Спосіб зменшення утворення (nox) при спалюванні вугільного пилу з повітрям та пальник для спалювання вугільного пилу з повітрям (варіанти)

1 Способ уменьшения образования NOX при сжигании угольной пыли с воздухом, необходимым для сгорания в горелках, к которым подводят угольную пыль с помощью первичного воздуха в виде смеси угольной пыли с первичным воздухом, причем в зоне воспламенения горелок вследствие пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ, содержащий горючие газообразные компоненты, отличающийся тем, что в зоне воспламенения уменьшают среднее соотношение между долей используемого во время фазы воспламенения кислорода в первичном газе и количеством кислорода, необходимым для сгорания выделяющихся горючих летучих компонентов первичного газа, путем уменьшения доли кислорода в первичном газе и/или добавления в первичный газ горючего постороннего газа 2 Способ по п 1, отличающийся тем, что увеличивают часть пыли в первичном газе 3 Способ по п 1 или 2, отличающийся тем, что часть первичного воздуха в смеси угольной пыли с первичным воздухом заменяют дымовым газом 4 Способ по п 1, отличающийся тем, что часть горючего постороннего газа составляет до 20% от производительности горелки 5 Горелка для сжигания угольной пыли с воздухом, необходимым для сгорания, разделенным на концентрические частичные потоки, содержит трубку (3) для центрально подаваемого воздуха, которая окружена первичной трубкой (6) для пыли, подводящей поток смеси первичного воздуха с угольной пылью и соединенной с пылепроводом (7), при этом первичная трубка (6) для пыли окружена трубкой (10) для подвода вторичного воздуха и трубкой (11) для подвода третичного воздуха, причем трубка (10) для подвода вторичного воздуха и трубка (11) для подвода третичного воздуха соответственно переходят в конусно расширяющийся участок (14,15), причем в трубке (10) для подвода вторичного воздуха и в трубке (11) для подвода третичного воздуха соответственно расположен завихритель потока (22, 23), причем трубка (10) для подвода вторичного воздуха и трубка (11) для подвода третичного воздуха соответственно соединены со спиралеобразным входным корпусом (16, 17) и причем на стороне выхода из первичной трубки (6) для пыли расположено стабилизирующее кольцо (8), отличающаяся тем, что первичная трубка (6) для пыли окружена первичной газовой трубкой (9) с образованием кольцевого канала, и через первичную трубку (6) для пыли пропускают богатый пылью частичный поток смеси, а через трубку (3) для центрально подаваемого воздуха пропускают обедненный пылью частичный поток смеси 6 Горелка по п 5, отличающаяся тем, что в пылепроводе (7) расположен завихритель потока (24), после которого по направлению потока расположена погружная трубка (25), соединенная с трубопроводом (26), ведущим наружу, и через спиралеобразный входной корпус (31) соединена с первичной трубкой (6) для пыли 7 Горелка для сжигания угольной пыли с воздухом, необходимым для сгорания, разделенным на концентрические частичные потоки, содержащая трубку (3) для центрально подаваемого воздуха, которая окружена первичной трубкой (6), подводящей поток смеси первичного воздуха с угольной пылью и соединенную с пылепроводом (7), причем первичная трубка (6) для пыли окружена трубкой (10) для подвода вторичного воздуха и трубкой (11) для подвода третичного воздуха, при этом трубка (10) для подвода вторичного воздуха и трубка (11) для подвода третичного воздуха соответственно переходят в конусно о го (О ю расширяющийся участок (14, 15), при этом в трубке (10) для подвода вторичного воздуха и в трубке (11) для подвода третичного воздуха соответственно расположен завихритель потока (22, 23), а трубка (10) для подвода вторичного воздуха, как и трубка (11) для подвода третичного воздуха, соответственно соединены со спиралеобразным входным корпусом (16, 17), и на Изобретение относится к способу сжигания угольной пыли с воздухом, необходимым для сгорания в горелках, при котором уменьшается образованиеІЧОх а также к горелке необходимой для сгорания угольной пыли с воздухом Для уменьшения образования NOx при сжигании углесодержащих горючих материалов известна ступенчатая подача