RU2740234C1

RU2740234C1 - Heat power complex

Info

Publication number: RU2740234C1
Application number: RU2020129168A
Authority: RU
Inventors: Михаил Евгеньевич Пузырев; Евгений Михайлович Пузырёв; Вадим Алексеевич Голубев; Константин Сергеевич Афанасьев; Иван Владимирович Платов
Original assignee: Михаил Евгеньевич Пузырев
Priority date: 2020-09-03
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2021-01-12

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention relates to heat supply systems of mines, mine workings and ground structures and is intended for production of heat carriers – hot air and hot water, and their supply to heating of mine ventilation air and heating of structures. Heat power complex (HPC) comprises air heating plant, having gas-air heat exchanger connected to hot air circuits, removal of flue gases (FG) and to furnace arrangement arranged with lining, which has an afterburning furnace and a combustion chamber located in front of it, equipped with a flue-type furnace with blow zones, secondary blowing nozzles connected to the blowing system and the FG circulation path, the fuel dosing unit and the slag unloading assembly. Focal chamber height is partially divided by dividing arch starting from its rear wall and connected to afterburning chamber by gas passage nozzles, which are located above the separating arch and directed tangentially relative to the vertical axis of the vortexes formed, mutually rotating in the afterburning chamber, in the lower part of the afterburning chamber there installed is a flue bin with a take-back system connected to the furnace chamber below the separation arch, and in the upper part of the afterburning chamber there are nozzles connected to the FG circulation circuit, which are also directed tangentially to vertical axes of the formed vortexes.

EFFECT: technical result is simplification and improvement of reliability of HPC elements structure at possibility of coal and coal containing wastes burning with provision of good indicators of economy and ecology.

10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение теплоэнергетический комплекс (ТЭК) относится к системам теплоснабжения шахт, горных выработок и наземных сооружений и предназначена для получения теплоносителей (горячего воздуха и горячей воды) и подачи их на подогрев шахтного вентиляционного воздуха и обогрев сооружений. The invention heat-and-power complex (FEC) relates to heat supply systems for mines, mine workings and ground structures and is intended to obtain heat carriers (hot air and hot water) and supply them for heating mine ventilation air and heating structures.

Известен ТЭК (Патент РФ № 2729428), содержащий воздухонагревательную установку (ВНУ), имеющую газовоздушный теплообменник (ГВТ), подключенный к тракту горячего воздуха и тракту удаления дымовых газов (ДГ) с золоуловителями и перепускным коробом к выполненному обмуровкой топочному устройству, которое имеет камеру разбавления с вентилятором подачи присадки воздуха и расположенную перед ней топочную камеру, оснащенную топкой слоевого типа с дутьевыми зонами и соплами вторичного дутья, подключенными к системе подачи дутья, дозатором топлива и узлом выгрузки шлака, подключенными к трактам подачи топлива и золоудаления соответственно. При этом задача изобретения по повышению эффективности золоулавливания решается за счет многоступенчатой очистки ДГ от золы.Known fuel and energy complex (RF Patent No. 2729428), containing an air heating unit (VNU), having a gas-air heat exchanger (GHT) connected to a hot air path and a flue gas removal path (DG) with ash collectors and a bypass box to a furnace made by lining, which has a chamber dilution with a fan for supplying an air additive and a combustion chamber located in front of it, equipped with a layer-type furnace with blast zones and secondary blast nozzles connected to the blast supply system, a fuel metering unit and a slag discharge unit connected to the fuel supply and ash removal paths, respectively. In this case, the objective of the invention to improve the efficiency of ash collection is solved by multi-stage purification of DG from ash.

Недостатками этого ТЭК являются:The disadvantages of this fuel and energy complex are:

- низкая экономичность из-за больших потерь тепла с уходящими ДГ, так как горячие топочные ДГ перед ГВТ охлаждаются присадкой воздуха, который подогревается и сбрасывается с уходящими ДГ;- low efficiency due to large heat losses with outgoing diesel generators, since hot furnace diesel generators before the hot water heater are cooled by air additive, which is heated and discharged with the outgoing diesel generators;

- низкая экономичность из-за плохой организации топочного процесса и больших потерь тепла с механическим недожогом в уносе и в шлаке, так как нет мер по его дожиганию;- low efficiency due to poor organization of the combustion process and large heat losses with mechanical underburning in the entrainment and in the slag, since there are no measures for its afterburning;

- низкие экологические характеристики из-за плохого улавливания экологически опасной золы в предлагаемых однопоточном прямоточном шнековом золоуловителе и осадительных камерах, простых по конструкции, но примитивных по эффективности золоулавливания;- low environmental characteristics due to poor capture of environmentally hazardous ash in the proposed single-flow direct-flow auger ash collector and settling chambers, simple in design, but primitive in efficiency of ash collection;

- низкая надежность конструкции ВНУ из-за высокотемпературного режима сжигания и шлакования стен и потолка камеры сгорания.- low reliability of the VNU design due to the high-temperature mode of combustion and slagging of the walls and ceiling of the combustion chamber.

Известен (Патент РФ №2716961) наиболее близкий по технической сущности к заявляемому, выбранный в качестве прототипа ТЭК, содержащий ВНУ, имеющую ГВТ, подключенный к тракту горячего воздуха и тракту удаления ДГ и перепускным коробом к выполненному обмуровкой топочному устройству, которое имеет камеру дожигания и расположенную перед ней топочную камеру, оснащенную топкой слоевого типа с дутьевыми зонами, соплами вторичного дутья, подключенными к системе подачи дутья и тракту циркуляции ДГ, дозатором топлива и узлом выгрузки шлака, подключенными к трактам подачи топлива и золоудаления соответственно.Known (RF Patent No. 2716961) is the closest in technical essence to the claimed one, selected as a prototype fuel and energy complex, containing a VNU, having a GHT connected to a hot air path and a DG removal path and a bypass box to a furnace device made by lining, which has an afterburner and a combustion chamber located in front of it, equipped with a layer-type furnace with blast zones, secondary blast nozzles connected to the blast supply system and the DG circulation path, a fuel metering unit and a slag discharge unit connected to the fuel supply and ash removal paths, respectively.

