Metode sagorevanja čvrstih goriva u energetskim kotlovima. Metode sagorevanja čvrstih goriva. Metoda sagorevanja bakljom. Komorne peći na prah

Uređaji za sagorevanje ili ložište su glavni element kotlovske jedinice ili ložišta i služi za sagorevanje goriva na najekonomičniji način i pretvaranje njegove hemijske energije u toplotu na najekonomičniji način. Postoje sledeće glavne metode sagorevanja čvrstog goriva: 1) sloj; 2) baklja (komora); 3) vrtlog; 4) sagorevanje u fluidizovanom sloju. Za sagorevanje tečnih i gasovitih goriva koristi se samo metoda baklje. 1. Metoda slojeva - proces sagorevanja se vrši u slojevitim pećima. Slojna ložišta se mogu podijeliti u 3 grupe: 1) ložišta sa fiksnom rešetkom i ložište koje na njoj nepomično leži gust sloj gorivo. Kako se povećava brzina prolaska goriva kroz sloj goriva. Ovo poslednje može da proključa. Ovaj sloj goriva intenzivnije gori zbog povećanja kontaktne površine sa zrakom. 2. Ložišta sa fiksnom rešetkom i slojevima goriva koji se kreću duž nje. 3. Ložišta sa slojem goriva koji se kreće zajedno sa rešetkom.

1 – pepeo; 2 – rešetka; 3 – sloj goriva; 4 – komora za sagorevanje; 5 – koplje za dovod vazduha; 6 – prozor za dovod goriva.

Ložište je predviđeno za sagorevanje svih vrsta goriva.

Standardna rešetka tipa RPK– Sastoji se od rešetki raspoređenih u nekoliko redova i postavljenih na osovine pravokutnog poprečnog presjeka. Kada se osovine okreću pod uglom rotacije od 30 0, redovi rešetki se naginju pod istim uglom, a kroz nastale praznine šljaka se izlijeva iz rešetke u pepeljaru. Rešetke imaju dimenzije u rasponu od 900 do 3600 mm širine i od 915 do 3660 mm dužine. Najčešći tip slojnog ložišta je mehanizovano slojno ložište sa mehaničkim lančanim prenosom. Mehanička rešetka je napravljena u obliku beskrajne rešetke koja se pomiče duboko u ložište zajedno sa slojem gorućeg goriva koji leži na njemu. Gorivo prolazi kroz sve faze sagorevanja i uliva se u bunker za šljaku u obliku prašine. Brzina kretanja sita može se mijenjati ovisno o potrošnji goriva od 2 do 16 m/h. Ova ložišta služe za sagorevanje sortiranog antracita sa komadima veličine do 40 mm. Posebna karakteristika slojevitih ložišta je prisustvo rezerve goriva na rešetki, koja vam omogućava da regulišete snagu ložišta promjenom količine dovedenog zraka i osigurava stabilnost procesa izgaranja. Metoda slojeva nije prikladna za velike elektrane, ali u elektranama male i srednje snage ova metoda se široko koristi. 2. Metoda baklje. Za razliku od slojnog tipa, karakteriše ga kontinuitet kretanja čestica goriva u prostoru za sagorevanje zajedno sa protokom vazduha i produkata sagorevanja, u kojima su suspendovane. Na slici je prikazana komora za sagorevanje sa spaljivanjem goriva. Sastoji se od gorionika 1. komore za sagorevanje 2, cevi za ključanje 3, cevi zadnjeg ekrana 4, levka za stajnjak 5. U gorionik 1 se dovode prethodno usitnjeno gorivo u vidu ugljene prašine i mešavine gasova, a u njega se uduvava sekundarni vazduh. kroz niz rupa. Struja gas-vazduh sa suspendovanim česticama čvrstog goriva se pali na izlazu iz gorionika u peć 2. U komori za sagorevanje gorivo sagoreva i formira goruću buktinju. Toplota koja se oslobađa tokom sagorevanja goriva u obliku zračenja i konvekcije prenosi se na vodu koja cirkuliše u cevima za ključanje i cevima zadnjeg ekrana. Ostatak sagorelog goriva ulazi u levak za šljaku i zatim se ispušta. Glavna prednost ovog načina sagorijevanja je mogućnost stvaranja moćnih peći kapaciteta pare do 2000 t/h i mogućnost ekonomičnog i pouzdanog sagorijevanja pepela, mokrih i otpadnih goriva pod kotlovima različitih kapaciteta. Nedostaci ove metode su: 1) visoka cijena sistema za pripremu prašine; 2) Velika potrošnja električna energija za mljevenje; 3) Nešto manja toplotna opterećenja ložišta nego kod slojnih ložišta, što doprinosi zapreminskim uslovima ložišta. Priprema prašine iz grudnog goriva sastoji se od sljedećih operacija: 1. Uklanjanje metalnih predmeta iz goriva pomoću magnetnih separatora. 2. Drobljenje velikih komada goriva u drobilicama do veličine 15-25 mm. 3. Sušenje i mljevenje goriva u specijalnim mlinovima i klasifikacija goriva. 4. Klasifikacija. Za drobljenje velikih komada možete koristiti kuglaste, valjkaste ili konusne drobilice. Kao oprema za mlevenje u sistemu pripreme prašine koriste se mlinovi s kugličnim bubnjem i brzi mlinovi sa čekićem sa aksijalnim i diskovnim dovodom sredstva za sušenje. Okrugli i prorezni gorionici se koriste za sagorevanje goriva u prahu. Postavljaju se ispred prednjeg zida ložišta, naspram bočnih zidova, a takođe i u uglovima ložišta. Za frontalno i kontra prskanje koriste se okrugli turbulentni gorionici koji stvaraju kratku baklju.