воздуха, необходимого для сгорания топлива несколькими частичными потоками Благодаря этому топливо сгорает в первой факельной зоне при недостатке воздуха и при пониженной температуре пламени Остальной воздух, необходимый для сгорания топлива, дополнительно примешивают к пламени во второй зоне факела Известен способ уменьшения образования NOx при сжигании угольной пыли с воздухом, необходимым для сгорания в горелке, к которой подводят угольную пыль с помощью первичного воздуха в виде неразделенной смеси угольной пыли с первичным воздухом, причем в зоне воспламенения горелки путем пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ с горючими газообразными компонентами (см выложенную заявку ФРГ DE-OS 42 17 879, МПК5 F 23 D 1/00, 29 05 92) При этом образуется внутренняя зона сгорания с низким содержанием воздуха, в которой богатый топливом факел пламени медленно снабжается кислородом Указанный способ, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату, выбран в качестве ближайшего аналога по отношению к заявляемому Недостатком такого способа является ее низкая эффективность, обусловленная невозможностью влиять с помощью его на уменьшение образования NOx в фазе зажигания угольной пыли из-за подачи неразделенной смеси в зону воспламенения горелки В основу изобретения поставлена задача создать такой способ, благодаря которому в зону воспламенения горелки обеспечивается возможным отдельно друг от друга подводить с различным содержанием пыли два потока разделенной смеси В результате за счет уменьшения содержания части кислорода в первичном газе и/или добавления в первичный газ части горючего постороннего газа уменьшается коэффициент кислорода для поддержания первичных реакций на выходе из горелки, что приводит к уменьшению образования NOx в фазе 45963 выходном конце первичной трубки (6) расположено стабилизирующее кольцо (8), отличающаяся тем, что вокруг трубки (3) для центрально подаваемого воздуха расположена с образованием кольцевого зазора газовая трубка (27), выходной конец которой снабжен сопловой пластиной (28), с выполненными в ней соплами для подачи газа зажигания угольной пыли, что тем самым повышает эффективность сгорания топлива Таким образом, при сжигании угольной пыли в парогенераторе образование NOx уменьшается, преимущественно, путем соотношения воздуха в топочном пространстве, за счет температуры сгорания, за счет свойства топлива и, прежде всего, за счет соотношения кислорода ш, которое имеется к моменту первичных реакций, то есть во время пиролиза и протекающего параллельно окисления летучих компонентов угля Поставленая задача достигается благодаря тому, что в заявляемом способе уменьшения образования NOx при сжигании угольной пыли с воздухом, необходимым для сгорания в горелках, к которым подводят угольную пыль с помощью первичного воздуха в виде смеси угольной пыли с первичным воздухом, причем в зоне воспламенения горелки путем пиролиза угольной пыли из смеси угольной пыли с первичным воздухом получают первичный газ с горючими газообразными компонентами, согласно изобретению в зоне воспламенения уменьшают часть кислорода в первичном газе и/или добавляют в первичный газ часть горючего постороннего газа Кроме того, в соответствии с заявляемым способом увеличивают часть пыли в первичном газе Кроме того, в соответствии с заявляемым способом часть первичного воздуха в смеси угольной пыли с первичным воздухом заменяют дымовым газом Кроме того, в соответствии с заявляемым способом часть горючего постороннего газа составляет до 20% от производительности горелки Под соотношением кислорода ш понимается соотношение, которое получается между кислородом, имеющимся в фазе воспламенения, и потребностью в кислороде, необходимом для сгорания выделяющихся в виде газа летучих компонентов К началу фазы пиролиза доля свободных летучих компонентов (летучие компоненты), которые выделяются из угля в виде газа, является незначительной (фиг 1) Тем самым и абсолютное количество окисляющихся продуктов, и, соответственно, потребность в кислороде для его сгорания является незначительным В противоположность этому нерегулируемая доля кислорода, являющаяся результатом сложения первичного