RU2620614C1

RU2620614C1 - Method of pulverized coal, natural gas and liquid-fuel mixture combined combustion

Info

Publication number: RU2620614C1
Application number: RU2015153330A
Authority: RU
Inventors: Константин Владимирович Осинцев; Владимир Валентинович Осинцев; Ахмет Курманбекович Джундубаев; Алмаз Ильясович Бийбосунов; Владимир Иванович Богаткин
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-05-29

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: method of pulverized coal, natural gas and liquid-fuel mixture combustion by exothermic air oxidation in a vertical quadrangular prismatic furnace with supply through burners of primary reactant flows of preprepared pulverized-coal-air mixture, gas-air mixture and liquid-fuel-air mixture mounted on two opposite walls in horizontal and four vertical rows tangentially to horizontal circumferences at the furnace center to form two oppositely-spaced fluidic fuel-air couples, as well as post-combustion air flows tangentially to the horizontal circumferences adjacent to the walls on the level of each horizontal burner. Pulverized coal is used as a fuel component for one of the fluidic couples, natural gas and liquid-fuel mixture are used for another fluidic couple, wherein alternating supply of primary reactant flows of pulverized-coal-air mixture and primary reactant flows of gas-air mixture and liquid-fuel-air mixture are carried out through the burners of vertical rows.

EFFECT: invention enables to reduce heat losses with exhaust gases and unburnt fuel, regardless of the fuel mode.

9 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в вертикальных четырехгранных призматических топках котлов электростанций, промышленных котельных и теплоэлектроцентралей при сжигании одновременно или отдельно угольной пыли, природного газа и жидкотопливной смеси.The invention relates to energy and can be used in vertical tetrahedral prismatic furnaces of boilers of power plants, industrial boiler houses and cogeneration plants when burning coal dust, natural gas and liquid fuel mixture simultaneously or separately.

Известен способ комбинированного сжигания угольной пыли и жидкотопливной смеси, в частности водоугольных шламов - отходов угледобычи и гидротранспорта, реализуемый путем экзотермического окисления воздухом в вертикальной четырехгранной призматической топке с подачей через установленные на двух противоположных стенах в горизонтальных и четырех вертикальных рядах горелки первичных реагентных потоков из предварительно подготовленных пылеуглевоздушной смеси и жидкотопливной смеси, а также дожигающих воздушных потоков (Выбор технологии сжигания сгущенных шламов в энергетических котлах / A.M. Хидиятов, В.В. Осинцев, С.П. Костовецкий, др. // Электрические станции. - 1990. - №6. - С. 12-16). Недостаток способа - высокий уровень выхода в атмосферу с дымовыми газами вредных для здоровья людей и окружающей среды оксидов азота, а также повышенная степень недожога топлива, увеличивающаяся при подаче в горелки природного газа. Ввод природного газа, кроме того, провоцирует активизацию загрязнения стен топки шлаком с ухудшением теплообмена в топке и повышением температурного уровня на выходе из топки и котла, увеличением потерь теплоты, выделяемой при сжигании топлива, с уходящими газами.A known method for the combined combustion of coal dust and a liquid fuel mixture, in particular water-coal slurry - coal mining waste and hydrotransport, is implemented by exothermic oxidation by air in a vertical tetrahedral prismatic furnace with the supply of primary reactant streams from preliminarily installed on two opposite walls in horizontal and four vertical rows of the burner prepared dust-and-air mixture and liquid fuel mixture, as well as afterburning air flows (Choice of technology ology thickened sludge combustion in power boilers / A.M. Hidiyatov, VV Osintcev, SP Kostovetsky, etc. Power station // -.. 1990. - №6 -. pp 12-16). The disadvantage of this method is the high level of release into the atmosphere with flue gases of nitrogen oxides harmful to human health and the environment, as well as an increased degree of underburning of fuel, which increases when natural gas is supplied to the burners. The introduction of natural gas, in addition, provokes the activation of contamination of the furnace walls by slag, with a deterioration in heat transfer in the furnace and an increase in the temperature level at the outlet of the furnace and boiler, and an increase in the heat loss generated by burning fuel with flue gases.

