RU2626043C1 - Catalytic heat generator and method for regulating its power - Google Patents
Catalytic heat generator and method for regulating its power Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626043C1 RU2626043C1 RU2016120266A RU2016120266A RU2626043C1 RU 2626043 C1 RU2626043 C1 RU 2626043C1 RU 2016120266 A RU2016120266 A RU 2016120266A RU 2016120266 A RU2016120266 A RU 2016120266A RU 2626043 C1 RU2626043 C1 RU 2626043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isothermal
- catalyst
- nozzle
- heat generator
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (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 генератора теплоты, описанный в пат. РФ №2124674, F23C 11/02, 10.01.99. Генератор теплоты 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 thermal power of a catalytic heat generator described in US Pat. RF №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 grid 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 case 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 exchangers. 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 генератора теплоты 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 СО 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°С. При необходимости вновь повысить мощность генератора теплоты, 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, 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 генератора теплоты в работу, т.к. во время пуска слой катализатора в зоне горения необходимо нагреть до температуры каталитического зажигания топлива 200-400°С (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 to work, because 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.
Известен также способ регулирования тепловой мощности каталитического генератора теплоты, описанный в пат. РФ №2451876, F23C 10/00, 27.05.2012 изменением расхода воздуха, подаваемого на псевдоожижение, и количества сжигаемого топлива за счет изменения размера гранул катализатора и инертного материала и/или плотности гранул катализатора и инертного материала, находящихся в теплогенераторе.There is also a method of controlling the thermal power of a catalytic heat generator described in US Pat. RF №2451876,
Недостатками известного генератора теплоты и способа регулирования его мощности являются необходимость выгрузки части смеси катализатора и инертного материала из генератора теплоты или полная замена гранул катализатора и инертного материала, находящихся в генераторе теплоты, на гранулы меньшего размера или меньшей их плотности.The disadvantages of the known heat generator and the method of controlling its power are the need to unload part of the mixture of catalyst and inert material from the heat generator or the complete replacement of the catalyst granules and inert material in the heat generator with granules of a smaller size or lower density.
Известен каталитический генератор теплоты и способ регулирования тепловой мощности каталитического генератора теплоты за счет изменения поверхности теплообмена, контактирующей с псевдоожиженным слоем катализатора, (прототип), описанный в пат. РФ №2232942, F23D 14/18, F23C 10/00, 20.07.1004. Известный каталитический генератора теплоты 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 генератора теплоты 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.A known catalytic heat generator and a method for controlling the heat power of a catalytic heat generator by changing the heat exchange surface in contact with the fluidized bed of the catalyst (prototype) described in US Pat. RF №2232942,
Наличие патрубков для выгрузки и загрузки катализатора позволяет изменять уровень катализатора в генераторе теплоты во время его работы, что дает возможность изменять величину поверхности теплообменника, контактирующего с катализатором и, следовательно, менять тепловую мощность генератора теплоты без изменения расхода воздуха, воды на теплообменник и сохранении оптимальной температуры в зоне горения топлива 700-800°С.The presence of nozzles 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 optimal temperatures in the fuel combustion zone 700-800 ° С.
Недостатком известного способа регулирования тепловой мощности генератора теплоты является невозможность уменьшения тепловой мощности ниже номинальной более чем на 70-80%. При длительной эксплуатации генератора теплоты 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 генератор теплоты и проводить повторный пуск при появлении водоразбора, либо иметь резервный генератор теплоты меньшей мощности. Недостатком известного способа регулирования тепловой мощности является также необходимость выгрузки части смеси катализатора и инертного материала из генератора теплоты.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 capacity of the heat generator is usually less than 20-30%. In the absence or low 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. A disadvantage of the known method of regulating thermal power is the need to unload part of the mixture of catalyst and inert material from the heat generator.
Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в разработке способа регулирования тепловой мощности каталитического генератора теплоты, эффективно использующего теплоту при сжигании топлива при экологической чистоте отходящих газов.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.