воздуха, и доля кислорода, содержащегося в топливе, является 45963 эффективность, обусловленная невозможностью влияния на уменьшение образования NOx в фазе зажигания угольной пыли, вызванная подачей неразделенной смеси в зону воспламенения В основу изобретения поставлена задача, создать такую горелку, благодаря которой в зону воспламенения горелки отдельно друг от друга подводится с различным содержанием пыли два потока разделенной смеси В результате чего, возможно, уменьшать содержание части кислорода в первичном газе и/или добавлять в первичный газ части горючего постороннего газа Это приводит к уменьшению коэффициента кислорода для поддержания первичных реакций на выходе из горелки, а также, следовательно, к уменьшению образования NOx в фазе зажигания Зависимость содержания NOx, YNOX В газе угольной пыли, что тем самым повышает сгорания от соотношений кислорода показана на эффективность сгорания топлива фиг 3 Поставленная задача достигается благодаря Известна горелка для сжигания угольной пыли тому, что в заявляемой горелке для сжигания со ступенчатой подачей воздуха (см выложенную угольной пыли с воздухом, необходимым для заявку ФРГ DE-OS 42 17 879, 29 05 92, МПК5 F 23 сгорания, разделенным на концентрические D 1/00) Указанная горелка для сжигания угольной частичные потоки, содержащей трубку для пыли с воздухом, необходимым для сгорания, центрально подаваемого воздуха, которая разделенным на концентрические частичные окружена первичной трубкой для пыли, потоки, содержит трубку для центрально подводящей поток смеси первичного воздуха с подаваемого воздуха, которая окружена угольной пылью и соединенную с пылеводом, первичной трубкой для пыли, подводящей поток причем первичная трубка окружена трубкой для смеси первичного воздуха с угольной пылью и подвода вторичного воздуха и трубкой для соединенной с пылепроводом, при этом подвода третичного воздуха, причем трубка для первичная трубка для пыли окружена трубкой для подвода вторичного воздуха и трубка для подвода подвода вторичного воздуха и трубкой для третичного воздуха соответственно переходят в подвода третичного воздуха, причем трубка для конусно расширяющийся участок, причем в трубке подвода вторичного воздуха и трубка для подвода для подвода вторичного воздуха и трубке для третичного воздуха соответственно переходят в подвода третичного воздуха соответственно конусно расширяющийся участок, причем в трубке расположен завихритель потока, причем трубка для подвода вторичного воздуха и трубке для для подвода вторичного воздуха и трубка для подвода третичного воздуха соответственно подвода третичного воздуха соединены каждая со расположен завихритель потока, причем трубка спиралеобразным входным корпусом, и, причем для подвода вторичного воздуха и трубка для на стороне выхода из первичной трубки для пыли подвода третичного воздуха соответственно расположено стабилизирующее кольцо, согласно соединены со спиралеобразным входным изобретению первичная трубка для пыли корпусом, и причем на стороне выхода из окружена первичной газовой трубкой с первичной трубки для пыли расположено образованием кольцевого канала, и через стабилизирующее кольцо первичную трубку для пыли пропускают богатый пылью частичный поток смеси, а через трубку для Указанная горелка, как наиболее близкая по центрально подаваемого воздуха пропускают совокупности существенных признаков и обедненный пылью частичный поток смеси достигаемому техническому результату, выбрана в качестве ближайшего аналога по отношению к Кроме того, в соответствии с изобретением в заявляемой пылепроводе расположен завихритель потока, Как следует из технического решения, в после которого по направлению потока конструкции упомянутой горелки потоки воздуха расположена погружная трубка, соединенная с подводятся через спиралеобразный входной трубопроводом, ведущим наружу, и через корпус и протекают через концентричные спиралеобразный входной корпус соединена с кольцевые каналы, в которых их закручивают первичной трубкой для пыли Известна также Вторичный и третичный потоки воздуха отводятся горелка для сжигания угольной пыли с воздухом, через разделяющие канавки наружу от потока необходимым