RU2833748C1 - Stand for determination of required and optimum modes of fuel oil-free ignition of coal dust by means of intermetallic radiation burner device - Google Patents
Stand for determination of required and optimum modes of fuel oil-free ignition of coal dust by means of intermetallic radiation burner device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2833748C1 RU2833748C1 RU2024114310A RU2024114310A RU2833748C1 RU 2833748 C1 RU2833748 C1 RU 2833748C1 RU 2024114310 A RU2024114310 A RU 2024114310A RU 2024114310 A RU2024114310 A RU 2024114310A RU 2833748 C1 RU2833748 C1 RU 2833748C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- intermetallic
- coal dust
- burner device
- air
- dust
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к конструкциям газовых радиационных горелочных устройств, предназначенных для установки в теплогенерирующие устройства.The invention relates to the field of thermal power engineering, in particular to the designs of gas radiation burner devices intended for installation in heat-generating devices.
Уровень техникиState of the art
Известен способ сжигания низкосортных углей и плазменная пылеугольная горелка для его осуществления (RU 2059926, приоритете от 05.06.1992, МПК F23C 5/24), использующийся на тепловых электростанциях, в котельных для обеспечения безмазутного розжига и стабилизации горения пылеугольного топлива, заключающийся в генерировании электрической плазменной дуги в плазмотроне- запальнике со стержневыми электродами, нагреве аэросмеси в дуговой плазме, розжиге и стабилизации горения аэросмеси, отличающийся тем, что генерирование электрической плазменной дуги осуществляют в канале подачи аэросмеси, выполненном в горелке, для чего в указанном канале первоначально генерируют вспомогательную электрическую плазменную дугу и ее плазменными потоками возбуждают основную дугу, при этом плазмотрон-запальник перемещают вдоль стержневых электродов по мере их эрозионного разрушения. Плазменная пылеугольная горелка, содержащая канал подачи аэросмеси, канал подачи вторичного воздуха с установленным в нем завихрителем, плазмотрон-запальник со стержневыми электродами, отличающаяся тем, что плазмотрон-запальник с электродами установлен в канале подачи аэросмеси, электроды выполнены графитовыми и размещены по всей длине канала подачи аэросмеси, а плазмотрон-запальник снабжен соплами двустороннего истечения и установлен с возможностью продольного перемещения между стержневыми электродами, при этом сопла плазмотрона сориентированы на концы электродов.A method for burning low-grade coals and a plasma pulverized coal burner for implementing it are known (RU 2059926, priority from 05.06.1992, IPC F23C 5/24), used at thermal power plants, in boiler houses to ensure oil-free ignition and stabilization of pulverized coal fuel combustion, consisting of generating an electric plasma arc in a plasma torch-igniter with rod electrodes, heating the air mixture in the arc plasma, igniting and stabilizing the combustion of the air mixture, characterized in that the electric plasma arc is generated in a channel for feeding the air mixture, made in the burner, for which an auxiliary electric plasma arc is initially generated in the said channel and the main arc is excited by its plasma flows, while the plasma torch-igniter is moved along the rod electrodes as they are erosively destroyed. A plasma pulverized coal burner comprising a channel for feeding an aeromixture, a channel for feeding secondary air with a swirler installed therein, a plasma torch-igniter with rod electrodes, characterized in that the plasma torch-igniter with electrodes is installed in the channel for feeding the aeromixture, the electrodes are made of graphite and are placed along the entire length of the channel for feeding the aeromixture, and the plasma torch-igniter is equipped with double-flow nozzles and is installed with the possibility of longitudinal movement between the rod electrodes, wherein the plasma torch nozzles are oriented toward the ends of the electrodes.
Известно устройство для воспламенения пылеугольного топлива (RU 2047048, приоритете от 16.04.1993, МПК F23D 1/00), обеспечивающее на ТЭЦ и в котельных безмазутный обеспечения безмазутного горения пылеустойчивого факела при минимальных энергозатратах, содержащее камеру нагрева стабилизирующего потока аэросмеси, плазмотрон, расположенный на входе в указанную камеру и соосной с ней, каналы подачи основного потока аэросмеси и вторичного воздуха, отличающееся тем, что вокруг плазмотрона установлен завихритель, при этом плазмотрон и завихритель расположены от выходного торца камеры нагрева на расстоянии, равном 1,5-2 внутреннего диаметра последней, причем выходные торцы камеры нагрева и канала подачи основного потока аэросмеси находятся в одной плоскостиA device is known for igniting pulverized coal fuel (RU 2047048, priority from 16.04.1993, IPC F23D 1/00), ensuring oil-free combustion of a dust-resistant torch at thermal power plants and boiler houses with minimal energy consumption, comprising a heating chamber for a stabilizing flow of an aeromixture, a plasma torch located at the entrance to said chamber and coaxial with it, channels for feeding the main flow of an aeromixture and secondary air, characterized in that a swirler is installed around the plasma torch, wherein the plasma torch and the swirler are located from the outlet end of the heating chamber at a distance equal to 1.5-2 internal diameters of the latter, wherein the outlet ends of the heating chamber and the channel for feeding the main flow of an aeromixture are in the same plane
Известен способ растопки котлоагрегата (RU 2054599, приоритет от 14.04.1994, МПК F23C 5/24), использующийся на тепловых электростанциях для безмазутной растопки котлоагрегата из холодного состояния до рабочего режима, путем розжига пылеугольного факела с последующей последовательной подачей пылеугольной смеси через сопла пылеугольных горелок, установленных ярусами, и ее воспламенением, отличающийся тем, что розжиг пылеугольного факела осуществляют путем генерирования струи низкотемпературной плазмы в плазмотронах, установленных в муфеле по крайней мере одной из горелок нижнего я руса, а пылеугольную смесь воспламеняют при ее подаче через струю плазмы, причем после стабилизации горения пылеугольного факела плазмотроны отключают.A method is known for starting up a boiler unit (RU 2054599, priority from 14.04.1994, IPC F23C 5/24), used at thermal power plants for oil-free starting up of a boiler unit from a cold state to an operating mode, by igniting a pulverized coal flare with subsequent sequential feeding of a pulverized coal mixture through nozzles of pulverized coal burners installed in tiers, and its ignition, characterized in that the ignition of the pulverized coal flare is carried out by generating a jet of low-temperature plasma in plasma torches installed in the muffle of at least one of the burners of the lower tier, and the pulverized coal mixture is ignited when it is fed through the plasma jet, and after the combustion of the pulverized coal flare the plasma torches are switched off.
Известна схема безмазутной растопки котла (RU 2096688, приоритет от 04.05.1994, МПК F23K 1/00), содержащая растопочный бункер пыли с пылепитателями, линию подачи пыли к растопочной горелке топки котла, подключенную к линии горячего воздуха, и электрозапальное устройство, отличающаяся тем, что между растопочным бункером пыли и растопочной горелкой размещена дополнительная линия термического разложения пыли, включающая участок термоподготовки расчетной длины, выполненный в виде вертикальной петли с перепускным газоходом и шибером, сообщающийся на входе с линией горячего воздуха через дополнительный электрокалорифер и с растопочной горелкой на выходе через камеру предварительного зажигания, установленную перед растопочной горелкой и соединенную с ней перепускной трубой, в которой размещено указанное электрозапальное устройство, а перед камерой предварительного зажигания на выходном участке термоподготовки выполнено дросселирующее устройство в виде суженного канала расчетного сечения.A known scheme for fuel oil-free boiler firing up (RU 2096688, priority from 04.05.1994, IPC F23K 1/00) comprises a dust firing bin with dust feeders, a dust supply line to the firing burner of the boiler furnace, connected to the hot air line, and an electric ignition device, characterized in that between the dust firing bin and the firing burner there is an additional line for thermal decomposition of dust, including a thermal preparation section of an estimated length, made in the form of a vertical loop with a bypass gas duct and a damper, communicating at the input with the hot air line through an additional electric heater and with the firing burner at the output through a preliminary ignition chamber installed in front of the firing burner and connected to it by a bypass pipe, in which the said electric ignition device is placed, and in front of the preliminary ignition chamber at the output section of the thermal preparation there is a throttling device in the form of a narrowed channel calculated cross-section.