Технический результат - снижение тепловой мощности менее чем 20-30% от номинальной без выгрузки части смеси гранул катализатора и инертного материала или их полной замены на гранулы меньшего размера или плотности.EFFECT: reduced thermal power of less than 20-30% of the nominal without unloading part of the mixture of catalyst granules and inert material or their complete replacement with granules of smaller size or density.
Задача решается конструкцией каталитического генератора теплоты с регулированием тепловой мощности за счет изменения интенсивности теплопередачи от псевдоожиженного слоя к поверхности теплообменника. Каталитический генератор теплоты состоит 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 смеси гранулированного катализатора окисления и инертного материала, выше которой последовательно размещены организующая и неизотермическая насадки, теплообменник, на корпусе под неизотермической насадкой расположен патрубок для выгрузки катализатора и инертного материала, а неизотермическая насадка соединена с вибрационным механизмом.The problem is solved by the design of a catalytic heat generator with regulation of heat power by changing the intensity of heat transfer from the fluidized bed to the surface of the heat exchanger. The catalytic heat generator consists of a vertical casing with air and fuel supply pipes in the lower part, flue gas pipes and catalyst loading pipes in the upper part, with a gas distribution grill inside the casing between the air and fuel supply pipes, on which there is a layer of a mixture of granular oxidation catalyst and inert material, above which the organizing and non-isothermal nozzles, a heat exchanger are sequentially placed, on the body under the non-isothermal nozzle there is a pipe for unloading the catalyst and inert material, and the non-isothermal nozzle is connected to a vibration mechanism.
Задача решается также изменением температуры в псевдоожиженном слое над неизотермической насадкой за счет изменения амплитуды и частоты колебаний неизотермической насадки и изменения количества сжигаемого топлива.The problem is also solved by changing the temperature in the fluidized bed above the non-isothermal nozzle by changing the amplitude and frequency of oscillations of the non-isothermal nozzle and changing the amount of fuel burned.
Схема каталитического генератора теплоты изображена на чертеже. A diagram of a catalytic heat generator is shown in the drawing.
Генератор теплоты 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 (2) для ввода воздуха и предназначена для равномерного распределения воздуха по сечению газораспределительной решетки (3), 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 of the air supply (a), combustion (b), heat removal (c) and the separation zone (d) are placed. The air supply section (a) consists of a chamber with a pipe (2) for air inlet and is designed for uniform distribution of air over the gas distribution grill cross section (3), and with lateral air inlet, additionally for changing the air flow direction by 90 °.
Секция горения (б) отделена от секции подвода воздуха газораспределительной решеткой (3) и имеет патрубки для подачи газообразного (4) или жидкого (5) или твердого топлива (6), патрубок с вентилем или заслонкой для выгрузки катализатора (7). Дополнительно, в секции горения над газораспределительной решеткой размещена объемная организующая насадка (8) перед неизотермической насадкой (9), например, из проволочных решеток с живым сечением 50-90% и величиной отверстий 10-20 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 (3) and has nozzles for supplying gaseous (4) or liquid (5) or solid fuel (6), a nozzle with a valve or shutter for discharging the catalyst (7). Additionally, in the combustion section above the gas distribution grid, a volumetric organizing nozzle (8) is placed in front of a non-isothermal nozzle (9), for example, from wire grids with a live section of 50-90% and openings of 10-20 diameters of the catalyst particles and fractions of the free volume in the grating packet 85-95%.
Секция теплосъема (в) состоит из теплообменника (10) и объемной неизотермической насадки (9), размещенной под теплообменником над организующей насадкой. Неизотермическая насадка (9) выполнена, например, из проволочных решеток с живым сечением 50-90% и величиной отверстий 2-10 диаметров частиц катализатора и долей свободного объема в пакете решеток 85-95%). Неизотермическая насадка соединена с вибрационным механизмом (11).The heat removal section (c) consists of a heat exchanger (10) and a volume non-isothermal nozzle (9) placed under the heat exchanger above the organizing nozzle. The non-isothermal nozzle (9) is made, for example, of wire gratings with a live cross section of 50-90% and openings of 2-10 diameters of the catalyst particles and the free volume fractions in the grating package of 85-95%). The non-isothermal nozzle is connected to a vibration mechanism (11).
