Способ двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой



Способ двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой
Способ двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой

Владельцы патента RU 2705534:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) (RU)

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Способ двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой, при котором используются две камеры горения, процесс горения протекает в двух вертикально расположенных камерах, отделенных друг от друга горизонтально установленной керамической решеткой, в каждую камеру одновременно подается топливо и воздух, топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрического высокотемпературного элемента, в процессе горения происходит перераспределение фракций топлива, более легкие фракции горят в верхней камере, более тяжелые под действием сил гравитации попадают в нижнюю камеру, где горят при более высокой температуре, керамические сотовые решетки отделяют верхнюю камеру горения от нижней и нижнюю камеру горения от поддона для шлама и выполняют функцию стабилизатора горения, в нижней камере горения создается более высокая температура за счет дополнительного нагрева электрическим нагревательным элементом, этот же элемент выполняет функцию розжига топлива в момент пуска. Изобретение позволяет обеспечить стабильное сжигание водоугольного топлива в малых топочных пространствах, это в свою очередь позволит использовать дешевое водоугольное топливо для обогрева небольших помещений (до 1000 кв.м) и снизить выброс вредных веществ в атмосферу. 1 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к технике генерирования тепловой энергии на принципе пламенного окисления жидкого топлива. Данный способ разработан специально для сжигания водоугольного топлива, для которого характерно высокая температура воспламенения.

Известен способ «Способ и устройство для сжигания водоугольного топлива» патент РФ №2415338, F23C 10/02 27.03.2011 при котором:

«Способ сжигания водоугольного топлива в кипящем слое транзитного потока инертного дисперсного материала-носителя, разделенного на зоны преимущественного протекания последовательных этапов реагирования топлива, осуществляемый при аэрационном псевдоожижении текущего состава материала слоя с организацией наложения на его транзитное перемещение в генерализованном горизонтальном направлении циркуляционного движения, обусловливающего девиационное изменение направления потока в последовательно расположенных зоне подготовки - вниз, зоне основного реагирования - вверх, зоне дожигания -вниз со сливом освобожденного от остатков горючего компонента горячего инертного материала слоя и последующей передачей его теплоемкостного тепла внешнему теплоносителю с направлением последнего к месту его использования в соответствии с технологической потребностью, а также с возвращением охлажденного инертного материала к началу транзитного движения смеси топлива, представляющего собой сухую порошкообразную горючую составляющую водоугольного топлива, подвергшегося термической сушке с отделением воды в виде пара, с инертным материалом, через реакционный объем. Водоугольное топливо смешивают с горячим слитым из слоя инертным материалом, подаваемым в регулируемом количестве, термически разделяют водоугольное топливо на легко сегрегируемые твердофазную и газообразную составляющие, причем сыпучую мелкодисперсную смесь инертного материала с порошкообразной горючей составляющей топлива транспортируют, а водяной пар канализуют к местам применения раздельно, чем обеспечивают в результате незатрудненного конструктивными границами высокоэффективного теплообмена полное испарение воды, а также достижение разделенными компонентами топлива технологически заданных температур»

