ПЫЛЕУГОЛЬНЫЙ КОТЕЛ И СПОСОБ ДОЖИГАНИЯ В НЕМ УГЛЕРОДА ЗОЛОВОЙ ПУЛЬПЫ
PULVERISED COAL BOILER AND METHOD OF ASH PULP CARBON AFTERBURNING IN SUCH BOILER

Группа изобретений относится к области энергомашиностроения и может быть использована на пылеугольных котлах ТЭС.
Известен пылеугольный котел, содержащий топку с вертикальной прямоугольной камерой сгорания (КС), двускатной холодной воронкой и шлаковым комодом, пылеугольные горелки, установленные встречно на вертикальных стенках КС, горизонтальный газоход и конвективные шахты [1]. Недостатками этого котла являются удар факелов горелок противоположных стен КС, наличие концентрированного высокотемпературного ядра горения в приосевой зоне топки, нестабильное его местоположение, наличие пульсаций факела без его подсветки и превышающий нормативный уровень выброс оксидов азота в атмосферу.
Наиболее близким к заявляемому устройству является пылеугольный котел, содержащий топку с вертикальной прямоугольной КС, двускатной холодной воронкой, пылеугольные горелки, а также сопла вторичного и третичного воздуха, установленные на вертикальных стенках КС с наклоном вниз по встречно-смещенной схеме, горизонтальный газоход с поверхностями нагрева, конвективную шахту со своими поверхностями нагрева и вертикальные газоохладители, соединенные по газовой стороне с горизонтальным газоходом, мельницами, мельничными вентиляторами и пылеугольными горелками, причем на вход газоохладителей подается золовая пульпа [2] - прототип. Недостаток прототипа [2] заключается в подаче на газоохладители, в углеразмольные мельницы, а также горелки топки всей воды золовой пульпы, в том числе частично испаренной, что может привести к увеличению влажности угольной пыли, снижению температуры топочных газов в зоне загорания пыли в топке и погасанию факела. Кроме того, поскольку газоохладители соединены с горизонтальным газоходом до его поверхностей нагрева, тракт соединения должен быть охлаждаемым, т.к. отбираемые на газоохладители газы имеют повышенную температуру.
Техническим результатом группы изобретений является экономия топлива, снижение удельного выброса оксидов азота в атмосферу и повышение надежности зажигания угольной пыли. Указанный технический результат достигается тем, что в пылеугольном котле, содержащем топку с прямоугольной КС, двускатной холодной воронкой и шлаковым комодом, пылеугольные горелки и воздушные сопла, установленные на вертикальных стенках КС с наклоном вниз по встречно-смещенной схеме, горизонтальный газоход с поверхностями нагрева, конвективную шахту со своими поверхностями нагрева, вертикальные газоохладители, соединенные по газовой стороне с горизонтальным газоходом, причем на вход газоохладителей подается зола пульпы, согласно изобретению пылеугольный котел дополнительно снабжен бункером золовой пульпы шнеками ее транспортировки наклонно вверх на вход газоохладителей, которые соединены по газовой стороне с горизонтальным газоходом после его поверхностей нагрева соплами инертных газов, установленными рассредоточено по горизонтали на больших стенах шлакового комода и направленными наклонно вверх с пересечением осями этих сопл узкого сечения холодной воронки в чередующемся порядке, а также дымососом инертных газов.
В варианте изобретения сопла вторичного воздуха размещены ниже пылеугольных горелок, снабжены узлами растопочных горелок высокореакционного топлива (мазута, газа) и сбросных горелок пылесистем.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что в способе дожигания углерода золовой пульпы в пылеугольном котле, включающем обезвоживание пульпы и транспортировку ее в топку, согласно изобретению пульпу транспортируют из бункера шнеками наклонно вверх на вход газоохладителей и обезвоживают ее по ходу транспортировки за счет стекания воды через полости шнеков, обезвоженную в шнеках и подсушенную в газоохладителях золу вместе с несущим ее газообразным агентом направляют с помощью дымососа инертных газов через газоохладители и сопла инертных газов в узкую часть холодной воронки для преимущественного дожигания углерода золы в фонтанирующем кипящем слое холодной воронки, а также в КС.