Uređaj za sagorijevanje, odnosno ložište, kao glavni element kotlovske jedinice, dizajniran je za sagorijevanje goriva kako bi se oslobodila toplina koja se u njemu nalazi i dobili produkti izgaranja s najvišom mogućom temperaturom. Istovremeno, ložište služi i kao uređaj za izmjenu topline u kojem se toplina zračenjem prenosi iz zone sagorijevanja na hladnije okolne grijne površine kotla, kao i uređaj za hvatanje i uklanjanje dijela žarišnih ostataka pri gorenju. čvrsto gorivo.

Prema načinu sagorevanja goriva uređaji za sagorevanje se dele na slojne i komorne. U slojevitim ložištima se sagoreva čvrsto grudasto gorivo u sloju, u komornim ložištima - gasovito, tečno i prašnjavo gorivo sagoreva u suspendovanom stanju.

Moderna kotlovi Obično se koriste tri glavne metode sagorevanja čvrstih goriva: sloj, baklja i vorteks.

Slojna ložišta. Peći u kojima se grudasto čvrsto gorivo sagoreva u slojevima nazivaju se slojevitim. Ovo ložište se sastoji od rešetke koja podržava sloj grudnog goriva i komore za sagorevanje u kojoj se sagorevaju zapaljive isparljive supstance. Svako ložište je dizajnirano za sagorijevanje određene vrste goriva. Dizajn ložišta je raznolik, a svako od njih odgovara određenom načinu sagorijevanja. Performanse i efikasnost instalacije kotla zavise od veličine i dizajna ložišta.

Slojevite peći za sagorevanje različitih vrsta čvrstog goriva dele se na unutrašnje i spoljašnje, sa horizontalnim i kosim rešetkama.

Ložišta koja se nalaze unutar kotlovske obloge nazivaju se unutrašnjim, a ona koja se nalaze izvan obloge i dodatno pričvršćena na kotao nazivaju se spoljašnja.

U zavisnosti od načina snabdevanja gorivom i organizacije održavanja, slojevita ložišta se dele na ručna, polumehanička i mehanizovana.

Ručna ložišta su ona kod kojih sve tri operacije – dovod goriva u ložište, bušenje i uklanjanje šljake (žarišnih ostataka) iz ložišta – rukovalac obavlja ručno. Ova ložišta imaju horizontalnu rešetku.

Polumehanička ložišta su ona u kojima se mehaniziraju jedna ili dvije operacije. Tu spadaju mine sa kosim rešetkama, u kojima se gorivo ručno ubacuje u ložište dok sagorijeva nižim slojevima kreće se duž kosih rešetki pod uticajem sopstvene mase.

Mehanizovana ložišta su ona u kojima se dovod goriva, njegovo uvrtanje i uklanjanje fokalnih ostataka iz ložišta vrše mehaničkim pogonom bez ručne intervencije vozača. Gorivo ulazi u ložište u kontinuiranom toku.

Slojne peći za sagorevanje čvrstih goriva dele se u tri klase:

