Гибридная система сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое

Гибридная система сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 23 С 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4614604/06 (86) РСТ/HU 88/00070 (27,10,88) (22) 14.07.89 (31) 4645/87 (32) 17.11,87 (33) HU (46) 07,05.92. Бюл. ¹ 17 (71) Вилламошзнергиаипари Кутато Интезет, Татабаньаи Хоеремю (HU) (72) Ласло Борошш, Шандор Ковач, Карой

Ременьи, Пал Реш, Ласло Вереш, Ференц

Хорват и Тибор Герлан (HU) (53) 662.951.2(088.8) (56) Патент Венгрии ¹ 185694, кл. F 23 С 11/02, опублик, 1984..

Патент Великобритании ¹ 2105606, кл. F 23 С 11/02, опублик. 1983.

„„Я2„, 1732821 А3 (54) ГИБРИДНАЯ СИСТЕМА СЖИГАНИЯ

УГЛЯ И УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ B ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ (57) Изобретение касается гибридной системы сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое. Целью изобретения является расширение пределов регулирования и обеспечение возможности работы на различных видах топлива. Пространство топки (Т) 2 предназначено как для сжигания угля в псевдоожиженном слое (ПС) 11, так и для сжигания угольной пыли в горелке(П.6, Как Г 6, так и ПС 11 снабжены автономными системами топливоприготовления, Система, предназначенная для Г 6, включает угольную мельницу (УМ) 1 с воздушным сепаратором, а система, предназначенная для

1732821 цией угля из питателя 13. В Г 6 угольная пыль подается из УМ 1, Через трубопроводы

9 и 16 подается воздух для псевдоожижения и сжигания. Таким образом подача воздуха и топлива осуществляется автономно для Г

6 и ПС 11. Сжигание пыли осуществляется через Г 6 над ПС 11, 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

ПС 11 — угольную мельницу (УМ) 10 без воздушного сепаратора, Уголь подается в виде частиц грубого помола из УМ 10 по линиям 18 и 19 соответственно в верхнюю и нижнюю части ПС 11, а в УМ 10 иэ Т 2 по линии рециркуляции 12 подаются отходящие топочные газы вместе с очередной порИзобретение касается гибридной сис- для связывания SOz основная добавка недотемы сжигания угольной пыли в псевдо- статочно эффективна, поэтому нужно про.ожиженном слое, которая вследствие водить последующую дорогую очистку комбинации сжигания в псевдоожиженном отходящих газов. слое и обычного сжигания угольной пыли, 5 Известны системы сжигания в псевдо.содержит по меньшей мере одну пылеуголь- ожиженном слое, в которых неразмолоную горелку, по меньшей мере одну угле- тый уголь, вводимый, например, через размольнуюустановку(угольнуюмельницу), обеспечивающий равномерное распреде-один необходимый дляосуществлениясжи- ление воздухораспределитель, сжигается ь гания в псевдоожиженном слое воздухорас- 10 частично или полностью при 750-950 С с пределитель, устройство для вдувания помощью воздуха, подаваемого через возвторичного воздуха, устройство для шлако- духораспределитель. удаления, а также запальное приспособле- В этом случае отпадает процесс изние, а также касается способа перевода уже мельчения, во время которого получается существующих пылеугольных котлов на си- 15 угольная пыль, вследствие чего экономятся стему сжигания угольной пыли в псевдо- .затраты на измельчение. Раскаленный ожиженном слое. ° псевдоожиженный слой большой массы