Известен способ комбинированного сжигания угольной пыли и жидкотопливной смеси в виде водоугольных шламов путем экзотермического окисления воздухом в вертикальной четырехгранной призматической топке с подачей через установленные на двух противоположных стенах в горизонтальных и четырех вертикальных рядах горелки первичных реагентных потоков из предварительно подготовленных пылеуглевоздушной смеси и жидкотопливной смеси, а также дожигающих воздушных потоков, по касательным к горизонтальным окружностям в центре топки с образованием на уровне каждого горизонтального горелочного ряда двух встречно-смещенных струйных топливовоздушных пар (авторское свидетельство СССР №1366785, МПК F23С 1/10, 15.09.87 г.; БИ №2 от 15.01.88 г.). Способ имеет те же недостатки, что и вышеописанный способ.A known method for the combined combustion of coal dust and a liquid fuel mixture in the form of water-coal sludge by exothermic oxidation with air in a vertical tetrahedral prismatic furnace with the supply of primary reactant streams from pre-prepared dust and coal mixture and liquid fuel mixture through installed on two opposite walls in the horizontal and four vertical rows of the burner also afterburning air flows, tangential to horizontal circles in the center of the furnace with formed at the level of each horizontal burner row of two counter-shifted jet fuel-air pairs (USSR author's certificate No. 1366785, IPC F23C 1/10, September 15, 87; BI No. 2 of January 15, 88). The method has the same disadvantages as the above method.

Известен способ сжигания угольной пыли путем экзотермического окисления воздухом в вертикальной четырехгранной призматической топке с подачей через установленные на двух противоположных стенах в горизонтальных и четырех вертикальных рядах горелки первичных реагентных потоков из предварительно подготовленных пылеуглевоздушной смеси и дожигающих воздушных потоков по касательным к горизонтальным окружностям в центре топки с образованием на уровне каждого горизонтального горелочного ряда двух встречно-смещенных струйных топливовоздушных пар (Исследование сжигания малозольного березовского угля в низкотемпературной тангенциальной топочной камере / Ю.Л. Маршак и др. // Теплоэнергетика. - 1981. - №7. - С. 9-14).A known method of burning coal dust by exothermic oxidation with air in a vertical tetrahedral prismatic furnace with the supply of primary reactant streams from pre-prepared dust and carbon mixture and afterburning air flows tangential to horizontal circles in the center of the furnace with the formation at the level of each horizontal burner row of two counter-displaced jet fuels zdushnyh pairs (Combustion Research Berezovsky low ash coal in a low-temperature combustion chamber tangential / YL Marshak et al Teploenergetika // -.. 1981. - №7 -. pp 9-14).

Недостаток этого способа - загрязнения стен топки и высокий уровень выхода вредных оксидов азота с дымовыми газами, выводимыми в атмосферу. При этом загрязнения стен усиливаются при подаче в горелки природного газа и жидкотопливных смесей, в частности водоугольной суспензии, угольного шлама, кроме того, при попытках комбинированного сжигания увеличивается недожог топлива.The disadvantage of this method is the pollution of the walls of the furnace and a high level of output of harmful nitrogen oxides with flue gases discharged into the atmosphere. At the same time, wall pollution is intensified when natural gas and liquid-fuel mixtures, in particular water-coal slurry, coal sludge are fed into the burners, and in addition, when combined combustion is attempted, the underburn of fuel increases.

Известен способ комбинированного сжигания угольной пыли и природного газа путем экзотермического окисления воздухом в вертикальной четырехгранной призматической топке с подачей через установленные на ее стенах горелки первичных реагентных потоков из предварительно подготовленных пылеуглевоздушной смеси и газовоздушной смесей, а также дожигающих воздушных потоков (авторское свидетельство СССР №1163088, МПК F23С 1/12 от 04.04.85 г.; Б.И. №23 от 23.06.85 г.).There is a method of combined combustion of coal dust and natural gas by exothermic oxidation with air in a vertical tetrahedral prismatic furnace with the supply of primary reactive streams from pre-prepared dust-coal mixture and gas-air mixtures, as well as afterburning air streams (copyright certificate of the USSR No. 1163088, through the burners installed on its walls). IPC F23C 1/12 dated 04.04.85; B.I. No. 23 dated 06.23.85).

Недостаток способа - загрязнения стен топки шлаковыми отложениями, высокий уровень выхода с дымовыми газами вредных оксидов азота и повышенный недожог топлива при подаче в горелки жидкотопливных смесей, в частности обводненного мазута и водоугольной суспензии.The disadvantage of this method is the contamination of the furnace walls with slag deposits, a high level of flue gas emissions of harmful nitrogen oxides and increased fuel underburning when liquid-fuel mixtures are fed into the burners, in particular flooded fuel oil and a coal-water slurry.