В прототипе ВНУ включает многоступенчатый ГВТ и выполненное обмуровкой топочное устройство, которое имеет разделенные стеной с газоотводящим окном топочную камеру вихревого типа и камеру дожигания. При этом газоотводящее окно выполнено в виде кольцевого сопла вторичного дутья, в котором установлены закручивающие лопатки, причем дутьевые вентиляторы всасом подключены также и к тракту циркуляции ДГ.In the prototype, the VNU includes a multistage GWT and a firing device made by lining, which has a vortex-type combustion chamber and an afterburner separated by a wall with a gas outlet window. In this case, the gas outlet window is made in the form of an annular secondary blast nozzle, in which swirling blades are installed, and the blowing fans are also suction connected to the DG circulation path.

Потери тепла с уходящими ДГ в прототипе минимальны за счёт охлаждения ДГ в топочном устройстве до безопасного уровня температур и перед ГВТ за счёт подключения к тракту циркуляции ДГ, так как ДГ циркулируют через топочное устройство и охлаждаются в ГВТ, и их тепло не сбрасывается через дымовую трубу. За счёт применения топочной камеры вихревого типа в прототипе обеспечиваются глубокое выгорание топлива и высокая экономичность при возможности сжигания не только углей, но и углесодержащих отходов при высоких экологических показателях.Heat losses from the outgoing DGs in the prototype are minimal due to the cooling of the DG in the combustion device to a safe temperature level and before the DHW due to the connection to the DG circulation path, since the DGs circulate through the combustion device and are cooled in the DHW, and their heat is not discharged through the chimney ... Due to the use of a vortex-type combustion chamber in the prototype, deep fuel burnout and high efficiency are provided with the possibility of burning not only coal, but also coal-containing waste with high environmental indicators.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- сложная и не надежная в условиях высокотемпературного воздействия топочной среды конструкция топочной камеры вихревого типа, особенно газоотводящих окон, оснащенных кольцевыми соплами с закручивающими лопатками.- a complex and unreliable design of a vortex-type combustion chamber under conditions of high-temperature exposure to a combustion medium, especially gas outlet windows equipped with annular nozzles with swirling blades.

- не рассмотрен вопрос эффективного улавливания летучей золы.- the issue of efficient catching of fly ash has not been considered.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение и повышение надежности конструкции элементов ТЭК, причём при условии возможности сжигания угля и углесодержащих отходов с обеспечением показателей по экономичности и экологии на уровне прототипа.The problem to be solved by the invention is to simplify and increase the reliability of the design of the elements of the fuel and energy complex, and provided that it is possible to burn coal and coal-containing waste with the provision of efficiency and environmental indicators at the prototype level.

Данная задача решается тем, что заявляемый ТЭК, содержащий ВНУ, имеющую ГВТ, подключенный к тракту горячего воздуха и тракту удаления ДГ и перепускным коробом к выполненному обмуровкой топочному устройству, которое имеет камеру дожигания и расположенную перед ней топочную камеру, оснащенную топкой слоевого типа с дутьевыми зонами, соплами вторичного дутья, подключенными к системе подачи дутья и тракту циркуляции ДГ, дозатором топлива и узлом выгрузки шлака, подключенными к трактам подачи топлива и золоудаления соответственно, отличается тем, что топочная камера по высоте частично разделена начинающимся от её задней стены разделительным сводом и подключена к камере дожигания газопропускными соплами, по меньшей мере одним, которые расположены над разделительным сводом и направлены тангенциально по отношению к вертикальной оси формируемых, согласованно вращающихся в камере дожигания вихрей, по меньшей мере одного, в нижней части камеры дожигания установлен бункер уноса с каналами золоудаления и системой возврата уноса, подключенной к топочной камере ниже разделительного свода, и её сопла направлены на слоевую топку, а в верхней части камеры дожигания установлены подключенные к тракту циркуляции ДГ сопла, которые также направлены тангенциально по отношению к вертикальным осям формируемых вихрей, причём по их вращению.This problem is solved by the fact that the inventive fuel and energy complex containing a HHU having a GHT connected to the hot air path and the DG removal path and the bypass box to the combustion device made by lining, which has an afterburner and a combustion chamber located in front of it, equipped with a layer-type firebox with blast zones, secondary blast nozzles connected to the blast supply system and the DG circulation path, a fuel metering unit and a slag unloading unit connected to the fuel supply and ash removal paths, respectively, differs in that the combustion chamber is partially divided in height by a dividing vault starting from its rear wall and connected to the afterburner chamber with at least one gas transmission nozzles, which are located above the dividing dome and directed tangentially with respect to the vertical axis of at least one vortices formed, coordinatedly rotating in the afterburner chamber; in the lower part of the afterburner chamber there is an entrainment hopper with ash removal channels and the entrainment return system connected to the combustion chamber below the separating dome, and its nozzles are directed to the layered furnace, and in the upper part of the afterburning chamber there are nozzles connected to the DG circulation path, which are also directed tangentially with respect to the vertical axes of the formed vortices, and along their rotation.

