Спосіб спалювання твердого палива у розчині

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использоеано для получения энергетического пара при сжигании топлива в расплаве с целью повышения экономичности путем повышения тепловой мощности. Это до Изобретение относится к теплоэнер гетике и может быть использовано для получения энергетического пара при сжигании топлива в расплаве. Известен способ для сжигания низкосортных, особенно низкореакционных углей. Однако способ связан как с технологическими, так и экологическими проблемами (первые обусловлены сложностью обеспечения устойчивого процесса сжигания углей ухудшенного качества, а также дефицитом мощности пылеприготовительного оборудования), в результате увеличивается потребление газа и мазута на пылеугольных стигается путем непрерывной подачи топлива через загрузочное окно в расплавленную шлаковую ванну и с различной интенсивностью окислительного газа с постоянной степенью его обогащения кислородом через фурмы под уровень расплава и одновременного слива продуктов плавки из ванны. При этом интенсивность дутья через фурмы равномерно снижают по мере удаления их от загрузочного окна, а подачу топлива осуществляют через упомянутое окно с торца ванны. Такое распределение дутья позволяет организовать определенный угол наклона зеркала горения, что способствует ускоренному перемещению частиц топлива к следующей зоне окисления. При этом обеспечиваются высокая степень выгорания топлива и хорошие экологические характеристики. 1 ил. электростанциях, значительно снижается их мощность. Электростанции на •антрацитовых и тощих углях для устойчивой работы требуют до Й0-50% по теплу добавок еысокореакционного топлива. Перспективной является технология сжигания угля различных марок в барботируемом кислородсодержащим газом силикатном расплаве, который позволяет полностью сжечь углеродсодержащую часть топлива. Известен также способ плавки сульфидных материалов, заключающийся в их непрерывной загрузке в расплавленную шлаковую ванну, подачу окислитель* ного ...хаза с равномерным распределе (Л 17Ю965 ниєм дутья через фурмы под уровень расппава, и одновременном удалении продуктов плавки. Б надфурменной зоне печи происходит плавление шихты и окиспение горючей части сульфидных материалов. При торцовой загрузке материала происходит его неравномерное распределение по поверхности печи. Равномерное распределение дутья по фурмам при этом приводит к тому, что на начальном участке камеры сгорания в месте загрузки топлива, где содержание углерода максимальное, образуется восстановительная газовая среда с высоким содержанием продуктов химического недожога (СО, Н^, СН^ и др.) ваипу меньшей подачи кислорода, чем необходимо по условиям стехиометрической реакции горения топлива. В дальнейшем по мере продвижения топлива по длине ванны доля углерода в расплаве уменьшается, а при равномерной подаче дутья доля кислорода на единицу углерода, поступающего в область последующей фурмы, увеличивается, что создает окислительную среду. Это поиводиг к перерасходу кислорода и образованию окислов азота. Недостатком известного способа является низкая тепловая мощность камеры сжигания вследствие относительно низкой интенсивности процессов массопереноса в направлении к сливному окну. Длина проникновения боковой струи окислительного газа в расплав невелика и составляет около 1-1,5 м. Интенсификация процесса фурменным дутьем ограничена. Это снижает скорость обновления реакционной зоны поверхности вакны. Процесс сжигания топлива идет относительно медленно, жидкотекучесть расплава невелика, что затрудняет поддерживать тепловую нагрузку печи на стабильном уровне. Известен способ сжигания твердого топлива в расплаве, включающий непрерывную торцовую загрузку топлива в расплавленную шлаковую ванну, подачу окислительного газа с постоянной степенью его обогащения через чередующиеся фурмы различного диаметра под уровень расплава и измельчения интенсивности их дутья. В известном способе изменяют расход дутья через фурмы малого диаметра при отклонении экстремума измеренных температур газового потока над заданным его зна30 чением. Кроме того, пропускная способность печи зависит от скорости выгорания топлива в камере сгорания и от скорости обновления реакционной зоны поверхности ванны. В известном способе скорость обновления реакционной зоны недостаточна, так как' определяется скоростью слива шлака. Количество сгоревшего углерода определяется константой скорости горения и 40 коэффициентом диффузии окислителя. Но так как частичка несгоревшего топлива