RU2451876C1 - Method to control heat generator capacity with fluidised bed - Google Patents
Method to control heat generator capacity with fluidised bed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451876C1 RU2451876C1 RU2010147265/06A RU2010147265A RU2451876C1 RU 2451876 C1 RU2451876 C1 RU 2451876C1 RU 2010147265/06 A RU2010147265/06 A RU 2010147265/06A RU 2010147265 A RU2010147265 A RU 2010147265A RU 2451876 C1 RU2451876 C1 RU 2451876C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- heat generator
- heat
- air
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения и при сжигании топлива для нагрева рабочих тел, где сжигание различных топлив происходит в псевдоожиженном слое.The invention relates to a power system and can be used in heat supply systems and in the combustion of fuel for heating working fluids, where the combustion of various fuels takes place in a fluidized bed.
Известен способ регулирования тепловой мощности каталитического теплогенератора, описанный в патенте РФ №2124674, F23C 11/02, 10.01.99. Теплогенератор состоит из вертикального корпуса с патрубками подачи воздуха и топлива в нижней части, между которыми внутри корпуса размещена газораспределительная решетка со слоем гранулированного катализатора окисления, в средней части генератора размещен теплообменник из U-образных трубок, под которыми распложена неизотермическая насадка, на внешней поверхности корпуса имеется охлаждающая рубашка, причем рубашка выполнена водяной и состоит из независимых секций, работающих параллельно и подключенных последовательно к теплообменнику. Наличие водяной секционной рубашки на корпусе выше и ниже уровня неизотермической насадки позволяет регулировать количество теплоты, отводимой из зоны горения, за счет отключения или включения секций водяной рубашки.A known method of regulating the thermal power of a catalytic heat generator described in the patent of the Russian Federation No. 2124674, F23C 11/02, 10.01.99. The heat generator consists of a vertical casing with air and fuel supply pipes in the lower part, between which inside the casing there is a gas distribution grill with a layer of granular oxidation catalyst, in the middle part of the generator there is a heat exchanger from U-shaped tubes, under which a non-isothermal nozzle is placed, on the outer surface of the casing there is a cooling shirt, and the shirt is made water and consists of independent sections working in parallel and connected in series to the heat transfer nniku. The presence of a water sectional jacket on the case above and below the level of the non-isothermal nozzle allows you to adjust the amount of heat removed from the combustion zone by disabling or enabling sections of the water jacket.
Недостатками известного способа регулирования мощности каталитического теплогенератора являются:The disadvantages of the known method of regulating the power of the catalytic heat generator are:
1. Наличие водяной рубашки на корпусе приводит к сильному охлаждению слоя катализатора в зоне горения топлива и, как следствие, увеличению выбросов CO и NOx.1. The presence of a water jacket on the housing leads to strong cooling of the catalyst layer in the fuel combustion zone and, as a result, an increase in CO and NO x emissions.
2. При отключении отдельной секции рубашки ее температура быстро достигает температуры слоя катализатора 700-800°C. При необходимости вновь повысить мощность теплогенератора, подача воды в эту секцию становится невозможной из-за испарения воды и повышения давления в секции вплоть до давлений вызывающих ее разрушение.2. When you turn off a separate section of the shirt, its temperature quickly reaches the temperature of the catalyst layer 700-800 ° C. If it is necessary to increase the power of the heat generator again, the water supply to this section becomes impossible due to the evaporation of water and the increase in pressure in the section up to the pressures causing its destruction.
3. Наличие на корпусе водяной рубашки в зоне горения топлива затрудняет или делает невозможным пуск теплогенератора в работу, т.к. во время пуска слой катализатора в зоне горения необходимо нагреть до температуры каталитического зажигания топлива 200-400°C (температура зажигания зависит от активности катализатора). За счет рубашки будет происходить сильное охлаждение слоя катализатора.3. The presence of a water jacket on the body in the fuel combustion zone makes it difficult or impossible to start the heat generator into operation, as during start-up, the catalyst layer in the combustion zone must be heated to a temperature of catalytic ignition of the fuel 200-400 ° C (the ignition temperature depends on the activity of the catalyst). Due to the shirt will be a strong cooling of the catalyst layer.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ регулирования тепловой мощности каталитического теплогенератора за счет изменения поверхности теплообмена, контактирующей с псевдоожиженным слоем катализатора, описанный в патенте РФ №2232942, F23D 14/18, F23C 10/00, 20/07/2004.Closest to the claimed method is a method of controlling the thermal power of a catalytic heat generator by changing the heat exchange surface in contact with the fluidized catalyst bed described in RF patent No. 2232942, F23D 14/18,
Известный каталитический теплогенератор состоит из вертикального корпуса с патрубками подачи воздуха и топлива, между которыми внутри корпуса размещена воздухораспределительная решетка со слоем гранулированного катализатора окисления, в средней части теплогенератора размещен теплообменник с шахматно-ширмовым расположением теплообменных трубок, под которыми расположены неизотермическая и организующая насадки, в корпусе под неизотермической насадкой предусмотрен патрубок для выгрузки катализатора и/или несколько патрубков для выгрузки катализатора над неизотермической насадкой, в корпусе выше уровня псевдоожиженного слоя предусмотрен патрубок для загрузки катализатора.The known catalytic heat generator consists of a vertical housing with air and fuel supply pipes, between which inside the housing there is an air distribution grill with a layer of granular oxidation catalyst, in the middle part of the heat generator there is a heat exchanger with a chessboard-screen arrangement of heat transfer tubes, under which are non-isothermal and organizing nozzles, in a housing for a catalyst unloading and / or several nozzles for Booting catalyst over nonisothermal nozzle in the casing above the level of the fluidized bed is provided for catalyst loading pipe.