Недостатком этого способа является необходимость большого топочного пространства для стабильного и полного горения топлива, а так же наличие котла для сжигания топлива, мощностью от 1 МВт.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению, является п «Способ двухстадийного сжигания топлива и топка для его осуществления» патент РФ №2324110, F23C 10/02 10.05.2008 при котором: «Способ двухстадийного сжигания топлива осуществляется в первой стадии путем газификации и частичного сжигания его в кипящем слое с циркуляционно связанными вертикально ориентированными нисходящей зоной газификации топлива и восходящей зоной частичного окисления топлива и его коксового остатка при экологически обусловленной низкой температуре горения с последующим и во второй стадии дожиганием продуктов газификации и несгоревшего топлива в факельном высокотемпературном процессе в камерной топке, включающий в себя процесс регенерации тепла, выделившегося в первой стадии сжигания дополнительно к энергозатратам, необходимым для поддержания изотермичности протекающих в слое процессов, в количестве, необходимом для нагрева воздуха, используемого для обеспечения горения и дожигания топлива в обеих стадиях реагирования, и передаваемого воздуху охлаждаемым материалом слоя, выведенным за пределы зоны реагирования. В псевдоожиженном слое организуют, в дополнение к циркуляционным, нисходящую транзитную зону дожигания потоком флюидизирующего воздуха регулируемой температуры горючих компонентов из сливаемого, в количестве и при температуре на выходе из зоны, достаточных для обеспечения нагрева реакционного воздуха теплом регенерации, инертного компонента материала слоя, причем начало зоны дожигания размещают у верхнего уровня псевдоожиженного слоя в непосредственном контакте с верхним, выходным концом восходящей зоны окисления, выносящей на поверхность слоя материал с предельно низким для любого режима реагирования содержанием горючих веществ, часть которых при этом выносится из слоя через его поверхность в объем камерной топки продуктами реагирования и непрореагировавшим воздухом зоны окисления и также не достигает зоны дожигания. Регенерацию тепла производят путем высокоэффективного контактного теплообмена между практически не содержащим горючих компонентов дисперсным минеральным компонентом материала слоя и воздухом, нагреваемым перед его использованием в процессах сжигания горючих веществ. Вне зоны горения технологическую транспортировку горячего, практически не содержащего горючих компонентов дисперсного минерального компонента материала слоя, осуществляют с использованием любых, в том числе аэрогравитационных и пневматических, транспортных систем. Изобретение позволяет осуществить наиболее экономически и экологически рациональную организацию стадийного сжигания органического топлива».

Недостатком этого способа является необходимость большого топочного пространства для стабильного и полного горения топлива, а так же наличие котла для сжигания топлива, мощностью от 1 МВт.

Еще одним недостатком данного способа - неполное сгорание топлива и большое количество шлама, так как в данном методе горение происходит при низких температурах 600-900 градусов Цельсия, что не позволяет полностью сжечь водоугольные смеси.

Задачей заявляемого изобретения является получить стабильное горение трудновозгораемого топлива, а именно водоугольного топлива (ВУТ) или его модификаций в малом объеме топочного пространства, для возможности применения способа в бытовых целях. Известно, что для качественного сжигания, водоугольное топливо должно пройти несколько фаз: испарение воды, горение легких фракций, горение тяжелых угольных фракция с размерами частиц 50-250 мкм. Для стабильного и полного сгорания топлива данная задача решается путем увеличения времени нахождения частиц топлива в зоне горения или повышением температуры в зоне горения.

Поставленная задача решается тем, что в способе двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой, согласно изобретению процесс горения протекает в двух вертикально расположенных, отделенных друг от друга горизонтально установленной керамической решеткой, камерах, в каждую, одновременно подается топливо и воздух, топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрического высокотемпературного элемента, в процессе горения происходит перераспределение фракций топлива, более легкие фракции горят в верхней камере, более тяжелые под действием сил гравитации попадают в нижнюю камеру, где горят при более высокой температуре, керамические сотовые решетки отделяют верхнюю камеру горения от нижней и нижнюю камеру горения от поддона для шлама и выполняют функцию стабилизатора горения, в нижней камере горения создается более высокая температура за счет дополнительного нагрева электрическим нагревательным элементом, этот же элемент выполняет функцию розжига топлива в момент пуска.

Отличительным признаком изобретения является наличие керамических сотовых решеток для стабилизации горения и наличие высокотемпературного электрического нагревательного элемента, для создания в нижней камере горения более высокой температуры для дожига крупных твердых частиц топлива и выполняющим функцию запального устройства.

На чертеже (фиг. 1) представлен общий вид для осуществления способа двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой.

Устройство содержит: 1 - огнеупорный корпус, 2 - верхняя низкотемпературная камера сгорания для топлива, 3 - нижняя высокотемпературная камера сгорания для топлива, 4а,4б-керамические сотовые решетки для разделения камер и стабилизации процесса горения, 5-высокотемпературный электрический нагревательный элемент, 6 - форсунка подачи топлива и воздуха для горения, 7 - поддон для удаления золы и шлама.