• ložišta sa fiksnom rešetkom i fiksnim slojem goriva koji leži na njoj, što uključuje ložište sa ručnom horizontalnom rešetkom. Na ovoj rešetki se mogu sagorevati sve vrste čvrstog goriva, ali se zbog ručnog rada koristi ispod kotlova parnog kapaciteta do 1-2 t/h. Pod kotlovima parnog kapaciteta do 6,5-10 t/h ugrađuju se ložišta sa posipačima u koje se svježe gorivo kontinuirano mehanički unosi i razbacuje po površini rešetke;
• ložišta sa fiksnom rešetkom i slojem goriva koji se kreće duž njega, koji uključuju ložišta sa šuštavom šipkom i ložišta sa kosom rešetkom. U ložištima sa šuštavom šipkom gorivo se pomiče duž fiksne horizontalne rešetke posebnom šipkom posebnog oblika, koja vrši povratno kretanje duž rešetke. Koriste se za sagorevanje mrkog uglja pod kotlovima parnog kapaciteta do 6,5 t/h; u ložištima sa kosom rešetkom svježe gorivo, ubačeno u ložište odozgo, klizi na dno ložišta jer gori pod utjecajem gravitacije. Takva ložišta se koriste za spaljivanje drvnog otpada i treseta pod kotlovima kapaciteta pare do 2,5 t/h; brze rudničke peći sistema V.V. Pomerantsev koriste se za sagorevanje treseta pod kotlovima kapaciteta pare do 6,5 t/h za sagorevanje drvnog otpada pod kotlovima kapaciteta pare od 20 t/h;
• ložišta sa pokretnim mehaničkim lančanim rešetkama dva tipa: naprijed i nazad. Lančana rešetka s direktnim kretanjem kreće se od prednjeg zida prema stražnjem zidu ložišta. Gorivo teče do rešetke gravitacijom. Reverzna lančana rešetka se pomiče od stražnje do prednje stijenke ložišta. Gorivo se na rešetku dovodi pomoću posipača. Ložišta sa lančanim rešetkama koriste se za sagorevanje kamenog, mrkog i antracita pod kotlovima parnog kapaciteta od 10 do 35 t/h.

Komorna (baklja) ložišta. Komorne peći se koriste za sagorevanje čvrstih, tečnih i gasovitih goriva. U tom slučaju, čvrsto gorivo se prvo mora samljeti u fini prah u specijalnim instalacijama za pripremu prašine - mlinovima za mljevenje uglja, a tekuće gorivo se raspršuje u vrlo male kapi u mlaznicama lož ulja. Gasovito gorivo ne zahtijeva preliminarnu pripremu.

Metoda baklje vam omogućava sagorevanje širokog spektra goriva niskog kvaliteta sa visokom pouzdanošću i efikasnošću. Čvrsta goriva u prahu sagorevaju se ispod kotlova parnog kapaciteta 35 t/h i više, a tečna i gasovita goriva se sagorevaju pod kotlovima bilo kog parnog kapaciteta.

Komorna ložišta su pravougaone prizmatične komore izrađene od vatrostalne cigle ili vatrostalnog betona. Zidovi komore za sagorevanje su iznutra prekriveni sistemom cevi za ključanje - paravanima za vodu za sagorevanje. Predstavljaju efektivnu grejnu površinu kotla, prijem veliki broj toplote koju emituje gorionik, istovremeno štite zidove komore za sagorevanje od habanja i razaranja pod uticajem visoke temperature gorionika i rastaljene šljake.

Prema načinu uklanjanja šljake, peći za raspršivanje goriva u prahu dijele se u dvije klase: sa uklanjanjem čvrste i tekuće šljake.

Komora peći sa čvrstim uklanjanjem šljake odozdo ima oblik lijevka, koji se naziva hladni lijevak. Kapljice šljake koje padaju iz gorionika padaju u ovaj lijevak, stvrdnjavaju se zbog niže temperature u lijevu, granuliraju se u pojedinačna zrna i kroz vrat ulaze u uređaj za prijem šljake. Komora za sagorevanje b sa tečnim uklanjanjem šljake je izvedena sa horizontalnim ili blago nagnutim ognjištem, koje u donjem delu ložišta ima toplotnu izolaciju za održavanje temperature iznad tačke topljenja pepela. Rastopljena šljaka koja pada iz gorionika na ložište ostaje u rastopljenom stanju i istječe iz peći kroz otvor za slavinu u kadu za prijem šljake napunjenu vodom, stvrdnjava se i puca u sitne čestice.

Peći s tečnim uklanjanjem šljake dijele se na jednokomorne i dvokomorne.

U dvokomornim ložištima ložište je podijeljeno na komoru za sagorijevanje goriva i komoru za hlađenje produkta izgaranja. Komora za sagorijevanje je pouzdano prekrivena toplinskom izolacijom kako bi se stvorila maksimalna temperatura kako bi se pouzdano proizvodila tečna šljaka. Peći na tečna i gasovita goriva ponekad se izrađuju sa horizontalnim ili blago nagnutim dnom, koje ponekad nije zaštićeno. Položaj plamenika u komori za sagorevanje vrši se na prednjim i bočnim zidovima, kao iu njegovim uglovima. Gorionici mogu biti direktno ili vrtložni.

Način sagorevanja goriva bira se u zavisnosti od vrste i vrste goriva, kao i snage pare kotlovske jedinice.

