RU2766193C1

RU2766193C1 - Method for stepwise combustion of pulverised coal fuel and apparatus for implementing the method

Info

Publication number: RU2766193C1
Application number: RU2020135090A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Кучанов
Original assignee: Сергей Николаевич Кучанов
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-02-09

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering and can be used in thermal power plants, boiler facilities, etc., to ensure independent ignition of the boiler from the cold state without using other highly reactive fuel, as well as to ensure high heat power of burner apparatuses. The method for stepwise combustion of a fuel-air coal mixture consists in creating an electric discharge inside the burner in the torch ignition area, supplying pulverised coal and air into the torch ignition area, the flame formation area of the torch is exposed to a diffuse electric discharge, and the fuel is combusted. The fuel combustion process is executed in steps, by dividing the pulverised coal supply into two flows: the primary flow at the first step and the secondary flow at the second step, with a possibility of independent regulation thereof, by dividing the air supply into two flows: the primary flow at the first step and the secondary flow at the second step, with a possibility of independent regulation thereof, with ignition and combustion of the primary flow of pulverised coal in the fuel mixture in the ratio of the primary air flow and the primary pulverised coal flow close to stoichiometric, followed by mixing the flue gases produced from the combustion reaction at the first step with the secondary pulverised coal flow and the secondary air flow, in conditions of a significant shortage of air oxygen at the second step, maintaining the oxygen concentration in the updated fuel mixture in the volume required only to maintain the temperature of the fuel mixture of the second step at the level of the beginning of output of volatile components and gasification of pulverised coal, followed by directing the gasified fuel mixture into the furnace for final combustion by mixing with the tertiary volume of air in the furnace.

EFFECT: invention provides a possibility of burning pulverised coal fuel with a safe level of mechanical entrainment from the cold state of the boiler without using other highly reactive fuels, as well as ensuring high heat powers of the burner when entering the working mode without the structural elements of the burner overheating.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.п. для обеспечения самостоятельного розжига котла из холодного состояния без использования другого высокореакционного топлива, а также для обеспечения высокой тепловой мощности горелочных устройств.The invention relates to energy and can be used in thermal power plants, boilers, etc. to ensure independent ignition of the boiler from a cold state without the use of other highly reactive fuel, as well as to ensure high thermal power of burners.

Известен способ сжигания топлива (патент RU № 2410603. Устройство факельного сжигания топлива, С 1, МПК F23C 99/00, F23Q 5/00, 2009), заключающийся в том, что воспламенение топлива производят электрическим разрядом, стабилизируют и интенсифицируют горение факела, воздействуя на зону образования пламени переменным электрическим током высокой частоты, образуя в зоне формирования пламени диффузный электрический разряд, и обеспечивают поддержание электростатического потенциала предпламенной зоны на уровне, обеспечивающем требуемые параметры горения факела.A known method of fuel combustion (patent RU No. 2410603. Device for flaring fuel, C 1, IPC F23C 99/00, F23Q 5/00, 2009), which consists in the fact that the ignition of the fuel is produced by an electric discharge, stabilize and intensify the combustion of the torch, affecting to the zone of flame formation by alternating electric current of high frequency, forming a diffuse electric discharge in the zone of flame formation, and ensure that the electrostatic potential of the pre-flame zone is maintained at a level that provides the required flame combustion parameters.

Известно устройство плазменного воспламенения пылеугольная горелка, содержащее корпус, стержневые электроды для генерирования электрической дуги, топливопровод и трубопровод вторичного воздуха, (патент RU №2410603, С 1, МКИ F23 Q 5/00, F23Q 13/00, 2009). Корпус разделен поперечной перегородкой на резонансную и охлаждающую камеры. В центре перегородки выполнен проход вторичного воздуха и в нем установлены с возможностью продольного перемещения стержневые электроды, причем их рабочая часть направлена внутрь резонансной камеры, а электрическую дугу создают переменным током высокой частоты в резонансной камере с образованием акустического поля.A device for plasma ignition is a pulverized coal burner, containing a housing, rod electrodes for generating an electric arc, a fuel line and a secondary air pipeline, (patent RU No. 2410603, C 1, MKI F23 Q 5/00, F23Q 13/00, 2009). The body is divided by a transverse partition into resonant and cooling chambers. In the center of the partition, a secondary air passage is made and rod electrodes are installed with the possibility of longitudinal movement, and their working part is directed inside the resonant chamber, and the electric arc is created by high-frequency alternating current in the resonant chamber with the formation of an acoustic field.