Известен также способ комбинированного сжигания угольной пыли и природного газа путем экзотермического окисления воздухом в вертикальной четырехгранной призматической топке с подачей через установленные на двух противоположных стенах в горизонтальных и четырех вертикальных рядах горелки первичных реагентных потоков из предварительно подготовленных пылеуглевоздушной смеси и газовоздушной смеси по касательным к горизонтальным окружностям в центре топки с образованием на уровне каждого горизонтального горелочного ряда двух встречно-смещенных струйных топливовоздушных пар, а также дожигающих воздушных потоков по касательным к горизонтальным окружностям, примыкающим к стенам (авторское свидетельство СССР №1695036, МПК F23С 1/12 от 01.08.91 г.; Б.И. №44 от 30.11.91 г.).There is also known a method of combined combustion of coal dust and natural gas by exothermic oxidation with air in a vertical tetrahedral prismatic furnace with the supply of primary reagent streams from pre-prepared dust and gas mixture and gas-air mixture tangential to horizontal circles through two horizontal walls installed on two opposite walls of the burner in the center of the furnace with the formation at the level of each horizontal burner row of two meetings of displaced jet fuel-air pairs, as well as afterburning air flows tangentially to horizontal circles adjacent to the walls (USSR author's certificate No. 1695036, IPC F23C 1/12 of 08/01/91; B.I. No. 44 of 11/30/91 g.).

Недостаток способа - активизация загрязнения стен топки шлаком и повышенный недожог топлива при подаче в горелки жидкотопливной смеси.The disadvantage of this method is the activation of contamination of the walls of the furnace with slag and increased underburning of the fuel when the liquid fuel mixture is fed to the burners.

Известен способ комбинированного сжигания угольной пыли, природного газа и жидкотопливной смеси путем экзотермического окисления воздухом в вертикальной четырехгранной призматической топке с подачей через установленные на двух противоположных стенах в горизонтальных и четырех вертикальных рядах горелки первичных реагентных потоков из предварительно подготовленных пылеуглевоздушной смеси, газовоздушной смеси, а также дожигающих воздушных потоков, по касательным к горизонтальным окружностям в центре топки с образованием на уровне каждого горизонтального горелочного ряда двух встречно-смещенных струйных топливовоздушных пар (Исследование факельного сжигания водоугольных суспензий в топках энергетических котлов / К.В. Осинцев // Теплоэнергетика. - 2012. - №6. - С. 1-7). При сжигании природного газа и угольной пыли реализуется надежная и экономичная работа топочного устройства с невысоким уровнем концентрации оксидов азота в дымовых газах. Недостатки способа - загрязнения экранированных стен топки шлаковыми отложениями с повышением тепловых потерь с уходящими газами и повышение степени недожога проявляются при вводе в топку потоков жидкотопливной смеси, в частности водоугольной сусупензии.A known method for the combined combustion of coal dust, natural gas and a liquid fuel mixture by exothermic oxidation with air in a vertical tetrahedral prismatic furnace with the supply of primary reactant streams from previously prepared dust-and-gas mixture, gas-air mixture, and also through an air-mounted mixture on two opposite walls in horizontal and four vertical rows of the burner afterburning air flows, tangential to horizontal circles in the center of the furnace with formation at the level each horizontal row burner two oppositely-spaced fuel-vapor jet (Study flaring coal-water slurries in combustion chambers of power boilers / KV Osintcev Teploenergetika // -. 2012. - №6 -. pp 1-7). When burning natural gas and coal dust, reliable and economical operation of the combustion device with a low concentration of nitrogen oxides in flue gases is realized. The disadvantages of the method are contamination of the shielded walls of the furnace with slag deposits with an increase in heat loss with flue gases and an increase in the degree of underburning when the flows of a liquid-fuel mixture are introduced into the furnace, in particular, water-coal suspension.

Известен также наиболее близкий предлагаемому способ комбинированного сжигания угольной пыли, природного газа и жидкотопливной смеси путем экзотермического окисления воздухом в вертикальной четырехгранной призматической топке с подачей через установленные на двух противоположных стенах в горизонтальных и четырех вертикальных рядах горелки первичных реагентных потоков из предварительно подготовленных пылеуглевоздушной смеси, газовоздушной смеси и жидкотопливовоздушной смеси по касательным к горизонтальным окружностям в центре топки с образованием на уровне каждого горизонтального горелочного ряда двух встречно-смещенных струйных топливовоздушных пар, а также дожигающих воздушных потоков по касательным к горизонтальным окружностям, примыкающим к стенам (Перевод котла БКЗ-160 на технологию ступенчатого сжигания топлива / В.В. Осинцев, А.К. Джундубаев, В.Я. Гигин, др. // Электрические станции. - 1993. - №3. - С. 25-29). Способ обеспечивает достаточно надежную и экономичную работу топки при невысоком уровне концентрации оксидов азота в режимах сжигания газа и угольной пыли.Also known is the closest to the proposed method for the combined combustion of coal dust, natural gas and liquid fuel mixture by exothermic oxidation with air in a vertical tetrahedral prismatic furnace with the supply of primary reactant streams from previously prepared dust-coal mixture, gas-air mixture through two burner walls installed on horizontal and four vertical rows of the burner mixture and liquid fuel-air mixture tangent to horizontal circles in the center firebox with the formation of two counter-offset jet fuel-air pairs at the level of each horizontal burner row, as well as afterburning air flows tangential to horizontal circles adjacent to the walls (Transfer of the BKZ-160 boiler to the technology of stepwise combustion of fuel / V.V. Osintsev, A .K. Dzhundubaev, V.Ya. Gigin, etc. // Electric stations. - 1993. - No. 3. - S. 25-29). The method provides a fairly reliable and economical operation of the furnace at a low level of concentration of nitrogen oxides in the modes of gas combustion and coal dust.