В секции теплосъема расположены патрубок входа холодной воды (12), патрубок для выхода нагретой воды (13), сифон (14) с вентилем для слива воды из теплообменника во время остановки генератора теплоты при температурах наружного воздуха ниже 0°С.In the heat removal section, there is a cold water inlet pipe (12), a heated water outlet pipe (13), a siphon (14) with a valve for draining water from the heat exchanger when the heat generator stops at outdoor temperatures below 0 ° C.
Сепарационная зона (г) расположена в верхней части генератора теплоты и имеет патрубок (15) для выхода дымовых газов с устройством против уноса частиц (16), патрубок с вентилем или заслонкой (17) для перегрузки катализатора, патрубок (18) для загрузки инертного материала и катализатора, предохранительную мембрану (19). Загрузка осуществляется с помощью эжектора (20) из бункера (21).The separation zone (g) is located in the upper part of the heat generator and has a pipe (15) for the exit of flue gases with a device against entrainment of particles (16), a pipe with a valve or damper (17) for overloading the catalyst, a pipe (18) for loading an inert material and catalyst, safety membrane (19). Loading is carried out using the ejector (20) from the hopper (21).
Каталитический генератор теплоты работает следующим образом. В генератор теплоты через патрубок (18) загружают катализатор и инертный материал, количество которых соответствует максимальной мощности генератора теплоты. Воздух по патрубку (2) подается в секцию подвода воздуха (а), проходит газораспределительную решетку (3) в секцию горения (б), куда по патрубкам (4) или (5), или (6) подается топливо (газовое или жидкое или твердое).The catalytic heat generator operates as follows. The catalyst and inert material, the amount of which corresponds to the maximum power of the heat generator, are loaded into the heat generator through the pipe (18). Air is supplied through pipe (2) to the air supply section (a), the gas distribution grill (3) passes to the combustion section (b), where fuel (gas or liquid or fuel) is supplied through pipes (4) or (5), or (6) solid).
Частицы катализатора и инертного материала приводятся в псевдоожиженное состояние под действием восходящего потока воздуха и дымовых газов. В секции горения происходит выделение теплоты за счет сгорания топлива на катализаторе. Горячие дымовые газы, частицы катализатора и инертного материала проходят через неизотермическую насадку (9) в секцию теплосъема, где отдают теплоту теплообменнику, охлаждаются и далее возвращаются 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 и инертного материала (16). Отвод теплоты происходит через поверхность теплообменника (9), 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 генератора теплоты. Вода в теплообменник поступает по патрубку (12) с температурой 40-60°С и выходит из теплообменника (9) с температурой 80-100°С.The particles of the catalyst and inert material 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. Hot flue gases, catalyst particles and inert material pass through a non-isothermal nozzle (9) into the heat removal section, where heat is transferred to the heat exchanger, cooled and then returned 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 and inert material (16). Heat is removed through the surface of a heat exchanger (9) immersed in a fluidized bed. The 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 (12) with a temperature of 40-60 ° С and leaves the heat exchanger (9) with a temperature of 80-100 ° С.