Недостатками указанного способа и устройства являются низкая скорость прогрева конструкции горелки на начальном этапе пуска из холодного состояния, в результате чего происходит недопустимо большой механический унос несгоревшей угольной пыли в топку котла, что увеличивает риск повышения концентрации несгоревшей пыли в топке, выше критического для взрыва уровня. Кроме того, при низкой скорости нагрева ограничивается возможность использования низкореакционных топлив при эксплуатации котлов.The disadvantages of this method and device are the low heating rate of the burner structure at the initial stage of starting from a cold state, resulting in an unacceptably large mechanical entrainment of unburned coal dust into the boiler furnace, which increases the risk of increasing the concentration of unburned dust in the furnace, above the critical level for an explosion. In addition, at a low heating rate, the possibility of using low-reactivity fuels in the operation of boilers is limited.

Известен способ факельного сжигания топливовоздушной смеси, выбранный в качестве прототипа (патент RU 2731081 С1, МПК F23Q5/00 (2006/01), F23D 1/00 (2006.01)), заключающийся в том, что внутри горелки создают электрический разряд в зоне воспламенения факела, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения факела, воздействуют диффузным электрическим разрядом на зону образования пламени факела и осуществляют факельное сжигание топлива путем регулирования скорости набора температуры факела и температуры стенок горелки в области горения факела, за счет перемещения положения зоны воспламенения факела внутри горелки между участками с низкой и высокой теплоемкостью, обеспечивая повышения тепловой мощности и оптимизацию использования топлива.A known method of flaring combustion of an air-fuel mixture, selected as a prototype (patent RU 2731081 C1, IPC F23Q5 / 00 (2006/01), F23D 1/00 (2006.01)), which consists in the fact that an electric discharge is created inside the burner in the ignition zone of the flame , the air-fuel mixture is supplied to the flame ignition zone, the flame flame formation zone is affected by a diffuse electric discharge, and the fuel is flared by controlling the flame temperature rise rate and the temperature of the burner walls in the flame combustion area, by moving the position of the flame ignition zone inside the burner between sections with low and high heat capacity, providing an increase in thermal power and optimization of fuel use.

Известно устройство воспламенения и поддержания горения топливовоздушной смеси, выбранное в качестве прототипа (патент RU 2731081 С1, МПК F23Q 5/00 (2006/01), F23D 1/00 (2006.01), содержащее корпус разделенный на область перемешивания топливовоздушной смеси и область камеры воспламенения, блок стержневых электродов для генерирования электрического разряда, топливопровод и трубопровод воздуха, зону воспламенения топливовоздушной смеси, зону факела сгорания топливовоздушной смеси, область камеры воспламенения разделенную на две части с низкой и высокой теплоемкостью, пылепроводы в комплекте с блоками электродов, тангенциально пристыкованные к зонам с низкой и высокой теплоемкостью.A device for igniting and maintaining the combustion of an air-fuel mixture is known, selected as a prototype (patent RU 2731081 C1, IPC F23Q 5/00 (2006/01), F23D 1/00 (2006.01), containing a housing divided into an air-fuel mixture mixing area and an ignition chamber area , a block of rod electrodes for generating an electrical discharge, a fuel line and an air pipeline, an ignition zone for an air-fuel mixture, an area for an air-fuel mixture combustion flame, an ignition chamber area divided into two parts with low and high heat capacity, dust pipelines complete with blocks of electrodes tangentially docked to zones with low and high heat capacity.

