RU2622596C2

RU2622596C2 - Method for solid carbon-containing fuels or wastes incineration

Info

Publication number: RU2622596C2
Application number: RU2014142803A
Authority: RU
Inventors: Борис Иванович Турышев; Павел Петрович Черненко
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2017-06-16
Also published as: RU2014142803A

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: method for solid carbon-containing fuel and/or waste incineration includes solid carbon-containing fuel and/or waste grinding, ground solid carbon-containing fuel and/or waste injection into the combustion chamber and initiation. The fineness of solid carbon-containing fuel and/or waste grinding is adjusted to a size less than 1 mcm to form a micronanocomposite mixture of gound solid carbon-containing fuel and/or waste with water, and then the resulting mixture is injected by means of a drop dispenser into a combustion chamber, wherein the said solid carbon-containing fuel and/or waste grinding particle size is effected in two stages, at the first stage - coarse grinding is performed, and at the second stage, grinding is adjusted to a size not greater than 1 µm using a cavitation dispersant. Initiation of combustion of droplets of the micrononocomposite mixture of grinded solid carbon-containing fuel and/or waste with water is carried out using a fuel supply unit by means of a fuel energy reserve, by which a flame is ignited in the combustion chamber.

EFFECT: invention makes it possible to increase plant reliability and efficiency by reducing parts wear and costs of fuel preparation.

2 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам получения тепловой и электрической энергии путем сжигания твердого углеродсодержащего топлива, например, угля, шлаковых отвалов теплоэлектростанций, работающих на угле, древесины и т.п.. Это изобретение может быть использовано в стационарных и передвижных теплоэлектростанциях малой энергетики, а также в транспортных средствах, однако широкое применение в теплоэнергетике и на транспорте оно найдет после перевода их на твердое топливо, например, уголь или шлаки, т.к. по себестоимости они вне конкуренции с другими видами топлива, включая нефть и газ.The present invention relates to the field of power engineering, in particular to devices for producing thermal and electric energy by burning solid carbon-containing fuel, for example coal, slag dumps of coal-fired power plants, wood, etc. This invention can be used in stationary and mobile thermal power plants of small energy, as well as in vehicles, however, it will be widely used in the power system and transport after converting them to solid fuel, for example, coal Do slag, because at cost, they are out of competition with other fuels, including oil and gas.

Известен способ сжигания твердых органических отходов при повышенном давлении [патент РФ №2479792, 14.11.2011 г., 6 F02G 5/04], включающий формирование колец из прессованных, отсортированных твердых органических отходах, которые собирают в блок, имеющий высоту, равную высоте зоны сгорания, помещение блока в зону сгорания при температуре (1450-1500)°C, сжигание блока с образованием потока продуктов сгорания, обеспечение в зоне дожигания полного сгорания твердых частиц с получением потока газов, снижение их температуры за время, меньшее, чем время каталитического образования диоксинов и рекуперацию энергии, в которой энергию потока передают потоку атмосферного воздуха, подаваемого в зону сгорания и на вход зоны дожигания, а выходящий поток сбрасывают в атмосферу.A known method of burning solid organic waste at high pressure [RF patent No. 2479792, 11/14/2011, 6 F02G 5/04], including the formation of rings from pressed, sorted solid organic waste, which are collected in a unit having a height equal to the height of the zone combustion, placing the block in the combustion zone at a temperature of (1450-1500) ° C, burning the block with the formation of a stream of combustion products, providing solid particles in the afterburning zone to produce solid particles with a gas stream, lowering their temperature in a time shorter than the catalytic time formation of dioxins and energy recovery, in which the energy of the stream is transferred to the stream of atmospheric air supplied to the combustion zone and to the inlet of the afterburning zone, and the effluent is discharged into the atmosphere.

Однако этот способ не позволяет перерабатывать сыпучие твердые углеродосодержащие отходы, например, шлаковые отвалы теплоэлектростанций.However, this method does not allow the processing of bulk solid carbonaceous wastes, for example, slag dumps of thermal power plants.

Известен способ работы парогазовой электростанции на комбинированном топливе (твердом с газообразным или жидким) [патент РФ №2230921, 2004 г., 7 F02C 6/18], включающий процессы сжигания твердого топлива с образованием перегретого пара, смешения полученных продуктов сгорания с водяным паром, расширения газопаровой смеси с преобразованием ее потенциальной энергии в механическую с одновременным преобразованием последней в электрическую, утилизации теплоты отработавших газов, конденсации влаги и сжатия.A known method of operation of a combined cycle gas-fired power plant (solid with gaseous or liquid) [RF patent No. 2230921, 2004, 7 F02C 6/18], including the processes of burning solid fuel with the formation of superheated steam, mixing the resulting combustion products with water vapor, expansion of the gas-vapor mixture with the conversion of its potential energy into mechanical energy with the simultaneous conversion of the latter into electrical energy, utilization of the heat of the exhaust gases, moisture condensation and compression.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что он очень сложен в реализации, малоэффективен и требует больших затрат в процессе эксплуатации.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that it is very difficult to implement, ineffective and requires high costs during operation.