Техническим результатом, обеспечиваемым этой совокупностью признаков, является упрощение и повышение надежности конструкции элементов ТЭК, прежде всего ВНУ, причём при условии возможности сжигания угля и углесодержащих отходов с обеспечением показателей по экономичности и экологии на уровне прототипа. В сравнении с ТЭК по прототипу конструкция ВНУ упрощается, так как ВНУ имеет простой ГВТ, а вместо сложной и не надежной в условиях высокотемпературного воздействия топочной среды конструкции топочной камеры вихревого типа, особенно газоотводящих окон с кольцевыми соплами и закручивающими лопатками, применены близкие по конструкции к типовым топочная камера с разделительным сводом и слоевая топка с системой возврата уноса и соплами вторичного дутья.The technical result provided by this set of features is to simplify and increase the reliability of the design of the elements of the fuel and energy complex, primarily the VNU, and provided that coal and coal-containing waste can be burned with the provision of efficiency and environmental indicators at the prototype level. In comparison with the fuel and energy complex according to the prototype, the design of the VNU is simplified, since the VNU has a simple GVT, and instead of a complex and unreliable design of a vortex-type combustion chamber under high-temperature exposure to the combustion medium, especially gas outlet windows with annular nozzles and swirling blades, similar in design to a typical combustion chamber with a dividing roof and a layer combustion chamber with an entrainment return system and secondary blast nozzles.

Но эта простая топка экономична. Она обеспечивает полноту сгорания угля и отходов, так как разделительный свод отражает излучение от слоя и факела на слой, и это стабилизирует и усиливает горение. Свод улучшает заполнение топочной камеры потоками ДГ, частицами топлива и уноса, прижимая к слою, и оттесняет потоки к фронтовой стене. Это и возврат уноса, поступающий в горящем виде из камеры дожигания с помощью системы возврата уноса в топочную камеру на горящий слой слоевой топки, обеспечивают искровое и конвективное зажигание входящего угля и дожигание слоя.But this simple firebox is economical. It ensures complete combustion of coal and waste, since the dividing dome reflects radiation from the bed and the torch to the bed, and this stabilizes and intensifies combustion. The roof improves the filling of the combustion chamber with DG flows, fuel particles and entrainment, pressing against the bed, and pushes the flows to the front wall. This and the return of the entrainment, coming in a burning form from the afterburner with the help of the system of return of the entrainment to the combustion chamber on the burning layer of the layered furnace, provide spark and convective ignition of the incoming coal and afterburning of the layer.

Направление газопропускных сопл и сопл, соединенных с трактом циркуляции ДГ тангенциально по отношению к вертикальной оси формируемых, согласованно вращающихся в камере дожигания вихрей, по меньшей мере одного, превращает камеру дожигания в один или группу улавливающих циклонов с интенсивным сжиганием и улавливанием уноса. Унос собирается в расположенном в нижней части камеры дожигания бункере уноса. При применении высокореакционных углей унос хорошо выжжен и сбрасывается по каналам золоудаления, а унос низкореакционных углей, с недожогом, по системе возврата уноса со струями дутья вдувается в горящем виде на слой догорающего шлака на слоевой топке, и топливо дожигается. В итоге топочный процесс приближается к технологии циркулирующего слоя – ЦКС, на сегодня это наиболее эффективный топочный процесс в мире. Унос не улетает в ГВТ и не изнашивает его, а интенсивное вихревое перемешивание, горение и циклонное улавливание уноса позволяют сжигать даже пылевидные, высокозольные и низкореакционные отходы угля с обеспечением показателей по экономичности и экологии на уровне прототипа и ЦКС.The direction of the gas transmission nozzles and nozzles connected to the DG circulation path tangentially with respect to the vertical axis of the formed vortices, rotating in concert in the afterburning chamber, of at least one, transforms the afterburner into one or a group of catching cyclones with intensive combustion and entrainment. The carryover is collected in the carryover hopper located in the lower part of the afterburner. When using highly reactive coals, the entrainment is well burnt out and discharged through the ash removal channels, and the entrainment of low-reactive coals, with underburning, through the entrainment return system with blast jets, is blown in a burning form onto a layer of afterburning slag on a layered furnace, and the fuel is burned out. As a result, the combustion process approaches the technology of the circulating bed - CFB, today it is the most efficient combustion process in the world. The entrainment does not fly away into the GWT and does not wear it out, and intensive vortex mixing, combustion and cyclonic entrainment allow burning even pulverized, high-ash and low-reactive coal wastes, ensuring efficiency and environmental performance at the prototype and CFB level.

Раздача вместе с воздухом горения охлажденных циркулирующих ДГ в топочном устройстве обеспечивает его охлаждение и поддержание в нём оптимальной по экологии температуры топочного процесса, причем без потерь тепла с уходящими ДГ. При этом их подача на выходе из камеры дожигания через сопло по ходу вращения вихрей повышает эффективность удержания уноса и не нарушает интенсивный топочный процесс, но охлаждает ДГ, защищая перепускной короб и трубную доску ГВТ от горячей топочной среды.Distribution of cooled circulating DGs in the combustion device together with the combustion air ensures its cooling and maintenance of the furnace process temperature, optimal in terms of ecology, in it, moreover, without heat losses from the outgoing DGs. At the same time, their supply at the outlet from the afterburning chamber through the nozzle along the direction of rotation of the vortices increases the efficiency of entrainment retention and does not disrupt the intensive combustion process, but cools the DG, protecting the bypass box and the GWT tube sheet from the hot combustion environment.

Технические решения дополнительных пунктов 2-10 усиливают эффективность решения задач по упрощению и повышению надежности конструкции ВНУ и улучшению показателей по экономичности и экологии.Technical solutions of additional items 2-10 enhance the efficiency of solving problems of simplifying and increasing the reliability of the HLL design and improving the efficiency and ecology indicators.