Postoje tri metode sagorevanja goriva: slojevito, pri čemu se gorivo u sloju uduvava vazduhom i sagoreva; baklja, kada mješavina goriva i zraka gori u baklji u suspendiranom stanju dok se kreće kroz komoru za sagorijevanje, i vrtlog (ciklon), u kojem mješavina goriva i zraka kruži duž aerodinamične konture zbog centrifugalnih sila. Baklja i vortex metode se mogu kombinovati u komorne metode.

Proces slojevito sagorevanje čvrstog goriva javlja se u fiksnom ili fluidiziranom sloju (fluidizirano). U fiksnom sloju (slika 2.6, A) komadi goriva se ne pomiču u odnosu na rešetku ispod koje se dovodi vazduh neophodan za sagorevanje. U fluidizovanom sloju (slika 2.6, b) čestice čvrstog goriva se intenzivno kreću jedna u odnosu na drugu pod uticajem vazdušnog pritiska velike brzine. Brzina protoka pri kojoj je narušena stabilnost sloja i počinje povratno kretanje čestica iznad rešetke naziva se kritičan. Fluidizirani sloj postoji u granicama brzine od početka fluidizacije do pneumatskog transportnog načina.

Rice. 2.6. Šeme sagorevanja goriva: A– u fiksnom sloju; b– u fluidizovanom sloju; V– proces baklje direktnog toka; G– vorteks proces; d– struktura fiksnog sloja tokom sagorevanja goriva i promena a, O 2 , CO, CO 2 i t po debljini sloja: 1 – mreža; 2 – šljaka; 3 – gori koks;
4 – gorivo; 5 – plamen supersloja

Na sl. 2.6, d prikazana je struktura fiksnog sloja. Gorivo 4, izliveno na zapaljeni koks, se zagrijava. Oslobođene isparljive tvari sagorevaju, formirajući supraslojni plamen 5. Maksimalna temperatura (1300 – 1500 °C) se uočava u području sagorijevanja čestica koksa 3. U sloju se mogu razlikovati dvije zone: oksidativna, a > 1 ; restorativni, a< 1.
U zoni oksidacije, produkti reakcije goriva i oksidatora su: CO 2 i CO. Kako se koristi zrak, brzina formiranja CO 2 usporava, njegova maksimalna vrijednost se postiže sa viškom zraka a = 1. U redukcijskoj zoni zbog nedovoljnog kisika (a< 1) начинается реакция между CO 2 i formiranje sagorevanja koksa (ugljika). CO. Koncentracija CO u produktima sagorijevanja se povećava, i CO 2 smanjuje. Dužina zona zavisi od prosečne veličine d točestice goriva su sljedeće: L 1 = (2 – 4) d to; L 2 = (4 – 6) d to. Za dužine zona L 1 i L 2 (u smjeru njihovog smanjenja) pod utjecajem su povećanja sadržaja hlapljivih goriva i smanjenja sadržaja pepela A r, porast temperature vazduha.

Jer u zoni 2 osim CO sadržano N 2 i CH 4, čija je pojava povezana s oslobađanjem isparljivih tvari, a zatim se za njihovo naknadno sagorijevanje dio zraka dovodi kroz puhajuće mlaznice koje se nalaze iznad sloja.

U fluidiziranom sloju su suspendirane velike frakcije goriva. Fluidizirani sloj može biti visokotemperaturni ili niskotemperaturni. Niskotemperaturno (800 – 900 °C) sagorevanje goriva postiže se postavljanjem grejne površine kotla u fluidizovani sloj. Za razliku od fiksnog sloja, gde veličina čestica goriva dostiže 100 mm, zdrobljeni ugalj se sagoreva u fluidizovanom sloju sa d to£25mm.
Sloj sadrži 5-7% goriva (po zapremini). Koeficijent prijenosa topline na površine koje se nalaze u sloju je prilično visok i dostiže 850 kJ/(m 2 ×h×K). Prilikom sagorijevanja goriva s malo pepela, radi povećanja prijenosa topline, u sloj se unose punila u obliku inertnih zrnatih materijala: šljaka, pijesak, dolomit. Dolomit veže okside sumpora
(do 90%), što rezultira smanjenom vjerovatnoćom korozije na niskim temperaturama. Više nizak nivo temperatura plina u fluidiziranom sloju pomaže u smanjenju stvaranja dušikovih oksida tokom sagorijevanja, čije ispuštanje u atmosferu uzrokuje zagađenje okruženje. Osim toga, otklanja se troska sita, odnosno lijepljenje mineralnog dijela goriva na njih.

Karakteristična karakteristika cirkulirajućeg fluidiziranog sloja je aproksimacija rada sloja u pneumatskom transportnom načinu.