Известен способ сжигания угля [патент РФ №2230981, 2004 г., 7 F23B 7/00]. Данный способ включает диспергирование и впрыск угля в камеру сгорания, при этом в процессе диспергирования уголь дробят до размера частиц не более 20 мкм и одновременно активируют преимущественно с помощью механических мельниц, которые располагают в непосредственной близости от камеры сгорания.A known method of burning coal [RF patent No. 2230981, 2004, 7 F23B 7/00]. This method involves dispersing and injecting coal into the combustion chamber, while in the process of dispersing the coal is crushed to a particle size of not more than 20 microns and at the same time it is activated mainly using mechanical mills, which are located in the immediate vicinity of the combustion chamber.

В данном способе образуется уголь достаточно крупного помола, а получить его с более низкой тониной при данном способе невозможно. Это приводит к неполному сгоранию угля, часть его остается в шлаках. Следовательно, вышеуказанный способ сжигания угля в камерах сгорания газовых турбин практически неприемлем, в том числе из-за низкой эффективности сгорания угля и большого эрозийного износа лопаток турбин.In this method, coal of a sufficiently coarse grinding is formed, and it is impossible to obtain it with a lower fineness in this method. This leads to incomplete combustion of coal, part of it remains in the slag. Therefore, the above method of burning coal in the combustion chambers of gas turbines is practically unacceptable, including due to the low efficiency of coal combustion and the large erosive wear of the turbine blades.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является способ сжигания угля [патент РФ №2327889, 2006 г., 7 F02C 3/26]. Данный способ включает ультратонкий помол угля, ввод пылеугольной смеси в камеру сгорания и инициирование. При этом тонину ультратонкого помола угля доводят до размера не более 10 мкм и сепарируют, а затем впрыскивают при помощи эжектора в камеру сгорания газовой турбины. Вышеуказанный размер помола и выделение мелкой фракции угля осуществляют с помощью центробежного поля внутри тороидальной вихревой камеры, которую располагают непосредственно перед камерой сгорания газовой турбины. Инициирование сгорания пылеугольной смеси в камере сгорания газовой турбины осуществляют с помощью плазменного источника на парах воды, генерируемых за счет использования энтальпии выходящих газов.The closest set of features to the claimed method is a method of burning coal [RF patent No. 23237889, 2006, 7 F02C 3/26]. This method includes ultrafine grinding of coal, introducing a pulverized coal mixture into the combustion chamber and initiating. In this case, the fineness of the ultrafine grinding of coal is brought to a size of not more than 10 μm and separated, and then injected into the combustion chamber of a gas turbine using an ejector. The above grinding size and the allocation of a fine fraction of coal is carried out using a centrifugal field inside a toroidal vortex chamber, which is located directly in front of the combustion chamber of a gas turbine. The initiation of the combustion of the pulverized-coal mixture in the combustion chamber of a gas turbine is carried out using a plasma source using water vapor generated by using the enthalpy of the outgoing gases.

Однако практический опыт авторов изобретения показал, что при помоле частиц угля до 10 мкм и при использовании способа впрыска воздухом (газовый эжектор) происходит обгорание сопла эжекторов. Каналы эжекторов подвержены воздействию абразивных частиц угля и быстро изнашиваются т.к. подача частиц в топку осуществляется воздухом. Содержащиеся абразивные частицы в угле будут истирать стенки тороидальной вихревой камеры. Это значительно снижает надежность работы установки в целом, межремонтную наработку ее и себестоимость вырабатываемой энергии.However, the practical experience of the inventors has shown that when grinding coal particles up to 10 μm and using the air injection method (gas ejector), the ejectors nozzle burns. The ejector channels are exposed to abrasive particles of coal and wear out quickly because the particles are fed into the furnace by air. The abrasive particles contained in the coal will abrade the walls of the toroidal vortex chamber. This significantly reduces the reliability of the installation as a whole, the turnaround time and its cost of generated energy.

Кроме того наличие в прототипе и аналогах требования предварительной сушки угля увеличивает энергозатраты и снижает экономическую эффективность процесса выработки энергии.In addition, the presence in the prototype and analogues of the requirements for preliminary drying of coal increases energy consumption and reduces the economic efficiency of the energy generation process.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности работы установки, реализующей предлагаемый способ, за счет снижения износа деталей ее и снижения затрат на подготовку топлива.The technical result of the invention is to increase the reliability and efficiency of the installation that implements the proposed method, by reducing the wear of its parts and reducing the cost of preparing the fuel.

Заявленный результат достигается тем, что в известном способе сжигания твердого углеродосодержащего топлива и/или отходов включающем помол твердого углеродосодержащего топлива и/или отходов, ввод помола твердого углеродосодержащего топлива и/или отходов в камеру сгорания и инициирование, дополнительно тонину помола твердого углеродосодержащего топлива и/или отходов доводят до размера не более 1 мкм с образованием микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродосодержащего топлива и/или отходов с водой, а затем впрыскивают, образованную смесь при помощи капельного дозатора в камеру сгорания, при этом вышеуказанный размер частиц помола твердых углеродсодержащего отходов осуществляют в два этапа, на первом - осуществляют крупный помол, а на втором этапе с помощью кавитационного диспергатора доводят помол до размера не более 1 мкм.The claimed result is achieved by the fact that in the known method of burning solid carbon-containing fuel and / or waste comprising grinding solid carbon-containing fuel and / or waste, introducing grinding of solid carbon-containing fuel and / or waste into the combustion chamber and initiating, additionally, fineness of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste is adjusted to a size of not more than 1 μm with the formation of a micron nanocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water, and then injected, the mixture using a drip dispenser into the combustion chamber, while the above particle size of grinding solid carbon-containing waste is carried out in two stages, the first is coarse grinding, and in the second stage, using a cavitation dispersant, the grinding is brought to a size of not more than 1 μm.