Известны системы сжигания угольной обеспечивает нечувствительность к измепыли, в которых размолотая в системе пы- нениям качества угля и одновременно оглеприготовления до требуемой тонкости и 20 раниченная диапазоном 750 — 950 С высушенная угольная пыль подается к пыле- температура сгорания также ограничивает угольной грелке, где угольная пыль смеши- загрязнение окружающей среды NO>< и ЯО . вается с воздухом для сжигания. Смесь Однако известный способ применения воспламеняется в топке и сгорает при высо- сжигания в псевдоожиженном слое также кой температуре. Часть выделившегося ко- 25 связан с определенными недостатками. личества тепла излучается на охлажденную При одном иэ вариантов сжигания в стенку топки, тогда как оставшаяся часть псевдоожиженном слое достигается полиспользуется на остальных поверхностях ное сжигание угля и большая часть выдекотла (перегреватель, подогреватель пита- лившегося тепла извлекается с помощью тельной воды, воздухонагреватель). 30 погруженных в псевдоожиженный слой охЭтот известный вид сжигания и служа- лаждающих поверхностей. При другом ващая для его осуществления установка рианте уголь в псевдоожиженном слое имеют следующие недостатки. Для почти сжигается только частично, после чего выхополного сгорания горючей части угольной дящие из псевдоожиженного слоя газы сжипыли уголь должен размалыватьвя до тре- 35 гаются с помощью направляемого через буемой тонкости, что связано со значи- псевдоожиженный слой воздуха, При этом в тельными затратами энергии и расходами, большинстве случаев отпадают погружаенесмотрянаэтумеру,могутвозникнутьпро- мые в псевдоожиженный слой охлаждаюблемы с воспламенением и гашением огня, щие поверхности. если качество угля ниже запланированного. 40 В обоих случаях скорость потока воздуВозможная еще частичная нагрузка (без ха, подаваемого для поддержания состоявспомогательного сжигания с газом или ния турбулентности, а также улучшения нефтью) составляетпоменьшеймереоколо процесса горения, относительно низка (в

60-70 номинальной нагрузки. Вследст- среднем ниже 4 м!с), в связи с чем необховие возникающей в топке высокойтемпера- 45 димо рассчитывать вертикальное относитуры выброс вредных для окружающей тельно направления потока воздуха среды веществ, в частности NO> имеет поперечное сечение псевдоожиженного очень большое значение, а используемая слоя большим по сравнению с размерами

1732821 систем сжигания угольной пыли, у которых скорость подачи угольной пыли в среднем не ниже 15 м/с, т.е. на одной единице поверхности воздухораспределителя может выделяться только относительно неболь- 5 шое количество тепла, что вызывает значительное увеличение габаритов.

Для того, чтобы по меньшей мере частично устранить недостатки и неудобства сжигания в псевдоожиженном слое или 10 обычного сжигания угольной пыли были разработаны гибридные системы сжигания, объединяющие две системы.

Однако известные устройства для осуществления этого гибридного сжигания не 15 дают возможности бывающего часто необходимым сильного регулирования мощности, кроме того, остается такая же чувствительность к качеству угля, поскольку обе системы сжигания обслуживаются од- 20 ной и той же системой размола и подачи угля, даже если она и содержит отдельные узлы.

У этого устройства разделенная в воздушном сепараторе, подключенном к уголь- 25 ной мельнице, имеющая определенную, например 1-3 мм величину зерна, относи-. тельно гомогенная и предварительно высушенная в угольной мельнице угольная мелочь не направляется назад в угольную 30 мельницу для дальнейшего измельчения, а с помощью механического транспортирующего устройства подается к образованному на дне топки котла псевдоожиженному слою, в то время как проходящая через воз- 35 душный сепаратор тонко измельченная угольная пыль из воздушного сепаратора через трубопровод угольной пыли направляется в выходящую в топку пылеугольную горелку. При таком решении используется 40 такая угольная мельница или такой воздушный сепаратор, через которые проходит все необходимое для обеих систем количество угля.

Недостаток этого решения состоит в 45 том, что сжигаемая в псевдоожиженном слое доля угля и сжигаемая в пылеугольной горелке доля угля определены постоянно и обе системы не могут работать раздельно одна от другой. 50

Наиболее близкой к предлагаемой является гибридная система сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое, содержащая топку котла с псевдоожиженным слоем, размещенным на решетке воз- 55 духорасп редел ительного короба, подключенным распределителем угля через линию подачи последнего к системе топливоприготовления и соединенным через упомянутый короб с трубопроводом подачи ожижающего воздуха, снабженным регулятором расхода, пылеугольную горелку, установленную выходным участком над слоем для образования над последним эоны дожигания уноса из слоя и сжигания угольной пыли, причем горелка соединена своим пы лепроводом с системой топливоприготовления, включающей питатель, мельницу с воздушным сепаратором, соединенную с трубопроводом рециркуляции дымовых газов из топки, Целью изобретения является обеспечеwe воэможности работы на различных видах топлива и расширение пределов регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что гибридная система сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое содержит дополнительную систему топливоприготовления псевдоожиженного слоя, выполненную автономной от системы топливоприготовления пылеугольной горелки, снабженную своими питателем и мельницей без воздушного сепаратора, подключенной своими линиями рециркуляции дымовых газов и подачи угля соответственно к зоне дожигания и слою, при этом воздухораспределительный короб может быть выполнен в виде отдельных регулируемых по воздуху секций, При гибридном сжигании в предлагаемой системе, осуществляемом частично обычным сжиганием угольной пыли и частично сжиганием в псевдоожиженном слое, сжигаемое е топке количество угля может во много раз превышать то количество угля, которое поддерживается над решеткой воздухораспределительного короба в турбулентном состоянии и там сжигается.

