Спосіб спалення вугілля, яке містить менш ніж 10% летючих компонентів

1. Способ сжигания угля, содержащего менее 10% летучих компонентов, в горелке при помощи дутьевого воздуха , при котором уголь размалывают в мельнице и подводят в горелку с применением воздуха в качестве газа-носителя в виде смеси угольной пыли и газа-носителя, отличающийся тем, что перед поступлением в горелку угольную пыль отделяют из смеси угольной пыли и газаносителя, отделенную угольную пыль смешивают с подогретым воздухом и переносят в смесь угольной пыли и газа-носителя с повышенной температурой и меньшей долей угольной пыли, а затем угольную пыль снова отделяют из этой смеси и смешивают с нагретым воздухом и переносят в смесь угольной пыли и газа-носителя с повы C2 (54) СПОСІБ СПАЛЕННЯ ВУГІЛЛЯ, ЯКЕ МІСТИТЬ МЕНШ НІЖ 10 % ЛЕТЮЧИХ КОМПОНЕНТІВ 35629 жащего менее 10% летучи х компонентов, в пылевой горелке не приняты никакие специальные меры. За прототип заявляемого изобретения принят способ сжигания угля, содержащего менее 10% летучи х компонентов, в горелке при помощи дутьевого воздуха, при котором уголь размалывают в мельнице и подводят в горелку с применением воздуха в качестве газа-носителя в виде смеси угольной пыли и газа-носителя (DE № 4217879А1, МПК6 F23D1/00, 1993). Патент раскрывает реализацию способа сжигания такого угля с применением горелки с концентричным расположением поперечных сечений потока, работающей в прямом режиме горения. Недостатком известного способа, отражающего, по сути, прямой режим горения горелки (или сгорания угля), для которого характерен дефицит энергии, выделяющейся при сжигании освободившихся от угля летучи х компонентов, является то, что температура топливо-воздушной смеси в горелке часто бывает недостаточной для поддержания стабильного процесса горения, и поэтому эффективность сгорания угля снижается. В основу изобретения поставлена задача повышения надежности и эффективности способа сжигания угля, содержащего менее 10% летучих компонентов, путем оптимизации обработки угольной пыли перед подачей в горелку, в частности, двукратного отделения угольной пыли от газаносителя и смешивания ее с подогретым воздухом, в результате чего при повышенной температуре смеси в угольной пыли увеличивается содержание летучи х компонентов и выгорание последних, сопровождаемое повышением температуры и выделением тепловой энергии, достаточной для зажигания и поддержания устойчивого пламени на выходе горелки и сжигания остаточного кокса. Поставленная задача достигается за счет того, что в способе сжигания угля, содержащего менее 10% летучи х компонентов, в горелке при помощи дутьевого воздуха, при котором уголь размалывают в мельнице и подводят в горелку с применением воздуха в качестве газа-носителя в виде смеси угольной пыли и газа-носителя, согласно изобретению, перед поступлением в горелку угольную пыль отделяют из смеси угольной пыли и газа-носителя, отделенную угольную пыль смешивают с подогретым воздухом и переносят в смесь угольной пыли и газа-носителя с повышенной температурой и меньшей долей угольной пыли, а затем угольную пыль снова отделяют из этой смеси и смешивают с нагретым воздухом и переносят в смесь угольной пыли и газа-носителя с повышенной температурой и повышенной долей угольной пыли. При этом угольную пыль из мельницы подводят в горелку в полупрямом режиме и первое отделение угольной пыли производят в сепараторе, установленном после мельницы, либо подводят в косвенном режиме, и первое отделение угольной пыли производят в пылевом бункере, расположенном перед вторым сепаратором, причем подогретый воздух нагревают до 400°С. Кроме того, долю угольной пыли в смеси с соответствующим количеством подогретого воздуха после первого отделения регулируют на уровне менее 0.5, предпочтительно менее 0,2 кг угольной пыли на 1 кг воздуха, а после второго отделения на уровне свыше 1,0 кг угольном пыли на 1 кг воздуха. В способе согласно изобретению смесь угольной пыли и газа-носителя может быть нагрета до 360-400°С. Путем отделения угольной пыли и смешивания