Недостатками указанного способа и устройства является ограничение тепловой мощности выдаваемой горелкой, связанной с тем, что воспламенение всего потока угольной пыли происходит внутри горелки, и поэтому тепловая мощность горелки ограничивается надежностью ее конструктивных элементов работающих в зоне сверхнормативных температур возникающих при превышении определенного порога расход топлива и выделяемой тепловой мощности.The disadvantages of this method and device is the limitation of the thermal power output by the burner, due to the fact that the ignition of the entire flow of coal dust occurs inside the burner, and therefore the thermal power of the burner is limited by the reliability of its structural elements operating in the zone of excess temperatures that occur when a certain threshold is exceeded, fuel consumption and emitted thermal power.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание способа и устройства для его реализации, которые позволяют с минимальными удельными затратами энергии обеспечить максимальную тепловую мощность выдаваемую горелкой в топку котла не ограниченную температурной прочностью элементов конструкции горелки и одновременно минимизировать механический унос в топку холодной угольной пыли, исключая опасность хлопка или взрыва в котле при растопке из холодного состояния.The problem solved by the invention is to create a method and a device for its implementation, which allow, with minimal specific energy consumption, to ensure the maximum thermal power output by the burner into the boiler furnace not limited by the thermal strength of the burner structural elements and at the same time minimize the mechanical entrainment of cold coal dust into the furnace, excluding danger of popping or explosion in the boiler when kindling from a cold state.

Достижение обеспечиваемого изобретением технического результата становится возможным благодаря тому, что угольная пыль сжигается ступенчато и разделяется на два потока. При этом первичный поток угольной пыли вводится на входном участке горелки совместно с первичным потоком воздуха, формируя первую ступень сжигания. Соотношение кислорода воздуха и углерода угольной пыли на первой ступени сжигания выбирается близким к стехиометрическому. Воспламенение угольной пыли на первой ступени сжигания обеспечивается при помощи электроионизационного воспламенителя, включающего источник питания и электродный блок. После воспламенения локально запускается реакция горения с выходом горячих дымовых газов при температуре 800-1100°С. Одновременно происходит нагрев стенок горелки до температуры обеспечивающей тепловую активации всего объема топлива на этом участке (ориентировочно 450-650 градусов Цельсия), при которой начинается выход летучих компонентов угольной пыли. Такая тепловая активация обеспечивает условия горения с механическим уносом в топку холодной несгоревшей пыли на безопасном уровне. В начальный период времени при запуске горелки из холодного состояния, подается только угольная пыль первичного потока. Вторичный поток угольной пыли совместно со вторичным потоком воздуха вводится во вторичной ступени уже после формирования стабильного потока горячих дымовых газов поступающих с первой ступени сжигания, а также после прогрева стенок горелки до температуры термической активации угольной пыли. При этом соотношение кислорода воздуха к углероду пыли на участке второй ступени горелки выбирается с существенным дефицитом кислорода. Таким образом, на этом участке минимизируется процесс сжигания, который замещается процессом газификации угля. На второй ступени горелки обеспечивается интенсивное перемешивание нагретых дымовых газов поступающих с первой ступени горелки и газифицированного вторичного потока угля при дефиците кислорода, что препятствует процессу сжигания всего объема угольной пыли в объеме второй ступени горелки и соответственно ограничивает тепловыделение и перегрев конструкции горелки. При выходе нагретого потока смеси дымовых газов и газифицированного потока угольной пыли из горелки в топку, происходит перемешивание этой топливной смеси с кислородом третичного потока воздуха в топке, сопровождаемое интенсивным воспламенением и практически полным сжиганием нагретой газифицированной угольной пыли непосредственно в топке.The achievement of the technical result provided by the invention becomes possible due to the fact that coal dust is burned stepwise and is divided into two streams. In this case, the primary flow of coal dust is introduced at the inlet section of the burner together with the primary air flow, forming the first stage of combustion. The ratio of air oxygen and coal dust carbon at the first stage of combustion is chosen close to stoichiometric. Ignition of coal dust at the first stage of combustion is provided by an electroionization igniter, which includes a power source and an electrode unit. After ignition, a combustion reaction is started locally with the release of hot flue gases at a temperature of 800-1100°C. At the same time, the burner walls are heated to a temperature that provides thermal activation of the entire volume of fuel in this area (approximately 450-650 degrees Celsius), at which the release of volatile components of coal dust begins. Such thermal activation provides combustion conditions with mechanical entrainment of cold unburned dust into the furnace at a safe level. In the initial period of time when starting the burner from a cold state, only the coal dust of the primary flow is fed. The secondary flow of coal dust, together with the secondary air flow, is introduced into the secondary stage after the formation of a stable flow of hot flue gases coming from the first stage of combustion, as well as after the burner walls have warmed up to the temperature of thermal activation of coal dust. In this case, the ratio of air oxygen to dust carbon in the area of the second stage of the burner is selected with a significant oxygen deficiency. Thus, in this section, the combustion process is minimized, which is replaced by the coal gasification process. At the second stage of the burner, intensive mixing of the heated flue gases coming from the first stage of the burner and the gasified secondary flow of coal in oxygen deficiency is ensured, which prevents the process of burning the entire volume of coal dust in the volume of the second stage of the burner and, accordingly, limits heat generation and overheating of the burner structure. When the heated flow of the mixture of flue gases and the gasified flow of coal dust exits the burner into the furnace, this fuel mixture is mixed with oxygen of the tertiary air flow in the furnace, accompanied by intense ignition and almost complete combustion of the heated gasified coal dust directly in the furnace.