Недостатки способа проявляются при подаче жидкотопливной смеси, в частности обводненного мазута. В таких режимах работы топочного устройства резко скачкообразно загрязняются стены топки и ухудшается внутритопочный теплообмен между экранами и факелом, что приводит к увеличению температуры продуктов сгорания на выходе из топки и из котла, повышению потерь теплоты с уходящими газами, кроме того, снижается степень выгорания топлива.The disadvantages of the method are manifested in the supply of a liquid fuel mixture, in particular waterlogged fuel oil. In such operating modes of the combustion device, the walls of the furnace become sharply abruptly contaminated and the internal heat exchange between the screens and the torch deteriorates, which leads to an increase in the temperature of the combustion products at the outlet of the furnace and from the boiler, an increase in heat loss with flue gases, and the degree of fuel burnout is also reduced.

Задача изобретения - снижение тепловых потерь с уходящими газами и недожогом топлива независимо от топливного режима.The objective of the invention is to reduce heat loss with flue gases and underburning of fuel, regardless of the fuel mode.

Для этого при реализации способа комбинированного сжигания угольной пыли, природного газа и жидкотопливной смеси путем экзотермического окисления воздухом в вертикальной четырехгранной призматической топке с подачей через установленные на двух противоположных стенах в горизонтальных и четырех вертикальных рядах горелки первичных реагентных потоков из предварительно подготовленных пылеуглевоздушной смеси, газовоздушной смеси и жидкотопливовоздушной смеси по касательным к горизонтальным окружностям в центре топки с образованием на уровне каждого горизонтального горелочного ряда двух встречно-смещенных струйных топливовоздушных пар, а также дожигающих воздушных потоков по касательным к горизонтальным окружностям, примыкающим к стенам, согласно изобретению в качестве топливного компонента для одной из струйных пар используют угольную пыль, для другой струйной пары - природный газ и жидкотопливную смесь, при этом через горелки вертикальных рядов организуют чередующуюся подачу первичных реагентных потоков из пылеуглевоздушной смеси и первичных реагентных потоков из газовоздушной смеси и жидкотопливовоздушной смеси.To do this, when implementing the method of combined combustion of coal dust, natural gas and liquid fuel mixture by exothermic oxidation with air in a vertical tetrahedral prismatic furnace with the supply of primary reagent streams from pre-prepared dust-and-air mixture, gas-air mixture through two burner walls installed on horizontal and four vertical rows of the burner and liquid-air mixture tangential to horizontal circles in the center of the furnace with the formation at the level of each horizontal burner row of two counter-displaced jet fuel-air pairs, as well as afterburning air flows tangentially to horizontal circles adjacent to the walls, according to the invention, coal dust is used as a fuel component for one of the jet pairs, natural for the other jet pair gas and liquid fuel mixture, while through the burners of the vertical rows organize the alternating supply of primary reactant flows from the dust-coal mixture and primary reactant flows fetters from gas-air mixture and liquid-fuel mixture.

При разделении топливных компонентов между струйными парами по предлагаемому варианту с загрузкой одной из пар угольной пылью, а другой природным газом и жидкотопливной смесью с одновременным чередованием подачи топливных компонентов через горелки вертикальных рядов улучшаются показатели горения и котла в целом. Независимо от выбора вида и соотношения выбранных топливных реагентов уменьшается степень недожога топлива и снижается активность загрязнения стен топки шлаковыми отложениями, что влечет интенсификацию теплообмена между факелом и настенными экранами, минимизирует температуру продуктов сгорания на выходе из топки и за котлом, уменьшает потери теплоты с уходящими газами. Иные варианты распределения топливных компонентов приводят к резкому ухудшению топочного процесса с увеличением потерь теплоты с уходящими газами и недожогом топлива.When separating the fuel components between the jet pairs according to the proposed option with the loading of one of the pairs with coal dust and the other with natural gas and liquid fuel mixture with the simultaneous alternation of the supply of fuel components through the burners of the vertical rows, the combustion performance and the boiler as a whole are improved. Regardless of the choice of the type and ratio of the selected fuel reagents, the degree of fuel underburning decreases and the activity of the furnace wall pollution by slag deposits decreases, which entails the intensification of heat exchange between the torch and wall screens, minimizes the temperature of the combustion products at the outlet of the furnace and behind the boiler, and reduces heat loss with flue gases . Other options for the distribution of fuel components lead to a sharp deterioration of the combustion process with an increase in heat loss with flue gases and underburning of fuel.