для сгорания, разделенным на топлива, который подается через неразделенный концентрические частичные потоки, содержащая кольцевой канал, расположенный между трубкой трубку для центрально подаваемого воздуха, для центральной подачи воздуха и вторичным которая окружена первичной трубкой, подводящей каналом для воздуха Таким образом, возникает поток смеси первичного воздуха с угольной пылью внутренняя зона сгорания с низким содержанием и соединенную с пылепроводом, причем воздуха, в которой обогащенный кислородом первичная трубка для пыли окружена трубкой для стабильный факел пламени медленно снабжается подвода вторичного воздуха и трубкой для кислородом подвода третичного воздуха, при этом трубка для подвода вторичного воздуха и трубка для подвода Недостатком такой горелки является ее низкая фиксированной Это означает, что в начале воспламенения летучих компонентов соотношение кислорода ш является бесконечно большим С учетом, что сначала дополнительный кислород не подводится, например, в виде воздуха, необходимого для сгорания, соотношение кислорода со в последующие периоды времени, вследствие продолжающихся реакций в центре факела зоны вблизи горелки, уменьшается (фиг 2) С началом примешивания вторичного и третичного воздуха к первичным реакциям снова происходит повышение соотношения кислорода Если это происходит в момент времени, когда реакции пиролиза угля еще не завершены, образование NOx ускоряется 8 45963 трубке для подвода вторичного воздуха и в трубке третичного воздуха соответственно переходят в для подвода третичного воздуха соответственно конусно расширяющийся участок, при этом в расположен завихритель потока, а трубка для трубке для подвода вторичного воздуха и в трубке подвода вторичного воздуха, как и трубка для для подвода третичного воздуха соответственно подвода третичного воздуха, соответствено расположен завихритель потока, а трубка для соединены со спиралеобразным входным подвода вторичного воздуха, как и трубка для корпусом, и на выходном конце первичной трубки подвода третичного воздуха, соответствено расположено стабилизирующее кольцо, согласно соединены со спиралеобразным входным изобретению вокруг трубки для центрально корпусом, и на выходном конце первичной трубки подаваемого воздуха расположена с расположено стабилизирующее кольцо (см образованием кольцевого зазора газовая трубка, выложенную заявку ФРГ DE-OS 42 17 879, 5 выходной, конец которой снабжен сопловой 29 05 92, MnK F23D1/00) пластиной, с выполненными в ней соплами для Указанная горелка, как наиболее близкая по подачи газа совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату, выбрана Зная свойство топлива, то есть, прежде всего, в качестве ближайшего аналога по отношению к его склонность к пиролизу и некоторые крайние заявляемой условия топочной системы, можно рассчитать соотношение кислорода ш для горелок всех У упомянутой горелки потоки воздуха видов С помощью признаков изобретения можно подводятся через спиралеобразный входной таким образом воздействовать на максимальное и корпус и протекают через концентричные среднее значение кислорода ш, что возникает кольцевые каналы, в которых их закручивают минимум NOx без прекращения процессов, Вторичный и третичный потоки воздуха отводятся необходимых для поддержания первичных через разделяющие канавки наружу от потока реакций на выходе из горелок топлива, который подается через неразделенный кольцевой канал, расположенный между трубкой Сущность изобретения поясняется ниже для центральной подачи воздуха и вторичным чертежами, на которых показано каналом для воздуха Таким образом, возникает фиг 1 - диаграмма зависимости количества внутренняя зона сгорания с низким содержанием высвобождающихся летучих компонентов в воздуха, в которой обогащенный кислородом первичном газе в период фазы воспламенения, стабильный факел пламени медленно снабжается фиг 2 - диаграмма зависимости соотношения кислородом кислорода в течение фазы воспламенения, Недостатком такой горелки является ее низкая фиг, 3 - диаграмма зависимости содержания эффективность, обусловленная невозможностью NOx в газообразном продукте сгорания от влияния на уменьшение образования NOx в