Известна установка для безмазутной растопки пылеугольного котла и подсветки факела (RU 2128408, приоритет от 15.08.1997, МПК Н05В 7/18, Н05Н 1/32, C10L 11/00), включающая муфелизированную камеру термоподготовки топлива с расположенным на ее боковой поверхности патрубком, в котором установлен струйный плазмотрон, содержащий внутренний электрод с цилиндрическим плазменным каналом, выходной электрод-сопло, имеющий плазменный канал, состоящий из цилиндрического участка и расширяющегося вниз по потоку плазмы конусообразного участка, отличающаяся тем, что наружный торец выходного электрода-сопла отстоит от точки пересечения оси плазмотрона с продолжением наружной, соприкасающейся с патрубком поверхности камеры термоподготовки топлива на расстоянии L = (0,8 - 1)d2, где d2 - диаметр канала электрода-сопла у наружного торца, при этом угол а между осью плазмотрона и осью камеры термоподготовки топлива составляет 30-150°. Угол α между осью плазмотрона и осью камеры термоподготовки топлива составляет 30°≤α<60° для углей с выходом летучих Vг>37%. Угол α между осью плазмотрона и осью камеры термоподготовки топлива составляет 60°≤α<90° для углей с выходом летучих 10%<Vг>37%. Угол α между осью плазмотрона и осью камеры термоподготовки топлива составляет 90°<α<150° для углей с выходом летучих Vг>10%.A known installation for fuel-oil-free kindling of a pulverized coal boiler and torch illumination (RU 2128408, priority dated 15.08.1997, IPC H05B 7/18, H05H 1/32, C10L 11/00) includes a muffled fuel thermal preparation chamber with a branch pipe located on its side surface, in which a jet plasma torch is installed, containing an internal electrode with a cylindrical plasma channel, an output electrode-nozzle having a plasma channel consisting of a cylindrical section and a conical section expanding downward along the plasma flow, characterized in that the outer end of the output electrode-nozzle is spaced from the point of intersection of the plasma torch axis with the continuation of the outer surface of the fuel thermal preparation chamber in contact with the branch pipe at a distance of L = (0.8 - 1)d2, where d2 is the diameter of the electrode-nozzle channel at the outer end, while the angle a between the plasma torch axis and the fuel heat treatment chamber axis is 30-150°. The angle α between the plasma torch axis and the fuel heat treatment chamber axis is 30°≤α<60° for coals with a volatile yield of Vg>37%. The angle α between the plasma torch axis and the fuel heat treatment chamber axis is 60°≤α<90° for coals with a volatile yield of 10%<Vg>37%. The angle α between the plasma torch axis and the fuel heat treatment chamber axis is 90°<α<150° for coals with a volatile yield of Vg>10%.
Известен способ безмазутной растопки энергетического котла и подсветки пылеугольного факела и установка для его осуществления (RU 2180075, приоритете от 27.02.2001, МПК F23D 1/00, Н05Н 1/32) имеющей плазмотрон на боковой поверхности, отличающийся тем, что в качестве камеры термоподготовки используют прямоточную горелку, причем плазменную струю плазмотрона вводя т во внутреннюю трубу горелки, через которую проходит часть аэросмеси, а холодную струю аэросмеси подают снаружи этой трубы для ее охлаждения и обе струи смешивают на выходных торцах обеих труб с потоком вторичного воздуха. Установка для безмазутной растопки энергетического котла, содержащая камеру термо подготовки топлива, отличающаяся тем, что камера термоподготовки топлива выполнена в виде прямоточной горелки, образованной коаксиально размещенными трубами с плазмотроном, укрепленным на фланце патрубка, проходящего через стенку внешней трубы горелки перпендикулярно к ее оси и входящего во внутреннюю трубу, а вдоль оси на входе во внутреннюю трубу размещено устройство регулирования соотношения частей аэросмеси, направляемой во внутреннюю трубу на термоподготовку, и аэросмеси, обтекающей внутреннюю трубу снаружи.A method for starting up a power boiler and illuminating a pulverized coal torch without fuel oil and an installation for implementing it are known (RU 2180075, priority from 27.02.2001, IPC F23D 1/00, H05H 1/32) having a plasma torch on the side surface, characterized in that a straight-through burner is used as a heat treatment chamber, and the plasma jet of the plasma torch is introduced into the internal pipe of the burner, through which part of the air mixture passes, and a cold jet of air mixture is fed from the outside of this pipe for cooling it, and both jets are mixed at the outlet ends of both pipes with a stream of secondary air. An installation for non-fuel oil starting of a power boiler, containing a fuel thermal preparation chamber, characterized in that the fuel thermal preparation chamber is made in the form of a straight-through burner formed by coaxially arranged pipes with a plasma torch, fixed on the flange of a branch pipe passing through the wall of the outer pipe of the burner perpendicular to its axis and entering the inner pipe, and along the axis at the entrance to the inner pipe a device for regulating the ratio of the parts of the air mixture directed into the inner pipe for thermal preparation and the air mixture flowing around the inner pipe from the outside is placed.
Известна статья «Пути сокращения расхода газа и мазута на пылеугольных электростанциях, рассчитанных на сжигание низкореакционных углей» (Л.М. Капельсон // Теплоэнергетика. - 2002. - №1. - С. 56-60.), в которой приводятся характеристики работы электростанций с пылеугольными котлами, рассчитанными на сжигание АШ (антрацитовый штыб) и тощих углей, но использующих в топливном балансе наряду с твердым топливом природный газ и мазут. Сформулированы предложения по переходу этих электростанций на преимущественное сжигание проектного угля путем сокращения доли газомазутного топлива.The article "Ways to Reduce Gas and Fuel Oil Consumption at Coal-Dust Power Plants Designed to Burn Low-Reaction Coals" (L.M. Kapelson // Thermal Power Engineering. - 2002. - No. 1. - Pp. 56-60) is well known, which provides the operating characteristics of power plants with coal-dust boilers designed to burn anthracite fines and lean coals, but using natural gas and fuel oil in the fuel balance along with solid fuel. Proposals have been formulated for the transition of these power plants to the predominant combustion of design coal by reducing the share of gas and fuel oil fuel.