Таким образом, независимо от комбинаций ввода топлива в топку именно предлагаемым рассредоточением топливных компонентов между струйными парами на уровне каждого горизонтального ряда и чередованием подачи топливных компонент через горелки в вертикальных рядах достигается снижение тепловых потерь с уходящими газами и недожогом топлива независимо от комбинаций топливного режима, чем и решается поставленная задача изобретения.Thus, regardless of the combinations of introducing fuel into the furnace, it is precisely the proposed dispersion of fuel components between the jet pairs at the level of each horizontal row and the alternation of the supply of fuel components through the burners in the vertical rows that reduce heat losses with exhaust gases and fuel underburning, regardless of the combination of fuel mode, than and the task of the invention is solved.

Сущность способа комбинированного сжигания угольной пыли, природного газа и жидкотопливной смеси поясняется чертежами. На фиг. 1 показана схема продольного разреза котла с вертикальной четырехгранной призматической топкой, где реализуется предлагаемый способ; на фиг. 2 - увеличенный участок I на фиг. 1 с вертикальной четырехгранной призматической топкой; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 со схемой ввода реагентов на уровне первого горизонтального ряда в плане; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2 со схемой ввода реагентов на уровне горизонтального ряда в плане; на фиг. 6 - изометрическая схема компоновки горелок с загрузкой реагентными компонентами по вертикальным и горизонтальным рядам; на фиг. 7 - схема пылеугольной горелки с загрузкой реагентами; на фиг. 8 - схема комбинированной газожидкотопливной горелки с загрузкой реагентами; на фиг. 9 - схема комбинированной горелки, вид Г на фиг. 8.The essence of the method of combined combustion of coal dust, natural gas and liquid fuel mixture is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a diagram of a longitudinal section of a boiler with a vertical tetrahedral prismatic furnace, where the proposed method is implemented; in FIG. 2 is an enlarged section I in FIG. 1 with a vertical tetrahedral prismatic firebox; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2 with a scheme for introducing reagents at the level of the first horizontal row in the plan; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 2 with a scheme for introducing reagents at the level of the horizontal row in the plan; in FIG. 6 is an isometric diagram of a burner arrangement loaded with reagent components in vertical and horizontal rows; in FIG. 7 is a diagram of a pulverized coal burner loaded with reagents; in FIG. 8 is a diagram of a combined gas-oil burner with reagent loading; in FIG. 9 is a diagram of a combination burner, view D in FIG. 8.

Котел на фиг. 1 имеет вертикальную четырехгранную призматическую топку 1 с фронтовой, задней и боковыми стенами 2, 3, 4, 5 соответственно; стены 2, 3, 4, 5 экранированы трубами 6; топка 1 оснащена окнами 7, 8 для вывода продуктов сгорания, в том числе 7 - для отвода твердых шлаковых частиц 9, 8 - для эвакуации газообразных дымовых газов 10. Окно 8 подключено к газоходу 11 с установленными пароперегревателем 12, экономайзером 13 и воздухоподогревателем 14, а также окном 15 для вывода уходящих дымовых газов 16 на очистку и в дымовую трубу (последние на фиг. 1 не показаны). На боковых стенах 4, 5 топки 1 размещены горелки 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 с образованием горизонтальных g₁, g₂, g₃ и четырех вертикальных v₁, v₂, v₃, v₄ установочных рядов, фиг. 2, 3, 4, 5, 6.The boiler of FIG. 1 has a vertical tetrahedral prismatic firebox 1 with front, rear and side walls 2, 3, 4, 5, respectively; walls 2, 3, 4, 5 are shielded by pipes 6; the furnace 1 is equipped with windows 7, 8 for the output of combustion products, including 7 for the removal of solid slag particles 9, 8 for evacuation of gaseous flue gases 10. Window 8 is connected to the gas duct 11 with a superheater 12 installed, an economizer 13 and an air heater 14, as well as a window 15 for outputting the flue gases 16 for cleaning and into the chimney (the latter are not shown in Fig. 1). On the side walls 4, 5 of the furnace 1, burners 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 are placed with the formation of horizontal g ₁ , g ₂ , g ₃ and four vertical v ₁ , v ₂ , v ₃ , v ₄ installation rows, FIG. 2, 3, 4, 5, 6.

