способ удаления жидкого шлака из топки котла

Формула изобретения

Способ удаления жидкого шлака из топки котла с горелками путем формирования топливных факелов, нагрева шлаковой пленки с ее последующим плавлением, отличающийся тем, что формируют дополнительные пылеугольные топливные факелы путем генерирования электрической дуги в плазмотронах горелок, выполненных подовыми, и пропускания ее через зону горения этих факелов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетике, а именно к эксплуатации энергетических котлов, и может быть использовано для стабилизации выхода жидкого шлака при сжигании низкосортных углей.

Известен способ удаления жидкого шлака из топки котла с горелками путем формирования топливных факелов, нагрева шлаковой пленки с ее последующим плавлением. Плавка шлака осуществляется посредством мазутных факелов, формируемых форсунками горелок (Экспресс-информация. Предкамерная мазутная горелка для плавки шлака. Южтехэнерго, инв. N 99153, 1979).

Однако известный способ, принятый в качестве прототипа, требует очень тонкого распыла мазута и качественную настройку режима работы мазутных горелок. В противном случае происходит забивание паромеханических форсунок горелок, что требует их периодической чистки. Кроме того, совместное сжигание угля и мазута приводит к внутренней пароводяной и внешней сероводородной коррозии экранных труб, низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева элементов золоулавливающих установок и газоходов.

Задача, решаемая изобретением, заключается в полном исключении мазута из баланса топлива в регулировочном диапазоне нагрузки котла при обеспечении устойчивого выхода жидкого шлака. Полное исключение мазута для стабилизации выхода жидкого шлака обеспечивает повышение экономичности процесса за счет разницы стоимости мазута и угля, а также достижение экологического фактора - снижение содержания окислов серы в дымовых газах и сокращение выброса окислов азота.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата в способе удаления жидкого шлака из топки котла, предусматривающем формирование топливных факелов, нагрев шлаковой пленки с ее последующим плавлением, формируют дополнительные пылеугольные топливные факелы путем генерирования электрической дуги в плазмотронах горелок, выполненных подовыми, и пропускания ее через зону горения этих факелов.

Согласно предлагаемому способу полный процесс сгорания топлива в надподовом пространстве разделяется на два этапа.

Первый этап выделение летучих и частичная газификация углерода в предвключенной горелке. Второй этап сгорание полученной горючей смеси над подом топки при ее смешении со вторичным воздухом. В результате предварительной электротермохимической подготовки топлива изменяются его излучательные свойства при выходе из горелки. Максимум излучения ядра факела сдвигается в нижнюю часть камеры сжигания. Возрастает плотность теплового потока к шлаковой пленке, тем самым повышая ее температуру, что приводит к плавлению шлака и его устойчивому выходу.

В отличие от известного способа вывода жидкого шлака из энергетического котла с использованием мазутных горелок с предварительной гафизикацией мазута предлагается плазменный способ удаления шлака, позволяющий повысить температуру над подом топки за счет более высокой реакционной способности топлива, прошедшего электротермохимическую подготовку в плазменной горелке.

Предлагаемый способ позволяет исключить мазут как второе топливо для стабилизации выхода жидкого шлака в регулировочном диапазоне нагрузки котла.

На фиг. 1 приведена схема установки плазменных подовых горелок на котле; на фиг.2 конструкция плазменной предвключенной подовой горелки.

Котел для реализации заявленного способа содержит топку 1 с двумя плазменными подовыми горелками 2, расположенными на боковых стенках топки 1 выше линии пода, но ниже оси установки основных горелок 3.

В корпусе горелок 2 встроены плазмотроны 4. В полости корпуса горелки 2 образована предвключенная газификационная камера 5, внутренняя сторона которой покрыта огнеупорным теплоизоляционным материалом. В тракте подачи первичного воздуха в камеру 5 установлен смеситель 6. Вокруг камеры 5 размещен кольцевой коллектор 7 для подачи вторичного воздуха.

Предлагаемый способ удаления жидкого шлака из топки энергетического котла осуществляется следующим образом.

На подовые горелки 2 подают первичный и вторичный воздух, затем включают плазмотроны 4, встроенные в корпуса горелок 2 и осуществляют подачу пылевоздушной смеси в горелки 2, осуществляя тем самым формирование дополнительного топливного факела. Поток пылеугольной смеси в газификационной камере 5 каждой подовой горелки 2 подвергается электротермическому воздействию со стороны плазменной струи, тем самым осуществляется электротермохимическая подготовка топлива, повышающего реакционную способность коксового остатка. За счет дополнительного топливного факела, формируемого плазменными предкамерными горелками 2 и дожигания части несгоревшей пыли, сепарирующейся из факела основных горелок 3, происходит возрастание температуры в надподовом пространстве и в районе шлаковых леток и обеспечивается устойчивый выход жидкого шлака.

Подача угольной пыли в горелку 2 осуществляется первичным воздухом через смеситель 6. Подача вторичного воздуха осуществляется по кольцевому коллектору вдоль выходной части газификационной камеры 5.

Расход первичного и вторичного воздуха регулируется шиберами.

Пример. Для осуществления стабильного вывода жидкого шлака из котлоагрегата ВКЗ-640-140 по боковым стенкам топки 1 последнего было установлено две предкамерных подовых плазменных горелки 2, расположенных на 0,3 м выше линии пода топки 1 и на 1 м ниже оси основных горелок 3. В качестве источника питания плазмотронов 4 использовался серийно выпускаемый источник питания постоянного тока ТП 4-500/460. Электрическая мощность плазмотронов 4 составляла 70 кВт.

На плазменные горелки 2 осуществляли подачу первичного воздуха (65 ^o С) из коллектора воздуходувок и вторичного воздуха (355 ^o C), забираемого из общего короба и подаваемого по кольцевому коллектору 7 вдоль газификационной камеры 5 горелок 2, затем включали плазмотроны 4, встроенные в корпуса подовых горелок 2 и осуществляли подачу угольной пыли от пылепитателей 3, расход топлива на горелку 3,7 т/ч.

В качестве угольной пыли использовалась смесь Холбольджинского и Ирша-Бородинского углей со следующими характеристиками: влажность угольной пыли W^пя 19,3 зольность A^c 13,8 выход летучих V^г_в= 43,5 %; высшая теплота сгорания Q^d_р= 5175 ккал

Химический состав угольной пыли, SiO₂ 48,5; Fe₂O₃ 12,0; CaO 17,3; MgO 2,9.

Фрикционный состав угольной пыли по данным ситового анализа, R₉₀ 80; R₂₀₀ 50; R₅₀₀ 4,8.

Поток пылеугольной смеси в газификационной камере 5 горелок 2 подвергался электротермическому воздействию со стороны плазменной струи. Температура факела на выходе из плазменных горелок 2 достигала 1300^oС.