Способ осуществляется следующим образом:

Топливо через форсунки низкого давления (6) подается в верхнюю (2) и нижнюю (3) камеру горения устройства. В верхней низкотемпературной камере (2) происходит основой процесс горения легких фракций топлива при температуре 1100-1300 градусов Цельсия, но так как объем топки небольшой, примерно 25-30% топлива, в основном твердые угольные частицы размером 50-250 мкм., через сотовую керамическую решетку (4а) с верхней камеры горения (2) попадают в нижнюю высокотемпературную камеру (3), где дожигаются за счет большей температуры. Большая температура в нижней камере достигается за счет подсветки камеры (3) электрическим дисилицит-молибденовым или другим атмосферным высокотемпературным нагревателем с температурой нагрева 1500-1800 Градусов Цельсия (5). Электрический нагреватель (5) выполняет функции «подсветки» и «запального устройства». Большая температура позволяет вступить в реакцию горения все размеры частиц топлива. Сотовые керамические решетки (4а,4б) стабилизируют процесса горения и разделяют зоны (2) и (3). В процессе начала работы, керамические решетки (4а,4б) и корпус (1) аккумулируют тепловую энергию, и если в процессе подачи топлива произойдет срыв пламени, то за счет накопленной тепловой энергии, устройство продолжит работу. Остатки несгоревшего топлива и шлам через керамическую решетку (46) осаждаются на поддоне (7).

Использование заявляемого изобретения позволяет производить стабильное сжигание водоугольного топлива в малых топочных пространствах, это в свою очередь позволит использовать дешевое водоугольное топливо для обогрева небольших помещений (до 1000 кв.м), и при этом при таком способе сжигания топлива происходит минимальный выброс вредных веществ в атмосферу. Данный способ подходит для сжигания любых других видов жидких топлив, может быть использован для отопления жилых домов и помещений, в промышленности, сельском хозяйстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, на транспорте и других областях для автономного водяного отопления и воздушного обогрева, а также горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, зданий и сооружений: гаражей, теплиц, хранилищ, ферм, дачных домиков и т.д.

Способ двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой, при котором используются две камеры горения, отличающийся тем, что процесс горения протекает в двух вертикально расположенных, отделенных друг от друга горизонтально установленной керамической решеткой камерах, в каждую одновременно подается топливо и воздух, топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрического высокотемпературного элемента, в процессе горения происходит перераспределение фракций топлива, более легкие фракции горят в верхней камере, более тяжелые под действием сил гравитации попадают в нижнюю камеру, где горят при более высокой температуре, керамические сотовые решетки отделяют верхнюю камеру горения от нижней и нижнюю камеру горения от поддона для шлама и выполняют функцию стабилизатора горения, в нижней камере горения создается более высокая температура за счет дополнительного нагрева электрическим нагревательным элементом, этот же элемент выполняет функцию розжига топлива в момент пуска.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. Пусковое горелочное устройство содержит корпус, парогенератор водяного пара, состоящий из установленных соосно и соединенных между собой трубками бачка-испарителя и паросепаратора, выполненных в виде кольцевых камер, пароперегревателя, выполненного в виде трубки с полыми стенками, и паровой форсунки, а также топку.

Изобретение относится к области энергетики. Автономное горелочное устройство длительного действия содержит корпус в форме стакана, встроенный парогенератор водяного пара, состоящий из трех блоков, а именно бачка-испарителя в виде кольцевой камеры, паросепаратора в виде кольцевой камеры и пароперегревателя, расположенных соосно с корпусом устройства, а также паровую форсунку и сопло, расположенные в камере газогенерации соосно.

Изобретение относится к энергетике. Устройство факельного сжигания топлива содержит камеру воспламенения, источник переменного тока, не менее двух стержневых электродов, соединенных с источником переменного тока, канал подачи топливной аэросмеси, канал вторичного воздуха, камеру охлаждения, причем между камерой воспламенения и охлаждения выполнены проходы для установки стержневых электродов.