При работе котла в экономайзер 14 для подогрева подают питательную воду 29, откуда подогретая вода 30 по перепускным трубопроводам 31 поступает в систему настенных экранных труб 6 топки 1; нагреваясь в экономайзере 13 и экранных трубах 6, вода испаряется и превращается в пар 32, последний выделяется в барабане 33 и его перегревают в пароперегревателе 12 до необходимой температуры. Перегретый пар 34 из пароперегревателя 12 отпускают потребителю: в турбоэлектрогенератор или на производственные нужды. Неиспарившуюся воду 35 из барабана 33 возвращают в систему экранных труб 6 на нагрев и испарение. Нагрев воды, испарение и перегрев пара производят теплотой, выделяемой при сжигании (окислении кислородом воздуха) в топке топлива. Топливо и воздух подают в топку через горелки 17-28. Воздух 36 из атмосферы перед подачей в топку 1 подогревают в воздухоподогревателе 14, подогретый воздух 37 из воздухоподогревателя 14 по воздуховодам 38 направляют в горелки 17-28. Горение (окисление топлива воздухом) с выделением теплоты в топке 1 происходит в факеле 39, отдающем свою теплоту воде в экранных трубах 6. В период сжигания угольной пыли отдельно или в комбинациях с другими топливами трубы 6 могут загрязняться.When the boiler is running, feed economizer 29 is supplied to the economizer 14 for heating, from where heated water 30 enters the system of wall-mounted screen tubes 6 of the furnace 1 through the bypass pipelines 31; heating in the economizer 13 and screen tubes 6, the water evaporates and turns into steam 32, the latter is allocated in the drum 33 and it is overheated in the superheater 12 to the required temperature. Superheated steam 34 from the superheater 12 is released to the consumer: in a turboelectric generator or for production needs. Unevaporated water 35 from the drum 33 is returned to the screen pipe system 6 for heating and evaporation. Water heating, evaporation and steam overheating are produced by the heat released during combustion (oxidation by atmospheric oxygen) in the fuel furnace. Fuel and air are fed into the furnace through burners 17-28. The air 36 from the atmosphere before being fed into the furnace 1 is heated in the air heater 14, the heated air 37 from the air heater 14 is sent through the air ducts 38 to the burners 17-28. Combustion (oxidation of fuel by air) with the release of heat in the furnace 1 takes place in a flare 39, which transfers its heat to the water in the screen tubes 6. During the combustion of coal dust alone or in combination with other fuels, the tubes 6 can become contaminated.

Степень загрязнения влияет на эффективность теплообмена между факелом 39 и трубами 6. При высокой загрязненности труб 6 теплообмен ухудшается, на выходе из топки 1 в окне 8 и на выходе из котла в окне 15 повышается уровень температуры и, как следствие, увеличиваются потери теплоты с уходящими газами q_yx. При чистых трубах 6 потери q_yx минимальны. Эффективность горения в топке 1 характеризуется интегральным показателем химического и механического недожога топлива (q_хим+q_мех). Параметр q_хим определяется по содержанию недоокисленных газовых компонентов, в основном по концентрации СО, a q_мех - по содержанию углерода в удаляемых из топки твердых частицах. Чем ниже показатель (q_хим+q_мех), тем эффективнее организован процесс горения.The degree of contamination affects the efficiency of heat exchange between torch 39 and pipes 6. With high contamination of pipes 6, heat transfer deteriorates, at the outlet of the furnace 1 in window 8 and at the outlet of the boiler in window 15, the temperature level rises and, as a result, the heat loss increases gases q _yx . With clean pipes 6, losses q _{yx are} minimal. The combustion efficiency in the furnace 1 is characterized by an integral indicator of the chemical and mechanical underburning of the fuel (q _chemical + q _fur ). The parameter q is determined by the _chemical content of incompletely oxidized gas components, mainly by the concentration of CO, aq _fur - carbon content in the furnace removed from the solids. The lower the indicator (q _chemical + q _fur ), the more efficiently the combustion process is organized.

При работе котла реализуется предлагаемый способ комбинированного сжигания угольной пыли, природного газа и жидкотопливной смеси. В топке 1 перечисленные топливные компоненты окисляют воздухом 37, поступающим из воздухоподогревателя 14. Потоки топливных компонентов по отдельности или совместно подают в топку 1 через горелки 17-28 в виде предварительно подготовленных первичных реагентных смесей с воздухом: пылеуглевоздушной смеси 40, подготавливаемой, в частности, в мельницах перед котлом (на фиг. 1 не показаны), газовоздушной смеси 41, подготавливаемой непосредственно в горелках, представленных на фиг. 8, 9, жидкотопливовоздушной смеси 42, также подготавливаемой в горелках, представленных на фиг. 8, 9. Через горелки 17-28 в топку 1 вводят также потоки дожигающего воздуха 43. Для подготовки газовоздушной смеси 41 в горелки вводят струи газа 44 и воздуха 37, а для подготовки жидкотопливовоздушной смеси 42 вводят капли жидкого топлива 45 и воздуха 37.During the operation of the boiler, the proposed method for the combined combustion of coal dust, natural gas and liquid fuel mixture is implemented. In the furnace 1, the listed fuel components are oxidized by air 37 coming from the air heater 14. The flows of the fuel components are separately or jointly fed into the furnace 1 through burners 17-28 in the form of pre-prepared primary reactant mixtures with air: a dust-and-air mixture 40, prepared in particular in the mills in front of the boiler (not shown in FIG. 1), the gas-air mixture 41 prepared directly in the burners shown in FIG. 8, 9, of the fuel oil-air mixture 42, also prepared in the burners of FIG. 8, 9. Through the burners 17-28, afterburning air flows 43 are also introduced into the furnace 1. To prepare the gas-air mixture 41, jets of gas 44 and air 37 are introduced into the burners, and drops of liquid fuel 45 and air 37 are introduced to prepare the liquid-fuel mixture 42.