Таким образом, при таком ступенчатом сжигании обеспечивается повышенная тепловая мощность факела при сжигании угольной пыли без перегрева конструкции горелки, с обеспечением на безопасном уровне механического уноса холодной угольной пыли из горелки в топку на начальном этапе растопки котла из холодного состояния.Thus, with such staged combustion, an increased thermal power of the torch is provided when burning coal dust without overheating the burner structure, while ensuring a safe level of mechanical entrainment of cold coal dust from the burner into the furnace at the initial stage of boiler kindling from a cold state.

Для реализации описанного способа по изобретению предложено следующее устройство.To implement the described method according to the invention, the following device is proposed.

Корпус горелки разделяется на две последовательных участка в соответствии со ступенями технологического процесса.The burner body is divided into two successive sections in accordance with the stages of the technological process.

На участке первой ступени размещаются узел ввода первичного потока угольной пыли с регулятором расхода, узел ввода первичного воздуха с регулятором расхода и электродный блок электроионизационного воспламенителя. При помощи регуляторов расхода первичной пыли и первичного воздуха обеспечивается соотношение кислорода воздуха и углерода угольной пыли на участке первой ступени близкое к стехиометрическому. При помощи электродного блока электроионизационного воспламенителя обеспечивается воспламенение угольной пыли из холодного состояния. После воспламенения первичного потока угольной пыли запускается реакция горения на участке первой ступени в условиях близких к стехиометрическим.In the first stage section there is an input unit for the primary flow of coal dust with a flow controller, a primary air input unit with a flow controller, and an electrode block of an electroionization igniter. With the help of primary dust and primary air flow regulators, the ratio of air oxygen and coal dust carbon in the first stage section is close to stoichiometric. With the help of the electrode block of the electroionization igniter, coal dust is ignited from a cold state. After ignition of the primary flow of coal dust, the combustion reaction starts in the first stage section under conditions close to stoichiometric.

На участке второй ступени горелки компонуются узлы для ввода вторичного потока угольной пыли с регулятором расхода и вторичного воздуха с регулятором расхода. При помощи этих регуляторов подбирается соотношение углерода к кислороду воздуха с существенным дефицитом кислорода. Ограничение количества кислорода обеспечивает ограничение выделяемой тепловой мощности в количестве необходимом только для поддержания температуры стенок горелки и температуры топливной смеси до температур термической активации угольной пыли. Нагретые стенки участка второй ступени вместе с теплом горячих дымовых газов пришедших с участка первой ступени, обеспечивают прогрев всего вторичного потока пыли до температур выхода летучих и газификации угольной пыли не участвующей в реакции горения. При этом, участок второй ступени может иметь поперечное сечение как равное сечению участка первой ступени, так и увеличенное по отношению к нему, что позволяет повысить пропускную способность потока угольной пыли и дымовых газов на этом участке и обеспечит повышенную тепловую мощность на второй ступени сжигания.In the section of the second stage of the burner, nodes are assembled for introducing the secondary flow of coal dust with a flow controller and secondary air with a flow controller. With the help of these regulators, the ratio of carbon to oxygen in air with a significant oxygen deficiency is selected. The limitation of the amount of oxygen ensures the limitation of the released thermal power in the amount necessary only to maintain the temperature of the burner walls and the temperature of the fuel mixture to the temperatures of thermal activation of coal dust. The heated walls of the second stage section, together with the heat of the hot flue gases coming from the first stage section, ensure the heating of the entire secondary dust flow to the temperatures of the release of volatiles and gasification of coal dust not participating in the combustion reaction. At the same time, the section of the second stage can have a cross section both equal to the section of the section of the first stage, and increased in relation to it, which makes it possible to increase the throughput of the flow of coal dust and flue gases in this section and provide increased thermal power at the second stage of combustion.