Известна система подачи угольной пыли на сжигание (RU 107843 приоритет от 07.04.2011, МПК F23K 1/00), включающая линии подачи исходного угольного топлива и сушильного агента, соединенные с размольным устройством, устройство для разделения аэросмеси, выходные патрубки которого подключены раздаточными пылепроводами к горелкам топки котла, устройство для разделения аэросмеси выполнено с возможностью двухступенчатого разделения последней в каждой ступени на два потока, разведенные друг от друга на расстоянии и находящиеся во взаимно перпендикулярных плоскостях, раздаточные пылепроводы снабжены устройствами регулирования сопротивления аэросмеси, а в линии подачи сушильного агента установлены делители потока. Кроме того, устройство для разделения аэросмеси снабжено шиберными заслонками, выполненными с возможностью регулированного поворота. Кроме того, устройство регулирования сопротивления аэросмеси выполнено в виде заслонки, соединенной с винтовой парой с возможностью регулированного изменения сечения пылепровода. Кроме того, делители потока линии подачи сушильного агента выполнены в виде разделительных пластин, равноудаленных друг от друга. Выполнение устройства для разделения аэросмеси с возможностью ее двухступенчатого разделения в каждой ступени на два потока, разведенные друг от друга на расстоянии и находящиеся во взаимно перпендикулярных плоскостях позволяет регулировать подачу пылевоздушной смеси в каждый пылепровод,. в зависимости от необходимого количества пыли на каждую горелку, что обеспечивает четкое регулирование расхода пылевоздушной смеси на соответствующие горелки топки котла. Снабжение системы устройствами регулирования сопротивления аэросмеси позволяет обеспечить плавное регулирование аэродинамического сопротивления пылепроводов. Установка делителей потока в линии подачи сушильного агента позволяет равномерно разделить воздушный поток (поток сушильного агента) и исключить возникновение так называемой «мертвой зоны». Известна схема безмазутной растопки котла (RU 121036, приоритет от 19.04.2012, МПК F23Q 13/00, F23K 1/04, F23D 1/00), содержащая растопочную горелку топки котла, основной пылепровод и электронагреватель, отличающаяся тем, что растопочная горелка соединена с источником пылевоздушной смеси посредством основного пылепровода, на основном пылепроводе закреплен муфель, выполненный в виде керамического прямоугольного параллелепипеда, на муфеле установлен делитель потока, представляющий собой участок полутрубы расчетной длины, расположенный внутри основного пылепровода вдоль его оси, внутри керамического прямоугольного параллелепипеда установлен металлический экран, под которым размещен электронагреватель, причем внутри керамического прямоугольного параллелепипеда между внутренней поверхностью делителя потока и внешней поверхностью металлического экрана образован муфельный канал.A system for feeding coal dust for combustion is known (RU 107843 priority from 07.04.2011, IPC F23K 1/00), including feed lines for the initial coal fuel and a drying agent connected to a grinding device, a device for separating the air mixture, the outlet pipes of which are connected by distributing dust pipelines to the burners of the boiler furnace, the device for separating the air mixture is designed with the possibility of a two-stage separation of the latter in each stage into two flows spaced apart from each other and located in mutually perpendicular planes, the distributing dust pipelines are equipped with devices for regulating the resistance of the air mixture, and flow dividers are installed in the feed line for the drying agent. In addition, the device for separating the air mixture is equipped with damper valves designed with the possibility of adjustable rotation. In addition, the air-air mixture resistance control device is made in the form of a damper connected to a screw pair with the possibility of controlled change of the dust pipeline cross-section. In addition, the flow dividers of the drying agent supply line are made in the form of dividing plates equidistant from each other. The design of the air-air mixture separation device with the possibility of its two-stage division in each stage into two flows spaced apart from each other and located in mutually perpendicular planes allows to regulate the supply of the air-dust mixture to each dust pipeline, depending on the required amount of dust for each burner, which ensures precise regulation of the flow of the air-dust mixture to the corresponding burners of the boiler furnace. Supplying the system with air-air mixture resistance control devices allows to ensure smooth regulation of the aerodynamic resistance of the dust pipelines. Installation of flow dividers in the drying agent supply line allows to evenly divide the air flow (drying agent flow) and eliminate the occurrence of the so-called "dead zone". A known diagram of a fuel oil-free boiler firing up (RU 121036, priority from 19.04.2012, IPC F23Q 13/00, F23K 1/04, F23D 1/00) contains a boiler furnace ignition burner, a main dust pipeline and an electric heater, characterized in that the ignition burner is connected to a source of dust-air mixture by means of a main dust pipeline, a muffle made in the form of a ceramic rectangular parallelepiped is fixed to the main dust pipeline, a flow divider is installed on the muffle, which is a section of a half-pipe of the calculated length, located inside the main dust pipeline along its axis, a metal screen is installed inside the ceramic rectangular parallelepiped, under which an electric heater is placed, and a muffle channel is formed inside the ceramic rectangular parallelepiped between the inner surface of the flow divider and the outer surface of the metal screen.
Известна вихревая растопочная пылеугольная горелка (RU 2683052, приоритет от 09.06.2018, МПК F23Q 5/00), использующаяся на тепловых электростанциях, в котельных для обеспечения безмазутного розжига и стабилизации горения пылеугольного топлива, содержащая внешний канал пылеугольного топлива, внутри которого коаксиально установлен внутренний канал пылеугольного топлива, а также стержневые электроды, подключенные к источнику высокого напряжения и образующие между собой межэлектродное пространство, отличающаяся тем, что входы этих каналов подсоединены к выходу вихревого пылеконцентратора, снабженного поворотными лопатками, разделяющими входящий в него поток пылеугольного топлива на две части, во внешней части потока создается повышенная концентрация угольных частиц, а во внутренней части потока - пониженная концентрация угольных частиц, причем пылеугольное топливо с повышенной концентрацией угольных частиц поступает во внутренний канал горелки, а пылеугольное топливо с пониженной концентрацией угольных частиц поступает во внешний канал, а стержневые электроды установлены на выходе внутреннего канала пылеугольного топлива.A vortex pulverized coal ignition burner is known (RU 2683052, priority from 09.06.2018, IPC F23Q 5/00), used at thermal power plants, in boiler houses to ensure oil-free ignition and stabilization of pulverized coal fuel combustion, containing an external channel of pulverized coal fuel, inside which an internal channel of pulverized coal fuel is coaxially installed, as well as rod electrodes connected to a high voltage source and forming an interelectrode space between themselves, characterized in that the inputs of these channels are connected to the output of a vortex dust concentrator equipped with rotating blades dividing the pulverized coal fuel flow entering it into two parts, an increased concentration of coal particles is created in the external part of the flow, and a reduced concentration of coal particles is created in the internal part of the flow, wherein the pulverized coal fuel with an increased concentration of coal particles enters the internal channel of the burner, and Pulverized coal fuel with a reduced concentration of coal particles enters the outer channel, and rod electrodes are installed at the outlet of the inner channel of pulverized coal fuel.
Известен способ факельного сжигания топливовоздушной смеси и устройство для реализации способа (RU 2726023, приоритет от 22.02.2019, МПК F23D 1/00, F23Q 13/00), использующийся для обеспечения безмазутного розжига и стабилизации горения пылеугольного и водноугольного топлива, заключающийся в том, что создают электрический разряд в зоне воспламенения, подают топливо и воздух в зону воспламенения, осуществляют плазменное электроионизационное воспламенение топливовоздушной смеси и осуществляют ее факельное сжигание, отличающийся тем, что воздействуют на электрический разряд магнитным полем, силовые линии которого ориентированы перпендикулярно потоку топливовоздушной смеси. Устройство плазменного электроионизационного воспламенения топливовоздушной смеси, содержащее корпус, к которому подведен топливопровод и воздухопровод, внутри корпуса установлены стержневые электроды, направленные вдоль его продольной оси и предназначенные для генерирования электрического разряда, отличающееся тем, что корпус выполнен из немагнитного материала, за стержневыми электродами, в направлении потока топливовоздушной смеси, на наружных противоположных сторонах корпуса установлены, с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса, электромагнитные катушки с магнитопроводами, продольные оси этих электромагнитных катушек с магнитопроводами соосны друг другу и перпендикулярны продольной оси корпуса, причем электромагнитные катушки с магнитопроводами установлены напротив зоны излучения электрического разряда внутри корпусаA method for flare combustion of a fuel-air mixture and a device for implementing the method are known (RU 2726023, priority from 22.02.2019, IPC F23D 1/00, F23Q 13/00), used to ensure oil-free ignition and stabilization of combustion of pulverized coal and water-coal fuel, consisting in creating an electric discharge in the ignition zone, supplying fuel and air to the ignition zone, performing plasma electroionization ignition of the fuel-air mixture and performing its flare combustion, characterized in that the electric discharge is affected by a magnetic field, the lines of force of which are oriented perpendicular to the flow of the fuel-air mixture. A device for plasma electroionization ignition of a fuel-air mixture, comprising a housing to which a fuel line and an air line are connected, rod electrodes are installed inside the housing, directed along its longitudinal axis and intended for generating an electric discharge, characterized in that the housing is made of a non-magnetic material, behind the rod electrodes, in the direction of the flow of the fuel-air mixture, on the outer opposite sides of the housing, electromagnetic coils with magnetic cores are installed, with the possibility of moving along the longitudinal axis of the housing, the longitudinal axes of these electromagnetic coils with magnetic cores are coaxial with each other and perpendicular to the longitudinal axis of the housing, wherein the electromagnetic coils with magnetic cores are installed opposite the zone of radiation of the electric discharge inside the housing
Известна радиационная газовая горелка (RU 193651, приоритет от 18.08.2019, МПК F23D 14/14), содержащая узел подвода газовоздушной смеси и инфракрасный излучатель, выполненный из пористого жаропрочного материала в виде полой трубы, отличается тем, что диаметр полой трубы и толщина ее стенок выполнены постоянными, при этом узел подвода газовоздушной смеси выполнен в виде полого корпуса, содержащего две обращенные друг к другу фланцами, соосные друг другу и полой трубе, втулки, при этом между фланцами размещена прокладка, причем торец приемной втулки герметично заглушен, и через ее стенку герметично пропущены патрубок подачи газа и патрубок подачи воздуха, а свободный конец выпускной втулки герметично вставлен в отверстие полой трубы, кроме того, соосно продольной оси приемной и выпускной втулок, с зазором к их стенкам, размещена подающая труба, герметично пропущенная через прокладку, при этом оба открытых конца полой трубы снабжены одинаковыми узлами подвода газовоздушной смеси, кроме того, диаметр полости подающей трубы составляет 0,25-0,3 от диаметра полости инфракрасного излучателя, а расстояние между торцами подающих труб составляет 0,9 от расстояния между обращенными друг к другу торцами выпускных втулок.A radiation gas burner is known (RU 193651, priority from 18.08.2019, IPC F23D 14/14), comprising a gas-air mixture supply unit and an infrared emitter made of a porous heat-resistant material in the form of a hollow pipe, characterized in that the diameter of the hollow pipe and the thickness of its walls are made constant, while the gas-air mixture supply unit is made in the form of a hollow body containing two bushings facing each other with flanges, coaxial with each other and with the hollow pipe, while a gasket is placed between the flanges, and the end of the receiving bushing is hermetically sealed, and a gas supply pipe and an air supply pipe are hermetically passed through its wall, and the free end of the outlet bushing is hermetically inserted into the opening of the hollow pipe, in addition, a feed pipe is placed coaxially with the longitudinal axis of the receiving and outlet bushings, with a gap to their walls, hermetically passed through a gasket, while both open ends of the hollow pipe are equipped with identical units for supplying the gas-air mixture, in addition, the diameter of the cavity of the feed pipe is 0.25-0.3 of the diameter of the cavity of the infrared emitter, and the distance between the ends of the feed pipes is 0.9 of the distance between the ends of the outlet bushings facing each other.