перемещается с недостаточной скоростью из зоны сгоревшего кислорода в зону, обогащенную кислородом из-за 45 низкой жидкотекучести расплава, то и количество кислорода, проникающего к углероду топлиза, будет недостаточным. В результате тепловая мощность печи в целом снижается и растет абсолютная величина недожога топлива, что снижает экономичность работы печи. Известен способ сжигания твердого топлива в расплаве, заключающийся в торцовой загрузке топлива в расплавленную шлаковую ванну, продуваемую окислительным газом через боковые и торцовые фурмы и отводе продуктов технологической плавки из ванны. Недостатком известного способа является низкая экономичность процесса сжигания топлиза. Перераспределение дутья по фурмам большого диаметра носит случайный хаотический характер ввиду неизменного общего расхода дутья на печь и регулируемого расхода через фурмы малого диаметра и несогласуется с распределением топлива в расплаве. Несоответствие между распределением топлива и окислителя по объему печи приводит к образованию зон с восстановительной и окислительной средами. Сохраняется недостаточная скорость перемещения расплава к сливному окну, низкая степень выгорания топлива, что снижает тепловую мощность печи и ее экономичность. Наличие в расплаве недогоревшего топлива увеличивает вязкость шлака и повышает вероятность нарушения нормального процесса барботажа шлакового расплава. Целью изобретения является повышение экономичности путем повышения тепловой мощности. 6 5 171П965 Указанная цель достигается тем, U s - скорость истечения газа из что согласно способу сжигания тпердого сопла, м/с топлива в расплаве лутем непрерывной (газовая нагрузка равная расходу газа лодачи топлива через загрузочное окно на единицу площади поперечного сече3 2 , расплавленную шлаковую ванну и с в ния аппарата, см /с-см ). различной интенсивностью окислительРавномерное снижение интенсивности ного газа с постоянной степенью его дутья через фурмы по мере их удалеобогащения кислородом через фурмы ния от загрузочного окна позволяет под уровень расплава и одновременно- ^Q физически организовать определенный го слива продуктов плавки из ванны, угол наклона зеркала горения с целью интенсивность дутья через фурмы равускорения движения топлива от одной номерно снижают по мере удаления их фурмы к другой и к сливному окну.Это от загрузочного окна, а подачу топлиускорит выгорание углерода топлива. ва осуществляют через упомянутое ок- 15 При температуре шлака в ванне 1500°С но с торца ванны. скорость горения углерода определяется величиной диффузии кислорода к чаРавномерное снижение интенсивносстице углерода топлива и концентра ти дутья от одной фурмы к другой по цией кислорода на поверхности частимере удаления их от загрузочного окна позволит организовать экономичный 20 цы топлива, так как частица топлива в известном способе попадает быстрее режим сжигания топлива. На начальном в следующую обновленную зону кислоучастке камеры сгорания в области рода, то при той же скорости диффупервой пары фурм будет окислено тазии, что и в известном способе массокое количество топлива, которое обеспечено стехиометрическим количеством 25 вое количество кислорода, проникающего к углероду, будет выше. Таким присутствующего в данной зоне кислообразом, изобретение позволит повырода. Остальное непрореагированное сить экономичность путем повышения топливо поступает к следующей паре тепловой мощности ванны, организофурм. Благодаря тому, что расход окивать сжигание топлива с улучшенными слительного газа уменьшается по 30 экологическими характеристиками. мере выгорания топлива, на всем протяжении длины ванны будет поддержиИзвестен способ, в котором измеваться коэффициент избытка воздуха няют интенсивность дутья через фурмы. е£ меньше единицы, а окислительная Однако, в указанном решении распрезона {tC> 1) будет отсутствовать нэ деление дутья происходит неравномер35 но по высоте расположения фурм в вавсем протяжении ванны. Коэффициент избытка воздуха об =1 находится в обгранке. Тем самым расширяется кислоласти выхода продуктов плавки из ванродная зона по высоте печи с достины. Дополнительной движущей силой для жением иной цели - повышение темпеперемещения топлива из области одной ратуры чугуна. При указанном распре40 делении дутья не обеспечивается равпары фурм к следующей является составляющая гравитационных сил и сил номерность перемещения расплава, кодинамического напора дутья, дейстторая достигается в предлагаемом вующих на плоскость естественного техническом решении. скоса, образующегося а результате На