СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА СЖИГАНИЯ НИЗКОРЕАКЦИОННОГО УГЛЯ В КОТЛАХ ТЭС
INTENSIFICATION METHOD OF COMBUSTION PROCESS OF LOW-REACTIVITY COAL IN TPP BOILERS

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для повышения эффективности сжигания низкореакционного твердого топлива.
Известен способ сжигания пылеугольной смеси [Заявка RU 2008139658], включающий формирование пылеугольной смеси топлива с воздухом, поджигание и ее горение в котле, при этом в пылеугольную смесь топлива с воздухом дополнительно вводят активированную добавку, состоящую из углеродного фуллероидного нанокластера (нанодобавку).
К недостаткам способа следует отнести его малую эффективность вследствие возникающей агломерации угольных пылинок и частичек активирующей добавки, входящих в состав смеси топлива. Агломерация снижает эффект влияния нанодобавки на воспламенение и горение топливовоздушной смеси.
Известен способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС [Патент на изобретение RU 2437028], принятый за прототип, основанный на подготовке пылеугольной смеси низкореакционного топлива с воздухом и нанодобавкой, воспламенение и ее горение в котле, при этом пылеугольная смесь непосредственно перед подачей в горелки подлежит ультразвуковой обработке. В качестве нанодобавки используются астралены - многослойные фуллероидные наночастицы или таунит - углеродный наноматериал. Нанодобавки вводятся в пылеугольную смесь топлива в гомеопатических дозах по массе твердого топлива 0,01-0,02%.
Основной недостаток этого способа - трудности в организации работы диспергатора при постоянном и быстром (25-30 м/с) движении пылевоздушной смеси, создаваемым мельничным вентилятором, что приводит к снижению эффективности смешивания частиц угля и нанодобавки и ухудшению аэродинамики потока и эффективности процесса горения в целом.
Задача изобретения заключается в разработке способа интенсификации процесса сжигания низкореакционного угля в котлах ТЭС, позволяющего повысить динамику горения и полноту выгорания пылеугольного низкореакционного топлива в котлах тепловых электростанций.
Техническим результатом является увеличение динамики процесса горения и полноты выгорания низкореакционного угля в котлах ТЭС, за счет внедрения в процесс сжигания активного компонента - окислителя (синглетного кислорода). Технический результат достигается за счет использования способа интенсификации процесса сжигания низкореакционного угля в котлах ТЭС, включающего воспламенение и горение пылеугольного низкореакционного топлива, и введение в процесс горения водной эмульсии с нанодобавкой в виде растворимого таунита.
На чертеже изображена схема подачи пылеугольного низкореакционного топлива и водной эмульсии с нанодобавкой в виде растворимого таунита, позволяющая реализовать способ интенсификации процесса сжигания низкореакционного угля в котлах ТЭС.
Схема подачи пылеугольного низкореакционного топлива и водной эмульсии с нанодобавкой в виде растворимого таунита, индивидуальная, замкнутая с промежуточным бункером (на чертеже не показан), включающая подсушку и транспортировку пылеугольного низкореакционного топлива горячим воздухом из воздухоподогревателя 1. Готовая топливно-воздушная смесь направляется в основные горелки 2 котла 3. Слабо запыленный воздух из циклона (на чертеже не показан), отсасывается мельничным вентилятором (на фиг. не показан) и поступает в трубопровод (на чертеже не обозначен) подачи горячего воздуха к основным горелкам 2. Водная эмульсия посредством дозатора (на чертеже не показан) направляется к сбросным горелкам 4.
Достижение технического результата возможно благодаря попаданию в топку котла 3, посредством сбросных горелок 4, водной эмульсии с нанодобавкой в виде растворимого таунита. Растворимый таунит, посредством терморадиационного и светового воздействия факела в топке котла, как фотосенсибилизатор, генерирует синглетно-возбужденный кислород. Кислород в высокостабильном синглетном состоянии имеет энергию на 94,2 кДж/моль (0,98 эВ на молекулу) большую, чем в стабильном состоянии, что обеспечивает снижение энергии активации химических реакций горения и повышение скорости окисления органической составляющей угля и, непосредственно, рост скорости процессов воспламенения и горения в целом. Увеличение динамики процесса воспламенения и горения приводит к более полному выгоранию пылеугольного низкореакционного топлива и снижению механического недожога.
Таким образом, введение в зону горения водной эмульсии с нанодобавкой в виде растворимого таунита позволяет повысить динамику горения и полноту выгорания низкореакционного угля в котлах тепловых электростанций при исключении необходимости использования смешивающих малоэффективных, в данных условиях, устройств, ухудшающих аэродинамику пылепотока и отрицательно влияющих на эффективность процесса горения в целом.