Komorni način sagorevanja čvrstih goriva izvodi se uglavnom u snažnim kotlovima. U komornom sagorijevanju, čvrsto gorivo samljeveno do praškastog stanja i prethodno osušeno se sa dijelom zraka (primarnog) dovodi kroz gorionike u peć. Ostatak zraka (sekundarni) se uvodi u zonu sagorijevanja najčešće kroz iste gorionike ili kroz posebne mlaznice kako bi se osiguralo potpuno sagorijevanje goriva. U peći, praškasto gorivo sagoreva u suspenziji u sistemu interakcijskih tokova gasa i vazduha koji se kreću u njegovoj zapremini. Sa većim mljevenjem goriva, reakciona površina se značajno povećava, a samim tim hemijske reakcije sagorevanje.

Karakteristika mljevenja na čvrsto gorivo je specifično područje F pl površina prašine ili ukupna površina čestica prašine težine 1 kg (m 2 /kg). Za sferne čestice iste (monodisperzne) veličine, vrijednost F pl je obrnuto proporcionalna prečniku čestica prašine.

U stvarnosti, prašina dobijena tokom mlevenja ima polidisperzni sastav i složen oblik. Za karakterizaciju kvalitete mljevenja polidisperzne prašine, uz specifičnu površinu prašine, koriste se rezultati njenog prosijavanja na sita različitih veličina. Na osnovu podataka o prosejavanju konstruiše se karakteristika zrna (ili mlevenja) prašine u vidu zavisnosti ostataka na situ od veličine mreže sita 200 mikrona - R 90 i R 200. Prethodnom pripremom goriva i zagrevanjem vazduha obezbeđuje se sagorevanje čvrstog goriva u peći u relativno kratkom vremenskom periodu (nekoliko sekundi) dok su prašinasto-vazdušni tokovi (baklje) prisutni u njenoj zapremini.

Tehnološke metode za organizaciju sagorijevanja karakteriziraju određeni unos goriva i zraka u peć. U većini sistema za pripremu praha, gorivo se transportuje u peć primarnim vazduhom, koji je samo deo ukupne količine vazduha potrebnog za proces sagorevanja. Dovod sekundarnog zraka u peć i organizacija njegove interakcije s primarnim zrakom vrši se u plameniku.

Komorna metoda se, za razliku od slojne metode, također koristi za sagorijevanje plinovitih i tečnih goriva. Plinovito gorivo ulazi u komoru za sagorijevanje kroz gorionik, a tekuće gorivo ulazi kroz mlaznice u raspršenom obliku.

Slojna ložišta

Fiksno ložište može biti ručno, polumehaničko ili mehaničko sa lančanom rešetkom. Mehaničko ložište naziva se slojni uređaj za sagorijevanje u kojem se sve operacije (nabavka gorivom, uklanjanje šljake) izvode mehanizmima. Prilikom servisiranja polumehaničkih ložišta uz mehanizme se koristi ručni rad. Postoje ložišta sa pravolinijom (slika 2.7, A) i obrnuto (slika 2.7, b) pomeranjem rešetki 1, koje pokreću lančanici 2. Potrošnja goriva koja se dovodi iz rezervoara 3 reguliše se visinom ugradnje kapije 4 (vidi sliku 2.7, A)ili brzinu kretanja dispenzera 7 (slika 2.7, b). U rešetkama sa povratnim kretanjem gorivo se na platno dovodi mehaničkim posipačima 8 (slika 2.7, b, c) ili pneumatski (slika 2.7, G)tip. Male frakcije goriva sagorevaju u suspenziji, a velike frakcije sagorevaju u sloju na rešetki, ispod koje se dovodi vazduh 9. Zagrevanje, paljenje i sagorevanje goriva nastaje usled toplote koja se prenosi zračenjem od produkata sagorevanja. Šljaka 6 pomoću sredstva za uklanjanje šljake 5 (slika 2.7, A) ili pod uticajem sopstvene težine (slika 2.7, b) ulazi u bunker za šljaku.

Struktura gorućeg sloja prikazana je na Sl. 2.7, A. Region III sagorevanje koksa posle zone II zagrijavanje ulaznog goriva (zona I) nalazi se u središnjem dijelu rešetke. Ovdje se također nalazi zona za oporavak. IV. Neujednačen stepen sagorevanja goriva po dužini rešetke dovodi do potrebe za sekcijskim dovodom vazduha. Većina oksidator mora biti doveden u zonu III, manja količina - do kraja zone reakcije koksa i vrlo mala - do zone II priprema goriva za sagorevanje i zonu V sagorevanje šljake. Ovaj uslov je zadovoljen stepenastim rasporedom viška vazduha a 1 po dužini rešetke. Dovod iste količine zraka u sve sekcije može dovesti do povećanog viška zraka na kraju ploče rešetke, zbog čega neće biti dovoljno zraka za sagorijevanje koksa (kriva a 1) u zoni III.