Так заявленное в п.2 исполнение ГВТ из двух одинаковых, сомкнутых кубов на общих трубных досках двухходовым по ДГ и пролетным по горячему воздуху, причём в первом кубе ДГ идут восходящим потоком, а во втором опускаются, дает ряд положительных эффектов. Деление ГВТ на два куба позволяет в два раза сократить высоту ГВТ. Это снижает высоту как ГВТ, так и ТЭК в целом, и в совокупности с одинаковостью кубов упрощает конструкцию и монтаж ТЭК. Кроме того, частицы гравитационно тормозятся в восходящем и ускоряются в нисходящем потоке ДГ. В горячем и поэтому более быстром потоке ДГ опасность износа трубок ГВТ золой выше, и здесь восходящий поток снижает износ. В нисходящем потоке скорость ДГ ниже и износ менее опасен. Во второй ступени трубки ГВТ на выходе ДГ в зоне входа холодного воздуха, зимой с температурой до -40-50°С, возможно выпадение конденсата, сопровождающееся коррозией, осаждением золы, забиванием трубок золой и их отключением. Но при нисходящем потоке ДГ во второй ступени конденсат стекает с потоком ДГ вниз и удаляется. В итоге предложенная в п.2 схема ГВТ повышает надёжность его работы. ГВТ могут также устанавливаться и по обычной схеме, с опускным потоком ДГ в первым кубе и подъёмным во втором, а кубы могут иметь золоосадительные камеры для дополнительного улавливания золы и защиты ГВТ от износа.Thus, the execution of the GWT declared in clause 2 of two identical, closed cubes on common tube sheets, two-way along the DG and passing through the hot air, moreover, in the first cube the DGs go upward, and in the second they go down, gives a number of positive effects. Dividing the GWT into two cubes makes it possible to halve the height of the GWT. This reduces the height of both the GVT and the fuel and energy complex as a whole, and, together with the same cubes, simplifies the design and installation of the fuel and energy complex. In addition, particles are gravitationally decelerated in an upward flow and accelerated in a downward flow of the DW. In a hot and therefore faster DG flow, the risk of wear of the hot water pipes by ash is higher, and here the upward flow reduces wear. In a downdraft flow, the DG speed is lower and wear is less dangerous. In the second stage of the hot water pipe at the outlet of the DG in the cold air inlet zone, in winter with temperatures down to -40-50 ° C, condensate may precipitate, accompanied by corrosion, ash precipitation, clogging of the pipes with ash and their shutdown. However, with a downward flow of the DG in the second stage, the condensate flows down with the DG flow and is removed. As a result, the GVT scheme proposed in clause 2 increases the reliability of its operation. HVT can also be installed according to the usual scheme, with a downward flow of DG in the first cube and lifting in the second, and the stills can have ash collection chambers for additional ash collection and protection of HWT from wear.

Применение в ТЭК установленного в рассечку с ГВТ двухступенчатого воздухоподогревателя с надежной конструкцией, сменным первым и жаростойким вторым кубами по пп.3 и 4, защищает ГВТ как от высокой температуры, так и от низкотемпературной коррозии, повышая надежность ВНУ. Это, в совокупности с подачей согласно п.9 в первые зоны дутья колосниковой решетки горячего первичного дутья, также даёт возможность сжигания низкокачественных влажных углей, а подача в последние зоны охлажденных ДГ при этом защищает колосники от пережога.The use in the fuel and energy complex of a two-stage air heater with a reliable design, replaceable first and heat-resistant second cubes according to clauses 3 and 4, installed in a cut with a GWT, protects the GWT from both high temperature and low-temperature corrosion, increasing the reliability of the HLI. This, in combination with the supply of hot primary blast to the first zones of the grate blast according to clause 9, also makes it possible to burn low-quality moist coals, and the supply of cooled DGs to the last zones protects the grates from overburning.

Выполнение в ТЭК части стен и/или потолка и разделительного свода топочного устройства, п.5, из охлаждаемых труб с закрепленной на них обмуровкой и включенных в контуры теплоснабжения с калориферами подогрева воздуха и потребителями тепла охлаждает ДГ и создаёт основу конструкции, каркас и перекрытия, что повышает надежность работы и упрощает конструкцию топочного устройства и ТЭК. Во-вторых, обеспечивает подогрев воздуха в калориферах перед воздухоподогревателем и ГВТ, что уменьшает опасность их низкотемпературной коррозии, и в-третьих, расширяет эффективность применения ТЭК с использованием его для отопления и горячего водоснабжения обслуживаемого объекта. Для повышения надежности ТЭК в контурах может использоваться незамерзающая жидкость, площадь поверхности охлаждаемых труб выбирается в соответствии с отпускаемым теплом.The execution in the fuel and energy complex of a part of the walls and / or ceiling and the separating vault of the combustion device, clause 5, from cooled pipes with lining fixed to them and included in the heat supply circuits with air heaters and heat consumers cools the DG and creates the basis of the structure, frame and floors, which increases the reliability of operation and simplifies the design of the combustion device and fuel and energy complex. Secondly, it provides heating of air in air heaters before the air heater and hot water supply, which reduces the risk of their low-temperature corrosion, and thirdly, expands the efficiency of the fuel and energy complex using it for heating and hot water supply of the serviced facility. To increase the reliability of the fuel and energy complex, non-freezing liquid can be used in the circuits; the surface area of the cooled pipes is selected in accordance with the supplied heat.