Изобретение относится к области энергетики. Теплогенератор пульсирующего горения содержит камеру сгорания с клапанно-смесительным устройством и трубами-резонаторами, причем камера сгорания с трубами-резонаторами размещена в рубашке с теплоносителем, образуя теплообменник, и выхлопную трубу, состоящую из дополнительного резонирующего устройства в составе цилиндрической камеры и резонатора в виде трубы длиной, равной 10…12 диаметрам трубы, и реактивно-активного глушителя шума.

Изобретение относится к теплотехнике, а точнее к средствам изучения процессов горения газообразного топлива. Установка для изучения горения содержит оппозитно размещенные камеры подачи топливовоздушной смеси, сообщенные с источниками топливовоздушной смеси, снабженные щелевыми соплами, направленными в зазор, образованный параллельными кварцевыми пластинами, и средства видеофиксации процесса горения.

Изобретение касается котлов форсированного кипящего слоя (ФКС). Котел форсированного кипящего слоя имеет тракт подачи топлива, сопла вторичного дутья, систему возврата уноса, образованный стенами и ограниченный снизу воздухораспределительной решеткой, подключенной к тракту подачи первичного дутья, реактор форсированного кипящего слоя, над которым установлен топочный объем, образованный экранами, выполненный с большей площадью поперечного сечения, чем реактор и подключенный вверху к по меньшей мере одному конвективному газоходу котла.

Изобретение относится к области энергетики. Способ интенсификации и управления пламенем путем подачи в зону горения топливно-окислительной смеси газообразных углеводородных топлив под действием внешнего электрического поля постоянной отрицательной напряженности заключается в том, что первый электрод устанавливают вокруг среза горелки, второй - на противоположной стенке котла и электроды имеют форму кольца из тугоплавких материалов, благодаря чему электрическое поле постоянной отрицательной напряженности до 150 кВ/м генерируется между кольцевыми электродами, расположенными по ходу движения топливно-воздушной смеси, и воздействует на частоту столкновения частиц, тем самым влияя на скорость прохождения реакции.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно системе автоматического регулирования процесса горения в силовой установке для сжигания древесных отходов и торфа с активным котлом-утилизатором высокотемпературного кипящего слоя с воздухоподогревателем.

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на паровых котлах ТЭС. Пылегазовая призматическая топка содержит экранированные вертикальные стены, верхнее торцевое ограждение и скаты холодной воронки, пылеугольные горелки, а также воздушные сопла, установленные на двух больших стенах и направленные тангенциально к поверхностям условных тел вращения.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к системе автоматического регулирования процесса горения котла малой мощности с низкотемпературным кипящим слоем, а именно для котлов с рециркуляцией уходящих газов.
Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при сжигании высокозольных углей в кипящем слое, например высокозольных углей Экибастузского бассейна Казахстана и ряда месторождений России.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при сжигании высокозольных углей в кипящем слое, в частности высокозольных каменных углей. Устройство для сжигания твердого топлива в кипящем слое содержит топку кипящего слоя первой ступени, снабженную газораспределительной решеткой, системой подачи первичного и вторичного воздуха, подключенной на выходе последовательно к уловителям крупнофракционного уноса и летучей золы, в уловителях установлены топки кипящего слоя второй ступени для крупнофракционного уноса и третьей ступени для летучей золы, снабженные газораспределительными решетками и системами подачи первичного и вторичного воздуха и отвода золы.

Изобретение относится к области энергетики. Трехвихревая вакуумная горелка-реактор (100) для смешанных топлив содержит впускной коллектор (150), включающий вакуумную камеру, впуск сопла для сжатого воздуха в вакуумную камеру, сопло для сжатого воздуха, входящее в вакуумную камеру через впуск сопла для сжатого воздуха, и эжекторный выпуск, причем впускной коллектор (150) выполнен с возможностью подачи газообразного топлива в первичную камеру (110) сгорания; первичную камеру (110) сгорания, имеющую цилиндрическую наружную часть и коническую внутреннюю часть, причем коническая внутренняя часть имеет первый конец с меньшим диаметром и второй конец с большим диаметром, при этом первый конец конической внутренней части соединен с впускным коллектором (150), причем коническая внутренняя часть дополнительно включает первую группу направляющих лопаток; редукционное сопло (120), соединенное со вторым концом конической внутренней части первичной камеры (110) сгорания, причем редукционное сопло (120) имеет первую часть в виде усеченного конуса с большим диаметром, соединенную с первичной камерой (110) сгорания, и цилиндрическую вторую часть, которая продолжается от меньшего диаметра первой части в виде усеченного конуса; инжекторы (140), перпендикулярные первой части в виде усеченного конуса редукционного сопла (120) и выполненные с возможностью инжектирования жидкого топлива в первичную камеру (110) сгорания; и цилиндрическую вторичную камеру (130) сгорания, имеющую вторую группу направляющих лопаток, выполненных с возможностью направления воздуха во вторичную камеру (130) сгорания, при этом меньший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее первом конце, больший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее втором конце и первая группа направляющих лопаток образуют три вихря топлива для поддержания вращения топлива к наружной части горелки-реактора (100) и замедления перемещения топлив для обеспечения полного сгорания.

