Гибридная система сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 32821 3 СПУБЛИК С 11/02с,Я Т ЕНТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО(56) Патент Венгрии М 185694,кл. Р 23 С 11/02, опублик, 1984Патент Великобритании 1 ч. 2105606,кл. Р 23 С 11/02, опублик. 1983,(54) ГИБРИДНАЯ СИСТЕМА СЖИГАНИЯ УГЛЯ И УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ (57) Изобретение касается гибридной системы сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое. Целью изобретения является расширение пределов регулирования и обеспечение возможности работы на различных видах топлива. Пространство топки (Т) 2 предназначено как для сжигания угля в псевдоожиженном слое. (ПС) 11, так и для сжигания угольной пыли в горелке 1 П.6,. Как Г 6, так и ПС 11 снабжены автономными системами топливоприготовления, Система, предназначенная для Г 6, включает угольную мельницу (УМ) 1 с воздушным сепаратором, а система, предназначенная для ЯМ1732821 цией угля из питателя 13. В Г 6 угольная пыль подается из УМ 1, Через трубопроводы 9 и 16 подается воздух для псевдоожижения и сжигания. Таким образом подача воздуха и топлива осуществляется автономно для Г 6 и ПС 11. Сжигание пыли осуществляется через Г 6 над ПС 11, 1 з.п. ф-лы, 6 ил,ПС 11 - угольную мельницу (УМ) 10 без воздушного сепаратора, Уголь подается в виде частиц грубого помола из УМ 10 по линиям 18 и 19 соответственно в верхнюю и нижнюю части ПС 11, а в УМ 10 из Т 2 по линии рециркуляции 12 подаются отходящие топочные газы вместе с очередной порИзобретение касается гибридной сис-для связывания ВО 2 основная добавка недо- темы сжигания угольной пыли в псевдо- статочно эффективна, поэтому нужно про.ожиженном слое, которая вследствие водить последующую дорогую очистку комбинации сжигания в псевдоожиженном отходящих газов.слое и обычного сжигания угольной пыли, 5 Известны системы сжигания в псевдо.- содержит по меньшей мере одну пылеуголь- ожиженном слое, в которых неразмолону 1 о горелку, по меньшей мере одну угле- тый уголь, вводимый, например, через размольнуюустановку(угольную мельницу), обеспечивающий равномерное распредеодин необходимый дляосуществлениясжи- ление воздухораспределитель, сжигаетсяь гания в псевдоожиженном слое воздухорас частично или полностью при 750-950 С с пределитель, устройство для вдувания помощью воздуха, подаваемого через возвторичного воздуха, устройство для шлако- духораспределитель.удаления, а также запальное приспособле- В этом случае отпадает процесс изние, а также касается способа перевода уже мельчения, во время которого получается существующих пылеугольных котлов на си угольная пыль, вследствие чего экономятся стему сжигания угольной пыли в псевдо .затраты на измельчение. Раскаленный ожиженном слое,псевдоожиженный слой большой массыИзвестны системы сжигания угольнойобеспечивает нечувствительность к изме- пыли, в которых размолотая в системе пы- нениям качества угля и одновременно оглеприготовления до требуемой тонкости и 20 раниченная диапазоном 750 - 950 С высушенная угольная пыль подается к пыле- температура сгорания также ограничивает угольной грелке, где угольная пыль смеши- загрязнение окружающей среды ИО и Я 02. вается с воздухом для сжигания, Смесь . Однако известный способ применения воспламеняется в топке и сгорает при высо- сжигания в псевдоожиженном слое также кой температуре. Часть выделившегося ко связан с определенными недостатками. личествэ тепла излучается на охлажденную При одном из вариантов сжигания в стенку топки, тогда как оставшаяся часть псевдоожиженном слое достигается полиспользуется на остальных поверхностях ное сжигание угля и большая часть выдекотла (перегреватель, подогреватель пита- лившегося тепла извлекается с помощью тельной воды, воздухонагреватель). 