Энерготехнологический агрегат для получения энергетической продукции в комплексе с материальной продукцией из класса высокоактивных сорбентов

 

Использование: в котлостроении. Сущность изобретения: агрегат содержит сырьеподающий узел с пылеприготовительным мельничным устройством, котловой узел с огневым топочным блоком взвешенного слоя пылеуноса и технологическим канально-активационным блоком пневмотранспортного типа, а также энергопроизводящую систему с паросепарационной оснасткой и парораспределительным регулировочным узлом, материалоприемную станцию, дымовыбросную систему и горелочные устройства топочного блока. Котловой узел выполнен многокаскадным. Для этого входящий в этот узел огневой топочный блок взвешенного слоя пылеуноса образован активаторообразующей с факело-форсажной и сырьеприемными камерами и газификаторообразующей топкой с пылеозолительной и балластной камерами. При этом в топочном блоке горелочное устройство активаторообразующей топки, а также горелочное устройство газификаторообразующей топки соединены с парораспределительным регулировочным узлом энергопроизводящей системы. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к неорганической химии, в особенности к технике для получения углеродсодержащих высокоактивных материалов, в частности к энерготехнологическим агрегатам для получения энергетической продукции в комплексе с вещественной материальной продукцией из класса высокоактивных сорбентов.

Известен энерготехнологический агрегат для выработки активированного угля, содержащий котловой узел (инженератор) с топочным блоком, технологическую камеру, энергопроизводящую систему и материалоприемную станцию.

Особенностью известного агрегата является то, что его котловой узел выполнен исключительно газоотапливаемым, для чего его топочный блок скомпонован с исключением оснастки для его твердотопливного питания. Это не позволяет выполнить котловой узел как единое целое с технологической камерой, скомпоновав его по схеме котла с запиткой пылеобразным топливом, и добиться обеспечения повышенной плотности компоновки основного оборудования агрегата.

Прототипом предлагаемого изобретения является энерготехнологический агрегат, настроенный на выработку порошкообразного активированного угля.

Принятый за прототип агрегат содержит сырьеподающий узел с пылеприготовительным мельничным устройством, твердотопливный котловой узел с огневым топочным блоком взвешенного слоя пылеуноса и технологическим канально-активационным блоком пневмотранспортного типа, а также энергопроизводящую систему с паросепарационной оснасткой и парораспределительным регулировочным узлом, материалоприемную станцию и дымовыбросную систему.

Особенностью принятого за прототип агрегата является то, что его твердотопливный котловой узел выполнен однокаскадным, для чего входящий в него технологический канально-активационный блок пневмотранспортного типа составлен одиночным пневмотранспортным каналом. Это обусловливает возможность настройки активационного канального блока лишь на выработку одноассортиментной материалопродуктовой массы, составленной или лишь активированным углем, или лишь летучей золой уноса.

Основным недостатком принятого за прототип агрегата является суженность его технологических возможностей.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение основного недостатка прототипа.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что в предлагаемый энерготехнологический агрегат, характеризуемый наличием тех же, что и прототип признаков, начиная от сырьеподающего узла и кончая дымовыбросной системой, внесен ряд отличий, которые состоят в том, что его котловой узел выполнен многокаскадным. Для этого входящий в котловой узел огневой топочный блок взвешенного слоя пылеуноса образован активаторообразующей топкой с факело-форсажной и сырье приемными камерами и газификаторообразующей топкой с пылеозолительной и балластной камерами. При этом горелочное устройство активаторообразующей топки, а также горелочное устройство газификаторообразующей топки соединены с парораспределительным регулировочным узлом энергопроизводящей системы.

Подтверждением изобретательного уровня предложенного технического решения является отсутствие следования его явным образом из известного уровня техники.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема предлагаемого энерготехнологического агрегата.

Предлагаемый энерготехнологический агрегат содержит сырьеподающий узел 1 с пылеприготовительным мельничным устройством 2. Пылеприготовительное мельничное устройство 2 может быть выполнено в виде струйной мельницы, оборудованным соплом 3 для подачи струйного мелющего тела типа водяного пара. Оно может быть также выполнено в виде мельничного вентилятора или в виде шаровой мельницы.