Известна радиационная горелка (RU 2753319, приоритет от 22.12.2020, МПК F23D 14/16), содержащая полый корпус с патрубками подвода газов, газопроницаемый цилиндрический излучатель из жаростойкого и жаропрочного материала в виде полой трубы с оголовком и газопроницаемый распределитель потока, обеспечивающий подачу газообразных топлива и окислителя в излучатель, отличающаяся тем, что распределитель потока, размещенный в объеме внутренней полости цилиндрического излучателя, выполнен из жаростойкого и жаропрочного материала в виде трубы произвольной формы с оголовком, такой, при которой локальная скорость истечения топливо-воздушной смеси с внешней поверхности распределителя не отклоняется более чем на 15% от средней скорости, причем длина распределителя потока равна 0.4-0.99 диаметра внутренней полости излучателя, диаметр распределителя при основании равен 0.2-0.99 диаметра внутренней полости излучателя, при этом газопроницаемость всех участков поверхности распределителя потока постоянна.A radiation burner is known (RU 2753319, priority from 22.12.2020, IPC F23D 14/16), comprising a hollow body with gas supply pipes, a gas-permeable cylindrical emitter made of heat-resistant and heat-resistant material in the form of a hollow pipe with a head and a gas-permeable flow distributor providing supply of gaseous fuel and oxidizer to the emitter, characterized in that the flow distributor, located in the volume of the internal cavity of the cylindrical emitter, is made of heat-resistant and heat-resistant material in the form of a pipe of arbitrary shape with a head, such that the local velocity of the fuel-air mixture outflow from the outer surface of the distributor does not deviate by more than 15% from the average velocity, and the length of the flow distributor is equal to 0.4-0.99 of the diameter of the internal cavity of the emitter, the diameter of the distributor at the base is equal to 0.2-0.99 of the diameter of the internal cavity of the emitter, while the gas permeability of all areas of the flow distributor surface is constant.
Известны устройство и способ сжигания топливовоздушной смеси (RU 2788490, приоритет от 07.02.2022, МПК F23Q 5/00). Устройство сжигания топливовоздушной смеси, содержащее изолирующий корпус с линией подачи воздуха, внутри которого установлены электродная система и линии подачи напряжения, причем электродная система имеет соединенные между собой инициирующую часть, выполненную регулируемой и прикрепленной к корпусу изнутри него, и съемную часть, выходящую за пределы корпуса. Способ сжигания топливовоздушной смеси, при котором:A device and method for burning a fuel-air mixture are known (RU 2788490, priority from 07.02.2022, IPC F23Q 5/00). A device for burning a fuel-air mixture, comprising an insulating housing with an air supply line, inside which an electrode system and voltage supply lines are installed, wherein the electrode system has an initiating part connected to each other, made adjustable and attached to the housing from the inside of it, and a removable part extending beyond the housing. A method for burning a fuel-air mixture, in which:
- выставляют требуемое пробойное расстояние на устройстве сжигания топливовоздушной смеси с помощью регулируемой инициирующей части,- set the required breakdown distance on the fuel-air mixture combustion device using an adjustable initiating part,
- подключают устройство сжигания топливовоздушной смеси к магистрали, переносящей топливовоздушную смесь, таким образом, чтобы обеспечить отсутствие контакта выходящей за пределы корпуса съемной части электродной системы и смеси,- connect the fuel-air mixture combustion device to the line carrying the fuel-air mixture in such a way as to ensure that there is no contact between the removable part of the electrode system extending beyond the housing and the mixture,
- подают воздух по линии подачи воздуха,- supply air through the air supply line,
- создают газовый диффузионный разряд в электродной системе с помощью подачи пробойного напряжения по линиям подачи напряжения,- create a gas diffusion discharge in the electrode system by applying a breakdown voltage along the voltage supply lines,
- осуществляют воспламенение магистрали посредством взаимодействия вытесненной потоком воздуха плазмы газового диффузионного разряда и топливовоздушной смеси;- ignite the main line through the interaction of the plasma of the gas diffusion discharge displaced by the air flow and the fuel-air mixture;
- производят сжигание топливовоздушной смеси.- produce combustion of the fuel-air mixture.
Общим недостатком технических решений, известных из уровня техники, является отсутствие возможности определения оптимальных режимов работы оборудования до ввода в эксплуатацию, что отрицательно влияет на стабильность работы энергетического оборудования.A common drawback of technical solutions known from the state of the art is the lack of the ability to determine optimal operating modes of equipment before commissioning, which negatively affects the stability of the power equipment.
Описание сущности изобретенияDescription of the essence of the invention
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности безмазутного розжига угольной пыли и стабильности работы энергетического оборудования.The technical result of the claimed invention is an increase in the efficiency of oil-free ignition of coal dust and the stability of the operation of power equipment.