Первичные реагентные смеси 40, 42, 42 вводят в топку 1 потоками по касательным n₁, n₂, n₃, n₄, n₅, n₆ и m₁, m₂, m₃, m₄, m₅, m₆ к окружностям α₁, α₂, α₃ в центре топки 1 с образованием на уровне каждого горизонтального горелочного ряда g₁, g₂, g₃ двух встречно-смещенных струйных топливовоздушных пар β₁, β₂, β₃ и γ₁, γ₂, γ₃, а также дожигающих воздушных потоков 43 по касательным оси, ω₁, ω₂, ω₃, ω₄, ω₅, ω₆ и η_1, η₂, η₃, η_4, η₅, η₆ к окружностям ρ₁, ρ₂, ρ₃, примыкающим к стенам 2, 3, 4, 5 топки 1. Особенностью предлагаемого способа комбинированного сжигания топлива является использование в качестве топливного компонента для одной из струйных пар угольной пыли, для другой струйной пары природного газа и жидкотопливной смеси с чередующейся подачей через горелки вертикальных рядов v₁, v₂, v₃, v₄ первичных реагентных потоков из пылеуглевоздушной смеси и первичных реагентных потоков из газовоздушной смеси и жидкотопливной смеси. Так на уровне первого горизонтального горелочного ряда g₁ на фиг. 3, 6 встречно-смещенная струйная пара β₁ с пылеугольным топливоносителем формируется горелками 17, 19 из вертикальных рядов v₁, v₃ пылеуглевоздушными потоками 40, другая струйная пара γ₁ - горелками 18, 20 из вертикальных рядов v₂, v₄ газовоздушными и жидкотопливовоздушными потоками 41, 42. На уровне второго горизонтального горелочного ряда g₂ на фиг. 4, 6 встречно-смещенная струйная пара β₂ с пылеугольным топливоносителем формируется горелками 22, 24 из вертикальных рядов v₂, v₄ пылеуглевоздушными потоками 40, а вторая струйная пара γ₂ - горелками 21, 23 из вертикальных рядов v₁, v₃ газовоздушными и жидкотопливовоздушными потоками 41, 42. На уровне третьего горизонтального горелочного ряда g₃ на фиг. 5, 6 встречно-смещенная струйная пара β₃ с пылеугольным топливоносителем формируется горелками 25, 27 вновь из вертикальных рядов v₁, v₃ пылеуглевоздушными потоками 40, а вторая струйная пара γ₃ - горелками 26, 28 из вертикальных рядов v₂, v₄ газовоздушными и жидкотопливовоздушными потоками 41, 42.The primary reagent mixtures 40, 42, 42 are introduced into the furnace 1 by flows along the tangents n ₁ , n ₂ , n ₃ , n ₄ , n ₅ , n ₆ and m ₁ , m ₂ , m ₃ , m ₄ , m ₅ , m ₆ to the circles α ₁ , α ₂ , α ₃ in the center of the furnace 1 with the formation at the level of each horizontal burner row g ₁ , g ₂ , g _{3 of} two counter-displaced jet fuel-air pairs β ₁ , β ₂ , β ₃ and γ ₁ , γ ₂ , γ ₃ , as well as afterburning air flows 43 along the tangent axis, ω ₁ , ω ₂ , ω ₃ , ω ₄ , ω ₅ , ω ₆ and η _1, η ₂ , η ₃ , η _4, η ₅ , η ₆ to the circles ρ ₁ , ρ ₂ , ρ ₃ adjacent to the walls 2, 3, 4, 5 of the furnace 1. A feature of the proposed method of combined combustion of fuel i It is used as a fuel component for one of the jet pairs of coal dust, for the other jet pairs of natural gas and liquid fuel mixture with alternating supply of vertical rows v ₁ , v ₂ , v ₃ , v _{4 of} primary reagent streams from the dust and gas mixture and primary reagent flows from a gas-air mixture and a liquid fuel mixture. So at the level of the first horizontal burner row g ₁ in FIG. 3, 6 the counter-biased jet pair β ₁ with a coal-dust fuel carrier is formed by burners 17, 19 from the vertical rows v ₁ , v _{3 by} dust and gas flows 40, the other jet pair γ ₁ is formed by burners 18, 20 from the vertical rows v ₂ , v ₄ gas and liquid fuel and air flows 41, 42. At the level of the second horizontal burner row g ₂ in FIG. 4, 6, the counter-biased jet pair β ₂ with a coal-dust fuel carrier is formed by burners 22, 24 from the vertical rows v ₂ , v _{4 by} dust and gas flows 40, and the second jet pair γ ₂ is formed by burners 21, 23 from the vertical rows v ₁ , v ₃ gas-air and liquid fuel and air flows 41, 42. At the level of the third horizontal burner row g ₃ in FIG. 5, 6, an anti-biased jet pair β ₃ with a coal-dust fuel carrier is formed by burners 25, 27 again from the vertical rows v ₁ , v _{3 by} dust and carbon air flows 40, and the second jet pair γ ₃ is formed by burners 26, 28 from the vertical rows v ₂ , v ₄ gas and liquid fuel air flows 41, 42.

