоки горящей топливной смеси при выходе в топку объединяют и образуют единый факел. Объем высокотемпературной зоны, время пребывания частиц угля в ней, а также температура в таком факеле возрастают, что обеспечивает снижение недожога угля и большее количество выделяющегося в результате этого тепла. Таким образом, с использованием изобретения требуемое количество тепла получают при меньшем расходе угля (благодаря снижению его недожога) и меньшей электрической мощности, подводимой к плазмотронам (благодаря снижению расхода аэросмеси).Primary air is supplied to the
Пример 1. Использовалось устройство для растопки котла, изображенное на фиг.1. Две плазменные пылеугольные горелки размещены так, что оси их камер термохимической подготовки находятся в одной вертикальной плоскости. Каналы вторичного воздуха - индивидуальные на обе горелки. Внутренний диаметр камеры термохимической подготовки плазменной пылеугольной горелки d=0,250 м, оси камер параллельны и расстояние между ними h=0,950 м (3,8×d). Номинальная мощность каждого плазмотрона 100 кВт. Использовался каменный уголь с выходом летучих на горючую массу Vdaf=32-35%. Осуществлялась растопка котла из холодного состояния. Основные горелки котла отключены. Расход угля в каждую плазменно-угольную горелку задавали 0,5 кг/с, концентрация угля в аэросмеси 0,5 кг угля на кг воздуха. Выбранный первоначально расход вторичного воздуха поддерживался в последующем неизменным. При подводимой к каждому плазмотрону мощности 90 кВт наблюдалось устойчивое горение угольной аэросмеси в топке. В установившемся режиме максимальная температура газа в общем факеле, полученном при слиянии двух потоков, вытекающих из камер термохимической подготовки, достигала 1160°С. Содержание горючих в уносах в пробах, полученных через 1 час работы плазменных пылеугольных горелок, составило 28%.Example 1. Used the device for kindling the boiler, shown in figure 1. Two plasma pulverized coal burners are placed so that the axis of their thermochemical preparation chambers are in the same vertical plane. Secondary air channels - individual for both burners. The inner diameter of the chamber for thermochemical preparation of a plasma pulverized coal burner is d = 0.250 m, the axis of the chambers are parallel and the distance between them is h = 0.950 m (3.8 × d). The rated power of each plasma torch is 100 kW. Coal was used with the release of volatile fuels V daf = 32-35%. The boiler was kindled from a cold state. The main burners of the boiler are off. The consumption of coal in each plasma-coal burner was set at 0.5 kg / s, the concentration of coal in aerosol mixtures was 0.5 kg of coal per kg of air. The initially selected secondary air flow rate was subsequently maintained unchanged. With a power of 90 kW supplied to each plasmatron, stable combustion of the coal air mixture in the furnace was observed. In the steady state, the maximum gas temperature in the common flare obtained by the confluence of two streams flowing from the thermochemical preparation chambers reached 1160 ° С. The content of combustibles in entrainment in samples obtained after 1 hour of operation of plasma pulverized coal burners amounted to 28%.
Пример 2. Условия испытаний аналогичны примеру 1, но расстояние между осями камер термохимической подготовки h=1,45 м (около 6×d). Максимальная температура общего факела составила 1080°С, а содержание горючих в уносах - 33%. В этом варианте при увеличении h свыше 5×d снизилась температура и возрос недожог угля - снизился эффект теплового взаимодействия факелов.Example 2. The test conditions are similar to example 1, but the distance between the axes of the chambers of the thermochemical preparation h = 1.45 m (about 6 × d). The maximum temperature of the common torch was 1080 ° С, and the fuel content in fly ash was 33%. In this embodiment, with an increase in h above 5 × d, the temperature decreased and the underburn of coal increased - the effect of thermal interaction of flares decreased.
Пример 3. Использовалось устройство, подобное изображенному на фиг.1, но канал вторичного воздуха - один на обе камеры термохимической подготовки. Остальные условия проведения испытаний такие же, как в примере 1. В этом варианте максимальная температура газа в общем факеле была равна 1190°С, а содержание горючих в уносах - 27,5%. Результаты этого варианта близки к результатам примера 1.Example 3. A device similar to that shown in Fig. 1 was used, but the secondary air channel was one for both thermochemical preparation chambers. The rest of the test conditions are the same as in example 1. In this embodiment, the maximum gas temperature in the total flare was equal to 1190 ° C, and the fuel content in the entrainment was 27.5%. The results of this option are close to the results of example 1.