Изобретение относится к способу активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля путем их ввода вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания и нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами в горизонтальных камерно-факельных нагревателях, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ при взаимодействии с газообразными продуктами сгорания, воздухом и паром в инверторных реакторах, охлаждения воздухом в кипящем слое с одновременным отводом теплоты поверхностному теплообменнику, отличающийся тем, что факельный нагрев осуществляют при недостатке кислорода с выделением влаги и легких фракций летучих веществ, а продукты неполного сгорания и нагретые частицы угля вводят в вертикальные инверторные кольцевые реакторы, в которых вначале организуют воспламенение и сжигание легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках с воздушной подпиткой факелов радиальными струями из вертикально-приосевых участков, затем выводят и сжигают тяжелые фракции летучих веществ в опускных потоках с продувкой факелов тангенциальными струями пара при одновременном отводе теплоты встроенным поверхностным охладителям.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при проектировании многоходовых топок котлов, теплогенераторов и других теплотехнических устройств, работающих на топливе, которое в смеси с воздухом в определенных условиях взрывоопасно.

Топка // 2355947
Изобретение относится к области теплоэнергетики, может быть использовано на тепловых электростанциях для растопки котлов и сжигания топлива и позволяет обеспечить эффективную растопку котла на пыли высокой концентрации и быстрое выгорание топлива за счет предварительного прогрева пыли в раскаленном муфеле периферийной камеры сгорания путем настильной подачи топлива непосредственно на стенку муфеля.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для безмазутной растопки котлоагрегата из холодного состояния до рабочего режима и подсветки пылеугольного факела.

Изобретение относится к конструкции двухступенчатых топок промышленных котлов с горизонтальным поворотом газов, преимущественно транспортабельных, а также может найти применение в судовых паровых котлах.
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании топлива в котельных агрегатах. .

Топка // 1751597

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания газообразного или жидкого топлива с использованием блока горелки, в котором топливо, холодный первичный воздух и подогретый воздух подают в предварительную камеру, причем топливо и холодный первичный воздух подают через по меньшей мере один питатель топлива и по меньшей мере один питатель первичного воздуха, при этом подогретый воздух для горения подают в камеру сгорания.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Способ двухстадийного сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой, при котором используются две камеры горения, процесс горения протекает в двух вертикально расположенных камерах, отделенных друг от друга горизонтально установленной керамической решеткой, в каждую камеру одновременно подается топливо и воздух, топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрического высокотемпературного элемента, в процессе горения происходит перераспределение фракций топлива, более легкие фракции горят в верхней камере, более тяжелые под действием сил гравитации попадают в нижнюю камеру, где горят при более высокой температуре, керамические сотовые решетки отделяют верхнюю камеру горения от нижней и нижнюю камеру горения от поддона для шлама и выполняют функцию стабилизатора горения, в нижней камере горения создается более высокая температура за счет дополнительного нагрева электрическим нагревательным элементом, этот же элемент выполняет функцию розжига топлива в момент пуска. Изобретение позволяет обеспечить стабильное сжигание водоугольного топлива в малых топочных пространствах, это в свою очередь позволит использовать дешевое водоугольное топливо для обогрева небольших помещений и снизить выброс вредных веществ в атмосферу. 1 ил.

Наверх