фазе соотношения кислорода, зажигания угольной пыли, вызванная подачей фиг 4 - продольное сечение горелки, неразделенной смеси в зону воспламенения фиг 5 - продольное сечение другой горелки и В соответствии с другим вариантом фиг 6 - продольное сечение еще одной изобретения поставлена задача, создать также и горелки такую горелку, благодаря которой в зону Показанная на чертеже горелка содержит воспламенения горелки отдельно друг от друга трубку 2 для подвода кислорода на обеспечивается возможным подводить с воспламенение в форсунку, расположенную различным содержанием пыли два потока внутри трубки 3 для центрально подаваемого разделенной смеси В результате чего за счет воздуха Трубка 3 для центрально подаваемого уменьшения содержания части кислорода в воздуха окружена первичной трубкой 6 для пыли с первичном газе и/или добавления в первичный газ образованием цилиндрического кольцеобразного части горючего постороннего газа уменьшается канала На переднем конце на трубке 3 для коэффициент кислорода для поддержания центрально подаваемого воздуха, внутри первичных реакций на выходе из горелки, что первичной трубки 6 для пыли расположен приводит к уменьшению образования NOx в фазе обтекатель 4 и перед ним - завихритель 5 потока зажигания угольной пыли, и тем самым Первичная трубка 6 для пыли соединена на повышается эффективность сгорания топлива заднем конце через колено с пылепереводом 7, ведущим к не показанной на чертеже мельнице Поставленная задача достигается благодаря Через пылепровод 7 смесь первичного воздуха и тому, что в заявляемой горелке для сжигания угольной пыли поступает в первичную трубку 6 угольной пыли с воздухом, необходимым для для пыли Со стороны выхода из первичной сгорания, разделенным на концентрические трубки 6 для пыли размещены встроенные частичные потоки, содержащей трубку для элементы в виде стабилизирующего кольца 8, центрально подаваемого воздуха, которая имеющего направленную радиально внутрь окружена первичной трубкой, подводящей поток кромку Эта кромка выступает в поток, состоящий смеси первичного воздуха с угольной пылью и из первичного воздуха и угольной пыли соединенную с пылепроводом, причем первичная трубка для пыли окружена трубкой для подвода Первичная трубка 6 для пыли расположена вторичного воздуха и трубкой для подвода концентричне в кольцевом канале, образованном третичного воздуха, при этом трубка для подвода первичной газовой трубкой 9 Этот кольцевой вторичного воздуха и трубка для подвода канал окружен трубкой 10 для вторичного воздуха третичного воздуха соответственно переходят в с образованием еще одного цилиндрического конусно расширяющийся участок, при этом в кольцеобразного канала, и последний, в свою 45963 10 соотношения кислорода Горелка, представленная на фиг 5, в значительной мере соответствует горелке согласно фиг 4 Однако, в пылепроводе 7 нет завихрителя, разделяющего поток смеси на два частичных потока Вместо этого вокруг трубки 3 для центрального потока воздуха расположена газовая трубка 27, запираемая на выходном конце сопловой пластиной 28 В этой сопловой пластине 28 размещены по периметру газовыводящие сопла Газовая трубка 27 соединена с кольцевым трубопроводом 29, к которому подключен подводящий трубопровод 30 Через этот подводящий трубопровод 30 подводится горючий посторонний газ, например, природный газ, метан или коксовый газ, который вводится через сопловую пластину 28 в первичную зону воспламенения, выполненную, вслед за первичной трубкой 6 для пыли по ходу потока Горелки, показанные на фиг 4 и 5, могут также комбинироваться друг с другом, как это показано на фиг 6 Смесь первичного воздуха с угольной пылью, выходящая из первичной трубки 6 для пыли при достаточном теплообразовании топлива вызывает непосредственно после воспламенения пиролиз угольной пыли При этом в первичной зоне воспламенения получается смесь, содержащая Непосредственно перед выходным концом в газифицированные летучие компоненты угля трубке 10 для вторичного воздуха и трубке 11 для третичного воздуха размещено приспособление Способ согласно изобретению направлен на для воздействия на закручивании в виде топочной то, чтобы уменьшить соотношение из