При этом инициирование горения капель микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащего топлива и/или отходов с водой осуществляют с помощью топливоподающего узла за счет использования запаса энергии топлива, с помощью которого производят розжиг пламени в камере сгорания.In this case, the initiation of combustion of droplets of a micron nanocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water is carried out using a fuel supply unit by using the energy reserve of the fuel, with which the flame is ignited in the combustion chamber.

Выбор размера частиц помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов не более 1 мкм и создание с помощью кавитационного диспергатора микронанокомпозитной смеси помола твердого углеродосодержащего топлива и/или отходов с водой, а также дозированная подача ее в камеру сгорания позволяют снизить требования к процессу предварительной подготовки топлива, снизить износ деталей блока помола и таким образом увеличить ресурс работы устройства реализующего предлагаемый способ.The choice of particle size for grinding solid carbon-containing fuel and / or waste no more than 1 μm and the creation of a micronanocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water using a cavitation dispersant and its metered supply to the combustion chamber can reduce the requirements for the preliminary fuel preparation process to reduce the wear of the parts of the grinding unit and thus increase the life of the device that implements the proposed method.

Для осуществления заявляемого способа сжигания твердых углеродосодержащего топлива и/или отходов предлагается установка для производства энергии на твердом топливе.To implement the inventive method of burning solid carbonaceous fuel and / or waste, an apparatus for producing energy on solid fuel is proposed.

На фиг. 1 приведена общая блок схема установки, позволяющей реализовать предлагаемый способ.In FIG. 1 shows a General block installation diagram, allowing to implement the proposed method.

На фиг. 2 приведен вариант исполнения кавитационного диспергатора, позволяющего на втором этапе довести размер частиц помола до размера не более 1 мкм.In FIG. Figure 2 shows an embodiment of a cavitation dispersant, which allows, at the second stage, to bring the size of grinding particles to a size of not more than 1 μm.

На фиг. 3 приведен вариант исполнения капельного дозатора и накопителя готовой микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой, а также соединений между ними.In FIG. Figure 3 shows an embodiment of a drip dispenser and a drive for a finished micronanocomposite mixture for grinding solid carbon-containing fuels and / or wastes with water, as well as the compounds between them.

На фиг. 4 приведен вариант исполнения капельной печи и блока инициализации горения капель микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащего топлива и/или отходов с водой, осуществляемого за счет использования запаса энергии топлива, с помощью которого производят розжиг пламени в камере сгорания.In FIG. Figure 4 shows an embodiment of a drip furnace and an initialization unit for burning droplets of a micron nanocomposite mixture for grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water, which is carried out by using the energy reserve of fuel, by which the flame is ignited in the combustion chamber.

Установка для осуществления способа содержит бункер 1 подачи твердого углеродосодержащего топлива и/или отходов в блок 2 помола, накопитель 3 микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой, дозатор 4, камеру сгорания, выполненную в виде капельной печи 5, двигатель 6 с внешним подводом тепла, имеющий механический привод к электрогенератору ЭГ, дымосос 7 и дымовую трубу 8.The installation for implementing the method comprises a hopper 1 for supplying solid carbon-containing fuel and / or waste to the grinding unit 2, a storage device 3 for a micron nanocomposite mixture for grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water, a dispenser 4, a combustion chamber made in the form of a drip furnace 5, an engine 6 with an external heat supply, having a mechanical drive to the EG electric generator, a smoke exhaust fan 7 and a chimney 8.

Блок помола 2 содержит шредер 9, выполняющий функции измельчителя грубого помола (не менее 1 мм) кусков углеродосодержащего топлива и/или отходов, например, каменного угля, шлаковых отходов теплоэлетростанций и т.п., накопитель 10 и резервуар 11 с водой, из которого она подается в накопитель 10 для смешивания в нем с помолом из шредера 9, а также кавитационный диспергатор 12, например, в виде проточного ультразвукового кавитационного реактора. В блоке помола 2 сборка шредер 9, накопитель 10 и резервуар 11 выполняет первый этап помола, а кавитационный диспергатор 12 второй этап помола.The grinding unit 2 contains a shredder 9, which performs the functions of a coarse grinder (at least 1 mm) of pieces of carbon-containing fuel and / or waste, for example, coal, slag waste from power plants, etc., a storage tank 10 and a tank 11 with water, from which it is fed to the drive 10 for mixing therein with grinding from the shredder 9, as well as a cavitation dispersant 12, for example, in the form of a flowing ultrasonic cavitation reactor. In the grinding unit 2, the assembly of the shredder 9, the drive 10 and the tank 11 performs the first grinding stage, and the cavitation dispersant 12 the second grinding stage.