Техническое решение по п.6 с расположением сопл вторичного дутья на задней стене топочной камеры под сводом охлаждает и этим защищает свод, а также активизирует перемешивание и горение под сводом.The technical solution according to claim 6 with the location of the secondary blast nozzles on the rear wall of the combustion chamber under the roof cools and thereby protects the roof, and also activates mixing and combustion under the roof.

Применение в качестве слоевого топочного устройства различных типов механизированных слоевых топок с цепной механической колосниковой решеткой прямого или обратного хода, п.7, либо с узкой наклонной цепной механической колосниковой решеткой с высокотемпературным кипящим слоем, п.8, позволяет выбрать из них наилучший по эффективности вариант в зависимости от конкретного сжигаемого угля или угольных отходов.The use of various types of mechanized layered furnaces with a chain mechanical grate of forward or reverse stroke as a layer combustion device, item 7, or with a narrow inclined chain mechanical grate with a high-temperature fluidized bed, item 8, allows you to choose the best option in terms of efficiency depending on the specific coal or waste coal to be burned.

Применение в ТЭК золоуловителей с двумя ступенями улавливания, п.10, первой в виде батарейных циклонов и второй в виде блока тканевых фильтров эффективнее других схем инерционного улавливания: осадительных камер, прямоточных шнековых золоуловителей и других. Дымосос циркуляции отсасывает из бункера золы под батарейным циклоном наиболее запыленную часть ДГ, и по системе циркуляции направляет их на дополнительную очистку в блок тканевых фильтров, что обеспечивает высокую эффективность очистки ДГ от летучей золы и поддержание концентрации частиц в выхлопе дымовой трубы не выше нормативной.The use of ash collectors in the fuel and energy complex with two stages of collection, clause 10, the first in the form of battery cyclones and the second in the form of a block of fabric filters is more effective than other inertial collection schemes: settling chambers, direct-flow auger ash collectors, and others. The circulation exhaust fan sucks out the most dusty part of the DG from the ash hopper under the battery cyclone, and through the circulation system directs them for additional cleaning to the block of fabric filters, which ensures high efficiency of DG cleaning from fly ash and maintains the concentration of particles in the exhaust of the chimney not higher than the standard.

Изобретение поясняется на фиг.1 общей схемой ТЭК с продольным разрезом топочного устройства в варианте топки прямого хода, а на фиг.2 схемой организации вихревой аэродинамики в камере дожигания.The invention is illustrated in figure 1 by a general diagram of a fuel and energy complex with a longitudinal section of a combustion device in the variant of a direct combustion furnace, and in figure 2 by a diagram of the organization of vortex aerodynamics in the afterburner.

ТЭК имеет ГВТ 1 и подключенное к нему перепускным коробом 2 выполненное обмуровкой топочное устройство, которое разделено стеной 3 с газопропускным соплом 4 на камеру дожигания 5 и расположенную перед ней топочную камеру 6, оснащенную слоевой топкой 7. Слоевая топка 7, в данном случае топка прямого хода, имеет дутьевые зоны 8 и сопла 9 вторичного дутья, подключенные к системе подачи дутья, дозатор топлива 10 с бункером 11 угля или угольных отходов и узел 12 выгрузки шлака. The fuel and energy complex has a GVT 1 and a bypass box 2 connected to it, a firing device made by lining, which is divided by a wall 3 with a gas throughput nozzle 4 into an afterburner chamber 5 and a combustion chamber 6 located in front of it, equipped with a layer furnace 7. Layer furnace 7, in this case a direct stroke, has blast zones 8 and secondary blast nozzles 9 connected to the blast supply system, a fuel meter 10 with a hopper 11 of coal or coal waste and a slag discharge unit 12.

Основной частью ТЭК является ВНУ, включающая ГВТ 1 и топочное устройство с элементами 1 – 12. ГВТ 1 по ДГ включен в тракт удаления ДГ с газоходом 13, золоуловителем 14, дымососом 15 и дымовой трубой 16, а с другой стороны в тракт 17 подачи горячего воздуха, идущий к шахте и имеющий воздухозаборник 18 и вентилятор 19 горячего воздуха. Бункер 11 угля и узел 12 выгрузки шлака соответственно соединяются с трактом 20 подачи угля и трактом 21 золоудаления ТК. При этом такт 21 золоудаления имеет сборный бункер 22 золы, и к нему также подключены каналами золоудаления 23 золоуловитель 14 и бункер уноса 24 камеры дожигания 5. При установке на входе или на входе и выходе из ГВТ 1 золоосадительных камер с бункерами уноса 24 они также подключаются каналами золоудаления 23 к тракту 21 золоудаления.The main part of the fuel and energy complex is the VNU, including the GVT 1 and the combustion device with elements 1 - 12. The GVT 1 on the DG is included in the DG removal path with a gas duct 13, an ash collector 14, a smoke exhauster 15 and a chimney 16, and on the other hand, into the hot air going to the mine and having an air intake 18 and a fan 19 of hot air. The coal hopper 11 and the slag unloading unit 12 are respectively connected to the coal supply path 20 and the ash removal path 21 of the TK. At the same time, the ash removal cycle 21 has a collecting ash bin 22, and ash removal channels 23 are also connected to it, an ash collector 14 and a carryover bunker 24 of the afterburner 5. When installed at the inlet or at the inlet and outlet of the GVT 1 ash collection chambers with fly bins 24, they are also connected ash removal channels 23 to ash removal tract 21.