Технический результат достигается тем, что до ввода в эксплуатацию энергетического оборудования определяют необходимые и оптимальные условия для стабильного безмазутного розжига пылеугольного факела, с подводом минимального количества тепловой энергии от интерметаллидного радиационного горелочного устройства, используя стенд для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства, в котором воздушный поток, проходя через газовые калориферы, поступает на вентиляторы дутьевые с различными напорными характеристиками, а газовые калориферы используют для регулирования температуры воздушного потока в диапазоне 30-170°С, и с помощью вентиляторов дутьевых, снабженных преобразователями частоты, устанавливают режимы по воспламенению угольной пыли при коэффициентах избытка воздуха αг=0,5-2,5 и скоростях потока 7-50 м/с, подача угольной пыли в воздушный поток осуществляется с помощью питателя-микродозатора угольной пыли и питателя-дозатора угольной пыли, с помощью которых регулируют запыленность воздушного потока в диапазоне 0,1 до 1,5 кг/кг, при этом питатель-микродозатор угольной пыли и питатель-дозатор угольной пыли снабжены бункерами угольной пыли, и могут быть загружены угольной пылью с различной тониной помола, при этом используют шиберы воздуха и шиберы на входе интерметаллидного радиационного горелочного устройства, при этом стенд имеет модульную конструкцию, включающую, по крайней мере, два интерметаллидных радиационных горелочных устройства с разной производительностью, различной пористости и разной геометрии, при этом каждое интерметаллидное радиационное горелочное устройство снабжено кварцевой трубкой для визуального наблюдения за процессом горения угольной пыли, и одно интерметаллидное радиационное горелочное устройство подключено к футерованному изнутри имитатору камеры сгорания топки, обеспечивающему имитацию режима горения без отвода теплоты, а второе интерметаллидное радиационное горелочное устройство подключено к водоохлаждаемому имитатору камеры сгорания топки с твердым шлакоудалением, обеспечивающему имитацию режима горения с отводом теплоты, в которых происходит формирование и развитие пылеугольного факела, а водоохлаждение водоохлаждаемого имитатора камеры сгорания топки с твердым шлакоудалением обеспечивают циркуляционные насосы, при этом по длине имитатора футерованной камеры сгорания топки и водоохлаждаемого имитатора камеры сгорания выполнены смотровые окна, далее стенд включает газоходы и золоуловитель, в которых происходит очистка продуктов сгорания от золы, далее установлены эжектор и дымовая труба, с помощью которых дымовые газы выбрасываются в атмосферу, а функционирование стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства осуществляют следующим образом:The technical result is achieved by the fact that before putting the power equipment into operation, the necessary and optimal conditions are determined for stable oil-free ignition of a pulverized coal flare, with the supply of a minimum amount of thermal energy from an intermetallic radiation burner device, using a stand for determining the optimal modes of coal dust ignition using an intermetallic radiation burner device, in which the air flow, passing through gas heaters, enters blast fans with different pressure characteristics, and the gas heaters are used to regulate the air flow temperature in the range of 30-170 ° C, and with the help of blast fans equipped with frequency converters, the modes for ignition of coal dust are set at excess air coefficients αg = 0.5-2.5 and flow rates of 7-50 m / s, the supply of coal dust to the air flow is carried out using a coal dust microdoser feeder and a coal dust, with the help of which the dustiness of the air flow is regulated in the range of 0.1 to 1.5 kg/kg, wherein the coal dust micro-doser feeder and the coal dust feeder-doser are equipped with coal dust bins, and can be loaded with coal dust with different grinding fineness, wherein air dampers and dampers are used at the inlet of the intermetallic radiation burner device, wherein the stand has a modular design, including at least two intermetallic radiation burner devices with different productivity, different porosity and different geometry, wherein each intermetallic radiation burner device is equipped with a quartz tube for visual observation of the coal dust combustion process, and one intermetallic radiation burner device is connected to a lined internal combustion chamber simulator of the furnace, providing imitation of the combustion mode without heat removal, and the second intermetallic radiation burner device connected to a water-cooled simulator of a combustion chamber of a furnace with solid slag removal, providing imitation of the combustion mode with heat removal, in which the formation and development of a pulverized coal torch occurs, and water cooling of the water-cooled simulator of the combustion chamber of a furnace with solid slag removal is provided by circulation pumps, while along the length of the simulator of the lined combustion chamber of the furnace and the water-cooled simulator of the combustion chamber, inspection windows are made, then the stand includes gas ducts and an ash collector, in which the combustion products are cleaned of ash, then an ejector and a smoke stack are installed, with the help of which the flue gases are emitted into the atmosphere, and the operation of the stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device is carried out as follows:
- подтверждают работоспособность стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства на котле без нагрузки при работе на сжиженном газе без подачи угольной пыли;- confirm the operability of the stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device on a boiler without a load when operating on liquefied gas without supplying coal dust;
- подтверждают работоспособность стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства на котле без нагрузки при работе на сжиженном газе с подачей угольной пыли;- confirm the operability of the stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device on a boiler without a load when operating on liquefied gas with the supply of coal dust;
- определяют границы устойчивого воспламенения угольной пыли, проходящей через интерметаллидное радиационное горелочное устройство;- determine the boundaries of stable ignition of coal dust passing through an intermetallic radiation burner device;
- определяют время выхода стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства в режим автоподдержания, без подачи сжиженного газа;- determine the time for the stand to enter the automatic maintenance mode for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device, without supplying liquefied gas;
- определяют минимально возможную и максимально возможную тепловую мощность интерметаллидного радиационного горелочного устройства;- determine the minimum possible and maximum possible thermal power of the intermetallic radiation burner device;
- подтверждают факт воспламенения и подсветки от интерметаллидного радиационного горелочного устройства при работе котла под нагрузкой;- confirm the fact of ignition and illumination from the intermetallic radiation burner device when the boiler is operating under load;
- проводят анализ влияния коэффициента избытка воздуха на параметры работы интерметаллидного радиационного горелочного устройства;- conduct an analysis of the influence of the excess air coefficient on the operating parameters of the intermetallic radiation burner device;
- проводят анализ влияния гранулометрического состава угольной пыли на параметры работы интерметаллидного радиационного горелочного устройства;- conduct an analysis of the influence of the granulometric composition of coal dust on the operating parameters of the intermetallic radiation burner device;
- проводят анализ влияния концентрации угольной пыли на параметры работы интерметаллидного радиационного горелочного устройства;- conduct an analysis of the influence of coal dust concentration on the operating parameters of the intermetallic radiation burner device;
- выполняют анализ влияния интерметаллидного радиационного горелочного устройства на параметры работы котла;- perform an analysis of the influence of the intermetallic radiation burner device on the operating parameters of the boiler;
при этом интерметаллидное радиационное горелочное устройство включает корпус, выполненный в форме полого цилиндра, изготовленного из интерметаллида, пористую противоточную горелку, кварцевую трубку, для визуального наблюдения за процессом горения угольной пыли, изоляцию, отбор газового анализа, золоуловитель, эжектор, запальное устройство, общий регулятор подачи сжиженного газа на горелку, общий регулятор подачи воздуха на горелку, регулятор подачи сжиженного газа в нижний смеситель, регулятор подачи воздуха в нижний смеситель, регулятор подачи сжиженного газа в верхний смеситель, регулятор подачи воздуха в верхний смеситель, бункер с угольной пылью, регулятор избытка воздуха в бункере, измеритель разрежения, регулятор подачи воздуха на эжектор, общий измеритель расхода сжиженного газа, общий измеритель подачи воздуха на интерметаллидное радиационное горелочное устройство, измеритель расхода сжиженного газа в верхний смеситель, измеритель расхода воздуха в верхнем смесителе, измеритель расхода сжиженного газа в нижнем смесителе, измеритель расхода воздуха в нижнем смесителе, измеритель расхода воздуха, измеритель расхода воздуха на бункер с угольной пылью; при этом с использованием стенда для определения необходимых и оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства управляют следующими параметрами:wherein the intermetallic radiation burner device includes a housing made in the form of a hollow cylinder made of an intermetallic compound, a porous counter-current burner, a quartz tube for visually observing the combustion process of coal dust, insulation, gas analysis sampling, an ash collector, an ejector, an igniter, a common regulator for the supply of liquefied gas to the burner, a common regulator for the supply of air to the burner, a regulator for the supply of liquefied gas to the lower mixer, a regulator for the supply of air to the lower mixer, a regulator for the supply of liquefied gas to the upper mixer, a regulator for the supply of air to the upper mixer, a hopper with coal dust, a regulator of excess air in the hopper, a vacuum meter, a regulator for the supply of air to the ejector, a common meter for the flow of liquefied gas, a common meter for the supply of air to the intermetallic radiation burner device, a meter for the flow of liquefied gas to the upper mixer, a meter for the flow of air in the upper mixer, a meter for the flow of liquefied gas in the lower mixer, a meter for the flow of air in lower mixer, air flow meter, air flow meter for the coal dust bunker; while using a stand to determine the necessary and optimal modes of coal dust ignition using an intermetallic radiation burner device, the following parameters are controlled:
- массовый расход сжиженного газа и воздуха для изменения мощности интерметаллидного радиационного горелочного устройства;- mass flow rate of liquefied gas and air to change the power of the intermetallic radiation burner device;
- фракционный размер пылеугольных частиц;- fractional size of dust coal particles;
- состав пылеугольной смеси;- composition of the pulverized coal mixture;
- скорость движения пылеугольных частиц внутри интерметаллидного радиационного горелочного устройства;- the speed of movement of dust coal particles inside the intermetallic radiation burner device;
- расстояние от кварцевой трубки до излучающей поверхности интерметаллидного радиационного горелочного устройства;- the distance from the quartz tube to the radiating surface of the intermetallic radiation burner device;
- температура пылеугольной смеси на входе в интерметаллидного радиационного горелочного устройства;- temperature of the pulverized coal mixture at the entrance to the intermetallic radiation burner device;
- температурный градиент внутри интерметаллидного радиационного горелочного устройства;- temperature gradient inside the intermetallic radiation burner device;
а путем использования средств фото-видеофиксации определяют такие параметры как:and by using photo and video recording equipment, parameters such as:
- положение фронта горения пылеугольных частиц;- position of the combustion front of coal dust particles;
- скорость движения частиц;- speed of particle movement;
- время выгорания частиц.- particle burnout time.