При этом выход 13 шредера 9 соединен с первым входом 14 накопителя 10, второй вход 15 которого соединен с выходом 16 резервуара 11 с водой, а выход 17 соединен с входом 18 кавитационного диспергатора 12.The output 13 of the shredder 9 is connected to the first input 14 of the drive 10, the second input 15 of which is connected to the output 16 of the tank 11 with water, and the output 17 is connected to the input 18 of the cavitation dispersant 12.

Кавитационный диспергатор 12 (см. фиг. 2.) содержит цилиндрическую рабочую камеру 19 в технологическом объеме 20, выполненном в виде сферы, а также входной 21 и выходной 22 сквозные каналы, впрессованные в цилиндрическую камеру 19 технологического объема 20 с соосным расположением их относительно друг друга и оси камеры 19. Цилиндрическая рабочая камера 19 выполняет функции резонатора, а технологический объем 20 функции волновода ультразвуковых колебаний от ультразвуковых преобразователей УЗП. Поверхность сферы технологического объема 20 (волновода) выполнена в виде объемного многогранника, а нормали к его граням ориентированы в центр сферы реактора (в центр цилиндрической рабочей камеры 19). Ультразвуковые преобразователи УЗП закреплены на гранях технологического объема 20 (волновода) и равноудалены от центра сферы (центра цилиндрической рабочей камеры 19). Кавитационный диспергатор 12 содержит также насос 23, вход 24 которого через входной канал 18 соединен с выходом 17 накопителя 10, а выход 25 с входным сквозным каналом 21 технологического объема 20. Выходной сквозной канал 22 технологического объема 20 через краны 26, 27 соединен соответственно с выходами 28, 29 кавитационного диспергатора 12.The cavitation dispersant 12 (see Fig. 2.) contains a cylindrical working chamber 19 in the technological volume 20, made in the form of a sphere, as well as inlet 21 and output 22 through channels, pressed into the cylindrical chamber 19 of the technological volume 20 with their coaxial arrangement relative to each other the other and the axis of the chamber 19. The cylindrical working chamber 19 performs the function of a resonator, and the process volume 20 functions of a waveguide of ultrasonic vibrations from ultrasonic transducers of ultrasonic testing. The surface of the sphere of the technological volume 20 (waveguide) is made in the form of a volumetric polyhedron, and the normals to its faces are oriented to the center of the sphere of the reactor (to the center of the cylindrical working chamber 19). Ultrasonic transducers of ultrasonic testing are fixed on the faces of the technological volume 20 (waveguide) and are equidistant from the center of the sphere (center of the cylindrical working chamber 19). The cavitation dispersant 12 also includes a pump 23, the input 24 of which through the input channel 18 is connected to the output 17 of the drive 10, and the output 25 is connected to the input through channel 21 of the process volume 20. The output through channel 22 of the process volume 20 through taps 26, 27 is connected respectively to the outputs 28, 29 cavitation dispersant 12.

При этом выход 29 соединен с входом 30 накопителя 10, а выход 28 соединен с входом 31 накопителя 3 готовой к употреблению микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой (см. фиг. 1).Moreover, the output 29 is connected to the input 30 of the accumulator 10, and the output 28 is connected to the input 31 of the accumulator 3 of a ready-to-use micronanocomposite mixture for grinding solid carbon-containing fuels and / or wastes with water (see Fig. 1).

Краны 26, 27 имеют соответственно входы 32, 33 управления ими, позволяющие управлять направлением подачи микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой из выходного канала 22. Переключение кранов 26, 27 позволяет направлять микронанокомпозитную смесь помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой либо на повторный помол с целью дальнейшего уменьшения размера частиц помола (при открытом кране 27 и закрытом кране 26), либо направлять ее в накопитель 3 если она готова к употреблению (при закрытом кране 27 и открытом кране 26).Faucets 26, 27 have respective inputs 32, 33 for controlling them, allowing you to control the direction of supply of the micron nanocomposite mixture for grinding solid carbon-containing fuels and / or waste water from the outlet channel 22. Switching cranes 26, 27 allows you to direct the micronocomposite mixture for grinding solid carbon-containing fuels and / or waste water or for re-grinding in order to further reduce the size of the grinding particles (with open valve 27 and closed valve 26), or send it to drive 3 if it is ready for use (when filling ytom crane 27 and open the tap 26).

Данный кавитационный диспергатор позволяет получать частицы помола в интервале от 40 нм до 0.7 мкм при высокой производительности обработки технологических сред в режиме непрерывного потока [см. например, «Проточный ультразвуковой кавитационный реактор», патент РФ №2446874, 2010 г., B01J 19/10, http://www.rusnanonet.ru/equipment/molot/].This cavitation dispersant makes it possible to obtain grinding particles in the range from 40 nm to 0.7 μm with high performance processing of process media in a continuous flow mode [see for example, “Flowing ultrasonic cavitation reactor”, RF patent No. 2446874, 2010, B01J 19/10, http://www.rusnanonet.ru/equipment/molot/].