Система подачи дутья в топочное устройство может иметь различные варианты исполнения. Она содержит дутьевой вентилятор 25 с воздухозаборным устройством 18 и воздуховодами 26 и подключена к тракту 27 циркуляции ДГ с дымососом 28 циркуляции. По выходу дутья воздуховоды 26 подключены к первым дутьевым зонам 8 слоевой топки 7 и к соплам 9 вторичного дутья через двухступенчатый воздухоподогреватель, установленный в рассечку с ГВТ 1. Первый 29 по ходу ДГ куб воздухоподогревателя выполнен сменным, а куб второй 30 выполнен из жаростойкой стали. В состав системы подачи дутья также входят точки раздачи дутья из тракта 27 циркуляции ДГ, которые включают часть сопл 9 вторичного дутья, последние дутьевые зоны 8 слоевой топки 7 и сопло ввода циркулирующих ДГ 31. Сопло 31 ввода циркулирующих ДГ, как и газопропускное сопло 4, направлены тангенциально по отношению к вертикальной оси формируемого в камере 5 дожигания вихря 32, фиг.2. The system for supplying blast to the combustion device can have various versions. It contains a blowing fan 25 with an air intake device 18 and air ducts 26 and is connected to the DG circulation path 27 with a circulation exhaust fan 28. At the outlet of the blast, the air ducts 26 are connected to the first blast zones 8 of the layered furnace 7 and to the secondary blast nozzles 9 through a two-stage air heater installed in the cut with GWT 1. The first 29 along the DG cube of the air heater is replaceable, and the cube of the second 30 is made of heat-resistant steel. The blast supply system also includes blast distribution points from the DG circulation path 27, which include a part of the secondary blast nozzles 9, the last blast zones 8 of the layered furnace 7 and the nozzle for introducing circulating DGs 31. The nozzle 31 for introducing circulating DGs, as well as the gas transmission nozzle 4, directed tangentially with respect to the vertical axis of the vortex 32 formed in the afterburning chamber 5, Fig. 2.

Особенностью топочного устройства ВНУ является то, что топочная камера 6 по высоте частично разделена начинающимся от её задней стены, в данном случае стены 3, разделительным сводом 33. Над разделительным сводом 33 расположено газопропускное сопло 4, а ниже него выведены направленные на слой 34 топлива сопла 35 системы возврата уноса и нижние сопла 36 вторичного дутья, направленные на фронтовую стену 37 топочной камеры 6. A feature of the VNU combustion device is that the combustion chamber 6 is partially divided in height by a dividing vault 33 starting from its rear wall, in this case wall 3, a dividing vault 33. Above the dividing vault 33 there is a gas passage nozzle 4, and below it, nozzles directed to the fuel layer 34 35 of the return system and the lower secondary blast nozzles 36 directed to the front wall 37 of the combustion chamber 6.

Потолок 38 и разделительный свод 33 топочной камеры 6 выполнены из обмуровки, уложенной на охлаждаемые трубы 39, расположенные поперек топочной камеры 6 и включенные в контуры теплоснабжения ТЭК с калориферами 40 подогрева воздуха и внешними потребителями тепла. Здесь потребители тепла и эти контуры теплоснабжения ТЭК условно не показаны.The ceiling 38 and the dividing vault 33 of the combustion chamber 6 are made of lining laid on cooled pipes 39, located across the combustion chamber 6 and included in the heat supply circuits of the fuel and energy complex with air heaters 40 and external heat consumers. Here, heat consumers and these heat supply circuits of the fuel and energy complex are conventionally not shown.

Особенностью ТЭК является также и то, что золоуловитель 14 выполнен в виде собственно батарейного циклона 14 и имеет вторую ступень улавливания, выполненную в виде блока 41 тканевых фильтров с дымососом 42 циркуляции ДГ.A feature of the fuel and energy complex is also the fact that the ash collector 14 is made in the form of a battery cyclone itself 14 and has a second stage of collection, made in the form of a block 41 of fabric filters with a smoke exhauster 42 for DG circulation.

При работе ТЭК в топочном устройстве выделяется теплота сгорания топлива в виде потока ДГ с безопасным уровнем температур, не выше 520°С, по перепускному коробу 2 тепловая энергия поступает в ГВТ 1. Здесь тепло передается воздуху, который подается в ГВТ 1 вентилятором 19 горячего воздуха через воздухозаборник 18 по тракту 17 подачи горячего воздуха с калориферами 40 и далее с температурой 300-450°С подается к смесительному узлу шахты. Двухступенчатый воздухоподогреватель дутья с кубами 29 и 30 при этом повышает надежность работы ГВТ 1. Куб 30 из жаростойкой стали охлаждает входящие ДГ перед ГВТ 1, а сменный первый куб 29 обеспечивает глубокое охлаждение уходящих ДГ. Установка калориферов 40 перед ГВТ 1 и перед сменным первым кубом 29 обеспечивает предварительный подогрев воздуха в трактах 17 и 26 перед ними, и этим дополнительно защищает кубы ГВТ 1 и 29 от низкотемпературной коррозии. В итоге ГВТ 1 защищен как от высокой температуры, так и от низкотемпературной коррозии.During the operation of the fuel and energy complex in the combustion device, the heat of combustion of fuel is released in the form of a DG flow with a safe temperature level not higher than 520 ° C, through the bypass duct 2, the heat energy enters the GWT 1. Here heat is transferred to the air, which is supplied to the GWT 1 by the hot air fan 19 through the air intake 18 along the path 17 for supplying hot air with heaters 40 and then with a temperature of 300-450 ° C is supplied to the mixing unit of the mine. A two-stage blast air heater with cubes 29 and 30 at the same time increases the reliability of the operation of GWT 1. The cube 30 made of heat-resistant steel cools the incoming DG before the GWT 1, and the replaceable first cube 29 provides deep cooling of the outgoing DG. Installation of heaters 40 in front of GVT 1 and in front of the removable first cube 29 provides preheating of air in ducts 17 and 26 in front of them, and this additionally protects the cubes of GVT 1 and 29 from low-temperature corrosion. As a result, GVT 1 is protected from both high temperature and low-temperature corrosion.