На фиг. 1 представлен вариант устройства с одинаковым сечением участков.In FIG. 1 shows a variant of the device with the same section of sections.

На фиг. 2 представлен вариант устройства с изменяемым сечением участков.In FIG. 2 shows a variant of the device with a variable section section.

Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Поэтому можно утверждать, что предложенные технические решения соответствует условию изобретательского уровня.From the prior art, no solutions have been identified that have features that coincide with the distinguishing features of the invention. Therefore, it can be argued that the proposed technical solutions meet the condition of inventive step.

Существо изобретения поясняется прилагаемыми чертежами на фиг. 1 и фиг. 2.The essence of the invention is illustrated by the accompanying drawings in Fig. 1 and FIG. 2.

Корпус горелки разделен на участок 1 первой ступени и участок 2 второй ступени. На участке 1 размещаются электроионизационный воспламенитель 3, узел ввода первичного потока угольной пыли 4 с регулятором расхода пыли 5, узел ввода первичного потока воздуха 6 с регулятором расхода воздуха 7, электродный блок электроионизационного воспламенителя 8.The burner body is divided into section 1 of the first stage and section 2 of the second stage. In section 1, an electroionization igniter 3, an input unit for the primary flow of coal dust 4 with a dust flow regulator 5, an input unit for the primary air flow 6 with an air flow regulator 7, and an electrode block of an electroionization igniter 8 are located.

На участке горелки 2 размещаются узел ввода вторичного потока угольной пыли 9 с регулятором расхода пыли 10, узел ввода вторичного воздуха 11 с регулятором расхода воздуха 12. Выход второй ступени горелки в топку осуществляется через амбразуру котла 13.In the burner section 2, there is an input node for the secondary flow of coal dust 9 with a dust flow controller 10, a secondary air input node 11 with an air flow controller 12. The output of the second stage of the burner into the furnace is through the boiler loophole 13.

На участке 1 первой ступени горелки происходит воспламенение первичного потока угольной пыли в зоне 14. После воспламенения запускается процесс горения всего первичного потока угольной пыли в зоне 15. На участке 2 второй ступени горелки происходит газификация вторичного потока угольной пыли в зоне 16. При выходе смешанного потока дымовых газов и вторичного потока газифицированной угольной пыли в топку происходит сжигание этой смеси при перемешивании с третичным потоком воздуха топки в зоне 17.In section 1 of the first stage of the burner, the primary flow of coal dust in zone 14 is ignited. After ignition, the combustion process of the entire primary flow of coal dust in zone 15 is started. In section 2 of the second stage of the burner, the secondary flow of coal dust in zone 16 is gasified. When the mixed flow exits flue gases and the secondary flow of gasified coal dust into the furnace, this mixture is burned while mixing with the tertiary air flow of the furnace in zone 17.

Предлагаемый способ и устройство ступенчатого сжигания пылеугольного топлива реализуется следующим образом.The proposed method and device for staged combustion of pulverized coal is implemented as follows.