30 погруженных в псевдоожиженный слой охЭтот известный вид сжигания и служа- лаждающих поверхностей. При другом ващая для его осуществления установка рианте уголь в псевдоожиженном слое имеют следующие недостатки. Для почти сжигается только частично, после чего выхополного сгорания горючей части угольной дящие из псевдоожиженного слоя газы сжипыли уголь должен размалыватьвя до тре гаются с помощью направляемого через буемой тонкости, что связано со значи- псевдоожиженныйслой воздуха, Приэтом в тельными затратами энергии и расходами, большинстве случаев отпадают погружаенесмотрянаэтумеру,могутвозникнутьпро- мые в псевдоожиженный слой охлаждаюблемы с воспламенением и гашением огня, щие поверхности.если качество угля ниже запланированного. 40 В обоих случаях скорость потока воздуВозможная еще частичная нагрузка (без ха, подаваемого для поддержания состоя- вспомогательного сжигания с газом или ния турбулентности, а также улучшения нефтью) составляетпоменьшеймереоколо процесса горения, относительно низка (в 60-70 номинальной нагрузки. Вследст- среднем ниже 4 мс), в связи с чем необховие возникающей втопкевысокойтемпера димо рассчитывать вертикальное относи- туры выброс вредных для окружающей тельно направления потока воздуха среды веществ, в частности йОх имеет поперечное сечение псевдоожиженного очень большое значение, а используемая слоя большим по сравнению с размерамисистем сжигания угольной пыли, у которыхскорость подачи угольной пыли в среднемне ниже 15 м/с, т.е. на одной единице поверхности воздухораспределителя можетвыделяться только относительно небольшое количество тепла, что вызывает значительное увеличение габаритов,Для того, чтобы по меньшей мере частично устранить недостатки и неудобствасжигания в псевдоожиженном слое или 10обычного сжигания угольной пыли былиразработаны гибридные системы сжигания,обьединяющие две системы.Однако известные устройства для осуществления этого гибридного сжигания не 15дают возможности бывающего часто необходимым сильного регулирования мощности, кроме того, остается такая жечувствительность к качеству угля, посколькуобе системы сжигания обслуживаются одной и той же системой размола и подачиугля, даже если она и содержит отдельныеузлы.У этого устройства разделенная в воздушном сепараторе, подключенном к угольной мельнице, имеющая определенную,например 1-3 мм величину зерна, относительно гомогенная и предварительно высушенная в угольной мельнице угольнаямелочь не направляется назад в угольную 30мельницу для дальнейшего измельчения, ас помощью механического транспортирующего устройства подается к образованномуна дне топки котла псевдоожиженномуслою, в то время как проходящая через воздушный сепаратор тонко измельченнаяугольная пыль из воздушного сепараторачерез трубопровод угольной пыли направляется в выходящую в топку пылеугольнуюгорелку. При таком решении используется 40такая угольная мельница или такой воздушный сепаратор, через которые проходит всенеобходимое для обеих систем количествоугля.Недостаток этого решения состоит в 45том, что сжигаемая в псевдоожиженномслое доля угля и сжигаемая в пылеугольнойгорелке доля угля определены постоянно иобе системы не могут работать раздельноодна от другой. 50Наиболее близкой к предлагаемой является гибридная система сжигания угля иугольной пыли в псевдоожиженном слое,содержащая топку котла с псевдоожиженным слоем, размещенным на решетке воздухораспределительного короба,подключенным распределителем угля через линию подачи последнего к системе топливоприготовления и соединенным черезупомянутый короб с трубопроводом подачи ожижающего воздуха, снабженным регулятором расхода, пылеугольную горелку, установленную выходным участком над слоем для образования над последним эоны дожигания уноса из слоя и сжигания угольной пыли, причем горелка соединена своим пы лепроводом с системОй топливоприготовления, включающей питатель, мельницу с воздушным сепаратором, соединенную с трубопроводом рециркуляции дымовых газов из топки,Целью изобретения является обеспечение воэможности работы на различных видах топлива и расширение пределов регулирования,Поставленная цель достигается тем, что гибридная система сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое содержит дополнительную систему топливоприготовления псевдоожиженного слоя, выполненную автономной от системы топливоприготовления .