Способ вывода топки для сжигания твердого топлива в расплаве на рабочий режим

 

Сущность изобретения: способ включает сушку и разогрев футеровки, наполнение топки расплавом. Наполнение ванны жидким расплавом осуществляют путем наплавления в рабочей зоне топки легкоплавкого железосодержащего материала с добавками песчаника и известняка, а сжигание топлива ведут через фурму с коэффициентом избытка кислорода в дутье, равным 0,9 - 0,95. При этом в качестве легкоплавкого железосодержащего материала используют железную руду или концентрат, а с момента начала активного барботажа и до начала непрерывного перетока расплава через сифон добавляют 20 - 40 мас.% песчаника, после чего прекращают подачу топлива в фурмы, прекращают подачу песчаника, загружают твердое топливо через загрузочные устройства свода топки и подают 15 - 55 мас.% известняка. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к способу сжигания топлива в барботируемом расплаве. При эксплуатации любого топливосжигающего устройства особое место занимает способ его вывода на рабочий режим.

Известны способы вывода на рабочий режим топливосжигающих устройств в кипящем слое, включающие стадии сушки и разогрева футеровки, загрузку в рабочую зону инертного материала, подачу топлива и вывод агрегата на рабочие параметры . Ведение процесса сжигания топлива в кипящем слое предполагает загрузку инертного материала только в твердом состоянии и не может быть применено для ведения процесса сжигания топлива в барботируемом расплаве .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ вывода топки для сжигания твердого топлива в расплаве на рабочий режим, в котором стадию наполнения рабочей ванны осуществляют заливкой жидкого расплава .

Однако известный способ легко осуществим в условиях производства, где жидкий расплав является продуктом переработки, и есть возможность его транспортировки и заливки в агрегат сжигания топлива в барботируемом расплаве (например, металлургические предприятия черной и цветной металлургии). В условиях же применения способа сжигания твердого топлива в барботируемом расплаве на тепловых электростанциях для получения готового жидкого расплава заданного химического состава необходимо строительство на площадке специальных мощных плавильных устройств и системы подачи жидкого расплава в рабочую камеру топки. В условиях действующих тепловых электростанций это практически неосуществимо, так как в пределах обслуживания топки сжигания твердого топлива в барботируемом расплаве, устанавливаемой под котлом на нулевой отметке, нет соответствующих крановых и транспортных устройств для заливки жидкого расплава. Для условий вновь проектируемых и строящихся тепловых станций строительство для этих целей специальных плавильных устройств и системы подачи жидкого расплава в агрегат потребует коренной перепланировки основного и вспомогательного оборудования и больших капитальных и эксплуатационных затрат, что экономически нецелесообразно.

Целью предложенного способа является снижение капитальных и эксплуатационных затрат для получения жидкого расплава, необходимого для вывода топки для сжигания твердого топлива в барботируемом расплаве на рабочий режим в условиях тепловых электростанций.

Это достигается тем, что в способе вывода топки для сжигания твердого топлива в расплаве на рабочий режим, включающем сушку и разогрев футеровки топки, наполнение ее расплавом, подачу твердого топлива и перевод на рабочий режим, согласно изобретению наполнение топки расплавом осуществляют путем загрузки на подину топки легкоплавкого железосодержащего материала в смеси с песчаником и известняком и их расплавления при одновременной подаче топлива с кислородсодержащим дутьем через фурмы топки.

В качестве железосодержащего материала может быть использована железная руда (например, Криворожского бассейна) или железосодержащий концентрат.

В качестве топлива для расплавления железосодержащего материала с добавками может быть использовано твердое, жидкое или газообразное топливо, подаваемое вместе с кислородсодержащим дутьем через фурмы топки.

В период набора ванны топки для предотвращения переокисления образующегося расплава и образования магнетита (Fe₃O₄), обладающего высокой температурой плавления (1594^оС) и большой вязкостью, резко снижающего барботаж расплава, процесс наплавления железосодержащего расплава до оси фурм топки ведут при сжигании топлива с коэффициентом избытка кислорода в дутье α= 0,90-0,95. Нижний предел избытка кислорода обусловлен образованием железа, увеличивающего средний удельный вес расплава ванны, и ухудшением барботируемости расплава за счет увеличения содержания диоксида кремния, а верхний предел ограничивает образование магнетита.

