Способ сжигания твердого топлива

Авторы патента:

Хисаметдинова Альфия Шамильевна (RU)

F23D1/00 - Горелки для сжигания пылевидного топлива (расположение горелок F23C)

Владельцы патента RU 2775610:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области теплотехники и может использоваться для сжигания твердого топлива в топочных устройствах пылеугольных котлов и промышленных печей. Способ сжигания твердого топлива, заключающийся в том, что поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом подают в горелку и воспламеняют, воспламененный поток топлива вместе с первичным воздухом направляют из горелки в соединенный с основной топкой предтопок, куда подают поток вторичного воздуха, и образовавшуюся смесь сжигают. Перед подачей в горелку поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом направляют в устройство температурной стратификации, в котором разделяют на нагретый и охлажденный потоки, после чего нагретый поток подают в горелку, а охлажденный поток смешивают с потоком вторичного воздуха и подают в соединенный с основной топкой предтопок. Изобретение позволяет повысить экономические и экологические характеристики сжигания твердого топлива за счет снижения затрат теплоты на подогрев первичного воздуха, уменьшения механического недожога, снижения шлакообразования, уменьшения содержания оксидов азота в продуктах сгорания. 1 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может использоваться для сжигания твердого топлива в топочных устройствах пылеугольных котлов и промышленных печей.

Известен аналог - способ сжигания твердого топлива, по которому поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом подают в горелку и воспламеняют, воспламененный поток топлива вместе с первичным воздухом направляют из горелки в соединенный с основной топкой предтопок, куда подают поток вторичного воздуха, и образовавшуюся смесь сжигают (см. книгу Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения. 4.1. Топливо: учебное пособие / СПбГТУРП. - СПб, 2011. С. 56). Этот аналог принят в качестве прототипа.

Недостатками аналога и прототипа являются дополнительные затраты на подогрев первичного воздуха, повышенный механический недожог твердого топлива и шлакообразование, повышенное содержание оксидов азота в продуктах сгорания.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является улучшение экономических и экологические характеристик сжигания твердого топлива за счет снижения затрат теплоты на подогрев первичного воздуха, уменьшения механического недожога, снижения шлакообразования, уменьшения содержания оксидов азота в продуктах сгорания.

Для достижения указанного технического результата предложен способ сжигания твердого топлива, по которому поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом подают в горелку и воспламеняют, воспламененный поток топлива вместе с первичным воздухом направляют из горелки в соединенный с основной топкой предтопок, куда подают поток вторичного воздуха, и образовавшуюся смесь сжигают.

Особенностью заявляемого способа является то, что перед подачей в горелку поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом направляют в устройство температурной стратификации, в котором разделяют на нагретый и охлажденный потоки, после чего нагретый поток подают в горелку, а охлажденный поток смешивают с потоком вторичного воздуха и подают в соединенный с основной топкой предтопок.

Рассмотрим пример реализации заявленного способа сжигания твердого топлива.

На чертеже изображена принципиальная схема топочного устройства, в котором реализуется новый способ.

Топочное устройство содержит горелку 1, соединенную с устройством температурной стратификации 2, состоящим из камеры смешения 3, дозвукового 4 и сверхзвукового 5 каналов, предтопок 6, соединенный с одной стороны горелкой 1 и с другой стороны подведенный к основной топке 7, подключенный к предтопку 6 канал 8 подачи вторичного воздуха, в устройстве температурной стратификации 2 дозвуковой канал 4 соединен трубопроводом 9 с каналом 8 подачи вторичного воздуха, а сверхзвуковой канал 5 соединен трубопроводом 10 с горелкой 1.

Пылевидное твердое топливо, предварительно приготовленное в системе пылеприготовления и смешанное с первичным воздухом подают в камеру смешения 3 устройства температурной стратификации 2. В камере смешения 3 получают состоящий из пылевидного топлива и воздуха дисперсный поток и далее разделяют его на два потока, первый из которых направляют в дозвуковой канал 4 устройства температурной стратификации 2 и охлаждают, а второй - направляют в сверхзвуковой канал 5 устройства температурной стратификации 2 и нагревают. Нагретый в сверхзвуковом канале 5 устройства температурной стратификации 2 поток по трубопроводу 10 подают в горелку 1 и воспламеняют. Охлажденный в дозвуковом канале 4 устройства температурной стратификации 2 поток по трубопроводу 9 направляют в канал 8 для подачи вторичного воздуха и образовавшуюся смесь охлажденного потока и вторичного воздуха направляют в предтопок 6, где также воспламеняют, образовавшуюся смесь сжигают сначала в предтопке и далее в основной топке 7.