с подогретым воздухом доля угольной пыли в смеси угольной пыли и газа-носителя увеличивается, благодаря чему возрастает абсолютное содержание летучи х компонентов в угольной пыли. Тем самым достигается достаточно большое количество летучих компонентов, которые выгазовываются при повышенной температуре смеси. Под действием теплоты, выделяющейся во время горения этих выгазовываемых летучи х компонентов, в своего рода цепной реакции достигается температура зажигания остаточного кокса. При полупрямом режиме горения происходит двукратное промежуточное отделение угольной пыли, а при косвенном - однократное промежуточное отделение. Температуру и количество пылеугольной доли в смеси угольной пыли и газа-носителя можно регулировать путем отделения и смешивания с подогретым воздухом почти независимо друг от друга в широком диапазоне. Сущность изобретения поясняется ниже чертежами, на которых показано: на фиг. 1 - схема способа полупрямого вдувания угольной пыли в горелку; на фиг. 2 - схема способа косвенного вдувания угольной пыли в горелку; на фиг. 3 продольный разрез по горелке; на фиг. 4 - график зависимости между долей угольной пыли, температурой смеси и выделением летучих компонентов. В мельнице 1 размалывается уголь, содержащий менее 10% летучи х компонентов (антрацит). Приготовленная таким образом угольная пыль при которой доля m в смеси угольной пыли и газа-носителя составляет около 0,4 кг угольной пыли на 1кг газа-носителя. Температура составляет примерно 100°С. Для того, чтобы можно было такую смесь надежно зажечь и сжигать, антрацитовую угольную пыль обрабатывают описанным ниже способом. Смесь угольной пыли и газа-носителя подводится к первому сепаратору 3, который может быть выполнен в виде циклона. В этом сепараторе 3 из газа-носителя отделяется угольная пыль. Газноситель (выпар) подводится по выпаропроводу 4 в топочную камеру 5 парогенератора. Отделенная угольная пыль попадает через дозатор, например, лопастной питатель 6 в пылепровод 7. В пылепровод 7 через линию 8 подводится подогретый воздух. Температура подогретого воздуха составляет предпочтительно около 400°С. Этот воздух целесообразно забирать из воздухоподогревателя парогенератора. Воздух служит в качестве газаносителя для угольной пыли и подогревает смесь угольной пыли и газа-носителя. Количество воздуха выбирается в зависимости от количества угольной пыли таким, что температура смеси возрастает до 358°С, а доля угольной пыли m достигает около 0,2 кг/кг. Эта смесь подводится ко второму сепаратору 9 или циклону, в котором уголь 2 35629 ная пыль снова отделяется от газа-носителя. Выпар вводится по второму выпаропроводу 10 в топочную камеру 5 парогенератора. Отделенная угольная пыль посредством второго лопастного питателя 11 снова смешивается с подогретым воздухом при температуре около 400°С из линии 12 и по следующему пылепроводу 13 подводится к пылеугольной горелке 14. Несколько таких пылеугольных горелок 14 расположены в стенке топочной камеры 5. В зависимости от количества подведенного воздуха, температура смеси в пылепроводе 13 непосредственно перед входом в пылеугольную горелку составляет 379°С при доле угольной пыли m=1,4 кг/кг или 371°С при доле угольной пыли m=3,0 кг/кг. Вместо изображенного на фиг. 1 полупрямого режима нагрева с двукратным отделением угольной пыли можно также применить изображенный на фиг. 2 косвенный нагрев. При этом способе размолотая в мельнице угольная пыль помещается в пылевой бункер 15. Этот пылевой бункер 15 выполняет ту же задачу, что и первый сепаратор 3 в способе полупрямого режима нагрева, изображенный на фиг. 1. Здесь достаточно однократное отделение угольной пыли. Оно происходит во втором сепараторе 9, после чего угольная пыль выводится через второй лопастной питатель 11 из пылевого бункера и смешивается в следующем пылепроводе 13 с подогретым воздухом из линии 12. Применяемая пылеугольная горелка 14 (которая более подробно изображена на фиг. 3) выполнена в соответствии с вышеописанным способом таким образом, что вследствие образования теневой зовы потока