Используя заявленный стенд, до ввода в эксплуатацию энергетического оборудования определяют необходимые и оптимальные условия для стабильного безмазутного розжига пылеугольного факела, что обеспечивает повышение эффективности безмазутного розжига угольной пыли и стабильность работы энергетического оборудования.Using the declared stand, before commissioning the power equipment, the necessary and optimal conditions for stable oil-free ignition of a pulverized coal flare are determined, which ensures an increase in the efficiency of oil-free ignition of coal dust and the stability of the power equipment operation.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 изображен стенд для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства в плане.Fig. 1 shows a stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device in plan.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In Fig. 1 the following designations are used:
1. Газовый калорифер;1. Gas heater;
2. Вентилятор дутьевой;2. Blower fan;
3. Питатель-микродозатор угольной пыли;3. Coal dust micro-doser feeder;
4. Питатель-дозатор угольной пыли;4. Coal dust feeder-dispenser;
5. Золоуловитель;5. Ash collector;
6. Эжектор;6. Ejector;
7. Циркуляционный насос;7. Circulation pump;
8. Дробилка;8. Crusher;
9. Первый истиратель дисковый;9. First disc grinder;
10. Второй истиратель дисковый;10. Second disc grinder;
11. Интерметаллидное радиационное горелочное устройство;11. Intermetallic radiation burner device;
12. Футерованный изнутри имитатор камеры сгорания топки с жидким шлакоудалением;12. A lined internal combustion chamber simulator with liquid slag removal;
13. Водоохлаждаемый имитатор камеры сгорания топки с твердым шлакоудалением;13. Water-cooled combustion chamber simulator with solid slag removal;
14. Шибер воздуха;14. Air damper;
15. Шибер на входе горелочного устройства;15. Damper at the inlet of the burner device;
16. Переход с горелочного устройства 11 на газоход;16. Transition from burner device 11 to the flue;
17. Камера смешения пыли и воздуха;17. Dust and air mixing chamber;
18. Переход с газохода на золоуловитель;18. Transition from the flue to the ash collector;
19. Дымовая труба;19. Chimney;
20. Бетонная плита.20. Concrete slab.
На фиг. 2 изображен стенд для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства в разрезах А-А и Б-Б.Fig. 2 shows a stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device in sections A-A and B-B.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In Fig. 2 the following notations are used:
2. Вентилятор дутьевой;2. Blower fan;
3. Питатель-микро дозатор угольной пыли;3. Coal dust micro feeder;
4. Питатель-дозатор угольной пыли;4. Coal dust feeder-dispenser;
5. Золоуловитель;5. Ash collector;
6. Эжектор;6. Ejector;
11. Интерметаллидное радиационное горелочное устройство;11. Intermetallic radiation burner device;
13. Водоохлаждаемый имитатор камеры сгорания топки с твердым шлакоудалением;13. Water-cooled combustion chamber simulator with solid slag removal;
14. Шибер воздуха;14. Air damper;
15. Шибер на входе горелочного устройства;15. Damper at the inlet of the burner device;
16. Переход с горелочного устройства 11 на газоход;16. Transition from burner device 11 to the flue;
17. Камера смешения пыли и воздуха;17. Dust and air mixing chamber;
18. Переход с газохода на золоуловитель;18. Transition from the flue to the ash collector;
19. Дымовая труба;19. Chimney;
20. Бетонная плита.20. Concrete slab.
На фиг. 3 изображен стенд для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства в разрезе В-В.Fig. 3 shows a stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device in section B-B.
На фиг. 3 приняты следующие обозначения:In Fig. 3 the following notations are used:
1. Газовый калорифер;1. Gas heater;
2. Вентилятор дутьевой;2. Blower fan;
3. Питатель-микро дозатор угольной пыли;3. Coal dust micro feeder;
4. Питатель-дозатор угольной пыли;4. Coal dust feeder-dispenser;
5. Золоуловитель;5. Ash collector;
6. Эжектор;6. Ejector;
11. Интерметаллидное радиационное горелочное устройство;11. Intermetallic radiation burner device;
13. Водоохлаждаемый имитатор камеры сгорания топки с твердым шлакоудалением;13. Water-cooled combustion chamber simulator with solid slag removal;
15. Шибер на входе горелочного устройства;15. Damper at the inlet of the burner device;
16. Переход с горелочного устройства 11 на газоход;16. Transition from burner device 11 to the flue;
17. Камера смешения пыли и воздуха;17. Dust and air mixing chamber;
19. Дымовая труба;19. Chimney;
20. Бетонная плита.20. Concrete slab.
На фиг. 4 показана схема интерметаллидного радиационного горелочного устройства.Fig. 4 shows a diagram of an intermetallic radiation burner device.
На фиг. 4 приняты следующие обозначения:In Fig. 4 the following notations are used:
5. Золоуловитель;5. Ash collector;
6. Эжектор;6. Ejector;
21. Запальное устройство;21. Igniter;
22. Пористая противоточная горелка;22. Porous counter-current burner;
23. Корпус;23. Body;
24. Кварцевая трубка;24. Quartz tube;
25. Изоляция;25. Insulation;
26. Отбор газового анализа;26. Gas analysis sampling;
27. Общий регулятор подачи сжиженного газа на горелку;27. General regulator for supplying liquefied gas to the burner;
28. Общий регулятор подачи воздуха на горелку;28. General regulator of air supply to the burner;
29. Регулятор подачи сжиженного газа в нижний смеситель;29. Regulator for supplying liquefied gas to the lower mixer;
30. Регулятор подачи воздуха в нижний смеситель;30. Air supply regulator to the lower mixer;
31. Регулятор подачи сжиженного газа в верхний смеситель;31. Regulator for supplying liquefied gas to the upper mixer;
32. Регулятор подачи воздуха в верхний смеситель;32. Regulator of air supply to the upper mixer;
33. Бункер с пылью;33. Dust bin;
34. Регулятор подачи воздуха в бункер;34. Air supply regulator to the bunker;
35. Регулятор избытка воздуха пылеугольной смеси;35. Regulator of excess air for dust-coal mixture;
36. Измеритель разрежения;36. Vacuum meter;
37. Регулятор подачи воздуха на эжектор;37. Ejector air supply regulator;
38. Общий измеритель расхода сжиженного газа;38. General flow meter for liquefied gas;
39. Общий измеритель подачи воздуха на интерметаллидное радиационное горелочное устройство;39. General air supply meter for intermetallic radiation burner device;
40. Измеритель расхода сжиженного газа в верхнем смесителе;40. Flow meter for liquefied gas in the upper mixer;
41. Измеритель расхода воздуха в верхнем смесителе;41. Air flow meter in the upper mixer;
42. Измеритель расхода сжиженного газа в нижнем смесителе;42. Flow meter for liquefied gas in the lower mixer;
43. Измеритель расхода воздуха в нижнем смесителе;43. Air flow meter in the lower mixer;
44. Измеритель расхода воздуха;44. Air flow meter;
45. Измеритель расхода воздуха на бункер с пылью.45. Air flow meter for dust bin.
На фиг. 5 показан процесс воспламенения пылеугольной смеси в поточном реакторе в горелочном устройстве 11 (фиг. 1, 2, 3, 4).Fig. 5 shows the process of ignition of a pulverized coal mixture in a flow reactor in burner device 11 (Fig. 1, 2, 3, 4).
На фиг. 6 показан пример компоновки стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства в виде прямолинейной конструкции.Fig. 6 shows an example of the layout of a stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device in the form of a rectilinear structure.
На фиг. 7 показан пример компоновки стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства в виде треугольной конструкции.Fig. 7 shows an example of the layout of a stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device in the form of a triangular structure.
На фиг. 8 показан результат работы на розжиг в атмосферу стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства в виде треугольной конструкцииFig. 8 shows the result of the work on ignition into the atmosphere of the stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device in the form of a triangular structure.