Накопитель 3 готовой к употреблению микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой выполнен в виде, например, стального бака объемом не менее 1000 литров.The drive 3 of the ready-to-use micronanocomposite mixture for grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water is made in the form, for example, of a steel tank with a volume of at least 1000 liters.

Выход 34 накопителя 3 соединен с входом 35 дозатора 4 (см. фиг. 1, 3), который содержит нагнетающий насос 36, мерную трубку 37, входной патрубок 38, выходной патрубок 39, обратный патрубок 40, регулировочный стержень 41, установленный в заглушке 42 с возможностью вращения и перемещения вдоль оси мерной трубки 37. В дозаторе 4 имеется также воронка 43 для сбора капель и гидравлический затвор 45.The output 34 of the drive 3 is connected to the input 35 of the dispenser 4 (see Fig. 1, 3), which contains a discharge pump 36, a measuring tube 37, an inlet pipe 38, an outlet pipe 39, a return pipe 40, an adjusting rod 41 installed in the cap 42 with the possibility of rotation and movement along the axis of the measuring tube 37. In the dispenser 4 there is also a funnel 43 for collecting drops and a hydraulic shutter 45.

Капельная печь 5 (см. фиг. 1, 4) содержит горелку 46 и водогрейный котел 47. Горелка 46 содержит трубу 48, к которой приварено днище 49. На нем на стойках 50, 51 установлен испарительный диск 52, к которому по его периметру приварено кольцо 53. В пространство 54, образованное испарительным диском 52 и кольцом 53, подают топливо виде капель 55, которые на раскаленном диске 52 воспламеняются. В днище 50 встроена газовая горелка 56, которая через клапан 57 блока 58 инициализации горения подсоединена к газовому баллону 59. Рядом с газовой горелкой 56 в днище 49 на изоляторе 60 установлен поджигающий электрод 61. Поджог газа газовой горелки 56 производится с помощью электрического разряда, создаваемого между газовой горелкой 56 и поджигающим электродом 61 источником высокого напряжения 62 блока 58 инициализации горения.The drip furnace 5 (see Figs. 1, 4) contains a burner 46 and a boiler 47. The burner 46 contains a pipe 48 to which the bottom 49 is welded. On it there are mounted an evaporation disk 52 on the racks 50, 51, to which are welded around its perimeter ring 53. In the space 54 formed by the evaporation disk 52 and ring 53, fuel is supplied in the form of droplets 55, which are ignited on the hot disk 52. A gas burner 56 is installed in the bottom 50, which is connected to the gas cylinder 59 through the valve 57 of the combustion initialization unit 58. An ignition electrode 61 is installed on the insulator 60 near the gas burner 56 in the bottom 49. The gas burner 56 is ignited by an electric discharge generated between the gas burner 56 and the ignition electrode 61, a high voltage source 62 of the combustion initiation unit 58.

Труба 48 горелки 46 помещена в кожух 63, в верхней части которого по периметру его расположен набор сквозных отверстий 64, необходимых для организации поддува воздуха в область испарительного диска 52 через набор сквозных отверстий 65, расположенных в нижней части трубы 48, рядом с испарительным диском 52. Трубка 66 для подачи капель 55 топлива (микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой) на испарительный диск 52 закреплена на кожухе 63 с помощью колец 67, 68, трубок 69, 70 и вставок 71, 72, сборка которых выполняет функции двухконтурного охладителя трубки 66. Последняя соединена с выходом 73 дозатора 4 (см. фиг 1).The pipe 48 of the burner 46 is placed in the casing 63, in the upper part of which there is a set of through holes 64 necessary for organizing air blowing into the area of the evaporation disk 52 through a set of through holes 65 located in the lower part of the pipe 48, next to the evaporation disk 52 Tube 66 for feeding droplets 55 of fuel (micron nanocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water) to the evaporation disk 52 is mounted on the casing 63 using rings 67, 68, tubes 69, 70 and inserts 71, 72, the assembly of which is carried out t functions of the dual-circuit tube cooler 66. The latter is connected to the output 73 of the dispenser 4 (see Fig. 1).

Водогрейный котел 47 установлен на горелке 46 и содержит трубу 74 с газоходом 75, выход 76 которого соединен с горячей камерой 77 двигателя 5 (см. фиг. 1, 3), холодная камера 78 которого соединена с холодильником (на фиг.1 не показан). Труба 74 имеет рубашку 79, заполненную теплоносителем 80, например, водой. В рубашке 79 установлен входной 81 и выходной 82 штуцера для подачи воды в водогрейный котел 47 через штуцер 81 и отбора нагретой воды из водогрейного котла 47 через штуцер 82.The boiler 47 is mounted on the burner 46 and contains a pipe 74 with a gas duct 75, the outlet 76 of which is connected to the hot chamber 77 of the engine 5 (see Fig. 1, 3), the cold chamber 78 of which is connected to the refrigerator (not shown in Fig. 1) . The pipe 74 has a jacket 79 filled with coolant 80, for example, water. In the shirt 79, an inlet 81 and an outlet 82 are installed for supplying water to the boiler 47 through the nozzle 81 and taking heated water from the boiler 47 through the nozzle 82.