Наличие патрубков для выгрузки и загрузки катализатора позволяет изменять уровень катализатора в теплогенераторе во время его работы, что дает возможность изменять величину поверхности теплообменника, контактирующего с катализатором и, следовательно, менять тепловую мощность теплогенератора без изменения расхода воздуха, воды на теплообменник и сохранении оптимальной температуры в зоне горения топлива 700-800°C.The presence of pipes for unloading and loading the catalyst allows you to change the level of the catalyst in the heat generator during its operation, which makes it possible to change the surface area of the heat exchanger in contact with the catalyst and, therefore, change the heat capacity of the heat generator without changing the flow of air, water to the heat exchanger and maintaining the optimum temperature in fuel combustion zone 700-800 ° C.
Схема каталитического теплогенератора (по прототипу) приведена на фигуре.The scheme of the catalytic heat generator (according to the prototype) is shown in the figure.
Теплогенератор состоит из вертикального корпуса (1), в котором размещены секции подвода воздуха (а), горения (б), теплосъема (в) и сепарационная зона (г). Секция подвода воздуха (а) состоит из камеры с патрубком (6) для ввода воздуха и предназначена для равномерного распределения воздуха по сечению газораспределительной решетки (4), а при боковом вводе воздуха дополнительно для изменения направления потока воздуха на 90°.The heat generator consists of a vertical housing (1), in which sections for supplying air (a), combustion (b), heat removal (c) and a separation zone (d) are placed. The air supply section (a) consists of a chamber with a pipe (6) for air inlet and is intended for uniform distribution of air over the gas distribution grill cross section (4), and with lateral air inlet, additionally for changing the air flow direction by 90 °.
Секция горения (б) отделена от секции подвода воздуха газораспределительной решеткой (4) и имеет патрубки для подачи газообразного (24) или жидкого (8) или твердого топлива (7), патрубок с вентилем или заслонкой для выгрузки катализатора (14). Дополнительно, в секции горения над газораспределительной решеткой размещена объемная организующая насадка (9) (перед неизотермической насадкой (10), например, из проволочных решеток, с живым сечением 50-90% с величиной отверстий 2-15 диаметров частиц катализатора и долей свободного объема в пакете решеток 85-95%.The combustion section (b) is separated from the air supply section by the gas distribution grill (4) and has nozzles for supplying gaseous (24) or liquid (8) or solid fuel (7), a nozzle with a valve or shutter for discharging the catalyst (14). Additionally, in the combustion section above the gas distribution grill there is a volumetric organizing nozzle (9) (in front of a non-isothermal nozzle (10), for example, of wire grids, with a live section of 50-90% with openings of 2-15 diameters of the catalyst particles and fractions of free volume in a packet of lattices of 85-95%.
Секция теплосъема (в) состоит из теплообменника (3) и объемной неизотермической насадки (10), размещенной под теплообменником над организующей насадкой. В секции теплосъема расположены патрубок входа холодной воды (11), патрубок для выхода нагретой воды (12), сифон (18) с вентилем для слива воды из теплообменника во время остановки теплогенератора при температурах наружного воздуха ниже 0°C; патрубки (15), (16), (17) с вентилями или заслонками для выгрузки катализатора.The heat removal section (c) consists of a heat exchanger (3) and a volume non-isothermal nozzle (10) placed under the heat exchanger above the organizing nozzle. In the heat removal section, there is a cold water inlet pipe (11), a heated water outlet pipe (12), a siphon (18) with a valve for draining water from the heat exchanger when the heat generator stops at outdoor temperatures below 0 ° C; nozzles (15), (16), (17) with valves or dampers for unloading the catalyst.
Сепарационная зона (г) расположена в верхней части теплогенератора и имеет патрубок (5) для выхода дымовых газов, патрубок с вентилем или заслонкой (13) для перегрузки катализатора, патрубок (2) для засыпки катализатора, предохранительную мембрану (21).The separation zone (g) is located in the upper part of the heat generator and has a nozzle (5) for the exit of flue gases, a nozzle with a valve or damper (13) for overloading the catalyst, a nozzle (2) for filling the catalyst, and a safety membrane (21).