Автоматическое регулирование температуры в зоне горения топлива (б) и температуры горячей воды на выходе (13) из генератора теплоты осуществляется путем отключения и включения подачи топлива. При достижении предельной температуры горячей воды, например, 95°С и температуры в зоне горения топлива, например, 800°С происходит отключение подачи топлива. При снижении температуры в зоне горения ниже 800°С и температуры воды ниже 90°С происходит включение подачи топлива. Снижение температуры слоя происходит достаточно быстро. Снижение температуры горячей воды (13) происходит более медленно и поэтому регулирование режимов работы генератора теплоты осуществляется в зависимости от температуры горячей воды, т.е. подача топлива включается только после снижения температуры воды до 90°С. При этом температура слоя в секции горения может понижаться и ниже 700°С.Automatic control of the temperature in the fuel combustion zone (b) and the temperature of the hot water at the outlet (13) from the heat generator is carried out by turning the fuel supply off and on. When reaching the limit temperature of hot water, for example, 95 ° C and the temperature in the combustion zone of the 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 (13) occurs more slowly, and therefore the regulation of the modes of operation of the heat generator is carried out depending on the temperature of the hot water, i.e. fuel supply is switched on only after water temperature drops to 90 ° С. 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 генератора теплоты, температура в секции горения сохраняется в пределах 700-800°С при изменении температуры горячей воды в пределах 5-10°С. С уменьшением теплосъема в системе отопления происходит повышение температуры обратной (холодной) воды (12) выше регламентированной 40-60°С. 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°С. В свою очередь, снижение температуры в секции горения ниже 700°С приводит к уменьшению полноты сгорания топлива и увеличению выбросов СО и NOx с дымовыми газами. Поэтому при повышении температуры обратной воды (12) выше предельной включается вибрационный механизм (11) и неизотермическая насадка приводится в колебательное состояние с амплитудой 1-2 мм и частотой 10-50 Гц. При этом уменьшается пропускная способность насадки в отношении частиц катализатора и инертного материала. Это приводит к уменьшению теплообмена между зонами сжигания топлива и зоной теплосъема и, как следствие, снижению температуры в зоне теплосъема и повышению температуры в зоне сжигания топлива. Уменьшением расхода топлива достигается снижение температуры в зоне сжигания топлива до оптимальной 750°С с сохранением температуры в зоне теплосъема 100-700°С.At 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 (12) 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 CO and NO x emissions from flue gases. Therefore, with an increase in the return water temperature (12) above the limit, the vibration mechanism (11) is turned on and the non-isothermal nozzle is brought into the vibrational state with an amplitude of 1-2 mm and a frequency of 10-50 Hz. This reduces the throughput of the nozzle in relation to the particles of the catalyst and inert material. This leads to a decrease in heat transfer between the fuel combustion zones and the heat removal zone and, as a result, a decrease in temperature in the heat removal zone and an increase in temperature in the fuel combustion zone. By reducing fuel consumption, the temperature in the fuel combustion zone is reduced to an optimal 750 ° C with the temperature remaining in the heat removal zone of 100-700 ° C.
Обратное повышение мощности генератора теплоты с увеличением теплосъема в системе отопления и снижении температуры обратной воды (12) на входе в теплообменник (9) проводится уменьшением частоты колебаний неизотермической насадки и увеличением расхода топлива.The reverse increase in the power of the heat generator with an increase in heat removal in the heating system and a decrease in the temperature of the return water (12) at the inlet to the heat exchanger (9) is carried out by decreasing the vibration frequency of the non-isothermal nozzle and increasing the fuel consumption.
Пример 1. (прототип).Example 1. (prototype).