Использование в устройстве температурной стратификации 2 механизма безмашинного разделения обладающего начальным избыточным давлением потока пылевидного топлива с первичным воздухом на нагретый и охлажденный потоки позволяет повысить начальную температуру горения нагретого потока, а понижение температуры вторичного воздуха за счет смешения его с охлажденным потоком в канале 8 и подача полученной смеси в предтопок 6 приводит к образованию вихря, обеспечивающего условия для многократной циркуляции частиц топлива в вихревом потоке и понижение температуры в зоне активного горения, способствующее снижению образования оксидов азота.

Таким образом, заявленный способ позволяет повысить экономические и экологические характеристики сжигания твердого топлива за счет снижения затрат теплоты на подогрев первичного воздуха, уменьшения механического недожога, снижения шлакообразования, уменьшения содержания оксидов азота в продуктах сгорания.

Способ сжигания твердого топлива, по которому поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом подают в горелку и воспламеняют, воспламененный поток топлива вместе с первичным воздухом направляют из горелки в соединенный с основной топкой предтопок, куда подают поток вторичного воздуха, и образовавшуюся смесь сжигают, отличающийся тем, что перед подачей в горелку поток пылевидного твердого топлива вместе с первичным воздухом направляют в устройство температурной стратификации, в котором разделяют на нагретый и охлажденный потоки, после чего нагретый поток подают в горелку, а охлажденный поток смешивают с потоком вторичного воздуха и подают в соединенный с основной топкой предтопок.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.п. для обеспечения самостоятельного розжига котла из холодного состояния без использования другого высокореакционного топлива, а также для обеспечения высокой тепловой мощности горелочных устройств.

Устройство подачи топлива // 2736444

Изобретение относится к устройству подачи топлива. Устройство подачи топлива содержит цилиндр, прикрепляемый к установочной части нагнетающей трубы доменной печи, полый поворотный элемент, установленный внутри цилиндра с возможностью вращения, содержащий основание, через которое топливо подается внутрь поворотного элемента, трубу, прикрепленную с возможностью отсоединения к примыкающему к доменной печи концу поворотного элемента, имеющую передний конец, через который топливо поступает в доменную печь.

Способ факельного сжигания топливовоздушной смеси и устройство для реализации способа с использованием электроионизационного воспламенителя // 2731081

Способ факельного сжигания топливовоздушной смеси и устройство для реализации способа // 2726023

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.п. для обеспечения безмазутного розжига и стабилизации горения пылеугольного и водноугольного топлива.

Вихревая пылеугольная горелка // 2715301

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах. Вихревая пылеугольная горелка содержит центральный воздушный канал с лопаточным завихрителем и размещенным по оси горелки растопочным устройством, вокруг которого последовательно расположены кольцевые каналы: канал подачи аэросмеси с лопаточным завихрителем, внутренний и внешний воздушные каналы с лопаточными завихрителями, а внешняя поверхность внутренней обечайки и внутренняя поверхность внешней обечайки канала подачи аэросмеси имеют защитные покрытия.

Горелочное устройство (варианты) // 2704923

Изобретение относится к области энергетики, к горелочным устройствам котла, и может быть использовано в котельной технике. Горелочное устройство состоит из основной и сбросной горелок и соединено с пылеконцентратором с установленным внутри него лопаточным аппаратом и отводами слабозапыленного и концентрированного потоков, соединенными посредством пылепроводов с каналами слабозапыленного и концентрированного потоков, размещенными совместно с каналами вторичного воздуха внутри корпуса основной горелки, сбросная горелка расположена над корпусом основной горелки, при этом отвод слабозапыленного потока от пылеконцентратора разделен на два отводящих патрубка, соединенных через пылепроводы с каналами слабозапыленного потока основной горелки и со сбросной горелкой, а в пылепроводах слабозапыленных потоков установлены регулирующие клапаны.

Способ факельного сжигания топлива // 2685462

Предлагаемое техническое решение относится к области энергетики. Способ факельного сжигания топлива заключается в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, при этом производят поддержание электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне.

Горелка для сжигания и котел, снабженный данной горелкой // 2682234

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для сжигания содержит топливную форсунку, через которую топливный газ, получаемый смешиванием топлива и воздуха друг с другом, вдувается в топку; и множество разделителей, выполненных с возможностью разделения потока топливного газа посредством расширенной части, при этом ширина расширенной части увеличивается по мере прохождения расширенной части в направлении потока топливного газа, при этом разделители расположены в топливной форсунке на дистальной концевой стороне топливной форсунки так, что продольные оси разделителей проходят от стороны одной стеновой части топливной форсунки к стороне другой стеновой части, которая расположена на стороне, противоположной по отношению к указанной одной стеновой части, при этом множество разделителей включают: разделители с пазами, выполненные с пазом, который частично уменьшает ширину расширенной части на выходном конце в направлении потока топливного газа, и разделители без пазов, выполненные рядом с разделителями с пазами, при этом разделители без пазов имеют расширенную часть, и расширенная часть на выходном конце в направлении потока топливного газа имеет фиксированную ширину в направлении продольной оси.