После набора уровня расплава до оси фурм и начала активного барботажа расплава к железосодержащему материалу добавляют 20-40 мас.% песчаника, который соединяется с вюститом (FeO) и гематитом (Fe₂O₃) после его диссоциации до вюстита в фаялит (2FeO ˙SiO₂), обладающего невысокой температурой плавления (1250-1270^оС).

Добавка песчаника менее 20% от расхода проплавляемого железосодержащего материала не позволяет образующиеся оксиды железа связать в фаялит, что вызовет повышение температуры расплава из-за повышения в нем концентрации гематита и магнетита, а более 40% - образует нежелательный балласт, приводящий к перерасходу топлива.

После набора ванны топки расплавом и начала его непрерывного перетока через сифон подачу песчаника прекращают, снимают топливо с фурм, грузят твердое топливо (например, уголь) через загрузочные устройства свода топки и начинают грузить известняк в количестве 15-55 мас.% от веса сжигаемого твердого топлива.

Нижний предел добавки известняка обусловлен получением легкоплавкого и жидкотекучего шлака, а верхний предел увеличивает температуру плавления шлака за счет повышения концентрации оксида кальция (СаО) и расхода топлива.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что набор ванны расплавом осуществляют путем наплавления в рабочей зоне топки легкоплавкого железосодержащего материала с добавками песчаника и известняка. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Предлагаемый способ вывода топки для сжигания твердого топлива в барботируемом расплаве может быть реализован следующим образом.

После сушки и разогрева футеровки топки до рабочей температуры за счет тепла сгорания топлива, подаваемого вместе с кислородсодержащим дутьем через фурмы, в рабочий объем топки на подину подают легкоплавкий железосодержащий материал (руду или концентрат) с одновременным увеличением расходов топлива и дутья. При этом режим сжигания топлива устанавливают таким образом, чтобы коэффициент избытка кислорода был меньше единицы и составлял α= 0,9-0,95.

После набора ванны до уровня оси фурм к руде добавляют 20-40 мас.% песчаника с одновременным увеличением расхода топлива и дутья с сохранением α= 0,9-0,95. После набора ванны топки расплавом и начала его непрерывного перетока через сифон подачу песчаника прекращают, снимают топливо с фурм, грузят твердое топливо (например, уголь) через загрузочные устройства свода топки и начинают грузить известняк в количестве 15-55 мас.% от веса загружаемого твердого топлива.

Использование предлагаемого способа вывода топки для сжигания твердого топлива в барботируемом расплаве на рабочий режим позволяет значительно сократить затраты на приготовление расплава и набора ванны и отказаться от строительства специальных плавильных агрегатов и устройств для подачи расплава в рабочую зону топки.

Предлагаемый способ может быть реализован на любой действующей или вновь строящейся тепловой электростанции, использующей принцип сжигания твердого топлива в барботируемом расплаве.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ВЫВОДА ТОПКИ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В РАСПЛАВЕ НА РАБОЧИЙ РЕЖИМ, включающий сушку и разогрев футеровки топки, наполнение ее расплавом, подачу твердого топлива и перевод на рабочий режим, отличающийся тем, что наполнение топки расплавом осуществляют путем загрузки на подину топки легкоплавкого железосодержащего материала в смеси с песчаником и известняком и их расплавление при одновременной подаче топлива с кислородсодержащим дутьем через фурмы топки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжигание топлива ведут с коэффициентом избытка кислорода в дутье 0,9 - 0,95.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого железосодержащего материала используют железную руду или концентрат, после наполнения топки расплавом до оси фурм с момента начала активного барботажа до начала непрерывного перетока расплава из топки через сифон добавляют 20 - 40% песчаника от массы железосодержащего материала, а после начала непрерывного перетока расплава через сифон подачу песчаника прекращают, прекращают подачу топлива в фурмы топки и подают твердое топливо через загрузочные устройства свода топки и известняк в количестве 15 - 55% от массы сжигаемого твердого топлива.