В бункере 1 находится углеродосодержащее топливо и/или отходы 83, например, шлаковые отходы теплоэлектростанций или куски каменного угля. В дозаторе 4 имеется капельница 84 с регулятором скорости капания капель 44 в воронку 43 для сбора капель и подачи их через колено 45 гидравлического затвора на выход 73 дозатора 4 и далее через трубку 6 на испарительный диск 52 печи 5.In the bunker 1 is carbon-containing fuel and / or waste 83, for example, slag waste from thermal power plants or pieces of coal. In dispenser 4, there is a dropper 84 with a dropping rate control 44 for the droplets 44 into the funnel 43 for collecting droplets and feeding them through the elbow 45 of the hydraulic shutter to the outlet 73 of the dispenser 4 and then through the tube 6 to the evaporation disk 52 of the furnace 5.

Заявленный способ реализуется на этой установке следующим образом.The claimed method is implemented on this installation as follows.

Перед началом работы устройства в бункер 1 загружают углеродосодержащее топливо и/или отходы 83, например, каменный уголь, резервуар 11 заполняют водой, а на входы 32 и 33 кранов 26 и 27 (см. фиг. 2) соответственно подают сигнал закрытия их и таким образом закрывают их.Before starting the operation of the device, carbon-containing fuel and / or waste 83, for example, coal, is loaded into the hopper 1, the tank 11 is filled with water, and their inputs are closed at the inlets 32 and 33 of the taps 26 and 27 (see Fig. 2), and so way close them.

Далее в горелке 46 капельной печи 5 (см. фиг. 4) с помощью газовой горелки 56 разогревают до красна (около 800-1100°С) испарительный диск 52. Для этого открывают клапан 57 блока 58 инициализации горения и подают в горелку 56 природный газ, а затем поджигают его с помощью электрического разряда, создаваемого источником высокого напряжения 62 между газовой горелкой 56 и поджигающим электродом 61.Then, in the burner 46 of the drip furnace 5 (see Fig. 4), using the gas burner 56, the evaporation disk 52 is heated to red (about 800-1100 ° C). To do this, open the valve 57 of the combustion initialization unit 58 and supply natural gas to the burner 56 and then ignite it using an electric discharge generated by the high voltage source 62 between the gas burner 56 and the ignition electrode 61.

Таким образом осуществляется инициирование горения капель микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащего топлива и/или отходов с водой за счет использования запаса энергии топлива (например, природного газа), с помощью которого производят розжиг пламени в камере сгорания.Thus, the combustion of droplets of a micron nanocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water is initiated by using the energy reserve of the fuel (for example, natural gas), by which the flame is ignited in the combustion chamber.

Далее готовят микронанокомпозитную смесь помола твердых углеродосодержащего топлива и/или отходов с водой. Для этого углеродосодержащее топливо и/или отходы 83, например, каменный уголь, из бункера 1 направляют в шредер 9, в котором он перемалывается до размера частиц не более 1.5 мм. Это первый этап помола. Затем с выхода 13 шредера 9 помол каменного угля через вход 14 передается в накопитель 10, в котором он смешивается с водой, поступающей через вход 15 в накопитель 10 с выхода 16 резервуара 11, в пропорции 60% объемных воды и 40% объемных помола каменного угля.Next, prepare a micronanocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water. For this, carbon-containing fuel and / or waste 83, for example coal, from the hopper 1 is sent to a shredder 9, in which it is ground to a particle size of not more than 1.5 mm. This is the first stage of grinding. Then, from the exit 13 of the shredder 9, the grinding of coal through the inlet 14 is transferred to the accumulator 10, in which it is mixed with water entering through the inlet 15 into the accumulator 10 from the outlet 16 of the tank 11, in the proportion of 60% of the volumetric water and 40% of the volumetric grinding of coal .