На фиг.1 изображен пылеугольный котел; на фиг.2 - вид А на фиг.1.
Котел содержит топку с прямоугольной КС 1, двускатной холодной воронкой 2, шлаковым комодом 3, пылеугольными горелками 4 и соплами 5 и 6 соответственно вторичного и третичного воздуха, установленными с наклоном вниз по встречно-смещенной схеме, в данном случае на двух малых вертикальных стенках КС 1, а также горизонтальный газоход 7 с поверхностями нагрева и конвективную шахту 8 со своими поверхностями нагрева. Пылеугольный котел, кроме того, содержит вертикальные газоохладители 9, соединенные по газовой стороне с горизонтальным газоходом 7 после его поверхностей нагрева, бункер 10 золовой пульпы, шнеки 11 ее транспортировки наклонно вверх на вход газоохладителей 9, сопла инертных газов (газообразного агента и золы) 12, которые установлены на больших стенах шлакового комода 3 рассредоточено по горизонтали и направлены наклонно вверх с пересечением осями этих сопл 12 узкого сечения холодной воронки 2 в чередующемся порядке, а также дымосос 13 инертных газов.
При дожигании углерода золовой пульпы пылеугольный котел работает следующим образом. Через наклоненные вниз прямоточные горелки 4 в КС 1 топки подается с повышенной скоростью пылевоздушная смесь, содержащая угольную пыль, в возможном варианте угрубленного помола. Через наклоненные вниз сопла 5 и 6 вторичного и третичного воздуха в КС 1 топки подается вторичный и третичный воздух. В варианте исполнения сопла 5 вторичного воздуха размещены ниже пылеугольных горелок 4 и снабжены узлами растопочных горелок высокореакционного топлива и сбросных горелок пылесистем. Угольная пыль загорается при своем движении вниз за счет взаимодействия с высокотемпературным (порядка 1400-1450°С) восходящим потоком продуктов сгорания. Часть горящих пылинок, особенно крупного размера, достигает узкой части холодной воронки 2. Одновременно через сопла 12 в узкую часть холодной воронки 2 подается с повышенной скоростью (порядка 40-60 м/с) газообразный агент, отобранный из горизонтального газохода 7 после его поверхностей нагрева за счет разрежения, создаваемого дымососом 13 инертных газов, и частично содержащий воздух, а также обезвоженную в шнеках 11 и подсушенную в газоохладителях 9 золу пульпы. При этом значительная часть углерода золы пульпы догорает в фонтанирующем кипящем слое холодной воронки 2, а также в КС 1.
Для расширения диапазона регулировочных способностей технологии дожигания в газоход 7 после газоохладителей 9 целесообразно подвести по линии 14 с шибером слабоподогретый воздух, отобранный из конвективной шахты 8 после первой ступени воздушного подогревателя 16. Кроме того, часть газообразного агента после дымососа 13 инертных газов по перемычкам 15 со своими шиберами целесообразно подать на вход углеразмольных мельниц (на фиг.1, 2 не показаны), например, при ремонте шнеков 11 (т.е. в случаях перерывов процесса дожигания углерода золовой пульпы). В данном варианте на фиг.1, 2 показаны 3 шнека относительно небольшой длины с двумя промежуточными емкостями пульпы 17.
Благодаря использованию данной группы изобретений обеспечивается экономия топлива, снижение удельного выброса оксидов азота в атмосферу и повышение надежности зажигания угольной пыли. Кроме того, снижается интенсивность золового износа поверхностей нагрева конвективной шахты котла из-за увеличения доли шлака, (его крупных кусков), выпадающего в шлаковый комод, благодаря организации частичного горения топлива в холодной воронке
Источники информации
1. Справочник. Паровые котлы большой мощности, издательство НПО ЦКТИ, Ленинград, 1982 г., с.118-122, рис.2.
2. A.M. Архипов, А.А. Канунников, А.В. Poop и др. «Влияние аэродинамики факела и эксплуатационных факторов на уровень мехнедожога на реконструированных котлах К-50-14-250». Энергосбережение и водоподготовка, №6, 2013 г., с.38-43, рис.5 - прототип.