Glavni nedostatak ložišta sa lančanim rešetkama je povećan gubitak toplote usled nepotpunog sagorevanja goriva. Opseg primjene takvih rešetki ograničen je na kotlove parnog kapaciteta D= 10 kg/s i goriva sa isparljivim oslobađanjem = 20% i smanjena vlažnost.

Peći s fluidiziranim slojem karakteriziraju smanjene emisije štetnih spojeva kao npr NO x, SO 2, mala vjerovatnoća zguranja sita, mogućnost (zbog niske temperature plinova) zasićenja volumena peći grijaćim površinama. Njihovi nedostaci su povećano nepotpuno sagorijevanje goriva, visoka aerodinamička otpornost rešetke i sloja, te uzak opseg kontrole izlazne pare kotla.

Rice. 2.7. Šeme rada lančanih sita i vrste bacača goriva: A, b– ložišta sa direktnim i povratnim kretanjem rešetki; V, G– mehanički i pneumatski posipači;
1 – mreža; 2 – zvjezdice; 3 – bunker; 4 – kapija; 5 – odstranjivač šljake; 6 – šljaka; 7 – dozator goriva; 8 – bacač; 9 – dovod vazduha; I – zona svježeg goriva; II – zona grijanja goriva;
III – oblast sagorevanja koksa (oksidacija); IV – zona oporavka; V – zona sagorevanja goriva

Slojnu metodu sagorevanja goriva karakterišu relativno niske brzine procesa sagorevanja, smanjena efikasnost i pouzdanost. Stoga nije pronašao primjenu u kotlovima visokih performansi.

Vlasnici patenta RU 2553748:

Pronalazak se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u pećima i generatorima toplote razne vrste korišćenje organskog goriva za sagorevanje.

Poznata je metoda za efikasno sagorevanje goriva odvajanjem gasa (proizvodi reakcije sagorevanja), na primer, metoda za odvajanje gasova korišćenjem membrana sa upuhvanjem permeata za uklanjanje CO 2 iz produkata sagorevanja prema patentu 2489197 (RU) Nosilac patenta: MEMBRANA TECHNOLOGY AND RESEARCH, INC (SAD), Autori BAKER Richard (SAD), WIDGEMANS Johannes Gee (SAD), itd.

Implementacija ove metode sagorijevanja provodi se u nekoliko faza: faza hvatanja ugljičnog dioksida, faza odvajanja membranskog plina koja radi u kombinaciji sa kompresijom i kondenzacijom kako bi se proizveo produkt ugljičnog dioksida u obliku tekućine i faza propuštanja u kojoj ulazni vazduh ili kiseonik se primenjuju u komoru za sagorevanje kao gas za pročišćavanje. Nedostatak ove metode je što je teško implementirati, jer uključuje mnoge dodatne korake standardnog tipa, kao što su grijanje, hlađenje, kompresija, kondenzacija, pumpanje, razne vrste separacije i/ili frakcioniranja, kao i praćenje pritisci, temperature, tokovi itd. itd., ovom metodom se ugljični dioksid hvata iz otpadnog toka nastalog sagorijevanjem goriva, razrijeđenog balastnim plinovima, koji stoga ima nižu temperaturu.

Najbliži tehničko rješenje(prototip) je metoda sagorevanja čvrstih goriva u domaćinstvu peći za grijanje prema patentu 2239750 (RU), autori Ten V.I. (RU) i Ten G.Ch. (RU), Tentar patenta Valerij Ivanovič (RU).

Ova metoda uključuje punjenje goriva na rešetku peći, stvaranje propuha u njenom radnom prostoru, paljenje i sagorevanje goriva uz odvođenje produkata sagorevanja u atmosferu, regulisanje promaje i količine produkata sagorevanja koji se uklanjaju iz peći blagim otvaranjem. zaklopke za pepeo i dimnjake.

Nedostatak ovog načina sagorijevanja čvrstog goriva je njegova složenost u implementaciji, zbog podjele procesa na više odvojenih perioda, u svakom od kojih se gorivo ponovo pali, dovodi u intenzivan način sagorijevanja i nakon dostizanja zadanu temperaturu peći, proces sagorijevanja se prenosi u režim slabljenja, zatim se paljenje ponovo izvodi pomoću složene automatizacije i korištenjem tekućeg ili plinovitog goriva. Nedostatak ovih i drugih sličnih metoda sagorevanja goriva je mešanje produkata sagorevanja, izvora toplote (CO 2 i H 2 O), u reakcionoj zoni, u jednu struju sa balastnim gasovima (azot, višak vazduha itd.) , što pogoršava uslove za sagorevanje goriva i korišćenje oslobođene toplote (korisna toplota se oduzima i ispušta u atmosferu).