Охлажденные ДГ очищаются от летучей золы в батарейном циклоне 14 и дымососом 15 по газоходу 13 сбрасываются по дымовой трубе 16 в атмосферу. При использовании золоуловителя с двумя ступенями улавливания, которые выполнены в виде батарейного циклона 14 и блока 41 тканевых фильтров, дымосос 42 циркуляции ДГ отсасывает 10-15% наиболее запыленной части ДГ из бункера золы, расположенного под батарейным циклоном 14 через блок 41 тканевых фильтров с высокой степенью очистки. В итоге это обеспечивает более эффективную очистку ДГ от летучей золы, чем при использовании простого батарейного циклона 14.Cooled DGs are cleaned of fly ash in a battery cyclone 14 and a smoke exhauster 15 through a gas duct 13 are discharged through a chimney 16 into the atmosphere. When using an ash collector with two stages of collection, which are made in the form of a battery cyclone 14 and a block 41 of fabric filters, the smoke exhauster 42 of the DG circulation sucks 10-15% of the most dusty part of the DG from the ash hopper located under the battery cyclone 14 through the block 41 of fabric filters with high degree of purification. As a result, this provides a more efficient cleaning of the DG from fly ash than using a simple battery cyclone 14.

Топливо для работы ВНУ загружается в бункер 11 угля по тракту 20 подачи угля и подается из него в виде слоя 34 на подвижное колосниковое полотно слоевой топки 7 дозатором топлива 10. Воздух горения дутьевым вентилятором 25 из воздухозаборного устройства 18 по воздуховодам 26 через кубы 29 и 30 воздухоподогревателя подаётся в первые дутьевые зоны 8 слоевой топки 7, в сопла 9 и нижние сопла 36 вторичного дутья, расположенные соответственно вверху и под разделительным сводом 33, в топочную камеру 6. В совокупности с высокотемпературным подогревом дутья в двухступенчатом воздухоподогревателе это обеспечивает быстрое воспламенение угля в первых дутьевых зонах 8, интенсивное горение слоя 34 топлива. The fuel for the operation of the VNU is loaded into the coal hopper 11 along the coal supply path 20 and is fed from it in the form of a layer 34 to the movable grate of the layered furnace 7 by the fuel meter 10. Combustion air by the blowing fan 25 from the air intake device 18 through the air ducts 26 through the cubes 29 and 30 The air preheater is fed into the first blast zones 8 of the layer furnace 7, into the nozzles 9 and the lower nozzles 36 of the secondary blast, located respectively at the top and under the dividing dome 33, into the combustion chamber 6. Together with the high-temperature heating of the blast in a two-stage air heater, this ensures rapid ignition of coal in the first blast zones 8, intensive combustion of the fuel layer 34.

Интенсивное горение слоя 34 также поддерживает разделительный свод 33. Он отражает излучение от слоя 34 и факела над слоем, усиливая и стабилизируя горение. Свод 33 улучшает заполнение топочной камеры 6 потоками ДГ, частицами топлива и уноса, прижимая к слою 34, оттесняя к фронтовой стене 37 потоки, этим обеспечивая на развороте искровое и конвективное зажигание входящего угля. При этом подача дутья под свод 33 через сопла 36 от стены 3 охлаждает свод 33, этим защищая свод, а также активизируя перемешивание и горение в камере сгорания.The intense combustion of bed 34 also supports the separation vault 33. It reflects radiation from bed 34 and the flame above the bed, enhancing and stabilizing combustion. The arch 33 improves the filling of the combustion chamber 6 with DG flows, fuel particles and entrainment, pressing against the layer 34, pushing the flows to the front wall 37, thereby providing spark and convective ignition of the incoming coal at the turn. In this case, the supply of blast under the roof 33 through the nozzles 36 from the wall 3 cools the roof 33, thereby protecting the roof, and also activating the mixing and combustion in the combustion chamber.

Образующиеся из угля шлак и зола удаляются: из слоевой топки 7 через узел 12 выгрузки шлака, через каналы 23 золоудаления из камеры дожигания 5 и из золоуловителя 14. Далее по такту 21 золоудаления зола выгружается в сборный бункер 22 золы.Slag and ash formed from coal are removed: from the layered furnace 7 through the slag unloading unit 12, through the ash removal channels 23 from the afterburner 5 and from the ash collector 14. Further, according to the ash removal cycle 21, ash is discharged into the ash collection bin 22.

Интенсивное горение распространяется и в камеру 5 дожигания. Здесь дожигаются горючие топлива, унос и зола и затем улавливаются и собираются в бункере 24 уноса. Далее уловленный в камере дожигания горящий унос через сопла 35 системы возврата уноса подается на слой 34 со струями дутья, этим обеспечивая полноту дожигания уноса и топлива в слое 34 при малом недожоге. При сжигании высокореакционного угля унос хорошо выгоревший, и из бункера уноса 24 он может выводиться через каналы золоудаления 23 сразу в тракт золоудаления 21.Intense combustion also spreads to the afterburner 5. Here combustible fuels, entrainment and ash are burned and then captured and collected in the fly hopper 24. Further, the combustion entrainment captured in the afterburner chamber is fed through the nozzles 35 of the entrainment return system to the layer 34 with blast jets, thereby ensuring the completeness of the afterburning of the entrainment and fuel in the layer 34 with low underburning. When burning highly reactive coal, the entrainment is well burnt out, and from the entrainment hopper 24 it can be discharged through the ash removal channels 23 directly into the ash removal path 21.