На фиг. 9 показан пример компоновки стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства в виде прямоугольной конструкции.Fig. 9 shows an example of the layout of a stand for determining the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device in the form of a rectangular structure.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
В настоящее время на пылеугольных котлах в качестве растопочного топлива и для подсветки пылеугольного факела применяется мазут. В среднем удельный расход мазута на 1 т угля составляет 5,6 кг. Помимо этого, для поддержания мазутохозяйства и распыла топлива также затрачивается теплота. Заявленное изобретение направлено на определения до ввода в эксплуатацию энергетического оборудования необходимых и оптимальных условий для стабильного безмазутного розжига пылеугольного факела, с подводом минимального количества тепловой энергии от интерметаллидного радиационного горелочного устройства.Currently, fuel oil is used as a starting fuel and for illuminating the pulverized coal flare in pulverized coal boilers. On average, the specific fuel oil consumption per 1 ton of coal is 5.6 kg. In addition, heat is also spent to maintain the fuel oil system and atomize the fuel. The claimed invention is aimed at determining the necessary and optimal conditions for stable, oil-free ignition of a pulverized coal flare, with the supply of a minimum amount of thermal energy from an intermetallic radiation burner, before commissioning the power equipment.
Для оценки возможности зажигания угольной пыли выполнены исследования с использованием стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства с различными расходами, при которых наблюдается устойчивое воспламенение частиц угольной пыли на выходе из кварцевой трубки 3 (фиг. 1).To assess the possibility of ignition of coal dust, studies were carried out using a stand to determine the optimal modes of ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device with different flow rates, at which stable ignition of coal dust particles is observed at the outlet of quartz tube 3 (Fig. 1).
В рамках практического применения заявленного изобретения выполнен ряд исследований, в результате проведения которых установлено:As part of the practical application of the claimed invention, a number of studies were carried out, as a result of which it was established:
- воспламенение угольной пыли происходит при расходе угольной пыли 3,3 г/мин и скорости перемещения частиц угольной пыли 4,75 м/с;- ignition of coal dust occurs at a coal dust consumption of 3.3 g/min and a coal dust particle speed of 4.75 m/s;
- при увеличении расхода угольной пыли на 25% от объема 3,3 г/мин за счет увеличения расхода первичного воздуха, скорость перемещения частиц угольной пыли увеличилась на 9%. Это привело к более интенсивному горению за счет большей концентрации угольной пыли в потоке воздуха;- with an increase in the coal dust consumption by 25% of the volume of 3.3 g/min due to an increase in the primary air consumption, the speed of movement of coal dust particles increased by 9%. This led to more intense combustion due to a higher concentration of coal dust in the air flow;
- при увеличении расхода угольной пыли на 85% и скорости первичного воздуха на 35% от расхода при проведении второго опыта, наблюдалось снижение интенсивности горения, что обусловлено проскоком несгоревшей угольной пыли через кварцевую трубку 3 (Фиг. 1, 2, 3, 4), при этом воспламенение угольной пыли наблюдалось только в самом конце кварцевой трубы 3 (Фиг. 1, 2, 3, 4) (Фиг. 5).- with an increase in the coal dust consumption by 85% and the primary air velocity by 35% of the consumption during the second experiment, a decrease in combustion intensity was observed, which was caused by the breakthrough of unburned coal dust through quartz tube 3 (Fig. 1, 2, 3, 4), while ignition of coal dust was observed only at the very end of quartz tube 3 (Fig. 1, 2, 3, 4) (Fig. 5).
При проведении экспериментов температура горелочного устройства (Фиг. 1, 2, 3, 4) варьировалась в диапазоне 900-913°С. Наиболее интенсивное горение получено при скорости перемещения частиц угольной пыли 5,17 м/с.Газовый анализ показал высокую концентрацию монооксида углерода (CO2) в продуктах сгорания (7600-9700 ppm), что свидетельствует о протекании процесса горения. Содержание кислорода варьировалось от 18,6 до 19,8% (бедная по топливу смесь). В результате экспериментальных исследований установлено, что для устойчивого воспламенения угольной пыли необходимое время пребывания частиц под воздействием горелочного устройства 11 (фиг. 1, 2, 3, 4,) (Фиг. 5) составляет 0,116 сек при достаточно низкой температуре потока нагретого воздуха на выходе из кварцевой трубки 3 (фиг. 1, 2, 3, 4) (Фиг. 5)During the experiments, the temperature of the burner device (Fig. 1, 2, 3, 4) varied in the range of 900-913°C. The most intense combustion was obtained at a coal dust particle velocity of 5.17 m/s. Gas analysis showed a high concentration of carbon monoxide (CO 2 ) in the combustion products (7600-9700 ppm), which indicates the occurrence of the combustion process. The oxygen content varied from 18.6 to 19.8% (lean fuel mixture). As a result of the experimental studies, it was established that for stable ignition of coal dust, the required residence time of particles under the influence of the burner device 11 (Fig. 1, 2, 3, 4,) (Fig. 5) is 0.116 sec at a sufficiently low temperature of the heated air flow at the outlet of the quartz tube 3 (Fig. 1, 2, 3, 4) (Fig. 5)
(144,2°С). Наблюдаемые в экспериментах процессы воспламенения частиц угольной пыли протекают существенно интенсивней, чем при нагреве горячими газами.(144.2°C). The processes of ignition of coal dust particles observed in the experiments proceed significantly more intensively than when heated by hot gases.
Заявленное изобретение предназначено к использованию в разных вариантах компоновки.The claimed invention is intended for use in different configuration options.
Например, расположение горелочных устройств 11 в виде треугольника (фиг. 7)For example, the arrangement of burner devices 11 in the form of a triangle (Fig. 7)
Данная компоновка показала работоспособность при порционном воспламенении угольной пыли. Из угля, привезенного с Биробиджанской ТЭЦ, приготовили угольную пыль с крупностью помола, соответствующей выходу из мельницы котлов Биробиджанской ТЭЦ (остаток на сите R90 50-60%).This arrangement has demonstrated its operability with portioned ignition of coal dust. Coal dust with a grinding size corresponding to the output from the mill of the Birobidzhan TPP boilers (residue on the R90 sieve 50-60%) was prepared from coal brought from the Birobidzhan TPP.
Результаты работы стенда на розжиг в атмосферу (Фиг. 8), что является наихудшим условием по теплоотводу, показали, что такая компактная конструкция (длинна пробега части всего 300 мм) позволяет воспламенить угольную пыль даже в условиях теплоотвода в атмосферу и добиться стабильного факельного горения угольной пыли.The results of the stand operation for ignition into the atmosphere (Fig. 8), which is the worst condition for heat removal, showed that such a compact design (the length of the part run is only 300 mm) allows igniting coal dust even under conditions of heat removal into the atmosphere and achieving stable torch combustion of coal dust.
Для увеличения проходного сечения модуля розжига угольной пыли компоновка стенда для определения оптимальных режимов розжига угольной пыли с помощью горелочного устройства 11 выполнена в виде прямоугольной конструкции (Фиг. 9).To increase the flow cross-section of the coal dust ignition module, the layout of the stand for determining the optimal modes of coal dust ignition using the burner device 11 is made in the form of a rectangular structure (Fig. 9).
Компоновка стенда в виде прямоугольной конструкции (Фиг. 9) показала стабильность работы и устойчивое воспламенение. Дополнительно к опытам по воспламенению пыли были опробованы опыты по работе модулей за счет переизлучения от факела угольной пыли. В результате при отключении подачи газа наблюдалась стабильное воспламенение, температура поверхности не опускалась ниже 850°С. Практически подтверждена необходимость подвода газа только на начальном этапе 5-15 минут для разогрева поверхности горелочных устройств 11 (Фиг. 1, 2, 3) (Фиг. 4), в дальнейшем подача газа может быть отключена. Запуск котла, например БК3-75-39ФБ, из холодного состояния при розжиге с использованием мазута составляет 220 минут. С помощью заявленного стена определено, что для безмазутного розжига котла сжиженный газ достаточно подавать только первые 15 минут, что составляет около 7% от 220 мин.The layout of the stand in the form of a rectangular structure (Fig. 9) showed stable operation and stable ignition. In addition to the experiments on dust ignition, experiments on the operation of modules due to re-radiation from a coal dust torch were tested. As a result, when the gas supply was turned off, stable ignition was observed, the surface temperature did not fall below 850 ° C. The need for gas supply only at the initial stage of 5-15 minutes to warm up the surface of burner devices 11 (Fig. 1, 2, 3) (Fig. 4) has been practically confirmed; subsequently, the gas supply can be turned off. Starting a boiler, for example, BK3-75-39FB, from a cold state when ignited using fuel oil is 220 minutes. Using the declared wall, it was determined that for oil-free ignition of the boiler, liquefied gas is sufficient to supply only the first 15 minutes, which is about 7% of 220 min.