Каталитический теплогенератор работает следующим образом. В теплогенератор через патрубок (2) загружают катализатор, количество которого соответствует максимальной мощности теплогенератора. Воздух по патрубку (6) подается в секцию подвода воздуха (а), проходит газораспределительную решетку (4) в секцию горения (б), куда по патрубкам (24) или (8) или (7) подается топливо (газовое или жидкое или твердое).The catalytic heat generator operates as follows. The catalyst, the amount of which corresponds to the maximum power of the heat generator, is loaded into the heat generator through the pipe (2). Air is supplied through the pipe (6) to the air supply section (a), the gas distribution grid (4) passes to the combustion section (b), where fuel (gas, liquid or solid) is supplied through the pipes (24) or (8) or (7) )
Частицы катализатора приводятся в псевдоожиженное состояние под действием восходящего потока воздуха и дымовых газов. В секции горения происходит выделение тепла за счет сгорания топлива на катализаторе.The particles of the catalyst are brought into a fluidized state under the action of an upward flow of air and flue gases. In the combustion section, heat is released due to the combustion of fuel on the catalyst.
Горячие дымовые газы и катализатор проходят через неизотермическую насадку (10) в секцию теплосъема, где отдают тепло теплообменнику и охлаждаются. Холодный катализатор возвращается в зону горения. Основное количество теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в секции горения, передается в секцию теплосъема частицами катализатора. Далее дымовые газы проходят через сепарационную зону и устройство против уноса катализатора (23). Отвод теплоты происходит через поверхность теплообменника (3), погруженного в псевдоожиженный слой. Отвод теплоты от дымовых газов происходит через поверхность, находящуюся в надслоевом пространстве сепарационной зоны, или на дополнительном теплообменнике (экономайзере), установленном вне теплогенератора. Вода в теплообменник поступает по патрубку (11) с температурой 40-60°C и выходит из теплообменника (3) с температурой 80-100°C.Hot flue gases and the catalyst pass through a non-isothermal nozzle (10) into the heat removal section, where heat is transferred to the heat exchanger and cooled. The cold catalyst returns to the combustion zone. The main amount of heat released during the combustion of fuel in the combustion section is transferred to the heat removal section of the catalyst particles. Next, the flue gases pass through the separation zone and the device against the entrainment of the catalyst (23). Heat is removed through the surface of a heat exchanger (3) immersed in a fluidized bed. Heat is removed from the flue gases through a surface located in the superlayer space of the separation zone, or on an additional heat exchanger (economizer) installed outside the heat generator. Water enters the heat exchanger through a pipe (11) with a temperature of 40-60 ° C and leaves the heat exchanger (3) with a temperature of 80-100 ° C.
Автоматическое регулирование температуры в зоне горения топлива (б) и температуры горячей воды на выходе (12) из теплогенератора осуществляется путем отключения и включения подачи топлива. При достижении предельной температуры горячей воды, например, 95°C и температуры в зоне горения топлива, например, 800°C происходит отключение подачи топлива. При снижении температуры в зоне горения ниже 800°C и температуры воды ниже 90 С происходит включение подачи топлива. Снижение температуры слоя происходит достаточно быстро. Снижение температуры горячей воды (12) происходит более медленно и поэтому регулирование режимов работы теплогенератора осуществляется в зависимости от температуры горячей воды, т.е. подача топлива включается только после снижения температуры воды до 90°C. При этом температура слоя в секции горения может понижаться и ниже 700°C.Automatic control of the temperature in the fuel combustion zone (b) and the temperature of the hot water at the outlet (12) from the heat generator is carried out by turning the fuel supply off and on. When the limit temperature of hot water, for example, 95 ° C and the temperature in the combustion zone of fuel, for example, 800 ° C, the fuel supply is switched off. When the temperature in the combustion zone decreases below 800 ° C and the water temperature is below 90 ° C, the fuel supply is switched on. The decrease in the temperature of the layer occurs rather quickly. The decrease in the temperature of hot water (12) occurs more slowly, and therefore the regulation of the operating modes of the heat generator is carried out depending on the temperature of the hot water, i.e. The fuel supply is switched on only after the water temperature drops to 90 ° C. In this case, the temperature of the layer in the combustion section may decrease even below 700 ° C.