кислорода в рамы из осевых винтовых створок 22, 23, доле кислорода в первичном газе и из установленных с возможностью поворота, потребности кислорода для сгорания летучих которые могут управляться снаружи с помощью компонентов, содержащихся в первичном газе С рычажного механизма с приводом С помощью этой целью поток смеси разделяется на богатый этих осевых винтовых створок 22, 23 вторичный и пылью частичный поток и поток, обедненный третичный воздух подвергается закручиванию с пылью, и эти частичные потоки подводятся с регулируемой силой В зависимости от положения различной нагруженностью пылью через относительно потока воздуха, эти винтовые отделенные друг от друга каналы в зону створки 22, 23 увеличивают или уменьшают воспламенения горелки На основе этого закручивание потока воздуха, создаваемого разделения повышается содержание пыли в входными корпусами 16, 17 В особых случаях это возникающем первичном газе и одновременно закручивание можно вообще исключить уменьшается предложение кислорода в этой области Разделение на два частичных потока с В пылепроводе 7, вблизи от входа в горелку, различной нагруженностью пылью расположен завихряющийся корпус 24, который разделяет поток смеси, состоящий из первичного осуществляется, предпочтительно, в пылеводе 7 воздуха и угольной пыли, на внешний, богатый непосредственно у горелки Но является также пылью, и внутренний, обедненный пылью возможным осуществить разделение в каком-либо частичный поток Вслед зазавихряющнм корпусом другом месте топочной системы 24 по ходу потока, в пылепроводе 7 расположена Уменьшение доли кислорода в первичном газе погружная трубка 25 К погружной трубке 25 достигается также за счет того, что часть воздуха подключен трубопровод 26, выходящий из в смеси первичный воздух-угольная пыль пылепровода 7 и соединенный с помощью заменяется дымовым газом Этот газ, который радиального входного корпуса 31 с первичной может быть горячим или охлажденным, газовой трубкой 3 За счет такого расположения примешивается к воздуху при его подаче в обедненный пылью частичной поток выводится из мельницу разделенного потока смеси и подводится к Другой способ применения уменьшения первичной газовой трубке 9, в то время, как соотношения воздуха в первичном газе состоит в обогащенный пылью и, значит, обедненный том, что в первичный газ вводят горючий воздухом частичный поток попадает в первичную посторонний газ через вышеописанную газовую трубку 6 для пыли Таким образом, в зоне трубку 27 воспламенения горелки осуществляется Таким образом, доля реакционно способных летучих продуктов горючего в первичном газе относительное обогащение угольной пылью и, тем повышается и, тем самым, увеличивается самым, также летучими компонентами при потребность в кислороде у первичного газа одновременном снижении предложения Количество этого постороннего газа может кислорода Это приводит к уменьшению очередь, окружен концентричной трубкой 11 для третичного воздуха с образованием цилиндрического кольцеобразного канала Первичная трубка 6 для пыли, первичная газовая трубка 9 и трубка 10 для вторичного воздуха имеют на своих концах со стороны выхода конусно расширяющиеся наружу участки, представляющие собой отделенные друг от друга горловины 12, 13, 14 для потоков сред, направляемых снаружи них Трубка 11 для третичного воздуха продолжается в расширяющейся наружу горловине 15 горелки Трубка 10 для вторичного воздуха и трубка 11 для третичного воздуха горелки соединены, каждая - на заднем конце, со спиралеобразным входным корпусом 16, 17, подключенными к входным трубопроводам 20, 21 с установленными в них регулировочными клапанами 18, 19 и питающими вторичным воздухом трубку 10 для вторичного воздуха, а трубку 11 для третичного воздуха - третичным воздухом в качестве частичных потоков воздуха, необходимого для сжигания Входные корпуса 16, 17 предназначены для равномерного распределения воздуха по кольцевому поперечному сечению трубки 10 для вторичного воздуха и трубки 11 для третичного воздуха составлять до 11 20% от производительности 45963 горелки ФІГ. 1 12 Время Фіг. 2 Фіг. З Фіг. 4 ш 13 Фіг. 5 Фіг. 6 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71