Таким образом экономический эффект от замещения мазута сжиженным газом при розжиге может оказаться намного больше, чем ожидалось, так как замещение мазута сжиженным газом при растопке будет производиться только в начальный период времени.Thus, the economic effect of replacing fuel oil with liquefied gas during ignition may be much greater than expected, since replacing fuel oil with liquefied gas during ignition will only be done in the initial period of time.
В качестве исследуемых топлив принимались низкосортные угли доля которых, в топливном балансе Приморского края наиболее велика. А именно Павловский марки 1Б, Ирша-Бородинский 2Б, Харанорский 1Б и Бикинский 1Б. Влажность испытуемых углей менялась в диапазоне от 33 до 41,5%. Зольность составила от 7,4 до 23%.Low-grade coals, the share of which in the fuel balance of Primorsky Krai is the largest, were taken as the studied fuels. Namely, Pavlovsky grade 1B, Irsha-Borodinsky 2B, Kharanorsky 1B and Bikinsky 1B. The moisture content of the tested coals varied in the range from 33 to 41.5%. The ash content was from 7.4 to 23%.
Изменение качества углей связано с погодными условиями, а именно содержанием внешней влаги топлива, на основе определенных показателей влажности, зольности и определенной теплоты сгорания по бомбе была рассчитана низшая удельная теплота сгорания - от 1700 до 3700 ккал/кг в зависимости от степени углефикации.The change in the quality of coals is associated with weather conditions, namely the content of external moisture in the fuel; based on certain indicators of moisture, ash content and a certain heat of combustion according to the bomb, the lower specific heat of combustion was calculated - from 1700 to 3700 kcal/kg depending on the degree of carbonization.
В качестве источника излучения для исследования возможности воспламенения топлив использовалось горелочное устройство 11 мощностью 25 кВт в форме полого цилиндра, изготовленное из NiAl методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Максимальная температура на поверхности горелочного устройства 11 менялась от 1170 до 1400 К в зависимости от количества сжигаемого сжиженного газа, что соответствовало плотности лучистого потока с поверхности излучателя 120-260 кВт/м2.A burner device 11 with a power of 25 kW in the form of a hollow cylinder, made of NiAl by the method of self-propagating high-temperature synthesis (SHS), was used as a radiation source for studying the possibility of fuel ignition. The maximum temperature on the surface of the burner device 11 varied from 1170 to 1400 K depending on the amount of liquefied gas burned, which corresponded to a radiant flux density from the surface of the emitter of 120-260 kW/m 2 .
В результате экспериментальных исследований получены условия устойчивого воспламенения угольной пыли для рассматриваемых топлив. Определены границы скоростей потока, концентраций аэросмеси и температуры излучателя для разработки пилотного образца устройства для безмазутного розжига пылеугольной горелки к котлам Владивостокской ТЭЦ-2As a result of experimental studies, conditions for stable ignition of coal dust for the fuels under consideration were obtained. The flow rate limits, air mixture concentrations and emitter temperatures were determined for developing a pilot sample of a device for oil-free ignition of a pulverized coal burner for boilers at Vladivostok TPP-2
Использование заявленного стенда обеспечивает повышение эффективности безмазутного розжига угольной пыли и стабильности работы энергетического оборудования по заранее определенным необходимым и оптимальным режимам безмазутного розжига угольной пыли с помощью интерметаллидного радиационного горелочного устройства.The use of the declared stand ensures an increase in the efficiency of oil-free ignition of coal dust and the stability of the operation of power equipment according to predetermined necessary and optimal modes of oil-free ignition of coal dust using an intermetallic radiation burner device.
Claims (23)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2833748C1 true RU2833748C1 (en) | 2025-01-28 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088851C1 (en) * | 1994-05-04 | 1997-08-27 | Красноярский государственный технический университет | Boiler unit |
| RU2096688C1 (en) * | 1994-05-04 | 1997-11-20 | Красноярский государственный технический университет | Boiler oilless starting system |
| RU2399842C1 (en) * | 2009-07-29 | 2010-09-20 | Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) | Plasma-coal lighting-up method of pulverised-coal fired boiler |
| RU193651U1 (en) * | 2019-08-18 | 2019-11-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ФЛЕЙМЛАБ" | RADIATION GAS BURNER |
| RU2715302C1 (en) * | 2018-12-10 | 2020-02-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Automatic system for diagnosing combustion of pulverized coal fuel in a combustion chamber |
| RU2749625C1 (en) * | 2020-05-25 | 2021-06-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Fire stand for testing various types of fuel |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088851C1 (en) * | 1994-05-04 | 1997-08-27 | Красноярский государственный технический университет | Boiler unit |
| RU2096688C1 (en) * | 1994-05-04 | 1997-11-20 | Красноярский государственный технический университет | Boiler oilless starting system |
| RU2399842C1 (en) * | 2009-07-29 | 2010-09-20 | Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) | Plasma-coal lighting-up method of pulverised-coal fired boiler |
| RU2715302C1 (en) * | 2018-12-10 | 2020-02-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Automatic system for diagnosing combustion of pulverized coal fuel in a combustion chamber |
| RU193651U1 (en) * | 2019-08-18 | 2019-11-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ФЛЕЙМЛАБ" | RADIATION GAS BURNER |
| RU2749625C1 (en) * | 2020-05-25 | 2021-06-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Fire stand for testing various types of fuel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI85910C (en) | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER ATT STARTA PANNAN I ETT KRAFTVERK SOM UTNYTTJAR FAST BRAENSLE SAMT FOER ATT SAEKERSTAELLA FOERBRAENNINGEN AV BRAENSLET. | |
| BG64878B1 (en) | Solid fuel burner and method for the adjustment of burning effected by the solid fuel burner | |
| RU2047048C1 (en) | Device for firing pulverized fuel | |
| JPH0355724B2 (en) | ||
| EP2751484B1 (en) | Combustion apparatus with indirect firing system | |
| RU2683052C1 (en) | Vortex kindling pulverized coal burner | |
| RU2201554C1 (en) | Method for plasma ignition of pulverized coal | |
| RU2833748C1 (en) | Stand for determination of required and optimum modes of fuel oil-free ignition of coal dust by means of intermetallic radiation burner device | |
| Liu et al. | Influence of coal-feed rates on bituminous coal ignition in a full-scale tiny-oil ignition burner | |
| Liu et al. | Bituminous coal combustion in a full-scale start-up ignition burner: Influence of the excess air ratio | |
| US12270541B2 (en) | Combustion system for a boiler with fuel stream distribution means in a burner and method of combustion | |
| RU2339878C2 (en) | Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant | |
| RU2543648C1 (en) | Plasma pulverised coal burner | |
| RU2267055C1 (en) | Method for common burning of natural gas and dust of carbon- containing material in vertical prismatic tetrahedral fire box of boiler | |
| RU2191950C2 (en) | Furnace | |
| KR20090037864A (en) | Oxygen Enriched Combustion of Unburned Carbon in Fly Ash | |
| RU2778593C1 (en) | Method for the ignition and flare combustion of an air-fuel mixture and apparatus for the implementation of the method | |
| RU2731087C1 (en) | Method for flare combustion of fuel-air mixture and device for implementation of method | |
| RU2838732C1 (en) | Method and device (burner) for combustion of low-caloric gaseous fuel | |
| RU2044956C1 (en) | Burner | |
| Liu et al. | Influence of different oil feed rate on bituminous coal ignition in a full-scale tiny-oil ignition burner | |
| RU2306482C1 (en) | Burning device | |
| RU50280U1 (en) | AUXILIARY BURNER DEVICE FOR PLASMA IGNITION AND STABILIZATION OF BURNING OF LOW-REACTIVE DUST-COAL FUEL OF MAIN HEATER UNIT BURNERS | |
| RU2180075C1 (en) | Method and plant for no-oil starting of power boiler and for pulverized-fuel flame firing | |
| RU134289U1 (en) | UNIVERSAL BURNER |