пылеугольной горелки, снабженную своими питателем и мельницей без воздушного сепаратора, подключенной своими линиями рециркуляции дымовых газов и подачи угля соответственно к зоне дожигания и слою, при этом воздухораспределительный короб может быть выполнен в виде отдельных регулируемых по воздуху секций,При гибридном сжигании в предлагаемой системе, осуществляемом частично обычным сжиганием угольной пыли и частично сжиганием в псевдоожиженном слое, сжигаемое.в топке количество угля может во много раз превышать то количество угля, которое поддерживается над решеткой воздухораспределительного короба в турбулентном состоянии и там сжигается.При низком качестве угля не возникают проблемы ни при воспламенении, ни при непреднамеренном гашении. огня, так как эти проблемы устраняются посредством стабильного сжигания в псевдоожиженном слое, Установка с гибридным сжиганием может работать также без дополнительного сжигания газа или нефти с частичной нагрузкой 30-40%. Температура в топке поддерживается в пределах обычных значений для сжигания угольной пыли или сжигания в псевдоожиженном слое, поэтому по сравнению.со сжиганием только угольной пыли может достигаться более высокий результат. При работе пламя пылеугольной горелки ни в коем случае не должно соприкасаться с противоположной стенкой, поскольку это может привести к образованию шлака, Поэтому целесообразно выбирать высокую, превышающую 4 м/с, скорость псевдоожижения и "разбавлять"пламя угольной пыли. Избыточный воздух при сжигании в псевдоожиженном слое, осуществляемом с большим избытком воздуха, может потребляться угольной пылью, вдуваемой через пылеугольнце у горелки со скоростью 15-25 м/с, при этом ее вторичный воздух подается в меньшем количестве и с более низкой скоростью или совсем не подается, гомогенное распределение температуры в топке комбинируется с обеспе 10 чивающими внутреннюю циркуляцию газаили пыли известными элементами.Относительно добавления базовыхдобавок для снижения,вредных для окружающей среды выбросов 802 могут приме няться обычные решения.В отличие от угля, используемого для части, служащей для сжигания угольной пы., ли, подаваемый для сжигания в псевдоожи 20 женном слое уголь может быть различным На фиг,1 приведена. схема вертикальной установки для сжигания; на фиг.2 - угольная мельница с воздушным сепаратором, разрез; на фиг,3- угольная мельница беэ воздушного сепаратора, разрез; на фиг.4 - воздухораспререлительный короб топки с псевдоожиженным слоем; на фиг.5 - распылительное загрузочное устройство, разрез; 55 как по качеству, так и по происхождению, что повышает возможность адаптации установки для сжигания к соответствующим условиям.При низких нагрузках, преимуществен но, работает часть установки для сжигания в псевдоожиженном слое. Производительность сжигания части установки для сжигания угольной пыли в горелке должна рассчитываться больше, чем части для сжи гания в псевдоожиженном слое. Соответственно ширина псевдоожиженного слоя в большинстве случаев меньше, чем полная ширина топочного пространства.Преимущество данной гибридной сис темы сжигания заключается в том, что служащая для сжигания в псевдоожиженном слое часть установки также может работать самостоятельно, т.е. беэ работы горелки, расположенной нэд псевдоожиженным сло ем, служащей для сжигания угольной пыли, Часть установки для сжигания угольной пыли с помощью горелки может работать также самостоятельно, тогда как сжигание в псевдоожиженном слое полностью отклю чено. Возможность такой независимой одна от другой работы повышает гибкость всей установки, благодаря чему она может быть приспособлена к требуемой в данный момент мощности и меняющемуся качеству уг ля,на фиг.6 - воздухораспределительный короб топки в виде секций.