На втором этапе помола на вход 33 крана 27 подают сигнал открытия и таким образом открывают его. Смесь воды и помола с выхода 16 накопителя 10 через вход 18 диспергатора 12 поступает на вход 24 насоса 23 (см. фиг. 2). Насос 23 через входной канал 21 подает смесь помола с водой в рабочую камеру 19 технологического объема 20 диспергатора 12. При выходе из канала 21 в расширяющийся объем рабочей камеры 19 технологического объема 20 вода смеси кавитирует с образованием газовых пузырьков в рабочей камере 19. При подаче напряжения на пьезоэлектрические элементы ультразвуковых преобразователей УЗП электрические колебания преобразуются в ультразвуковые колебания. На резонансной частоте колебаний, осуществляется передача энергии колебаний с наибольшей интенсивностью по нормали к стенкам рабочей камеры 19. Под воздействием ультразвуковых колебаний кавитационные пузырьки с силой схлопываются. Энергия схлопывания разрушает частицы грубого помола, находящиеся с непосредственной близости от пузырька, а смесь помола с водой, подаваемая с небольшим напором насосом 23 в рабочую камеру 19, подвергается гомогенизации и уменьшению размера частиц помола до величины не более 1 мкм. В выходном канале 22 путем отбора проб (отбор проб на фиг. 2 не показан) осуществляют контроль размера частиц помола.In the second grinding stage, an opening signal is supplied to the input 33 of the crane 27 and thus open it. A mixture of water and grinding from the output 16 of the accumulator 10 through the input 18 of the dispersant 12 enters the input 24 of the pump 23 (see Fig. 2). The pump 23 through the inlet channel 21 delivers the mixture of grinding with water in the working chamber 19 of the technological volume 20 of the dispersant 12. When leaving the channel 21 in the expanding volume of the working chamber 19 of the technological volume 20, the mixture water cavitates with the formation of gas bubbles in the working chamber 19. When voltage is applied on the piezoelectric elements of ultrasonic converters of ultrasonic testing, electrical vibrations are converted into ultrasonic vibrations. At the resonant frequency of oscillations, the energy of vibrations is transmitted with the greatest intensity normal to the walls of the working chamber 19. Under the influence of ultrasonic vibrations, cavitation bubbles collapse with force. The energy of collapse destroys the coarse particles located in the immediate vicinity of the bubble, and the mixture of grinding with water supplied with a small pressure by pump 23 to the working chamber 19 undergoes homogenization and a reduction in the size of the grinding particles to a value of no more than 1 μm. In the outlet channel 22 by sampling (sampling in Fig. 2 is not shown) control the size of the grinding particles.

Если размер частиц помола не достиг величины меньше 1 мкм, то смесь воды и помола через открытый кран 27 с выхода 29 направляют на вход 30 накопителя 10. Таким образом, смесь помола с водой возвращается в накопитель 10, а из него насосом 23 диспергатора 12 закачивается в рабочую камеру 19 технологического объема 20 где частицы помола снова подвергаются разрушению за счет энергия схлопывания газовых пузырьков в рабочей камере 19 и затем через кран 27 снова подаются в накопитель 10 и т.д. Если размер частиц помола достиг величины меньше 1 мкм (находится в интервале от 40 нм до 0.7 мкм), то на вход 33 крана 27 подают сигнал закрытия и таким образом закрывают его, а на вход 32 крана 26 подают сигнал открытия и таким образом открывают его. При этом смесь помола с водой с выхода 28 диспергатора 12 через вход 31 поступает в накопитель 3 готовой к употреблению микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой.If the particle size of the grinding has not reached a value less than 1 μm, then the mixture of water and grinding through an open valve 27 from the outlet 29 is sent to the input 30 of the accumulator 10. Thus, the mixture of grinding with water is returned to the accumulator 10, and pumped from it by the dispersant pump 23 into the working chamber 19 of the technological volume 20 where the grinding particles are again destroyed due to the energy of collapse of gas bubbles in the working chamber 19 and then through the valve 27 are again fed to the accumulator 10, etc. If the particle size of the grinding reaches a value less than 1 μm (is in the range from 40 nm to 0.7 μm), then the input 33 of the valve 27 is supplied with a close signal and thus close it, and the input 32 of the valve 26 is fed an open signal and thus open it . In this case, the grinding mixture with water from the outlet 28 of the dispersant 12 through the inlet 31 enters the drive 3 of the ready-to-use micronanocomposite mixture for grinding solid carbon-containing fuels and / or wastes with water.

С выхода 34 накопителя 3 микронанокомпозитная смесь помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой поступает на вход 35 дозатора 4 (см. фиг. 1, 3). При этом нагнетающий насос 36 закачивает микронанокомпозитную смесь помола с водой из накопителя 3 в мерную трубку 37 через входной патрубок 38. В мерной трубке 37 поток микронанокомпозитной смеси помола с водой разделяется на два: основной поток Ф1 и обратный поток Ф2. Перемещение регулировочного стержня 41, например, путем ввинчивания или вывинчивания его, позволяет регулировать зазор h между торцом стержня 41 и торцом выходного патрубка 39 и таким образом количество текучей смеси помола, проходящей в выходной патрубок 39 и далее в капельницу 84. Регулятором 85 устанавливают необходимую скорость подачи капель в на выход 73 дозатора 4 через воронку 43 и колено 45 гидравлического затвора.From the exit 34 of drive 3, the micronocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water enters the inlet 35 of dispenser 4 (see Figs. 1, 3). In this case, the injection pump 36 pumps the micronanocomposite grinding mixture with water from the reservoir 3 into the measuring tube 37 through the inlet pipe 38. In the measuring tube 37, the flow of the micronanocomposite grinding mixture with water is divided into two: the main flow F1 and the reverse flow Ф2. Moving the adjusting rod 41, for example, by screwing it in or out, allows you to adjust the gap h between the end of the rod 41 and the end of the outlet pipe 39 and thus the amount of fluid grinding mixture passing into the outlet pipe 39 and further into the dropper 84. The required speed is set by the regulator 85 supplying drops to the outlet 73 of the dispenser 4 through the funnel 43 and the elbow 45 of the hydraulic shutter.