Установка газопропускного сопла 4 и сопла 31 ввода циркулирующих ДГ тангенциально по отношению к формируемому вертикальному, вращающемуся в камере 5 дожигания вихрю 32 позволяет сжигать пылевидные и другие отходы угля, значительно повышает удержание частиц, полноту дожигания уноса и экологичность до уровня прототипа и выше.The installation of the gas-throughput nozzle 4 and the nozzle 31 of the circulating DG input tangentially with respect to the formed vertical vortex 32 rotating in the afterburning chamber 5 makes it possible to burn pulverized and other coal waste, significantly increases the retention of particles, the completeness of the entrainment afterburning and environmental friendliness to the level of the prototype and above.

С другой стороны, горение в слое 34 и топочной камере 6 может сопровождаться пережогом колосникового полотна слоевой топки 7, шлакованием слоя 34, потолка 38 и кирпичных стен и из-за чрезмерно высокой температуры, поэтому для её контроля на всас дутьевого вентилятора 25 подключен тракт 27 циркуляции ДГ. Это обеспечивает охлаждение топочной камеры 6 и её элементов и в совокупности со ступенчатой подачей дутья поддерживает в топочном устройстве ВНУ оптимальную по экологии температуру топочного процесса. Дополнительно охлажденные циркулирующие ДГ подаются по тракту 27 циркуляции ДГ дымососом циркуляции 28 в последние дутьевые зоны 8 для охлаждения колосникового полотна слоевой топки 7 на выходе и в сопла 9 вторичного дутья для охлаждения топочной камеры 6. Для защиты от перегрева перепускного короба 2 и ГВТ 1 циркулирующие ДГ подаются в сопло 31 ввода циркулирующих ДГ. Кроме того, охлаждаемые трубы 39 не только поддерживают потолок 38 и/или свод 33, повышая надежность и упрощая конструкцию ВНУ, но и воспринимают тепло, которое используется в контурах теплоснабжения ТК с калориферами 40 и внешнего потребителя.On the other hand, combustion in layer 34 and combustion chamber 6 may be accompanied by burnout of the grate of layer furnace 7, slagging of layer 34, ceiling 38 and brick walls and due to excessively high temperature, therefore, to control it, a duct 27 is connected to the suction of the blowing fan 25 DG circulation. This ensures the cooling of the combustion chamber 6 and its elements and, in conjunction with the staged blast supply, maintains the ecologically optimal temperature of the combustion process in the VNU combustion device. The additionally cooled circulating DGs are fed through the DG circulation path 27 by a circulating smoke exhauster 28 to the last blast zones 8 to cool the grate of the layered furnace 7 at the outlet and to the secondary blast nozzles 9 to cool the combustion chamber 6. To protect the bypass duct 2 and GWT 1 circulating from overheating DG are fed into the nozzle 31 of the circulating DG input. In addition, the cooled pipes 39 not only support the ceiling 38 and / or the vault 33, increasing the reliability and simplifying the design of the HHL, but also absorb the heat that is used in the heating circuits of the HV with heaters 40 and an external consumer.

Claims

1. A heat-and-power complex containing an air heating unit having a gas-air heat exchanger connected to the hot air path and the flue gas removal path, and a bypass duct to the fired combustion device, which has an afterburner and a combustion chamber located in front of it, equipped with a layer-type firebox with blast zones connected to the blast supply system and the flue gas circulation path by secondary blast nozzles, a fuel metering unit and a slag discharge unit connected to the fuel supply and ash removal paths, respectively, characterized in that the combustion chamber is partially divided in height by a dividing chamber starting from its rear wall by a roof and connected to the afterburner chamber by at least one gas transmission nozzles, which are located above the dividing dome and directed tangentially with respect to the vertical axis of the formed vortices that rotate in concert in the afterburning chamber, at least one in the lower part and the afterburner there is an entrainment bunker with ash removal channels and an entrainment return system connected to the combustion chamber below the separating dome, and its nozzles are directed to the layered furnace, and in the upper part of the afterburner nozzles connected to the flue gas circulation path are installed, which are also directed tangentially along in relation to the vertical axes of the formed vortices, and by their rotation.

2. The heat power complex according to claim 1, characterized in that the gas-air heat exchanger is made of two identical, closed cubes, two-pass through flue gases and passing through hot air, the first cubic being ascending through the flue gases, and the second downward.

3. The heat and power complex according to claim 1, characterized in that the blast supply system for blast air is connected through a two-stage air heater installed in a cut with a gas-air heat exchanger.

4. Heat power complex according to claim 1, characterized in that the first cube of the air heater along the flue gases is made of heat-resistant steel, and the second is replaceable.

5. The heat power complex according to claim 1, characterized in that part of the walls and / or ceiling and the dividing roof of the combustion device are made of cooled pipes with lining attached to them, included in the heat supply circuits with air heaters and heat consumers.

6. The heat power complex according to claim 1, characterized in that there are lower secondary blast nozzles located on the rear wall of the combustion chamber under the arch and directed to the front wall of the combustion chamber.

7. The heat power complex according to claim 1 or claim 6, characterized in that a firebox with a chain mechanical grate is used as a layered combustion device.

8. The heat power complex according to claim 1 or claim 6, characterized in that a high-temperature fluidized bed furnace on a narrow inclined chain mechanical grate is used as a layered combustion device.

9. The heat and power complex according to claim 7 or claim 8, characterized in that the first blast zones of the layered furnace are connected to the blast supply system, and the latter are connected to the flue gas circulation path.

10. The thermal power complex according to claim 1, characterized in that an ash collector with two stages of collection is used, which are made in the form of a battery cyclone and a block of fabric filters with a system for circulating the most dusty part of flue gases through them.