Установка (фиг.1) содержит топку 2 котла, угольную мельницу 1, соединеную через трубопровод 3 рециркуляции для всасывания отходящих газов для сушки и транспортировки подаваемого через питатель 4 угля. Угольная мельница 1 предназначена для размалывания угля до требуемой для сжигания угольной пыли тонкости и снабжена для этой цели воздушным сепаратором 25 (фиг.2). Последний предназначен для отделения из содержащего угольную пыль потока частиц угля, которые не размолоты до нужной тонкости, Отделенная часть угля возвращается для повторного процесса размола в угольную мельницу 1.Смесь воздуха с отходящими газами и рядовой уголь через трубопровод 22 направляется в угольную мельницу (фиг.2). Сама угольная мельница 1 имеет ударную головку 23 и приводной двигатель 24. Нэд ударной головкой 23 находится воздушный сепаратор 25, нижняя часть которого через трубопровод 26 для возврата отделенного в воздушном сепараторе угля грубого помола в угольную мельницу соединена с.трубопроводом 22.Подаваемая к пылеугольнцм горелкам 6 угольная пыль может также получаться без промежуточного включения угольной мельницы 1 от работающего независимо от котла источника угольной пыли, После угольной мельницы 1 состоящая из угольной выли и газа смесь через пылепровод 5 транспортируется по меньшей мере к.одной пыле- угольной горелке 6. Последняя может быть установлена любым способом, например в виде потолбчной горелки, боковой горелки или угловой горелки.,В пылеугольную горелку 6 через трубопровод 7 также подается воздух.В нижней части топки 2 установлен воздухораспределительный короб 8 для сжигания в псевдоожиженном слое. Воздух для псевдоожижения через трубопровод 9 направляется в короб 8, который может быть разделен на секции 28 (фиг,6), что дает воэможность секторного регулиривания ско, рости ожижающего воздуха. Вследствие этого в топке 2 может достигаться благоприятное распределение потока отходящих газов.Уголь в псевдоожиженный слой 11 подается по линии 18 или при питании снизу через линию 19 из угольной мельницы 10 или угледробилки. Угольная мельница 10 или угледробилка измельчает уголь в обычные для сжигания в псевдоожиженном слое грубые частицы, которые для слоя 11 нв должны отделяться и возвращаться назад вугольную мельницу 10, поэтому в последнейне устанавливается воздушный сепаратор.Угольная мельница 10(фиг.З) имеет ударнуюголовку 29, приводной двигатель ЗО, а такжетрубопровод для отвода грубого помола исмеси воздуха и отходящих газов.Угольная мельница 10 также отсасываетотходящий газ из топки 2 через линию 12рециркуляции, в которую с помощью питателя 13 подается неразмолотый уголь.Смесь угольной пыли и газа может послеугольной мельницы 10 из трубопровода 14подаваться или по линии.18 над слоем 11 втопку 2, или при питании псевдоожиженного слоя 11 снизу по линиИ 19 через короб 8под псевдоожиженный слой 11. Подача воздуха происходит по линии 18 или по трубопроводу 27 (фиг,4 и 6),Загрузка псевдоожиженного слоя 11может происходить также с помощью распылительного загрузочного устройства 15(фиг.5). Уголь в этом случае с требуемой величиной частиц распыляется на псевдоожиженный слой 11. Неразбитый рядовой угольпо трубопроводу 32 попадает на быстро вращающийся диск 31, который распыляетуголь на псевдоожиженкый слой 11, Линия18, подающая грубый помол из угольноймельницы 10 без воздушного сепаратора напсевдоожиженный слой 11, при работе распылительного загрузочного устройства 15не работает. В случае работы линии 18 останавливается распылителькое загрузочноеустройс гво 15.У всех этих вариантов выполнения воздух по трубопроводу 16 подается в такомколичестве, которое вместе с подачей воздуха по трубопроводу 7 необходимо дляполного сгорания выходящей из топочногопространства с псевдоожиженным слоемсмеси газа и отходящих газов и подаваемойпо пылепроводу 5 угольной пыли, Содержание кислорода в выходящей из псевдоожиженного слоя 11 смеси газа и отходящихгазов устанавливается до обычной величины (2-10 О). Температура псевдоожиженного слоя 11 устанавливается регулированиемколичества псевдоожижающего воздуха,Добавка, связывающая загрязненную802, подается по трубопроводу 20 и/илитрубопроводу 21.