В генератор теплоты (в соответствии с чертежом) тепловой мощностью 230 кВт загружается 50 л катализатора со средним диаметром гранул 1,5 мм и плотностью 1500 кг/м3 и 100 л инертного материала со средним диаметром гранул 1,3 мм и плотностью 2500 кг/м3. В качестве топлива используется порошкообразный бурый уголь Канско-Ачинского месторождения. Скорость начала псевдоожижения для смеси катализатора и инертного материала 0,6 м/с. Рабочая скорость псевдоожижения катализатора воздухом 1,0 м/с. Организующая насадка состоит из проволочных решеток с ячейкой 30 мм и расстоянием между решетками 30 мм. Толщина проволоки 4 мм. Высота насадки 500 мм. Неизотермическая насадка состоит из проволочных решеток с величиной ячейки 10 мм и расстоянием между решетками 15 мм. Толщина проволоки 4 мм. Количество решеток 5 шт. Вибратор отключен. Температура слоя в зоне сжигания топлива поддерживается 750°С. В зоне теплосъема температура псевдоожиженного слоя 700°С. Теплообменник погружен в слой над неизотермической насадкой. 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. Тепловая мощность 230 кВт.A heat generator (in accordance with the drawing) with a thermal power of 230 kW is loaded with 50 l of catalyst with an average diameter of granules of 1.5 mm and a density of 1500 kg / m 3 and 100 l of inert material with an average diameter of granules of 1.3 mm and a density of 2500 kg / m 3 . Powdered brown coal of the Kansk-Achinsk deposit is used as fuel. The fluidization start velocity for the mixture of catalyst and inert material is 0.6 m / s. The working fluidization rate of the catalyst with air is 1.0 m / s. The organizing nozzle consists of wire gratings with a cell of 30 mm and a distance between the gratings of 30 mm. The thickness of the wire is 4 mm. Nozzle height 500 mm. The non-isothermal nozzle consists of wire gratings with a mesh size of 10 mm and a distance between the gratings of 15 mm. The thickness of the wire is 4 mm. Number of gratings 5 pcs. The vibrator is off. The layer temperature in the fuel combustion zone is maintained at 750 ° C. In the heat removal zone, the temperature of the fluidized bed is 700 ° C. The heat exchanger is immersed in a layer above the non-isothermal nozzle. 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 . Thermal power 230 kW.
Пример 2. (Прототип). Аналогичен примеру 1.Example 2. (Prototype). Similar to example 1.
Из генератора теплоты (в соответствии с чертежом) отгружается часть смеси катализатора и инертного материала. При этом уровень псевдоожиженного слоя находится на высоте неизотермической насадки и не касается теплообменника. Температура в слое в зоне сжигания топлива поддерживается на уровне 750°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. Тепловая мощность 69 кВт.Part of the mixture of catalyst and inert material is shipped from the heat generator (in accordance with the drawing). Moreover, the level of the fluidized bed is at the height of the non-isothermal nozzle and does not apply to the heat exchanger. The temperature in the bed in the fuel combustion zone 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 . Thermal power 69 kW.
Пример 3. (По изобретению).Example 3. (According to the invention).
В генератор теплоты (в соответствии с чертежом) тепловой мощностью 230 кВт загружается 50 л катализатора со средним диаметром гранул 1,5 мм и плотностью 1500 кг/м3 и 100 л инертного материала со средним диаметром гранул 1,3 мм и плотностью 2500 кг/м3. В качестве топлива используется порошкообразный бурый уголь Канско-Ачинского месторождения. Скорость начала псевдоожижения для смеси катализатора и инертного материала 0,6 м/с. Рабочая скорость псевдоожижения катализатора воздухом 1,0 м/с.Организующая насадка состоит из проволочных решеток с ячейкой 30 мм и расстоянием между решетками 30 мм. Толщина проволоки 4 мм. Высота насадки 500 мм. Неизотермическая насадка состоит из проволочных решеток с величиной ячейки 10 мм и расстоянием между решетками 15 мм. Толщина проволоки 4 мм. Количество решеток 5 шт. Температура слоя в зоне сжигания топлива поддерживается 750°С. Теплообменник погружен в слой над неизотермической насадкой. При включении вибратора на неизотермическую насадку подаются колебания в радиальном направлении с амплитудой - 2 мм и частотой - 20 Гц. В зоне теплосъема устанавливается температура псевдоожиженного слоя 500°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. Тепловая мощность 149 кВт.A heat generator (in accordance with the drawing) with a thermal power of 230 kW is loaded with 50 l of catalyst with an average diameter of granules of 1.5 mm and a density of 1500 kg / m 3 and 100 l of inert material with an average diameter of granules of 1.3 mm and a density of 2500 kg / m 3 . Powdered brown coal of the Kansk-Achinsk deposit is used as fuel. The fluidization start velocity for the mixture of catalyst and inert material is 0.6 m / s. The working fluidization rate of the catalyst with air is 1.0 m / s. The organizing nozzle consists of wire grids with a cell of 30 mm and a distance between the grids of 30 mm. The thickness of the wire is 4 mm. Nozzle height 500 mm. The non-isothermal nozzle consists of wire gratings with a mesh size of 10 mm and a distance between the gratings of 15 mm. The thickness of the wire is 4 mm. Number of gratings 5 pcs. The layer temperature in the fuel combustion zone is maintained at 750 ° C. The heat exchanger is immersed in a layer above the non-isothermal nozzle. When the vibrator is turned on, vibrations in the radial direction with an amplitude of 2 mm and a frequency of 20 Hz are applied to the non-isothermal nozzle. In the heat removal zone, the temperature of the fluidized bed is set at 500 ° 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 . Thermal power is 149 kW.