Predloženi pronalazak ima za cilj poboljšanje uslova sagorevanja goriva i povećanje količine toplotne energije koju oslobađa gorivo.

Tehnički rezultat predložene metode je povećanje efikasnosti peći i generatora toplote sagorevanjem zapaljivih gasova u srednja zona poklopcem peći i uklanjanjem balastnih gasova iz zone sagorevanja, kao i izlaganjem vrućeg ugljenika pregrijanoj vodenoj pari.

Predloženi način sagorevanja goriva ilustrovan je grafičkim materijalom, gde su usvojene sledeće oznake: 1 - zona reakcije sagorevanja; 2 - jama za pepeo (jama za pepeo); 3 - dovod primarnog vazduha za paljenje, održavanje sagorevanja i gasifikaciju goriva (isparljivi zapaljivi gasovi); 4 - komora za sagorevanje sa gorivom; 5 - ugljovodonik (isparljivi gasovi); 6 - dovod sekundarnog vazduha u zonu sagorevanja za sagorevanje isparljivih zapaljivih gasova; 7 - štetni nezapaljivi balastni gasovi koji ne učestvuju u sagorevanju; 8 - dovod pregrijane pare; 9 - korisni topli proizvodi - nosači topline, ugljični dioksid i vodena para; 10 - zona razmjene toplote; 11 - rešetka; 12 - izlaz plinova iz poklopca peći.

Predložena metoda se izvodi na sljedeći način. Čvrsto gorivo se ubacuje na rešetku 11, pali se, a primarni vazduh ulazi kroz ventilator 2 i rešetku 11. Zatim, nakon paljenja, sekundarni vazduh 6 ulazi u zvono direktno u zonu sagorevanja da bi sagoreo isparljive zapaljive gasove. Kao rezultat reakcije sagorijevanja pojavljuje se mješavina nepovezanih plinova: vrući ugljični dioksid i vodena para i relativno hladni balastni plinovi - višak zraka i oslobođenog dušika u svom sastavu (višak zraka s visokim sadržajem dušika). Posebnost dizajna zvonastog tipa je da se tokom reakcije sagorevanja odvajaju nastali gasovi. Vrući gasovi se dižu prema gore, oslobađajući se toplotnu energiju kapulja, a hladne čestice balastnih gasova padaju niz područja haube sa niske temperature. Reakcije sagorevanja goriva izražene su dobro poznatim jednačinama sagorevanja. Omjeri supstanci koje reaguju se održavaju, kao i njihov sastav. To jest, ugljik C, vodik H2 reagiraju s kisikom O2 u količini određenoj kemijskim jednadžbama:

druge supstance ne mogu da reaguju. Reakcija sagorevanja odvija se u zoni sagorevanja između ugljovodonika i kiseonika bez učešća balastnih gasova, dok se azot oslobođen iz vazduha u sastavu viška vazduha, manje zagrejan, istiskuje kroz donji deo zvona (izlaznu cev nije prikazan na dijagramu). Nakon što se komora za sagorijevanje zagrije i u njoj se nalazi vrući ugljik, pregrijana vodena para 8 se dovodi u zvono ispod zone dovoda sekundarnog zraka. Kao rezultat interakcije ugljika sa vodenom parom na visokim temperaturama nastaju zapaljivi gasovi u skladu sa poznatim hemijskim jednačinama

na niskoj temperaturi sa ukupnim pozitivnim toplotnim efektom, koji pospešuju proces sagorevanja goriva i povećavaju prenos toplote sa njega. Implementacijom predloženog načina sagorevanja goriva povećaće se efikasnost peći i generatora toplote. Predložena metoda je prilično jednostavna za implementaciju, ne zahtijeva složenu opremu i može se široko koristiti u industriji iu svakodnevnom životu.

IZVORI INFORMACIJA

1. Patent Ruska Federacija br. 2489197, IPC B01D 53/22 (2006.01). Metoda za odvajanje plinova korištenjem membrana s pročišćavanjem permeatom za uklanjanje ugljičnog dioksida iz produkata izgaranja. Vlasnik patenta, MEMBRANE TECHNOLOGY AND RESEARCH, INC. (SAD).

2. Patent Ruske Federacije br. 2239750, IPC F24C 1/08, F24B 1/185. Način sagorijevanja goriva u pećima za grijanje domaćinstva. Vlasnik patenta Ten Valerij Ivanovič.

3. Myakelya K. Peći i kamini. Referentni priručnik. Prevod sa finskog. M.: Stroyizdat, 1987.

4. Ginzburg D.B. Gasifikacija čvrstog goriva. Državna izdavačka kuća literature o građevinarstvu, arhitekturi i građevinskom materijalu. M., 1958.