Остающееся в топке 2 после сжиганиянегорючее твердое вещество удаляется изнее по проходящему через короб 8 трубопроводу 17 для удаления шлака.Если требуется эксплуатировать частьдля сжигания в псевдоожиженном слое гибридной системы сжигания отдельна, т,е. безработы, служащей для сжигания угольной5 10 15 20 25303550 пыли части, то питатель 4 угля и угольная мельница 1 не работают. По пылепроводу 5 угольная пыль не вдувается, тогда как пита- тель 13, мельница 10 и/или распылительное загрузочное устройство 15 питают часть, предназначенную для сжигания в псевдоожиженном слое. Однако если требуется поддерживать в работе часть, служащую для сжигания угольной пыли,.без ввода в действие части для сжигания в псевдоожиженном слое, то угольная мельница 1 и пылепровод 5 работают, а питатель 13, угольная мельница 10 и/или распылительное загрузочное устройство 15, а также трубопровод 9 останавливаются.Предлагаемая установка позволяет объединить сжигание угольной пыли и сжигание в псевдоожиженном слое при одновременном устранении недостатков этих методов сжигания.Преимущество предлагаемой гибридной системы состоит в том, что даже при плохом качестве угля может обеспечиваться стабильное сжигание, а также и при частичной нагрузке 30 - 40, при этом выделяющееся в топке количество тепла вообще не ограничивается воздухораспылительным коробом. Кроме того, обеспечиваются хорошие показатели по защите окружающей среды,Эти преимущества также достигаютсяпри переводе существующих пылеугольнь,хкотлов на гибридную систему сжигания. Перевод первоначально выполненных длясжигания угольной пыли котлов на гибридное сжигание может производиться таким образом, что из части, служащей для получения тонкой угольной пыли, уже известных угольных мельниц удаляется воздушный сепаратор, вследствие чего угольная мельница 1 преобразуется в угольную мельницу 10 без воздушного сепаратора. Выполненное на месте нижней воронки котла основаниедля псевдоожиженного слоя загружаетсягрубым помолом этих модифицированных угольных мельниц 10, Под псевдоожиженным слоем 11 устанавливается служащий для снабжения воздухом слоя 11 воздухораспределительный короб 8, Другие, служащие для получения тонкой угольной пылиугольные мельницы котла, а также пылеугольные горелки могут оставаться без изменения,Такая модификация котла особенно предпочтительна, если качество сжигаемого в котле угля меняется, ухудшается и нельзя обеспечивать стабильную работу рассчитанного для сжигания лучшего угля котла с первоначально смонтированной системой для сжигания угольной пыли.формула изобретения 1. Гибридная система сжигания угля и угольной пыли в псевдоожиженном слое, содержащая топку котла с псевдоожиженным слоем, размещенным на решетке воздухораспределительного короба, подключенным распределителем угля через линию подачи последнего к системе топливоприготовления и соединенным через упомянутый короб с трубопроводом подачи сжижающего воздуха, снабженным регулятором расхода, пылеугольную горелку, установленную выходным участком над слоем для образования непосредственно над последним зоны дожигания уноса иэ слоя и сжигания угольной пыли, причем горелка соединена своим пылепроводом с системой , топливоприготовления, включающей питатель, мельницу с воздушным сепаратором, соединенную с трубопроводом рециркуляции дымовых газов из топки, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения 5 возможности работы на различных видахтоплива и расширения пределов регулирования, она содержит дополнительную систему топливоприготовления нсевдоожиженного слоя, выполненную автономной от 10 системы топливоприготовления пылеугольной горелки, снабженную своими питателем и мельницей без воздушного сепаратора, подключенной своими линиями рециркуляции дымовых газов и подачи угля соответст венно к зоне дожигания и к слою.2, Система по п 1,отл ичэ ю щаясятем, что воздухораспределительный короб выполнен в виде отдельных регулируемых по воздуху секций.20