Пример 4. В испытаниях использовалось устройство по прототипу, в котором плазменно-угольные горелки располагались по одной на двух противолежащих стенках топки котла. Режим проведения испытаний был аналогичен примеру 1. Наблюдались два отдельно горящих факела, вытекающих из двух горелок. Максимальная температура в факелах была 940 и 980°С, а содержание горючих в уносах было около 38%, что существенно хуже результатов примера 1.Example 4. In the tests, a prototype device was used, in which the plasma-coal burners were located one on two opposite walls of the boiler furnace. The test mode was similar to Example 1. Two separately burning torches were observed flowing from two burners. The maximum temperature in the flares was 940 and 980 ° C, and the fuel content in the ablation was about 38%, which is significantly worse than the results of example 1.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006125869/06A RU2339878C2 (en) | 2006-07-17 | 2006-07-17 | Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006125869/06A RU2339878C2 (en) | 2006-07-17 | 2006-07-17 | Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006125869A RU2006125869A (en) | 2008-01-27 |
| RU2339878C2 true RU2339878C2 (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=39109457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006125869/06A RU2339878C2 (en) | 2006-07-17 | 2006-07-17 | Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2339878C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108325359A (en) * | 2017-06-02 | 2018-07-27 | 中国石油化工股份有限公司 | A kind of method of the online coke cleaning of low-temperature plasma waste gas treatment device |
| RU2762202C1 (en) * | 2021-03-31 | 2021-12-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method for oil-free steaming of steam and water boilers |
-
2006
- 2006-07-17 RU RU2006125869/06A patent/RU2339878C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Карпенко Е.И.и др. Научно-технические основы и опыт эксплуатации плазменных систем воспламенения углей на ТЭС. - Новосибирск: Наука, Сибирское предприятие РАН, 1998, с.95, 96, р.4.10, р.4.11. Мессерле В.Е.и др. Плазменная безмазутная растопка котлов и стабилизация горения пылеугольного факела. - Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1995, с.86-88, р.3.6. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108325359A (en) * | 2017-06-02 | 2018-07-27 | 中国石油化工股份有限公司 | A kind of method of the online coke cleaning of low-temperature plasma waste gas treatment device |
| RU2762202C1 (en) * | 2021-03-31 | 2021-12-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method for oil-free steaming of steam and water boilers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006125869A (en) | 2008-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI85910C (en) | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER ATT STARTA PANNAN I ETT KRAFTVERK SOM UTNYTTJAR FAST BRAENSLE SAMT FOER ATT SAEKERSTAELLA FOERBRAENNINGEN AV BRAENSLET. | |
| CN101324341B (en) | Apparatus and method for pulverized coal boiler pure oxygen ignition / steady combustion | |
| JP2016191544A (en) | Method for combustion management in firing installations and firing installation | |
| RU2533269C2 (en) | Burner module for steel-casting units | |
| EP2751484B1 (en) | Combustion apparatus with indirect firing system | |
| RU2336465C2 (en) | Method of plasma-coal kindling of boiler | |
| RU2339878C2 (en) | Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant | |
| JPS59500482A (en) | burner | |
| RU2466331C1 (en) | Kindling coal burner | |
| RU2294486C1 (en) | Pulverized-coal burner | |
| RU2174649C2 (en) | Pulverized-coal lighting-up burner and method of its operation | |
| RU2201554C1 (en) | Method for plasma ignition of pulverized coal | |
| CN101479530B (en) | Oxygen-enhanced combustion of unburned carbon in ash | |
| RU2267055C1 (en) | Method for common burning of natural gas and dust of carbon- containing material in vertical prismatic tetrahedral fire box of boiler | |
| RU2543648C1 (en) | Plasma pulverised coal burner | |
| KR890000328B1 (en) | Combustion of coal-water slurries | |
| CN110006038A (en) | Incinerator, which is matched, applies burning stove | |
| EP2863123B1 (en) | Method of low-emission incineration of low and mean calorific value gases containing NH3, HCN, C5H5N, and other nitrogen-containing compounds in combustion chambers of industrial power equipment, and the system for practicing the method | |
| Messerle et al. | Plasma Technology for Enhancement of Pulverized Coal Ignition and Combustion | |
| Karpenko et al. | Use of plasma fuel systems at thermal power plants in Russia, Kazakhstan, China, and Turkey | |
| RU2047048C1 (en) | Device for firing pulverized fuel | |
| RU111258U1 (en) | DUST BURNER BURNER | |
| RU2407948C1 (en) | Three-stage coal combustion method by using plasma thermochemical treatment | |
| RU2054599C1 (en) | Method of kindling boiler unit | |
| RU72410U1 (en) | INSTALLATION FOR IGNITION AND STABILIZATION OF COMBUSTION OF WATER-COAL FUEL (OPTIONS) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090718 |