При максимальной мощности потребления тепла в системе отопления, соответствующей максимальной мощности теплогенератора, температура в секции горения сохраняется в пределах 700-800°C при изменении температуры горячей воды в пределах 5-10°C. С уменьшением теплосъема в системе отопления происходит повышение температуры обратной (холодной) воды (11) выше регламентированной 40-60°C. Это приводит к увеличению интервала времени между отключением и включением подачи топлива в секцию горения, и, как следствие, снижению температуры в секции горения существенно ниже 700°C. В свою очередь, снижение температуры в секции горения ниже 700°C приводит к уменьшению полноты сгорания топлива и увеличению выбросов CO и NOx с дымовыми газами. Поэтому при повышении температуры обратной воды (11) выше предельной открывается вентиль или клапан на патрубке (14) и выгружается часть катализатора из теплогенератора, например, в бункер (19). Это приводит к уменьшению поверхности теплообменника (3), погруженного в псевдоожиженный слой и снижению мощности теплогенератора. Как следствие, при этом интервал времени между включением и отключением подачи топлива в секцию горения уменьшается и температура в секции горения сохраняется в пределах 700-800°C. При наличии автоматического уровнемера на бункере (19) количество отгружаемого катализатора строго соответствует значению температуры обратной воды (11). При отсутствии уровнемера отгрузка катализатора из теплогенератора производится ступенчато самотеком через патрубки (15) или (16) или (17) и т.д. путем открытия вентилей или заслонок в соответствии со значением температуры обратной воды (11).With the maximum power of heat consumption in the heating system corresponding to the maximum power of the heat generator, the temperature in the combustion section remains within 700-800 ° C with a change in the temperature of hot water within 5-10 ° C. With a decrease in heat removal in the heating system, the temperature of the return (cold) water (11) increases above the regulated 40-60 ° C. This leads to an increase in the time interval between turning off and turning on the fuel supply to the combustion section, and, as a result, lowering the temperature in the combustion section is significantly lower than 700 ° C. In turn, a decrease in temperature in the combustion section below 700 ° C leads to a decrease in the completeness of fuel combustion and an increase in emissions of CO and NO x with flue gases. Therefore, when the return water temperature (11) rises above the limit, a valve or valve on the pipe (14) opens and a part of the catalyst is unloaded from the heat generator, for example, into the hopper (19). This leads to a decrease in the surface of the heat exchanger (3) immersed in the fluidized bed and a decrease in the power of the heat generator. As a result, the time interval between turning on and off the fuel supply to the combustion section decreases and the temperature in the combustion section remains within the range of 700-800 ° C. In the presence of an automatic level gauge on the hopper (19), the amount of catalyst shipped strictly corresponds to the return water temperature (11). In the absence of a level gauge, the catalyst is shipped from the heat generator stepwise by gravity through nozzles (15) or (16) or (17), etc. by opening valves or dampers in accordance with the return water temperature (11).
Обратное повышение мощности теплогенератора с увеличением теплосъема в системе отопления и снижении температуры обратной воды (11) на входе в теплообменник (3) проводится догрузкой катализатора в теплогенератор до необходимого уровня.The reverse increase in the heat generator capacity with increasing heat removal in the heating system and lowering the temperature of the return water (11) at the inlet to the heat exchanger (3) is carried out by loading the catalyst into the heat generator to the required level.
Минимальная мощность теплогенератора достигается при отсутствии контакта псевдоожиженного слоя с теплообменными поверхностями. При этом топливо сгорает в избытке воздуха, обеспечивающем поддержание температуры в слое катализатора 700-800°C, а дымовые газы отдают теплоту и охлаждаются до необходимой температуры на существующих теплообменных поверхностях в теплогенераторе и в экономайзере. При этом количество теплоты, которое содержится в дымовых газах и передается теплообменным поверхностям в конвективном режиме, соответствует предельному минимуму тепловой мощности теплогенератора. Минимальное количество воздуха задается скоростью псевдоожижения частиц катализатора и не может быть уменьшено ниже скорости начала псевдоожижения.The minimum power of the heat generator is achieved in the absence of contact of the fluidized bed with heat transfer surfaces. In this case, the fuel burns in excess air, which maintains the temperature in the catalyst layer 700-800 ° C, and flue gases give off heat and cool to the required temperature on existing heat-exchange surfaces in the heat generator and in the economizer. In this case, the amount of heat that is contained in the flue gases and transferred to the heat exchange surfaces in convective mode, corresponds to the maximum minimum heat capacity of the heat generator. The minimum amount of air is set by the rate of fluidization of the catalyst particles and cannot be reduced below the rate of onset of fluidization.
Недостатком известного способа регулирования тепловой мощности теплогенератора является невозможность уменьшения тепловой мощности ниже номинальной более чем на 70-80%. При длительной эксплуатации теплогенератора в теплое время года в режиме получения теплоты только для горячего водоснабжения требуемая мощность теплогенератора обычно менее 20-30%. При отсутствии или малом потреблении горячей воды необходимо в течение суток либо останавливать теплогенератор и проводить повторный пуск при появлении водоразбора, либо иметь резервный теплогенератор меньшей мощности.The disadvantage of this method of regulating the thermal power of the heat generator is the inability to reduce thermal power below the nominal by more than 70-80%. With long-term operation of the heat generator in the warm season in the mode of obtaining heat only for hot water supply, the required power of the heat generator is usually less than 20-30%. If there is no or small consumption of hot water, it is necessary during the day to either stop the heat generator and restart it when a tapping occurs, or have a backup heat generator of lower power.
Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в разработке способа регулирования тепловой мощности каталитического теплогенератора, эффективно использующего теплоту при сжигании топлива при экологической чистоте отходящих газов и обеспечивающего снижение тепловой мощности менее чем 20-30% от номинальной без изменения конструкции теплогенератора.The problem solved by the present invention is to develop a method for controlling the thermal power of a catalytic heat generator that efficiently uses heat when burning fuel with environmental cleanliness of the exhaust gases and provides a reduction in thermal power of less than 20-30% of the nominal without changing the design of the heat generator.
Задача решается предлагаемым способом регулирования мощности за счет изменения поверхности теплообмена, контактирующей с псевдоожиженным слоем катализатора в каталитическом теплогенераторе, состоящем из вертикального корпуса с патрубками подачи воздуха и топлива в нижней части, патрубками отвода дымовых газов и загрузки катализатора в верхней части, с газораспределительной решеткой внутри корпуса между патрубками подачи воздуха и топлива, на которой находится слой гранулированного катализатора окисления, выше которой последовательно размещены организующая и неизотермическая насадки, теплообменник, а на корпусе под неизотермической насадкой расположен патрубок для выгрузки катализатора, при этом регулирование тепловой мощности теплогенератора проводят изменением расхода воздуха, подаваемого на псевдоожижение, и количества сжигаемого топлива за счет изменения размера гранул катализатора и/или за счет изменения плотности гранул катализатора, находящегося в теплогенераторе.The problem is solved by the proposed method of power control by changing the heat transfer surface in contact with the fluidized bed of the catalyst in the catalytic heat generator, consisting of a vertical casing with air and fuel supply pipes in the lower part, flue gas exhaust pipes and catalyst loading in the upper part, with a gas distribution grill inside housing between the air and fuel supply pipes, on which there is a layer of granular oxidation catalyst, above which is followed the organizing and non-isothermal nozzles, a heat exchanger are placed on the body, and a pipe for unloading the catalyst is located on the body under the non-isothermal nozzle, while the heat output of the heat generator is controlled by changing the air flow supplied to the fluidization and the amount of fuel burned by changing the size of the catalyst granules and / or due to changes in the density of the granules of the catalyst located in the heat generator.
В каталитический теплогенератор можно загружать смесь гранулированного катализатора окисления и гранул инертного материала..A mixture of granular oxidation catalyst and granules of inert material can be loaded into a catalytic heat generator ..
Технический результат - уменьшение количества сжигаемого топлива и тепловой мощности теплогенератора.The technical result is a reduction in the amount of fuel burned and the heat capacity of the heat generator.
Предлагаемый способ реализуют в теплогенераторе, описанном в патенте РФ №2232942, F23D 14/18, F23C 10/00, 20/07/2004.The proposed method is implemented in the heat generator described in the patent of the Russian Federation No. 2232942, F23D 14/18, F23C 10/00, 20/07/2004.
В таблице 1 приведена зависимость изменения полной тепловой мощности теплогенератора в зависимости от среднего размера частиц применяемого катализатора. Не меняя конструктивных размеров теплогенератора можно уменьшить расход воздуха на псевдоожижение и, соответственно, его тепловую мощность более чем в 25 раз за счет уменьшения размера частиц катализатора, т.е. до менее 4% от полной мощности.Table 1 shows the dependence of the change in the total thermal power of the heat generator depending on the average particle size of the catalyst used. Without changing the design dimensions of the heat generator, it is possible to reduce the air flow for fluidization and, accordingly, its thermal power by more than 25 times by reducing the size of the catalyst particles, i.e. up to less than 4% of full power.
В теплогенераторе обычно используют полидисперсный катализатор с размером гранул 1,0-2,0 мм. Средний размер гранул 1,5 мм. При этом скорость начала псевдоожижения для такого катализатора составляет 0,5 м/с. Рабочая скорость псевдоожижения 1 м/с.A polydisperse catalyst with a particle size of 1.0-2.0 mm is usually used in a heat generator. The average granule size is 1.5 mm. The velocity of the beginning of fluidization for such a catalyst is 0.5 m / s. The working fluidization speed of 1 m / s.
С уменьшением размера гранул катализатора скорость начала псевдоожижения и соответственно рабочая скорость уменьшается (таблица 1).With a decrease in the size of the granules of the catalyst, the rate of onset of fluidization and, accordingly, the working speed decreases (table 1).
При эксплуатации теплогенератора при скоростях воздуха близких к началу псевдоожижения крупных частиц катализатора происходит сепарация частиц по высоте псевдоожиженного слоя. В нижней части слоя находятся в основном крупные частицы. В верхней части слоя «кипят» мелкие частицы. При эксплуатации теплогенератора в теплый период года уменьшение мощности проводят, сливая катализатор из нижнего патрубка 14, расположенного внизу псевдоожиженного слоя над газораспределительной решеткой. При этом из слоя удаляются в основном крупные частицы. В зависимости от требуемой тепловой нагрузки выбирают необходимую мощность теплогенератора и, соответственно, проводят догрузку теплогенератора катализатором с необходимым размером через патрубок 13 и снижают расход воздуха до номинального (таблица 1). Последующее регулирование мощности выполняют, сливая часть катализатора с освобождением теплообменной поверхности, погруженной в слой.During operation of the heat generator at air velocities close to the beginning of the fluidization of large catalyst particles, particles are separated along the height of the fluidized bed. In the lower part of the layer are mainly large particles. Small particles “boil” in the upper part of the layer. During operation of the heat generator in the warm season, power reduction is carried out by draining the catalyst from the
Аналогичный результат достигается при использовании катализатора с более низкой плотностью.A similar result is achieved when using a catalyst with a lower density.