Пример 4. Аналогичен примерам 1,3.Example 4. Similar to examples 1,3.
Температура слоя в зоне сжигания топлива поддерживается 750°С. Теплообменник погружен в слой над неизотермической насадкой. При включении вибратора на неизотермическую насадку подаются колебания в радиальном направлении с амплитудой - 2 мм и частотой - 30 Гц. В зоне теплосъема устанавливается температура псевдоожиженного слоя 400°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. Тепловая мощность 124 кВт.The layer temperature in the fuel combustion zone is maintained at 750 ° C. The heat exchanger is immersed in a layer above the non-isothermal nozzle. When the vibrator is turned on, vibrations in the radial direction with an amplitude of 2 mm and a frequency of 30 Hz are applied to the non-isothermal nozzle. In the heat removal zone, the temperature of the fluidized bed is set at 400 ° 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 . Thermal power 124 kW.
Пример 5. Аналогичен примерам. 1, 3, 4.Example 5. Similar to the examples. 1, 3, 4.
Температура слоя в зоне сжигания топлива поддерживается 750°С. Теплообменник погружен в слой над неизотермической насадкой. При включении вибратора на неизотермическую насадку подаются колебания в радиальном направлении с амплитудой - 2 мм и частотой - 40 Гц. В зоне теплосъема устанавливается температура псевдоожиженного слоя 200°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. Тепловая мощность 42 кВт.The layer temperature in the fuel combustion zone is maintained at 750 ° C. The heat exchanger is immersed in a layer above the non-isothermal nozzle. When the vibrator is turned on, vibrations in the radial direction with an amplitude of 2 mm and a frequency of 40 Hz are applied to the non-isothermal nozzle. In the heat removal zone, the temperature of the fluidized bed is set at 200 ° 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 . Thermal power 42 kW.
Пример 6. Аналогичен примерам 1,3-5.Example 6. Similar to examples 1,3-5.
Температура слоя в зоне сжигания топлива поддерживается 750°С. Теплообменник погружен в слой над неизотермической насадкой.The layer temperature in the fuel combustion zone is maintained at 750 ° C. The heat exchanger is immersed in a layer above the non-isothermal nozzle.
При включении вибратора на неизотермическую насадку подаются колебания в радиальном направлении с амплитудой - 2 мм и частотой - 50 Гц. В зоне теплосъема устанавливается температура псевдоожиженного слоя 120°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. Тепловая мощность 10 кВт.When the vibrator is turned on, vibrations in the radial direction with an amplitude of 2 mm and a frequency of 50 Hz are applied to the non-isothermal nozzle. In the heat removal zone, the temperature of the fluidized bed is set to 120 ° 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 .
