Спосіб двоступеневого спалювання твердого палива

Спосіб двоступеневого спалювання твердого палива, що включає перший і другий ступені спалювання, який відрізняється тим, що вихідне тверде паливо до спалювання на першому ступені піддають піролізу при температурі 450-500°С шляхом його змішування з високотемпературними 1000-1100°С продуктами згоряння, які отримують при спалюванні твердих продуктів піролізу на першому ступені, причому на першому ступені спалюють 5-30 % твердих продуктів піролізу, а решту (70-95 %) в суміші з продуктами піролізу направляють на другий ступінь спалювання Винахід відноситься до теплоенергетики, безпосередньо до спалювання твердого палива Відомий спосіб двохступінчатого спалювання палива безпосередньо в топковому пристрої теплосилової установки за рахунок перерозподілу повітря в пальнику направлений на стабілізацію горіння і зменшення шкідливих викидів в атмосферу [1] Згідно способу, на першому ступені повітря подається в КІЛЬКОСТІ менше теоретично необхідного (а = 0,7 0,95), а на другому ступені - решта КІЛЬКОСТІ повітря, необхідного для повного згоряння палива В результаті цього знижується максимальна температура в зоні горіння, що веде до зменшення більш ніж на 20% в продуктах згоряння як "термічних", так і "паливних" оксидів азоту [2] Основним недоліком способу є те, що цей спосіб спалювання дещо погіршує техніко-економічні показники теплосилової установки, а також є загроза утворення сірководневої корозії тепло сприймаючих поверхонь при спалюванні палива із значним вмістом сірки дтопках можна спалювати тверде паливо з високою вологістю - до 50% Найбільш близьким по технічній суті і результату що досягається є спосіб двохступінчатого спалювання твердого палива в передтопку з киплячим шаром [4], який вибрано за прототип У відомому способі на першому ступені подрібнене тверде паливо подається в "киплячий" шар, в нижній частині якого проходить процес взаємодії палива при температурі 850 - 900°С з частиною повітря менше теоретично необхідного і продуваемого знизу вверх із швидкістю, яка більше границі СТІЙ Основним фактором, який впливає на СТІЙКІСТЬ І інтенсивність горіння твердого палива є охолоджуючий ефект тепло сприймаючих поверхонь кореня факела Для зменшення цього впливу топкові пристрої виконують у вигляді виносних передтопків футерованих вогнетривкими матеріалами [3] В противагу вогнетривким топкам, в передтопку не має контакту полум'я з холодними водоохолоджуючими поверхнями Завдяки цьому, в пере Внаслідок такого способу спалювання є можливість спалювати тверде паливо в існуючих теплосилових установках без суттєвої їх реконструкції при зменшенні КІЛЬКОСТІ шкідливих викидів у атмосферу Одним із суттєвих недоліків прототипу є трудність експлуатації - підтримання необхідного теплового режиму (850 - 900°С), особливо при часткових навантаженнях Так, при необхідності зменшити навантаження необхідно зменшити по КОСТІ ЩІЛЬНОГО шару, але є недостатньою для ви носу частинок палива з шару, а в верхній частині проходить процес взаємодії свіжого палива і гарячого пиловидного палива, яке виноситься з "киплячого" шару газовим потоком Одержане газове паливо в гарячому стані подається в топку теплосилової установки на другу ступінь спалювання, де допалюється в суміші з рештою повітря необхідного для його повного згоряння 1 ю 52297 дачу, або палива, або повітря В першому випадку, тобто зменшення подачі палива, автоматично призведе до збільшення температури в "киплячому" шарі, що викличе розплав золи, комкування в нижній частині предтопка на колосниковій решітці, порушення вдуву повітря і аеродинаміки в "киплячому" шарі Зменшення подачі повітря також призводить до затухання "киплячого" шару Збільшенням витрат повітря, в вузькому діапазоні, можна регулювати тепловий режим процесу, але при цьому значно зростає виніс крупних фракцій твердого палива, що зменшує повноту спалювання твердого палива в топці теплосилової установки В основу винаходу поставлена задача - удосконалення двохступінчатого способу спалювання твердого палива, в якому шляхом проведення піролізу вихідного твердого палива до його спалювання на першому ступені, який проводять змішуючи тверде паливо з високотемпературними продуктами згоряння, які отримують при спалюванні твердих продуктів піролізу на першому ступені, досягається одержання більш калорійного газу без виносу крупних фракцій твердого палива і тим самим підвищується повнота спалювання твердого палива в топці теплосилової установки Поставлена задача вирішується тим, що в способі двохступінчатого спалювання твердого палива, включаючого першу і другу ступені спалювання, згідно з винаходом, вихідне тверде паливо до спалювання його на першому ступені піддається піролізу при температурі 450 - 500°С, шляхом змішування з високотемпературними 1000 1100°С продуктами згоряння, які отримують при спалюванні твердих продуктів піролізу на першому ступені, при чому на першому ступені спалюють до 5 - 30% твердих продуктів піролізу, а решту 70 95% в суміші з газоподібними продуктами піролізу направляють на другу ступінь спалювання Згідно винаходу, змішування високотемпературних 1000 - 1100°С продуктів згоряння з вихідним твердим паливом дозволяє провести його сушку з відгонкою вологи, підогрів до температури 450 - 500°С з відгонкою летючих і смолистих речовин, тобто провести піроліз вихідного палива з виділенням газоподібних і твердих продуктів Крім того внаслідок складної аеродинаміки проходить сепарація твердих продуктів піролізу на два потоки Один потік, більш крупних частинок, надходить на першу ступінь для спалювання і отримання високотемпературних продуктів згоряння необхідних для проведення процесу піролізу КІЛЬКІСТЬ ЦЬОГО потоку ругулюється в залежності від вологості ви хідного твердого палива (при збільшенні вологості - потік збільшується) Другий потік - це решта твердих продуктів піролізу з добре розвинутою внутрішньою поверхнею в нагрітому стані змішують з газоподібними продуктами піролізу і направляють на другу ступінь спалювання На фігурі представлена принципова схема прототипу Фіг 1 схема реалізації способу двохступінчатого спалювання твердого палива, що заявляється (Фіг 2) Де 1 - перша ступінь спалювання палива, 2 - друга ступінь спалювання палива, 3 - піролізер, ТП - тверде паливо, П - повітря, ПЗ - продукти згоряння, ПНЗ - продукти неповного згоряння, ПП - продукти піролізу, ТПП - тверді продукти піролізу Реалізація способу здійснюється наступним чином В піролізер (3) подається вихідне паливо, де воно змішується з високотемпературними продуктами згоряння (ПЗ) першої ступені спалювання (1) Там проходить інтенсивний прогрів і піроліз вихідного палива В результаті з вихідного палива виділяється волога, летючі і смолисті речовини, крім того там проходить сепарація коксового залишку на два потоки Один потік 5 - 30% ТПП надходить на першу ступінь спалювання (1) Другий 70 - 95% в суміші з газоподібними продуктами піролізу надходить на другу ступінь спалювання палива (2) Таким чином в способі двохступінчатому спалення, що заявляється на першому та другому ступені спалюється високо реакційні продукти піролізу Це дає змогу спалювати паливо більш повно і з високою швидкістю, що забезпечує досягнення очікуваного технічного результату, а саме підвищення повноти спалювання твердого палива Загалом, реалізація винаходу, що заявляється дає змогу існуючі теплосилові установки без суттєвих конструктивних змін адаптувати до роботи на твердих низькосортних паливах, зменшити ШКІДЛИВІ викиди в атмосферу Література 1 Спейшер В А, Горбаненко А Д Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках М Энергоатомиздат, 1991 -184с 2 Сигал И Я Защита воздушного басейна при сжигании топлива Л Недра, 1988 3 Патент РФ №2127399, GF23B1/14, 18 07 96 4 Кубин М Сжигание твердого палива в кипящем слое М Энергоатомиздат, 1991 -144с 52297 тп п г г пз таз II 1 ФІГ.1 гт ТІ і г г пп 3 пз > тип г П Фіг.2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71