В таблице 2 приведена зависимость изменения полной тепловой мощности теплогенератора при загрузке катализаторов меньшей плотности при сохранении среднего размера частиц применяемого катализатора. Не меняя конструктивных размеров теплогенератора можно также уменьшить расход воздуха на псевдоожижение и, соответственно, его тепловую мощность.Table 2 shows the dependence of the change in the total thermal power of the heat generator when loading catalysts of lower density while maintaining the average particle size of the used catalyst. Without changing the design dimensions of the heat generator, it is also possible to reduce the air flow for fluidization and, accordingly, its heat output.
В настоящее время в промышленные теплогенераторы в соответствии с со способом сжигания топлив, описанном в патенте РФ 2057988, F23C 11/02, 10.04.1996, загружается смесь катализатора и инертного теплоносителя (речной песок). Как показано в примерах 7-8, замена части катализатора на песок не приводит к снижению мощности теплогенератора. Количество токсичных веществ в дымовых газах практически не изменятся при уменьшении мощности теплогенератора до 50 кВт.Currently, a mixture of a catalyst and an inert coolant (river sand) is loaded into industrial heat generators in accordance with the method of burning fuels described in RF patent 2057988,
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1 (прототип).Example 1 (prototype).
В теплогенератор (в соответствии с приведенной фигурой) тепловой мощностью 230 кВт загружают 150 л катализатора со средним диаметром гранул 1,5 мм и плотностью 1500 кг/м3. В качестве топлива используют порошкообразный бурый уголь Канско-Ачинского месторождения. Рабочая скорость псевдоожижения катализатора воздухом составляет 1,0 м/с. Скорость начала псевдоожижения катализатора - 0,5 м/с. Температуру в слое поддерживают на уровне 750°C. Степень выгорания угля составляет 99,0-99,5%. Количество монооксида углерода в дымовых газах 0,05-0,06 об.%. Количество оксидов азота 100-150 мг/м3.In a heat generator (in accordance with the above figure) with a thermal power of 230 kW load 150 l of catalyst with an average diameter of granules of 1.5 mm and a density of 1500 kg / m 3 . Powdered brown coal of the Kansk-Achinsk deposit is used as fuel. The working fluidization rate of the catalyst with air is 1.0 m / s. The velocity of the onset of fluidization of the catalyst is 0.5 m / s. The temperature in the layer is maintained at 750 ° C. The degree of burnout of coal is 99.0-99.5%. The amount of carbon monoxide in flue gases is 0.05-0.06 vol.%. The amount of nitrogen oxides is 100-150 mg / m 3 .
Тепловая мощность 230 кВтThermal Power 230 kW
Пример 2.Example 2
Аналогичен примеру 1. В теплогенератор (в соответствии с приведенной фигурой) загружается 150 л катализатора со средним диаметром гранул 1,0 мм и плотностью 1500 кг/м3. Рабочая скорость псевдоожижения катализатора воздухом 0,62 м/с. Скорость начала псевдоожижения катализатора 0,31 м/с.. Температуру в слое поддерживают на уровне 750°C. Степень выгорания угля составляет 99,0-99,5%. Количество монооксида углерода в дымовых газах 0,05-0,06 об.%. Количество оксидов азота 100-150 мг/м3.Similar to example 1. In the heat generator (in accordance with the figure) is loaded with 150 l of catalyst with an average diameter of granules of 1.0 mm and a density of 1500 kg / m 3 . The working fluidization rate of the catalyst with air is 0.62 m / s. The catalyst fluidization initiation rate is 0.31 m / s. The temperature in the bed is maintained at 750 ° C. The degree of burnout of coal is 99.0-99.5%. The amount of carbon monoxide in flue gases is 0.05-0.06 vol.%. The amount of nitrogen oxides is 100-150 mg / m 3 .
Тепловая мощность 143 кВтThermal Power 143 kW
Пример 3.Example 3
В теплогенератор (в соответствии с приведенной фигурой) загружают 150 л катализатора со средним диаметром гранул 0,5 мм и плотностью 1500 кг/м3. Рабочая скорость псевдоожижения катализатора воздухом 0,22 м/с. Скорость начала псевдоожижения катализатора 0,11 м/с.In the heat generator (in accordance with the above figure) load 150 l of catalyst with an average diameter of granules of 0.5 mm and a density of 1500 kg / m 3 . The working fluidization rate of the catalyst with air is 0.22 m / s. The velocity of the onset of fluidization of the catalyst is 0.11 m / s.