Таким образом, заявляемый генератор теплоты и способ регулирования его тепловой мощности позволяет увеличить пределы изменения мощности генератора теплоты с псевдоожиженным слоем катализатора, не меняя его конструктивных параметров и не уменьшая высоты псевдоожиженного слоя, т.е. без отгрузки части смеси катализатора и инертного материала с сохранением экологически чистого сжигания топлив при максимальном КПД 0.93-0,96.Thus, the inventive heat generator and a method for controlling its heat power allows you to increase the limits of change in the power of a heat generator with a fluidized bed of a catalyst without changing its design parameters and without reducing the height of the fluidized bed, i.e. without shipment of part of the mixture of catalyst and inert material 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 |
|---|---|---|---|
| RU2016120266A RU2626043C1 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Catalytic heat generator and method for regulating its power |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016120266A RU2626043C1 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Catalytic heat generator and method for regulating its power |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2626043C1 true RU2626043C1 (en) | 2017-07-21 |
Family
ID=59495747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016120266A RU2626043C1 (en) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Catalytic heat generator and method for regulating its power |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2626043C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2162197C2 (en) * | 1999-03-01 | 2001-01-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Apparatus for heat treatment of working medium |
| RU2232942C1 (en) * | 2003-05-15 | 2004-07-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Catalytic heat-generator and its power control process |
| RU2451876C1 (en) * | 2010-11-18 | 2012-05-27 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Method to control heat generator capacity with fluidised bed |
| RU131850U1 (en) * | 2012-10-18 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | CATALYTIC HEAT GENERATOR |
-
2016
- 2016-05-24 RU RU2016120266A patent/RU2626043C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2162197C2 (en) * | 1999-03-01 | 2001-01-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Apparatus for heat treatment of working medium |
| RU2232942C1 (en) * | 2003-05-15 | 2004-07-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Catalytic heat-generator and its power control process |
| RU2451876C1 (en) * | 2010-11-18 | 2012-05-27 | Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН | Method to control heat generator capacity with fluidised bed |
| RU131850U1 (en) * | 2012-10-18 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | CATALYTIC HEAT GENERATOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4279207A (en) | Fluid bed combustion | |
| US4349969A (en) | Fluidized bed reactor utilizing zonal fluidization and anti-mounding pipes | |
| US20160377297A1 (en) | Biomass fuel stove | |
| KR100317968B1 (en) | Method and heat accumulator for heating gas | |
| RU2570505C2 (en) | Solid-fuel device for combustion of solid fuels together with their volatile matter | |
| US4333909A (en) | Fluidized bed boiler utilizing precalcination of acceptors | |
| CN101586805B (en) | Combustion device for biomass granular fuel | |
| JP2010101598A (en) | Hybrid water heater | |
| US4359968A (en) | Fluidized bed heat exchanger utilizing a baffle system | |
| US4436507A (en) | Fluidized bed reactor utilizing zonal fluidization and anti-mounding air distributors | |
| RU2508503C2 (en) | Operating method of bioethanol production unit | |
| RU2232942C1 (en) | Catalytic heat-generator and its power control process | |
| RU131850U1 (en) | CATALYTIC HEAT GENERATOR | |
| RU2626043C1 (en) | Catalytic heat generator and method for regulating its power | |
| FI125314B (en) | Process for reducing nitric oxide emissions and corrosion in a BFB boiler and a BFB boiler | |
| US1536220A (en) | jouclard | |
| GB2049134A (en) | Fluidized bed fuel burning | |
| RU2006108428A (en) | METHOD FOR TWO-STAGE COMBUSTION OF FUEL AND FUEL FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2451876C1 (en) | Method to control heat generator capacity with fluidised bed | |
| US4343247A (en) | Fluidized bed combustion method and apparatus | |
| RU2632637C1 (en) | Furnace unit with augmented fluidized bed reactor | |
| RU2003114559A (en) | CATALYTIC HEAT GENERATOR AND METHOD FOR REGULATING ITS POWER | |
| RU195265U1 (en) | CATALYTIC HEAT GENERATOR | |
| RU2752476C1 (en) | Catalytic reactor for the disposal of sediments from municipal wastewater treatment plants and a method for disposal | |
| EA006130B1 (en) | Horizontal cylindrical heat-pipe fire-tube boiler with boiling bed furnace |