При низком качестве угля не возникают проблемы ни при воспламенении, ни при непреднамеренном гашении. огня, так как эти проблемы устраняются посредством стабильного сжигания в псевдоожиженном слое, Установка с гибридным сжиганием может работать также без дополнительного сжигания газа или нефти с частичной нагрузкой 30-40%. Температура в топке поддерживается в пределах обычных значений для сжигания угольной пыли или сжигания в псевдоожиженном слое, поэтому Ilo сравнению.со сжиганием только угольной пыли может достигаться более высокий результат. При работе пламя пылеугольной горелки ни в коем случае не должно соприкасаться с противоположной стенкой. поскольку это может привести к образованию шлака, Поэтому целесообразно выбирать высокую, превышающую 4 м/с, скорость псевдоожижения и "разбавлять"

1732821 пламя угольной пыли. Избыточный воздух при сжигании в псевдоожиженном слое, осуществляемом с большим избытком воздуха, может потребляться угольной пылью, вдуваемой через пылеугольные у горелки со скоростью 15-25 м/с, при этом ее вторичный воздух подается в меньшем количестве и с более низкой скоростью или совсем не подается, гомогенное распределение температуры в топке комбинируется с обеспечивающими внутреннюю циркуляцию газа или пыли известными элементами.

Относительно добавления базовых добавок для снижения, вредных для окру5

10 жающей среды выбросов SOz могут приме- 15 няться обычные решения.

В отличие от угля, используемого для части, служащей для сжигания угольной пы., ли, подаваемый для сжигания в псевдоожитановки для сжигания к соответствующим условиям.

При низких нагрузках, преимущественно, работает часть установки для сжигания в псевдоожиженном слое. Производительность сжигания части установки для сжига25 ния угольной пыли в горелке должна рассчитываться больше, чем части для сжигания в псевдоожиженном слое. Соответст30 венно ширина псевдоожиженного слоя в большинстве случаев меньше, чем полная ширина топочного пространства.

Преимущество данной гибридной сис- 35 темы сжигания заключается в том, что служащая для сжигания в псевдоожиженном слое часть установки также может работать самостоятельно, т.е. без работы горелки, расположенной над псевдоожиженным слоем, служащей для сжигания угольной пыли, 40

Часть установки для сжигания угольной пыли с помощью горелки может работать также самостоятельно, тогда как сжигание в псевдоожиженном слое полностью отключено. Воэможность такой независимой одна от другой работы повышает гибкость всей

45 установки, благодаря чему она может быть приспособлена к требуемой в данный момент мощности и меняющемуся качеству угля, 50

На фиг.1 приведена схема вертикальной установки для сжигания; на фиг.2— угольная мельница с воздушным сепаратором, разрез; на фиг.3- угольная мельница беэ воздушного сепаратора, разрез; на фиг.4— воздухораспределительный короб топки с псевдоожиженным слоем; на фиг.5 — распылительное загрузочное устройство, разрез;

55 женном слое уголь может быть различным 20

- как по качеству, так и по происхождению, . что повышает возможность адаптации усна фиг.6 — воздухораспределительный короб топки в виде секций.

Установка (фиг.1) содержит топку 2 котла, угольную мельницу 1, соединеную через трубопровод 3 рециркуляции для всасывания отходящих газов для сушки и транспортировки подаваемого-через питатель 4 угля.

Угольная мельница 1 предназначена для размалывания угля до требуемой для сжигания угольной пыли тонкости и снабжена для этой цели воздушным сепаратором 25 (фиг.2). Последний предназначен для отделения из содержащего угольную пыль потока частиц угля, которые не размолоты до нужной тонкости. Отделенная часть угля возвращается для повторного процесса размола в угольную мельницу 1.

Смесь воздуха с отходящими газами и рядовой уголь через трубопровод 22 направляется в угольную мельницу (фиг.2). Сама угольная мельница 1 имеет ударную головку 23 и приводной двигатель 24. Над ударной головкой 23 находится воздушный сепаратор 25, нижняя часть которого через трубопровод 26 для возврата отделенного в воздушном сепараторе угля грубого помола в угольную мельницу соединена с.трубопроводом 22.