Для организованного ввода реагентных потоков по отмеченным выше касательным к горизонтальным окружностям в центре топки 1 и дожигающих потоков воздуха к горизонтальным окружностям, примыкающим к стенам 2, 3, 4, 5 используют пылеугольные горелки (фиг. 7), реализующие раздельный прямоточный ввод первичной топливовоздушной смеси и дожигающего воздуха через вертикально-щелевые каналы 46 и 47 соответственно, а также комбинированные газожидкотопливные горелки (фиг. 8, 9), реализующие также раздельный прямоточный ввод первичной топливовоздушной смеси и дожигающего воздуха через вертикально-щелевые каналы 48 и 49 соответственно. Топливные каналы 48 при этом оснащены распыливающими форсунками 50 и газосопловыми насадками 51.For organized input of reagent flows along the tangents to the horizontal circles in the center of the furnace 1 and afterburning air flows to the horizontal circles adjacent to the walls 2, 3, 4, 5, use coal-dust burners (Fig. 7), which realize separate direct-flow input of the primary air-fuel mixture and afterburning air through vertically slotted channels 46 and 47, respectively, as well as combined gas-oil burners (Figs. 8, 9), which also realize separate direct-flow inlet of the primary air-fuel mixture si and afterburning air through vertically slotted channels 48 and 49, respectively. The fuel channels 48 are equipped with spray nozzles 50 and gas nozzles 51.

Таким образом, независимо от комбинаций ввода топлива в топку именно предлагаемым рассредоточением топливных компонентов между струйными парами на уровне каждого горизонтального ряда и чередованием подачи топливных компонент через горелки в вертикальных рядах достигается снижение тепловых потерь с уходящими газами и недожогом топлива независимо от комбинаций топливного режима, чем и решается поставленная задача изобретения.Thus, regardless of the combinations of fuel injection into the furnace, it is precisely the proposed dispersion of fuel components between the jet pairs at the level of each horizontal row and the alternation of the supply of fuel components through the burners in the vertical rows that reduce heat losses with exhaust gases and fuel underburning, regardless of the combination of fuel mode, than and the task of the invention is solved.

Практическое применение предлагаемого способа связано с котлами БКЗ-220 и БКЗ-160 ТЭЦ г. Бишкек, где помимо природного газа, угольной пыли в большом количестве сжигают обводненный мазут. Здесь же ожидается прием и сжигание водоугольных смесей из мелкодисперсной пыли местных углей.The practical application of the proposed method is associated with BKZ-220 and BKZ-160 boilers in the Bishkek TPP, where in addition to natural gas, coal dust, large amounts of flooded fuel oil are burned. Here, the reception and burning of water-coal mixtures from fine dust of local coals is expected.

Claims

A method for the combined combustion of coal dust, natural gas and a liquid fuel mixture by exothermic oxidation with air in a vertical tetrahedral prismatic furnace with the supply of primary reactant streams from pre-prepared dust and gas mixture, gas-air mixture and liquid-air mixture through two horizontal walls installed on two opposite walls of the burner tangent to horizontal circles in the center of the furnace with the formation at the level of each horizon burner row of two counter-displaced jet fuel-air pairs, as well as afterburning air flows tangentially to horizontal circles adjacent to the walls, characterized in that coal dust is used as a fuel component for one of the jet pairs, and natural gas is used for the other jet pair and liquid fuel mixture, while through the burners of the vertical rows arrange the alternating supply of primary reactant flows from the dust-and-air mixture and primary reactant flows from the gas-air mixture and zhidkotoplivovozdushnoy and mixtures thereof.