Предлагаемый агрегат оснащен также твердотопливным котловым узлом 4. Котловой узел 4 выполнен многокаскадным, в частности двухкаскадным. Для этого в котловом узле 4 предусмотрено вычленение ведущего и следящего каскадов. Формирование каскадов обеспечено образованием их многоэлементным огневым топочным блоком взвешенного слоя пылеуноса и многоэлементным технологическим канально-активационным блоком пневмотранспортного типа. Для ведущего каскада головным элементом использована включенная в топочный блок активаторообразующая топка 5. Эта топка 5 оснащена горелочным устройством 6 с подводами для мазутного топлива, воздушного окислителя и парового активирующего агента. Кроме этого, топка 5 оснащена факело-форсажной камерой 7 и сырьеприемной камерой 8. Сырьеприемная камера 8 оборудована пылевздувным соплом 9. Для следующего каскада головным элементом использована включенная в топочный блок газификаторообразующая топка 10. Эта топка 10 оснащена горелочным устройством 11 с подводами для мазутного топлива, воздушного окислителя и парового газифицирующего агента. Кроме того, топка 11 оснащена пылеозолительной камерой 12 и балластной камерой 13. Пылеозолительная камера 12 оборудована воздуховдувным соплом 14 с подводом воздушного озоляющего агента. Кроме того, топка 10 оснащена хвостовдувным соплом 15. В многоэлементный технологический канально-активационный блок пневмотранспортного типа включен отходящий от сырьеприемной камеры сгорательный канал 16 с восходящим и нисходящим потокоорганизующими коленами 17, 18. В сгорательный канал 16 может быть встроена трубчатая теплообменная оснастка 19 с подводом для низкоэнергетичного водно-парового рабочего тела и отводом этого тела в высокоэнергетичном состоянии. Нисходящее колено 18 сгорательного канала 16 завершено теплоутилизатором 20, выполненным в виде охлаждающего циклона. В тот же технологический канально-активационный блок включен отходящий от балластной камеры 13 сгорательный канал 21, образованный также восходящими и нисходящими потокоорганизующими коленами 22, 23. В канал 21 встроена преимущественно подогнанная под него трубчатая теплообменная оснастка 24. Нисходящее колено 23 канала 21 завершено экономайзером 25. Для осуществления отбора вырабатываемой энергетической продукции предлагаемый агрегат оснащен энергопроизводящей системой 26, связанной главным образом с выходами для высокоэнергетического рабочего тела трубчатых теплообменных оснасток 19, 24. Энергопроизводящая система 26 снабжена паросепарационной оснасткой 27, выполненной в виде барабана-сепаратора. Указанная оснастка 27 может быть оснащена паротурбинным устройством 28, связанным с электрогенератором 29. На выходе энергопроизводящей системы 26 размещен парораспределительный регулировочный узел 30, образованный управляемыми вентилями. Указанный узел 30 связан с горелочным устройством активаторообразующей топки 5 и горелочным устройством 11 газификаторообразующей топки 10 топочного блока. На выходе из нисходящего колена 18 сгорательного канала 16 ведущего каскада котлового узла 4 размещен огаркоуловительный циклон 31, выбросной патрубок которого подсоединен к хвостовдувному соплу 15 газификаторообразующей топки 10 следящего каскада. К хвостовдувному соплу 15 может быть подсоединена также отходоподпиточная емкость (на чертеже не показана) для подачи требующего уничтожения углеродного сорбента, отработанного сторонними пользователями. На выходе из нисходящего колена 23 сгорательного канала 21 следящего каскада размещен золоуловитель 32. Для обеспечения рассортировки нарабатываемой материально продукции предлагаемый агрегат оснащен материалоприемной станцией 33, укомплектованной углеотводящим транспортным средством 34 для перевалки нарабатываемого активного угольного сорбента и золоотводящим транспортным средством 35 для перевалки нарабатываемого активного зольного сорбента. Кроме того, предлагаемый агрегат оснащен дымовыбросной системой 36. Указанная дымовыбросная система 36 образована дымососом 37, установленным на выходе из нисходящего колена 23 сгорательного канала 21 следящего каскада.