Подаваемая к пылеугольным горелкам 6 угольная пыль может также получаться без промежуточного включения угольной мельницы 1 от работающего независимо от котла источника угольной пыли. После угольной мельницы 1 состоящая из угольной выли и газа смесь через пылепровод 5 транспортируется по меньшей мере к.одной пылеугольной горелке 6. Последняя может быть установлена любым способом, например в виде потолбчной горелки, боковой горелки или угловой горелки., В пылеугольную горелку 6 через трубопровод 7 также подается воздух.

В нижней части топки 2 установлен воздухораспределительный короб 8 для сжигания в псевдоожиженном слое. Воздух для псевдоожижения через трубопровод 9 направляется в короб 8, который может быть разделен на секции 28 (фиг.6), что дает возможность секторного регулиривания скорости ожижающего воздуха. Вследствие этого в топке 2 может достигаться благоприятное распределение потока отходящих газов.

Уголь в псевдоожиженный слой 11 подается по линии 18 или прй питании снизу через линию 19 из угольной мельницы 10 или угледробилки. Угольная мельница 10 или угледробилка измельчает уголь в обычные для сжигания в псевдоожиженном слое грубые частицы, которые для слоя 11 нв дол1732821

10 жны отделяться и возвращаться назад в угольную мельницу 10, поэтому в последней не устанавливается воздушный сепаратор.

Угольная мельница 10(фиг.3) имеет ударную головку 29, приводной двигатель 30, а также трубопровод для отвода грубого помола и смеси воздуха и отходящих газов.

Угольная мельница 10 также отсасывает отходящий газ из топки 2 через линию 12 рециркуляции, в которую с помощью питателя 13 подается неразмолотый уголь.

Смесь угольной пыли и газа может после угольной мельницы 10 из трубопровода 14 подаваться или по линии.18 над слоем 11 в топку 2, или при питании псевдоожиженного слоя 11 снизу по линий 19 через короб 8 под псевдоожиженный слой 11. Подача воздуха происходит по линии 18 или по трубопроводу 27 (фиг,4 и 6).

Загрузка псевдоожиженного слоя 11 может происходить также с помощью распылительного загрузочного устройства 15 (фиг.5). Уголь в этом случае с требуемой величиной частиц распыляется на псевдоожиженный слой 11. Неразбитый рядовой уголь по трубопроводу 32 попадает на быстро вра-. щающийся диск 31, который распыляет уголь на псевдоожиженкый слой 11, Линия

18, подающая грубый помол из угольной мельницы 10 без воздушного сепаратора на псевдоожиженный слой 11, при работе распылительного загрузочного устройства 15 не работает. В случае работы линии 18 останавливается распылителькое загрузочное устройс гво 15, У всех этих вариантов выполнения воздух по трубопроводу 16 подается в таком количестве, которое вместе с подачей воздуха по трубопроводу 7 необходимо для полного сгорания выходящей из топочного пространства с псевдоожиженным слоем смеси газа и отходящих газов и подаваемой по пылепроводу 5 угольной пыли, Содержание кислорода в выходящей из псевдоожиженного слоя 11 смеси газа и отходящих газов устанавливается до обычной величины (2-10%). Температура псевдоожиженного слоя 11 устанавливается регулированием количества псевдоожижающего воздуха, Добавка, связывающая загрязненную

ЯО, подается по трубопроводу 20 и/или трубопроводу 21.

Остающееся в топке 2 после сжигания негорючее твердое вещество удаляется из нее по проходящему через короб 8 трубопроводу 17 для удаления шлака.

Если требуется эксплуатировать часть для сжигания в псевдоожиженном слое гибридной системы сжигания отдельно, т,е. без работы, служащей для сжигания угольной

50 пыли части, то питатель 4 угля и угольная мельница 1 не работают. По пылепроводу 5 угольная пыль не вдувается, тогда как питатель 13, мельница 10 и/или распылительное загрузочное устройство 15 питают часть, предназначенную для сжигания в псевдоожиженном слое. Однако если требуется поддерживать в работе часть, служащую для сжигания угольной пыли,.без ввода в действие части для сжигания в псевдоожиженном слое, то угольная мельница 1 и пылепровод

5 работают, а питатель 13, угольная мельница 10 и/или распылительное загрузочное устройство 15, а также трубопровод 9 останавливаются.

Предлагаемая установка позволяет объединить сжигание угольной пыли и сжигание в псевдоожиженном слое при одновременном устранении недостатков этих методов сжигания.