В изначальном состоянии при холодном состоянии котла и горелочного устройства, на участке 1 первой ступени горелки включается источник питания электроионизационного воспламенителя 3 и формируется газовый разряд на электродном блоке 8, обеспечивающий воспламенение топлива в зоне размещения электродов. Через узлы ввода первичного потока угольной пыли 4 и первичного потока воздуха 6 подаются компоненты топливовоздушной смеси и при помощи регуляторов расхода первичного потока угольной пыли 5 и первичного потока воздуха 7 устанавливается соотношение топливо-воздух близкое к стехиометрическому. В результате воспламенения первичной топливной смеси в зоне 14 первой ступени горелки происходит ее сжигание в зоне 15, с конверсией углерода и кислорода топливной смеси в дымовые газы, которые поступают на участок 2 второй ступени горелки. Одновременно с этим происходит нагрев стенок горелки на всех участках за счет теплообмена излучением при горении первичного потока угольной пыли и конвекции при теплообмене с полученными дымовыми газами. После прогрева стенок горелки до температуры термической активации угольной пыли обеспечивается безопасный уровень механического уноса холодной пыли при сжигании угольной пыли на первой ступени из холодного состояния горелки.In the initial state, when the boiler and burner device are cold, in section 1 of the first stage of the burner, the power supply of the electroionization igniter 3 is turned on and a gas discharge is formed on the electrode block 8, which ignites the fuel in the area where the electrodes are located. Through the input nodes of the primary flow of coal dust 4 and the primary air flow 6, the components of the air-fuel mixture are supplied, and with the help of the flow regulators of the primary flow of coal dust 5 and the primary air flow 7, the fuel-air ratio is close to stoichiometric. As a result of the ignition of the primary fuel mixture in zone 14 of the first stage of the burner, it is burned in zone 15, with the conversion of carbon and oxygen of the fuel mixture into flue gases that enter section 2 of the second stage of the burner. At the same time, the burner walls are heated in all areas due to heat exchange by radiation during the combustion of the primary flow of coal dust and convection during heat exchange with the resulting flue gases. After heating the burner walls to the temperature of thermal activation of coal dust, a safe level of mechanical entrainment of cold dust is ensured during combustion of coal dust in the first stage from the cold state of the burner.

После прогрева стенок горелки на всех участках до температуры достаточной для термоактивации угольной пыли (450-650°С) подается вторичный поток угольной пыли через узел 9 и вторичный поток воздух через узел 11. При помощи регулятора потока пыли 10 и регулятора потока воздуха 12 устанавливается соотношение вторичного потока топлива-воздух с существенным дефицитом кислорода для реакций горения. Доля кислорода выбирается такой, чтобы обеспечить тепловую мощность реакции горения достаточную для компенсации энтальпии холодных объемов угольной пыли и воздуха, поступающих на участок 2 второй ступени горелки и поддержать температуру стенок второй ступени горелки в диапазоне температур достаточных для термоактивации и газификации угольной пыли.After heating the burner walls in all areas to a temperature sufficient for thermal activation of coal dust (450-650 ° C), a secondary flow of coal dust is supplied through node 9 and a secondary air flow through node 11. Using the dust flow regulator 10 and the air flow regulator 12, the ratio is set secondary fuel-air flow with a significant oxygen deficiency for combustion reactions. The proportion of oxygen is chosen so as to provide the thermal power of the combustion reaction sufficient to compensate for the enthalpy of cold volumes of coal dust and air entering section 2 of the second stage of the burner and to maintain the temperature of the walls of the second stage of the burner in the temperature range sufficient for thermal activation and gasification of coal dust.

Во второй ступени горелки происходит перемешивание горячих дымовых газов пришедших с первой ступени и вторичного потока угольной пыли второй ступени. В результате теплообмена с горячими дымовыми газами и нагретыми стенками горелки в зоне 16 вторичный поток угольной пыли интенсивно нагревается и газифицируется. Подготовленная таким образом к сжиганию топливная смесь, состоящая из горячих дымовых газов и газифицированной угольной пыли, поступает из горелки в зону 17 пространства топки. В этой зоне перегретая топливная смесь перемешивается с третичным воздухом, находящимся в топке. При взаимодействии термоактивированной и газифицированной угольной пыли с кислородом третичного воздуха топки происходит интенсивное воспламенение и практически полное сжигание угольной пыли в пространстве топки. Тепловыделение от реакции горения в этом случае полностью идет на нагрев тепловоспринимающих элементов котла, исключая перегрев элементов конструкции горелки.In the second stage of the burner, the hot flue gases from the first stage are mixed with the secondary flow of coal dust from the second stage. As a result of heat exchange with hot flue gases and heated burner walls in zone 16, the secondary flow of coal dust is intensely heated and gasified. The fuel mixture thus prepared for combustion, consisting of hot flue gases and gasified coal dust, flows from the burner into the zone 17 of the furnace space. In this zone, the superheated fuel mixture is mixed with the tertiary air in the furnace. The interaction of thermally activated and gasified coal dust with oxygen in the tertiary air of the furnace results in intense ignition and almost complete combustion of coal dust in the furnace space. The heat release from the combustion reaction in this case is completely used to heat the heat-receiving elements of the boiler, excluding overheating of the burner structural elements.

