СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО НИЗКОРЕАКЦИОННОГО ТОПЛИВА ТЭС
METHOD FOR INTENSIFYING COMBUSTION PROCESS OF TPP SOLID LOW-REACTIVE FUEL

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для повышения эффективности сжигания низкореакционного твердого топлива.
Известен способ розжига и стабилизации горения пылеугольного факела путем дополнительного сжигания мазута или природного газа [Дорощук В.Е. и Рубан В.Б. Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. М.: Энергия, 1979]. Пусковые мазутные или газовые форсунки монтируются совместно с основными угольными горелками, либо устанавливаются дополнительно к ним. Например, котлоагрегат ПК-39 имеет 12 основных пылеугольных горелок производительностью 8 т/ч и 8 мазутных форсунок производительностью 1,3 т/ч. При поступлении в топку мазута и угля происходит воспламенение высокореакционного жидкого топлива. При горении мазута выделяется значительное количество тепла, которое нагревает угольную пыль. В результате нагрева угольных частиц выделяются горючие летучие и повышается температура частичек твердого топлива. При этом происходит загорание угольных частиц и осуществляется интенсивный розжиг и стабилизация горения пылеугольного факела.
К недостаткам следует отнести отсутствие возможности увеличения скорости реакции воспламенения и горения топливной смеси. Кроме того, при совместном сжигании низкореакционного угля и мазута, в топке повышается механический недожог, увеличиваются выбросы окислов азота и серы, усиливается коррозия поверхностей нагрева и снижается надежность энергетического оборудования.
Известен способ сжигания пылеугольной смеси [заявка RU №2008139658], являющийся прототипом, включающий формирование (подготовку) пылеугольной смеси топлива с воздухом, поджигание (воспламенение) и ее горение в котле, заключающийся в том, что в пылеугольную смесь топлива с воздухом дополнительно вводят активированную добавку, состоящую из углеродного фулероидного нанокластера (нанодобавку).
К недостаткам способа следует отнести его малоэффективность вследствие агломерации угольных пылинок и частичек активированной добавки, входящих в состав смеси топлива. Агломирация снижает возможность эффективного влияния на скорость, надежность и полноту сжигания низкореакционного угля.
Задача изобретения заключается в разработке способа интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС, позволяющего увеличить скорость сжигания и полноту выгорания в котлах тепловых электростанций.
Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости реакции воспламенения и горения топливной смеси, кроме того: при совместном сжигании низкореакционного угля и мазута в топке парового котла приводит к снижению механического недожога, снижению выбросов окислов азота и серы, следовательно, и к уменьшению коррозии поверхностей нагрева и увеличению надежность энергетического оборудования; повышению эффективности сжигания пылеугольной смеси низкореакционного топлива с воздухом и нанодобавкой вследствие предотвращения агломерации компонентов.
Технический результат достигается за счет, того что способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС, включающего подготовку пылеугольной смеси низкореакционного топлива с воздухом и нанодобавкой, ультразвуковую обработку, воспламенение и ее горение в котле.
На чертеже представлена схема пылеприготовления, позволяющая реализовать способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС.
Схема пылеприготовления, индивидуальная, замкнутая с промежуточным бункером, подсушкой и транспортировкой - горячим воздухом из воздухоподогревателя 1 содержит бункер сырого угля 2, из которого топливо поступает в шаровую барабанную мельницу 3, откуда пыль выносится потоком воздуха в сепаратор 4. В сепараторе 4 происходит отделение крупных фракций угля, которые возвращаются в шаровую барабанную мельницу 3, а готовая пыль поступает в циклон 5. Здесь до 90% пыли отделяется от воздуха и осаждается. Из циклона 5 пыль направляется в бункер 6, откуда питателями 7 подается в ультразвуковой диспергатор 8, где интенсивно перемешивается с нанодобавкой, подводимой посредством питателя 10 из бункера 9. Готовая топливно-воздушная смесь направляется в горелки 11 котла (не обозначен). Слабо запыленный воздух из циклона отсасывается мельничным вентилятором 12 и поступает в трубопровод подачи воздуха к основным или сбросным горелкам (не обозначены).
Достижение обеспечиваемого изобретением технического результата возможно благодаря попаданию в топку котла с топливовоздушной смесью гомеопатических доз нанодобавок, по массе твердого топлива 0,01-0,02%, в качестве которых используются астралены - многослойные фуллероидные наночастицы и таунит - углеродный наноматериал. Нанодобавка, посредством светового и терморадиационного воздействия топки котла тепловой электростанции, способствует фотофизическим реакциям образования синглетно-возбужденного состояния контактирующего с ней молекулярного кислорода воздуха. Синглетно-возбужденный фотолюминесценцией молекулярный кислород практически сразу же переходит в высокостабильное синглетное состояние с энергий на 94,2 кДж/моль (0,98 эВ на молекулу) большей, чем в основном состоянии, что приводит к увеличению скорости химического акта процесса окисления органической составляющей углеродного топлива и, непосредственно, к росту скорости реакции воспламенения и горения в целом. Ультразвуковая обработка предотвращает агломерацию компонентов топливной смеси, что приводит к увеличению удельной поверхности реагирующих компонентов. Такая обработка способствует интенсификации фотофизической реакции образования синглетно-возбужденного молекулярного кислорода и реакции воспламенения и горения топливовоздушной смеси. Увеличение динамики процесса воспламенения и горения приводит к снижению механического недожога.
Предлагаемый способ позволяет повысить скорость сжигания низкореакционного угля, снизить долю растопочного и стабилизирующего топлива (газ, мазут), снизить механический недожог, уменьшив тем самым выбросы окислов азота и серы, повысить надежность энергетического оборудования.