Преимущество предлагаемой гибридной системы состоит в том, что даже при плохом качестве угля может обеспечиваться стабильное сжигание, а также и при частичной нагрузке 30 — 40, при этом выделяющееся в топке количество тепла вообще не ограничивается воздухораспылительным коробом. Кроме того, обеспечиваются хорошие показатели по защите окружающей среды, Эти преимущества также достигаются при переводе существующих пылеугольнь,х котлов на гибридную систему сжигания. Перевод первоначально выполненных для сжигания угольной пыли котлов на гибридное сжигание может производиться таким образом, что из части, служащей для получения тонкой угольной пыли, уже известных угольных мельниц удаляется воздушный сепаратор, вследствие чего угольная мельница 1 преобразуется в угольную мельницу 10 без воздушного сепаратора. Выполненное на месте нижн и воронки котла основание для псевдоожиженного слоя загружается грубым помолом этих модифицированных угольных мельниц 10, Под псевдоожиженным слоем 11 устанавливается служащий для снабжения воздухом слоя 11 воздухораспределительный короб 8. Другие, служащие для получения тонкой угольной пыли угольные мельницы котла, а также пылеугольные горелки могут оставаться без изменения.

Такая модификация котла особенно предпочтительна, если качество сжигаемого в котле угля меняется, ухудшается и нельзя обеспечивать стабильную работу рассчитанного для сжигания лучшего угля котла с первоначально смонтированной- системой для сжигания угольной пыли.

1732821

Формула изобретения

1. Гибридная система сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое, содержащая топку котла с псевдоожи- 5 женным слоем, размещенным на решетке воздухораспределительного короба, подключенным распределителем угля через линию подачи последнего к системе топливоприготовления и соединенным через 10 упомянутый короб с трубопроводом подачи сжижающего воздуха, снабженным регулятором расхода, пылеугольную горелку, установленную выходным участком над слоем для образования непосредственно над по- 15 следним зоны дожигания уноса из слоя и сжигания угольной пыли, причем горелка соединена своим пылепроводом с системой, топливоприготовления, включающей пита20 тель, мельницу с воздушным сепаратором, соединенную с трубопроводом рециркуляции дымовых газов из топки, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности работы на различных видах топлива и расширения пределов регулирования, она содержит дополнительную систему топливоприготовления нсевдоожиженного слоя, выполненную автономной от системы топливоприготовления пылеугольной горелки, снабженную своими питателем и мельницей без воздушного сепаратора, подключенной своими линиями рециркуляции дымовых газов и подачи угля соответственно к зоне дожигания и к слою.

2, Система по п1,отл ича ю щая с я тем, что воздухораспределительный короб выполнен в виде отдельных регулируемых по воздуху секций.

1732821

fÞ 18

° °

° ° °

° ° °

° ° ° ° е а ° I ° ° ° ° 4 ° ° ° 4

° ° а ° ° ° 1

° ° а ° ° ° а ° ° ° °

° 4 ° ° ° ° ° ° ° а ° ° а °

° ° °

° ° ° ° ° ° а 4 ° ° °

° ° ° ° ° а 4 ° ° ° °

° ° ° в ° ° 44 а °

° ° ° °

° ° ° °

° ° ° °

° ° 4 ° ee 4 °

4 ° ° ° ° а. ° . ° ° 4 ° ° ° а, ° ° е ° ° в ° е

° в ° ° ° 4 а ° 4

° ° а ° в °

° ° ° ° ° в ° ° ° г

° ° а ° / ° в ° в ° ° ° 4 ° °

° ° а ° ° а а ° e е

° ° в

° ° ° 4 ° ° ° ° 4

° °

° ° °

° ° ° ° ° °

° °

° ° ° °

° ° °

° ° e

° а ° ° ° а ° °

° а ° °

° °

° ° ° ° ° ° ° ° °

° 4 ° ° ° а ° а ф °

° ° ° ° ° ° ° ° ° а ° °

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

° °

° ° ° в ° 4 °

° ° ° 4 ° ° ° ° а ° ° ° а ° 4

° ° °

° ° ° ° ° ° °

° ° 4 ° в ° ° ° °

° ° °

° ° ° ° 4 ° ° . ° 4 а

° °

° а ° e ° ° ° ° ° ° ° ° е. е ° ° ° в в

° ° ° ° ° ° ° в e e° ° 4 ° е ° ° °

1732821