на участке зажигания устанавливается скорость потока смеси угольной пыли и газа-носителя, которая ниже скорости обратного воспламенения среды. Пылеугольная горелка 14 имеет центральную воздушн ую трубу 16, в которую входит форсунка 17 для жидкого топлива и которая окружена пылеугольной трубой 18. Вход пылеугольной трубы 18 соединен с пылепроводом 13. Соосно с пылеугольной трубой 18 установлена труба 19 вторичного воздуха, которая соединена со спиралеобразным входным корпусом 20. Внутри трубы 19 вторичного воздуха установлены регулируемые аксиально-завихрительные лопасти 21, под действием которых вторичный воздух принимает форму устойчивого ви хревого потока. Соосно с трубой 19 вторичного воздуха установлена труба 22 третичного воздуха, которая тоже соединена со спиралеобразным входным корпусом 23. Внутри трубы 22 третичного воздуха находятся тоже регулир уемые аксиально-завихрительные лопасти 24, под действием которых третичный воздух принимает форму устойчивого вихревого потока. Дутьевой воздух разделяется центральной трубой 16, трубой 19 вторичного воздуха и трубой 22 третичного воздуха на три частичных потока. Внутри пылеугольной трубы 18 на определенном расстоянии от ее места посадки на централь ную тр убу 16 находится завихрительный корпус 25. Он приводит смесь угольной пыли и газаносителя во вращательное движение, вследствие чего происходит выравнивание потока внутри пылеугольной трубы 18 при одновременном обогащении пыли у внешнего контура пылеугольной трубы 18. На выходе из трубы 18 установлено стабилизирующее кольцо 26, которое на своей периферии снабжено отдельными сегментами, находящимися на некотором боковом расстоянии друг от др уга. Сегменты стабилизирующего кольца 26 выступают из которая способствует зажиганию в теневой зоне потока в стабилизирующем кольце 26. Непосредственно на выходе из пылеугольной трубы 18 в качестве удлинителя этой трубы расположена отклонительная горловина 27. Благодаря надлежащей форме спиралеобразных входных корпусов 20 и 23 для вторичного и третичного воздуха, а также благодаря наличию отклонительных горловин 27, 28 дутьевой воздух приобретает стабильное завихрение, которое окружает внутренний сердечник пламени. Для того, чтобы снизить турбулентность на граничных поверхностях, а тем самым и преждевременное смешивание отдельных потоков, их направление завихрения одинаково. Результаты, достигаемые способом согласно данному изобретению, иллюстрируются графиком на фиг. 4, где показана зависимость между долей угольной пыли (левая ось Y), температурой смеси (ось X) и выделением летучих компонентов (правая ось Y) на примере антрацита, содержащего 5% летучих компонентов. Кривая А в сочетании с правой осью Y характеризует выделение летучих компонентов в зависимости от температуры смеси. Как можно видеть, с повышением температуры смеси увеличивается содержание летучи х компонентов, которые выделяются в смеси из угля. При температуре смеси 100°С, которая достигается на выходе из мельницы, при доле угольной пыли m=0,4 кг/кг (точка В) из антрацита не выделяются никакие летучие компоненты. Следовательно, при прямом режиме нагрева, согласно известному уровню те хники, на выходе горелки отсутствует горючий газ, вследствие чего невозможно зажечь пламя на выходе из горелки. В отличие от этого при полупрямом режиме нагрева с двукратным разделением угольной пыли и температуре смеси 360-400°С согласно кривой С применение способа согласно изобретению приводит к тому, что на выходе из горелки уже выгазовывается и зажигается заметное количество летучих компонентов. Как видно из фиг. 4, в смеси с долей угольной пыли m=2,0 кг/кг и температуре 370°С выгазовывается 1,6% летучих компонентов. Под действием введенного первичного зажигания температура смеси возрастает еще более, и согласно кривой А выгазовываются и сгорают дополнительные компоненты. Аналогичный эффект достигается также путем применения косвенного нагрева с однократным отделением. 3 35629 Фиг. 1 Фиг. 2 4 35629 Фиг. 3 Фиг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5