Полученная тепловая мощность 51 кВт.The resulting heat output is 51 kW.
Пример 4.Example 4
В теплогенератор (в соответствии с приведенной фигурой) загружают 150 л катализатора со средним диаметром гранул 0,2 мм и плотностью 1500 кг/м3. Рабочая скорость псевдоожижения катализатора воздухом 0,04 м/с. Скорость начала псевдоожижения катализатора 0,02 м/с.In the heat generator (in accordance with the above figure) load 150 l of catalyst with an average diameter of granules of 0.2 mm and a density of 1500 kg / m 3 . The working fluidization rate of the catalyst with air is 0.04 m / s. The velocity of the start of catalyst fluidization is 0.02 m / s.
Тепловая мощность 9 кВт.
Пример 5.Example 5
Аналогичен примеру 1. В теплогенератор (в соответствии с фигурой) загружают 150 л катализатора со средним диаметром гранул 1,5 мм и плотностью 1000 кг/м3. Рабочая скорость псевдоожижения катализатора воздухом 0,76 м/с. Скорость начала псевдоожижения катализатора 0,38 м/с.Similar to example 1. In the heat generator (in accordance with the figure) load 150 l of catalyst with an average diameter of granules of 1.5 mm and a density of 1000 kg / m 3 . The working fluidization rate of the catalyst with air is 0.76 m / s. The velocity of the beginning of the fluidization of the catalyst of 0.38 m / s
Тепловая мощность 175 кВт.Thermal power 175 kW.
Пример 6.Example 6
В теплогенератор (в соответствии с фигурой) загружают 150 л катализатора со средним диаметром гранул 1,5 мм и плотностью 500 кг/м3. Рабочая скорость псевдоожижения катализатора воздухом 0,46 м/с. Скорость начала псевдоожижения катализатора 0,23 м/с.In the heat generator (in accordance with the figure) load 150 l of catalyst with an average diameter of granules of 1.5 mm and a density of 500 kg / m 3 . The working fluidization rate of the catalyst with air is 0.46 m / s. The velocity of the beginning of the fluidization of the catalyst of 0.23 m / s
Тепловая мощность 106 кВт.Thermal power 106 kW.
Пример 7 (прототип).Example 7 (prototype).
В теплогенератор (в соответствии с приведенной фигурой) загружают 150 л смеси катализатора со средним диаметром гранул 1,5 мм и плотностью 1500 кг/м3 и гранулы речного песка с размером 1,3 мм и плотностью 2500 кг/м3 в соотношении 1:3 по объему соответственно. Рабочая скорость псевдоожижения смеси гранул катализатора и песка воздухом 1,0 м/с. Скорость начала псевдоожижения смеси 0,5 м/с. Степень выгорания угля составляет 99,0-99,5%. Количество монооксида углерода в дымовых газах 0,05-0,06 об.%. Количество оксидов азота 100-150 мг/м3.In the heat generator (in accordance with the above figure), 150 l of a mixture of catalyst with an average diameter of granules of 1.5 mm and a density of 1500 kg / m 3 and granules of river sand with a size of 1.3 mm and a density of 2500 kg / m 3 are charged in a ratio of 1: 3 by volume, respectively. The working fluidization rate of the mixture of catalyst granules and sand with air is 1.0 m / s. The velocity of the beginning of the fluidization of the mixture is 0.5 m / s. The degree of burnout of coal is 99.0-99.5%. The amount of carbon monoxide in flue gases is 0.05-0.06 vol.%. The amount of nitrogen oxides is 100-150 mg / m 3 .
Тепловая мощность 230 кВтThermal Power 230 kW
Пример 8.Example 8
В теплогенератор (в соответствии с приведенной фигурой) загружают 150 л смеси катализатора со средним диаметром гранул 0,5 мм и плотностью 1500 кг/м3 и гранулы речного песка с размером 0,4 мм и плотностью 2500 кг/м3 в соотношении 1:3 по объему соответственно. Рабочая скорость псевдоожижения смеси гранул катализатора и песка воздухом 0,22 м/с. Скорость начала псевдоожижения смеси 0,11 м/с. Степень выгорания угля составляет 99,0-99,5%. Количество монооксида углерода в дымовых газах 0,05-0,06 об.%. Количество оксидов азота 100-150 мг/м3.In a heat generator (in accordance with the figure), 150 l of a mixture of catalyst with an average diameter of granules of 0.5 mm and a density of 1500 kg / m 3 and granules of river sand with a size of 0.4 mm and a density of 2500 kg / m 3 are charged in a ratio of 1: 3 by volume, respectively. The working fluidization rate of a mixture of catalyst granules and sand with air 0.22 m / s. The velocity of the fluidization of the mixture is 0.11 m / s. The degree of burnout of coal is 99.0-99.5%. The amount of carbon monoxide in flue gases is 0.05-0.06 vol.%. The amount of nitrogen oxides is 100-150 mg / m 3 .