Предлагаемый агрегат работает следующим образом. На пусковой розжиговой стадии технологического цикла в горелочные устройстве 6, 11 активаторообразующей и газификаторообразующей топок 5, 10 подают мазутное топливо и воздушный окислитель. За счет работающих горелочных устройств 6, 11 происходит задействование энергопроизводящей системы 26. Эта система 26 начинает выдавать со своего выхода концентрированный водяной пар, который поступает в парораспределительный регулировочный узел 30. Узел 30 направляет полученный пар в качестве струйного мелющего тела в сопло 3 пылеприготовительного устройства 2 сырьеподающего узла 1. Узел 30 направляет также пар в качестве активирующего агента в продолжающее работать горелочное устройство 6, и в качестве газифицирующего агента в продолжающее работать горелочное устройство 11. Запитанное подаваемым паром мельничное устройство 2 начинает вырабатывать из принимаемого углеродного сырья твердое пылеобразное топливо. Перерабатываемым сырьем может быть торф, древесные опилки, бурый ископаемый уголь и подобные материалы. Нарабатываемое пылеобразное топливо поступает пневмотранспортом в диспергированном в паре состоянии в пылевдувное сопло 9 сырьеприемной камеры 8 активаторообразующей топки 5. Топка 5 направляет из своей факело-форсажной камеры 7 к этому соплу 9 высокодинамичный поток нарабатываемого в ней газообразного активатора, представляющего собой смесь пара с воздухом и дымовыми газами от сгорания мазутного топлива. Поток активатора формирует из подаваемого топлива взвешенный слой уноса. Этот слой активатор транспортирует в сгорательный канал 16 ведущего каскада котлового узла. За 1-5 с пылеобразное топливо проходит восходящее и нисходящее колена 17, 18 сгорательного канала 16. При этом активатор может отдавать избыточное тепло возможной трубчатой теплообменной оснастке 19. Отданное тепло может обеспечивать выработку возможной оснасткой 19 перегретого водяного пара, отводимого в качестве высокоэнергетического рабочего тела на подпитку продолжающей работать энергопроизводящей системы 26. Остаток тепла активатор отдает теплоутилизатору 20 нисходящего колена 18 сгорательного канала 16. Работающий теплоутилизатор 20 принимает в себя водный теплоноситель, который после своего разогрева идет на технологические нужды. В сгорательном канале 16 происходит высокотемпературная экспресс-карбонизация образующего пылевое топливо сырья, его обугливание в режиме термического удара и экспресс-активация. Нисходящее колено 18 сгорательного канала 16 направляет летучие продукты активации вместе с уносимыми ими частицами угля в огаркоуловительный циклон 31. Циклон 31 отделяет от летучих продуктов активации легкоосадимые угольные частицы. Уловленные циклоном 31 частицы образуют массу нарабатываемого активного угольного сорбента, который поступает на углеотводящее транспортное средство 34 материалоприемной станции 33. На этой станции происходит рассортировка получаемой материальной продукции. Освобожденные от легкоосадимых угольных частиц летучие продукты активации в отработанном активаторе уходят из циклона 31, унося с собой хвосты чрезмерно мелких, трудноосаждаемых частиц огарка. Масса этих частиц поступает в состоянии диспергирования в летучих продуктах активации в хвостовдувочное сопло 15 газификаторообразующей топки 10. Топка 10 направляет к этому соплу 15 высокодинамичный поток нарабатываемого в ней газификатора, представляющего собой смесь водяного пара с воздухом и дымовыми газами от сгорания мазутного топлива. За 0,1-0,5 с углеродная составляющая хвостов пылевидных огарковых частиц претерпевает глубокую газификацию. Образуемые летучие продукты газификации огарка вместе с дополняющими их летучими продуктами активации переносят огарковые частицы к воздуховдувному соплу 14 пылеозолительной камеры 12. В камере 12 происходит подмешивание к летучим продуктам газификации и активации воздушного озоляющего агента. Хвосты огарка поступают в сгорательный канал 21, который они проходят за 1-4 с. При этом озоляющий агент практически полностью минерализует частицы хвостов огарка. Одновременно озоляющий агент обеспечивает полное сгорание летучих продуктов активации и газификации огарка, обеспечивая переход их в высокодинамичный поток дымовых газов. Дымовые газы отдают избыточное тепло трубчатой теплообменной оснастке 24 сгорательного канала 21, работающей параллельно возможной трубчатой теплообменной оснастке 19. Остатки тепла дымовые газы отдают экономайзеру 25 нисходящего колена 23 сгорательного канала 21. Указанный экономайзер 25 работает параллельно теплоутилизатору 20. Нисходящее колено 23 сгорательного канала 21 направляет дымовые газы вместе с уносимыми ими частицами золы в золоуловитель 32. Собранные золоуловителем 32 минеральные частицы образуют массу нарабатываемого активного зольного сорбента. Этот сорбент поступает на золоотводящее транспортное средство материалоприемной станции. Отделяемые золоуловителем 32 от минеральной массы дымовые газы поступают в дымоотсос дымовыбросной системы.

Техническим преимуществом предложенного агрегата по сравнению с прототипом является обладание им расширенными технологическими возможностями, позволяющими использовать его для уничтожения отработанных активированных углей, прошедших возможное количество циклов регенерации и реактивации.

Формула изобретения

ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ В КОМПЛЕКСЕ С МАТЕРИАЛЬНОЙ ПРОДУКЦИЕЙ ИЗ КЛАССА ВЫСОКОАКТИВНЫХ СОРБЕНТОВ, содержащий сырьеподающий узел с пылеприготовительным мельничным устройством, котловой узел с топочным блоком взвешенного слоя пылеуноса и технологическим канально-активационным блоком пневмотранспортного типа, а также энергопроизводящую систему с паросепарационной оснасткой и парораспределительным регулировочным узлом, материалоприемную станцию, дымовыбросную систему и горелочные устройства топочного блока, отличающийся тем, что топочный блок взвешенного слоя пылеуноса образован активаторообразующей топкой с факелофорсажной и сырьеприемными камерами и газификаторообразующей топкой с пылеозолительной и балластной камерами, при этом в топочном блоке горелочное устройство активаторообразующей топки, а также горелочное устройство газификаторообразующей топки соединены с парораспределительным регулировочным узлом энергопроизводящей системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1