чертеже изображена печь, реалиуменьшения интенсивности дутья в позующая предлагаемый способ сжигания следующие области по сравнению с претоплива в расплаве. дыдущими. Изменение интенсивности Печь 1 содержит шлаковую ванну 2, дутья (динамического напора) влияет с торцовой части которой расположена изменение высоты уровня расплава. но загрузочное окно 3, боковые фурмы Приращение высоты барботируемого слоя 50 4, сифон 5 с окнами 6 и 7 дпя слива определяется газовой нагрузкой. продуктов плавки, расположенные в противоположном торце от загрузочного окна. ДЬ; = Фурмы Ч снабжены самостоятельны5 ми дроссельными клапанами (не показагде h 0 - высота спокойной ванны, м; ны) , которые обеспечивают регулироваq - ускорение „свободного падения, ние интенсивности дутья через каждую м/с2'; фурму. 8 1710965 ет организовать наибольшее выгорание Способ осуществляется следующим ообразом. топлива при выборе оптимального соотношения топлива и окислителя, обеспеУголь через загрузочное окно 3 чивая наибольшую производительность подают в шлаковую ванну 2 на поверхпечи, повышая тем самым экономичность барботируемого расплава. Окислиность. тельный газ подают через фурмы А под уровень расплава. Интенсивность дутья П р и м е р . В одном из опытов на через каждую фурму снижают по мере печи с размерами в плане 2,6*7 м при удаления от загрузочного окна. Соприравномерном распределении дутья с сокасаясь с барботируемой поверхностью держанием кислорода h$% между 20 фуррасплава, топливо ассимилируется расмами (по 10 на каждой стороне) сжигаплавом, постепенно прогревается, ется 20 т/ч кузнецкого тощего угля. смачиваясь расплавом, и вступает в реТепловая мощность при этом составляакцию окисления с кислородом дутья ет Ї40 МВт. Дальнейшее повышение мощв стехиометрических соотношениях. Наности печи ограничено скоростью двисыщаясь газом, расплав набухает и жения топлива в расплаве. его уровень изменяется в соответстПри реализации предлагаемого сповии с интенсивностью дутья через фурсоба в первые фурмы с каждой стороны 3 мы и будет наибольшим над фурмами, подают 600 м /ч дутья с тем же содер20 жанием кислорода. При этом газонасыблизлежащими к загрузочному окну, и наименьшим над фурмами, расположенщенность шлакового расплава в данной ными в районе сливных окон 6 и 7. зоне приближалась к максимальной. Образующийся угол наклона зеркала гоВ каждой последующей фурме расход рения способствует ускорению движения 25 дутья снижается на 12% по сравнению топлива под действием сил гравитации с предыдущей. в последующие зоны подачи окислительСуммарный расход окислителя в ного газа, что обеспечивает более данном варианте составляет 51,1х быстрый выжиг топлива.В районе сливМ О 3 нм3/ч. * ных окон 6 и 7 поступает практически 30 Расход сожженного топлива при шлаковый расплав. При этом на всем этом составляет 35,6 т/ч, а тепловая протяжении ванны поддерживается коэфмощность печи 256 МВт". фициент избытка воздуха о£< 1. Жидкие компоненты выводятся через сифон Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 5 из сливных окон 5 и 6. Дымовые газы отводят из верхней части в газо- 35 Способ сжигания твердого топлива ход энерготехнологического агрегата. в расплаве путем непрерывной подачи топлива через загрузочное окно в расВо время одновременного слива тяплавленную шлаковую ванну и с разжелых фракций шлака при возможной усадке слоя уменьшается вынос частиц 40 личной интенсивностью окислительного газа с постоянной степенью его оборасплава в результате сниженной ингащения кислородом через фурмы под тенсивности дутья. уровень расплава и одновременного Величина снижения интенсивности слива продуктов плавки из ванны, дутья по ходу движения расплава опо т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с ределяется из условия равномерного целью повышения экономичности путем соотношения топлива и окислителя по повышения тепловой мощности, интенвсей длине ванны, оптимального угла сивность дутья через фурмы равномерскоса уровня расплава, обеспечиваюно снижают по мере удаления их от щего полное выгорание топлива в конзагрузочного окна, а подачу топлива це ванны. 50 осуществляют через упомянутое окно Таким образом, предлагаемый спос торца ванны. соб сжигания угля в расплаве позволя /10965 Редактор В.Бугренкова Составитель В.Новиков Техред м.Моргентал Корректор Л.Пилипенко Заказ 331 Тираж Подписное ВііИИПИ Гос \ ;арстпспного комитета по изобретениям и открытиям при IКИТ СССР 113035, М < ква, Ж-35, Раушская н а б . 9 д . 4/5 о Прои-зводстіїснно-излатетьс кий комбинат "Патент", і , Ужгород, ул. Гагарина, 101