Горелка для сжигания и котел // 2664749

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для сжигания содержит топливную форсунку, впрыскивающую топливный газ, представляющий собой смесь топлива и воздуха; форсунку воздуха для сжигания, впрыскивающую воздух из пространства c наружной стороны топливной форсунки; первый элемент, расположенный внутри топливной форсунки и содержащий наклоненную относительно потока топливного газа первую наклонную поверхность и первую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон первой наклонной поверхности; и вторые элементы, расположенные ниже по потоку от указанной первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа, причем каждый из них содержит наклоненную к первому элементу относительно потока топливного газа вторую наклонную поверхность и вторую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности; при этом вторые элементы расположены по обеим сторонам от первого элемента.

Горелка для сжигания и котел, оснащенный такой горелкой для сжигания // 2661993

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для сжигания содержит топливную форсунку, способную впрыскивать топливный газ, в котором смешаны топливо и воздух; по меньшей мере один стабилизатор пламени, обеспеченный со стороны торцевого конца топливной форсунки вблизи центральной оси; и разделительный элемент, разделяющий внутренний проточный канал, в котором обеспечен стабилизатор пламени, и внешний проточный канал с внешней стороны внутреннего проточного канала внутри топливной форсунки; причем площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала, отделенная разделительным элементом, увеличивается в направлении потока топливного газа.

Способ воспламенения и факельного сжигания топливовоздушной смеси и устройство для реализации способа // 2778593

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.д. для обеспечения розжига и стабилизации горения пылеугольного топлива. Способ факельного сжигания топливовоздушной угольной смеси заключается в том, что электрический разряд на стержневых электродах, введенных в разгонную ступень, генерируют переменным током. После чего происходит подача пылевого топлива в разгонную ступень. Пылевоздушная смесь воспламеняется за счет воздействия электрического разряда и прогревает стенки разгонной ступени. Далее разгонная ступень набирает расчетную тепловую мощность и нагревает рабочие ступени, имеющие больший размер. Размер разгонной ступени определяется исходя из теплотехнического состава подаваемого топлива, необходимой тепловой мощности факела для пуска рабочей ступени, оптимального коэффициента избытка воздуха и скорости истечения факела. После прогрева рабочей ступени в нее подается топливо. Рабочая ступень имеет муфелизированный корпус, канал подачи топлива и воздуха, причем канал подачи воздуха оборудован электродными блоками для генерации электрического разряда. Размер рабочих ступеней и количество подаваемого в них топлива и воздуха последовательно растет. Количество рабочих ступеней определяется исходя из теплотехнического состава подаваемого топлива и необходимой тепловой мощности горелочного устройства. При прохождении через рабочую ступень на пылевоздушную смесь воздействуют следующие факторы инициации воспламенения и поддержания горения: термическая активация за счет теплового выделения факела, исходящего из разгонной ступени, а также теплового выделения от разогретых стенок рабочей ступени, химическая активация за счет химических реакций с разогретыми продуктами сгорания факела, исходящего из разгонной ступени, и электрическая активация за счет генерации электрического разряда на стержневых электродах, введенных в канал подачи воздуха рабочей ступени. После выхода первой рабочей ступени на проектный режим включается вторая рабочая ступень. Режим работы и конструкция второй рабочей и последующих рабочих ступеней аналогичны первой рабочей ступени, за исключением размера и количества подаваемого топлива и воздуха. После достижения в горелочном устройстве температуры самовоспламенения топливовоздушной смеси возможно прекращение подачи топлива и электрического воздействия в разгонную ступень и предшествующие рабочие ступени. Режим работы горелки становится автономным, самоподдерживающимся. В зависимости от режима работы горелочного устройства количество находящихся электродных блоков в работе и характеристики электрического разряда регулируются источником питания. В случае ухудшения качества топлива или снижения нагрузки котла возможно использование подачи топлива и электрического разряда в разгонную и предшествующие рабочие ступени для поддержания качества горения топливного факела. Положение факела в горелочном устройстве, длина выхода факела из ступеней и в топочное пространство, скорость истечения факела из горелочного устройства, а также степень химического недожога по ступеням и в горелочном устройстве в целом контролируется регулированием подачи воздуха, топлива и электрического разряда в ступенях горелочного устройства. Изобретение позволяет воспламенять топливо с минимальным уносом невоспламенившихся частиц в топку, обеспечивает оптимальное качество воспламенения и поддержания горения факела при различных режимах работы котельного оборудования. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.