Для целей дополнительного увеличения тепловой мощности горелки количество вторичных ступеней может быть увеличено до необходимого уровня. При этом в связи увеличением объема отходящих дымовых газов в каждой последующей ступени и сохранения скорости отходящих газов в допустимых пределах, необходимо пропорционально увеличивать поперечное сечение каждой следующей ступени горелки по ходу движения топливной смеси, как показано на фиг. 2.In order to further increase the thermal power of the burner, the number of secondary stages can be increased to the required level. At the same time, due to the increase in the volume of exhaust gases in each subsequent stage and keeping the velocity of the exhaust gases within acceptable limits, it is necessary to proportionally increase the cross section of each next stage of the burner in the direction of the fuel mixture, as shown in Fig. 2.

Предлагаемое изобретение позволяет сжигать пылеугольное топливо с безопасным уровнем механического уноса холодной угольной пыли при розжиге котла из холодного состояния без использования других высокореакционных топлив, а также обеспечивает высокие тепловые мощности горелки при выходе на рабочий режим без перегрева элементов конструкции горелки.The present invention makes it possible to burn pulverized coal fuel with a safe level of mechanical entrainment of cold coal dust when the boiler is ignited from a cold state without the use of other highly reactive fuels, and also provides high thermal output of the burner when entering the operating mode without overheating of the burner structural elements.

Claims

1. A method for staged combustion of a fuel-air coal mixture, which consists in the fact that an electric discharge is created inside the burner in the flame ignition zone, coal dust and air are supplied to the flame ignition zone, a diffuse electrical discharge is applied to the flame flame formation zone and fuel is burned, characterized in that that the process of fuel combustion is carried out stepwise, by dividing the supply of coal dust into two streams - the primary stream at the first stage and the secondary stream at the second stage with the possibility of their independent regulation, by dividing the air supply into two streams - the primary stream at the first stage and the secondary stream at the second stage with the possibility of their independent regulation, with the ignition and combustion of the primary flow of coal dust in the fuel mixture in the ratio of the primary air flow and the primary flow of coal dust, close to stoichiometric, followed by mixing obtained from the combustion reaction in the first stage reduction of flue gases with a secondary flow of coal dust and a secondary flow of air, under conditions of a significant oxygen deficiency in the air at the second stage, while maintaining the oxygen concentration in the renewed fuel mixture in the amount necessary only to maintain the temperature of the second stage fuel mixture at the level of the beginning of the release of volatile components and gasification of coal dust, with the subsequent direction of this gasified fuel mixture into the furnace for final combustion by mixing it with the tertiary volume of air in the furnace.

2. A device for ignition and staged combustion of a fuel-air coal mixture in a burner, comprising a housing, two dust pipes of coal dust, an electrode block for generating an electric discharge, air pipelines, an ignition zone of the air-fuel mixture, characterized in that the burner housing is divided into two stages, with placement on the first stage of the inlet of the dust pipeline of the primary flow of coal dust with a flow regulator, the inlet of the air duct of the primary air flow with a flow regulator, the zone of ignition and primary combustion of coal dust, with the placement on the second stage of the inlet of the dust pipeline of the secondary flow of coal dust with a flow regulator, the inlet of the air duct of the secondary air flow with flow regulator, zones of the beginning of the release of volatile components and gasification of coal dust of the secondary flow.

3. The method according to p. 1, characterized in that the combustion and gasification is carried out in the primary and several secondary streams.

4. Device according to claim 2, characterized in that the burner body has several second stages.