Капли 44 с выхода 73 дозатора 4 поступают в трубку 66 капельной печи 5. Из трубки 66 они в виде капель 55 топлива (микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой) падают на испарительный диск 52 горелки 46 капельной печи 5.Drops 44 from the outlet 73 of the dispenser 4 enter the tube 66 of the drip furnace 5. From the tube 66 they are in the form of droplets 55 of fuel (micron nanocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water) fall on the evaporation disk 52 of the burner 46 of the drip furnace 5.

В процессе сжигания топлива капли 55 вода капли на раскаленном диске 52 испаряется, превращаясь при этом перегретый пар. В присутствии углерода, а именно микронаночастиц углеродсодержащих топлива - каменного угля, термически образуется смесь водорода H₂ с оксидом углерода CO по реакции

, т.е. синтез-газ. Этот газ при температуре в горелке 46 и внутри трубы 74 водогрейного котла 47 около 500-800°C сгорает с выделением тепла. Поддув воздуха в область испарительного диска 52 через набор сквозных отверстий 65, расположенных в нижней части трубы 48, рядом с испарительным диском 52 позволяет интенсифицировать процесс горения.During the combustion of the droplet fuel 55, the droplet water on the hot disc 52 evaporates, thereby transforming superheated steam. In the presence of carbon, namely micronanoparticles of carbon-containing fuel - coal, a mixture of hydrogen H ₂ with carbon monoxide CO is thermally formed by the reaction

, i.e. synthesis gas. This gas at a temperature in the burner 46 and inside the pipe 74 of the boiler 47 about 500-800 ° C burns with heat. Blowing air into the region of the evaporation disk 52 through a set of through holes 65 located in the lower part of the pipe 48, next to the evaporation disk 52 allows to intensify the combustion process.

Далее высокоэнтальпийный поток газа с выхода 76 капельной печи 5 направляется на горячую камеру 77 двигателя 6 с вешним подводом тепла. В камере 77 поток газа проходя через теплообменники двигателя 6 (на фги. 1 теплообменники не показаны), энтальпия газового потока понижается (газ отдает тепло двигателю 6), и он, уже охлажденный, поступает в дымосос 7 и далее в дымовую трубу 8, из которой он выбрасывается уже в атмосферу. Электрогенератор ЭГ двигателя 6 при этом вырабатывают электроэнергию, которая передается потребителю.Next, a high-enthalpy gas flow from the outlet 76 of the drip furnace 5 is directed to the hot chamber 77 of the engine 6 with a spring heat supply. In the chamber 77, the gas flow passing through the heat exchangers of the engine 6 (heat exchangers are not shown in phi. 1), the enthalpy of the gas flow decreases (gas gives off heat to the engine 6), and it, already cooled, enters the smoke exhauster 7 and then into the chimney 8, from by which it is already emitted into the atmosphere. The electric generator of the EG engine 6 at the same time generate electricity, which is transmitted to the consumer.

Следует отметить, что реализация предлагаемого способа возможна и на других устройствах, позволяющих преобразовывать химическую энергию микронанокомпозитной смеси помола твердых углеродсодержащих топлива и/или отходов с водой в тепловую и электрическую энергию путем сжигания смеси помола с водой в различного вида камерах сгорания, генерирующих при этом тепловую энергию, которая затем с помощью средств преобразования тепловой энергии газового потока может быть преобразована в электрическую энергию. Конкретный вид установки не влияет на сущность заявляемого решения.It should be noted that the implementation of the proposed method is possible on other devices that convert chemical energy of a micron nanocomposite mixture of solid carbon-containing fuel and / or waste with water into heat and electric energy by burning a mixture of grinding with water in various types of combustion chambers that generate thermal energy, which can then be converted into electrical energy by means of thermal energy conversion of the gas stream. The specific type of installation does not affect the essence of the proposed solution.

Преимущество заявляемого способа состоит в том, что использование микронанокомпозитной смесь помола с водой существенно снижает износ деталей установки реализующей предлагаемый способ и, соответственно, все виды затрат, включая эксплуатационные, обеспечивая при этом высокую эффективность и надежность процесса получения тепловой и электрической энергии в сочетании с низкой себестоимостью.The advantage of the proposed method is that the use of a micronanocomposite mixture of grinding with water significantly reduces the wear of the parts of the plant that implements the proposed method and, accordingly, all types of costs, including operational, while ensuring high efficiency and reliability of the process of obtaining thermal and electric energy in combination with low cost price.

Claims

1. A method of burning solid carbonaceous fuel and / or waste, comprising grinding solid carbonaceous fuel and / or waste, introducing the grinding of solid carbonaceous fuel and / or waste into the combustion chamber and initiating, characterized in that the fineness of grinding solid carbonaceous fuel and / or waste adjusted to a size of not more than 1 μm with the formation of a micron nanocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water, and then the resulting mixture is injected using a drip dispenser in a kama in combustion, wherein said size of solid carbonaceous wastes grinding particles is carried out in two stages, the first - carry coarser, and the second stage via cavitation dispersant grind is adjusted to a size less than 1 micron.

2. The method of burning solid carbon-containing fuel and / or waste according to claim 1, characterized in that the initiation of combustion of droplets of a micron nanocomposite mixture of grinding solid carbon-containing fuel and / or waste with water is carried out using a fuel supply unit by using the fuel energy reserve, by which Ignite the flame in the combustion chamber.