Тепловая мощность - 52 кВт.Thermal power - 52 kW.
Таким образом, заявляемый способ регулирования тепловой мощности теплогенератора позволяет увеличить пределы изменения мощности теплогенератора с псевдоожиженным слоем катализатора, не меняя его конструктивных параметров, в десятки раз с сохранением экологически чистого сжигания топлив при максимальном КПД 0.93-0,96Thus, the claimed method of regulating the thermal power of the heat generator allows you to increase the limits of the power of the heat generator with a fluidized bed of the catalyst, without changing its design parameters, tens of times while maintaining environmentally friendly burning of fuels with a maximum efficiency of 0.93-0.96
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147265/06A RU2451876C1 (en) | 2010-11-18 | 2010-11-18 | Method to control heat generator capacity with fluidised bed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147265/06A RU2451876C1 (en) | 2010-11-18 | 2010-11-18 | Method to control heat generator capacity with fluidised bed |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2451876C1 true RU2451876C1 (en) | 2012-05-27 |
Family
ID=46231724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010147265/06A RU2451876C1 (en) | 2010-11-18 | 2010-11-18 | Method to control heat generator capacity with fluidised bed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2451876C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626043C1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Catalytic heat generator and method for regulating its power |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4867949A (en) * | 1985-07-25 | 1989-09-19 | Betz Erwin C | Heat recuperative combustion device |
| SU1744371A1 (en) * | 1989-11-17 | 1992-06-30 | Всесоюзный Межотраслевой Научно-Исследовательский Институт По Защите Металлов От Коррозии | Method of fuel combustion in fluidized bed |
| RU2124674C1 (en) * | 1996-01-10 | 1999-01-10 | Акционерное общество открытого типа "Новосибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по экологическим проблемам" | Catalytic heat generator |
| RU2232942C1 (en) * | 2003-05-15 | 2004-07-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Catalytic heat-generator and its power control process |
| RU2380612C1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Catalytic heat generator |
-
2010
- 2010-11-18 RU RU2010147265/06A patent/RU2451876C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4867949A (en) * | 1985-07-25 | 1989-09-19 | Betz Erwin C | Heat recuperative combustion device |
| SU1744371A1 (en) * | 1989-11-17 | 1992-06-30 | Всесоюзный Межотраслевой Научно-Исследовательский Институт По Защите Металлов От Коррозии | Method of fuel combustion in fluidized bed |
| RU2124674C1 (en) * | 1996-01-10 | 1999-01-10 | Акционерное общество открытого типа "Новосибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по экологическим проблемам" | Catalytic heat generator |
| RU2232942C1 (en) * | 2003-05-15 | 2004-07-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Catalytic heat-generator and its power control process |
| RU2380612C1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Catalytic heat generator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626043C1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Catalytic heat generator and method for regulating its power |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4766562B2 (en) | Wood pellet fired steam boiler | |
| US9016215B2 (en) | Solid fuel unit which burns solid fuels together with their volatile gases | |
| CA2530236A1 (en) | High efficiency cyclone gasifying combustion burner to produce thermal energy and devices and method of operation | |
| CN101586805B (en) | Combustion device for biomass granular fuel | |
| JP4566043B2 (en) | Wood pellet combustion equipment | |
| CN101881433A (en) | Steam boiler capable of burning biomass | |
| RU131850U1 (en) | CATALYTIC HEAT GENERATOR | |
| RU2232942C1 (en) | Catalytic heat-generator and its power control process | |
| RU2451876C1 (en) | Method to control heat generator capacity with fluidised bed | |
| RU2059150C1 (en) | Fluidized-bed boiler and its control method | |
| RU2632637C1 (en) | Furnace unit with augmented fluidized bed reactor | |
| CN201748644U (en) | Biomass organic heat carrier furnace | |
| CN205448287U (en) | Many fuel heat pipe indirect heating hot -blast furnace | |
| RU2626043C1 (en) | Catalytic heat generator and method for regulating its power | |
| CN1312431C (en) | Sealed fluid back-feeder | |
| RU195265U1 (en) | CATALYTIC HEAT GENERATOR | |
| CN203231654U (en) | Kiln tail gas treatment system | |
| CN101900418B (en) | Organic biomass heat carrier furnace | |
| JPH01203801A (en) | Fluidized bed boiler having vertical heat transfer pipe and fluidized bed hot water boiler employing said boiler | |
| JP6057183B2 (en) | Combustion device | |
| RU2124674C1 (en) | Catalytic heat generator | |
| CN106838861B (en) | A kind of burning of coal technique and its combustion furnace | |
| CN2610226Y (en) | Ash cooling device for regulating temp. of frepot of recirculating fluidized bed | |
| RU2752476C1 (en) | Catalytic reactor for the disposal of sediments from municipal wastewater treatment plants and a method for disposal | |
| RU2319067C1 (en) | Furnace device |