Metoda sagorevanja goriva u pećima sa poklopcem sa komorom za sagorevanje goriva i rešetkom, uključujući punjenje goriva, paljenje i sagorevanje goriva usled primarnog vazduha koji ulazi kroz pepeljaru, naznačen time što se odvija kretanje gasova u haubi izlazi bez upotrebe promaje cevi, sa mogućnošću akumulacije vrućih gasova u gornjem delu zvona, dok se sekundarni vazduh dovodi u zvono direktno u zonu sagorevanja, dok se vrući gasovi dižu prema gore, odajući toplotnu energiju u zvono, a hladne čestice balastnih gasova padaju niz zone zvona sa sniženom temperaturom, nakon zagrevanja komore za sagorevanje u njega, ispod dovoda sekundarnog vazduha, pregrijana vodena para se dovodi do vrućeg ugljenika i dobijaju se zapaljivi gasovi.

Slični patenti:

Grupa pronalazaka odnosi se na uređaje za proizvodnju pare. Tehnički rezultat je povećanje efikasnosti kupki.

Pronalazak se odnosi na uređaj za kuvanje hrane na paru. Uređaj za kuhanje sadrži grijaću komoru u koju se stavlja i zagrijava hrana, sredstvo za grijanje koje zagrijava hranu, spremnik za proizvodnju pare uključujući komoru za isparavanje vode, izvor topline koji zagrijava spremnik za proizvodnju pare, uređaj za dovod vode koji isporučuje vodu do komore za isparavanje vode, dovodni otvor za dovod pare iz komore za isparavanje vode, izlaz koji ispušta paru dovedenu iz dovodnog otvora u komoru za grijanje, tampon komora koja komunicira sa dovodnim otvorom i izlazni otvor se nalazi između isparavanja vode komore i komore za grijanje, a između pufer komore i komore za isparavanje vode nalazi se izvor topline.

Pronalazak se odnosi na aparate za domaćinstvo, odnosno na uređaje za kuvanje hrane u poljskim uslovima. Kamp peć za jednokratnu upotrebu sadrži kućište koje sadrži: zid kućišta, dno kućišta, prozor za paljenje goriva, zračne prozore, pri čemu je kućište izrađeno u obliku izreza od limenog ili valovitog limenog materijala i zid kućišta , koji se može savijati i fiksirati oko dna kućišta, ima bravu za zaključavanje, graničnike za držanje grijane posude i graničnike za držanje dna.

Pronalazak se odnosi na uređaje za hemijske laboratorije, odnosno na eksikatore - uređaje za sporo hlađenje, sušenje i skladištenje materija i materijala koji lako apsorbuju vlagu iz vazduha u atmosferi sa niskim pritiskom vodene pare u zatvorenim uslovima uz istovremenu upotrebu adsorbenata.

Pronalazak se odnosi na oblast male energije, posebno na uređaje za snabdevanje toplotom za male privatne kuće i niske zgrade. Tehnički rezultat je smanjenje emisije štetnih tvari na minimalne vrijednosti i povećanje efikasnosti. Uređaj za sagorevanje sadrži kućište, vrata za punjenje goriva i istovar pepela, horizontalnu rešetku ugrađenu u komoru za sagorevanje uređaja i kanal za izduvavanje. Uređaj je opremljen svodom koji se nalazi iznad komore za sagorevanje, rotirajućom komorom iznad svoda, gornjim i donjim posudama za pepeo u donjem delu karoserije i opremljen vratima, izmenljivim mlaznicama za sagorevanje goriva koje se nalaze u dnu kanala za izduvavanje. , horizontalna rešetka sa mogućnošću podešavanja njene ugradnje prema visini komore za sagorevanje. Kanal za izduvavanje se nalazi u sredini komore za sagorevanje i povezan je sa donjim pepeljarom, a napravljen je nagib u zadnjem zidu kućišta. 2 plate f-ly, 4 ill.

Pronalazak se odnosi na termoenergetiku i može se koristiti u pećima i generatorima toplote različitih tipova koji koriste organsko gorivo za sagorevanje. Tehnički rezultat je povećanje efikasnosti peći i generatora toplote. Metoda sagorevanja goriva u pećima sa poklopcem sa komorom za sagorevanje goriva i rešetkom uključuje punjenje goriva, paljenje i sagorevanje goriva usled primarnog vazduha koji ulazi kroz pepeo. Kretanje gasova u zvonu se vrši bez upotrebe promaje cevi, uz mogućnost akumulacije vrućih gasova u gornjem delu zvona. U ovom slučaju, sekundarni zrak se dovodi u haubu direktno u zonu sagorijevanja. Vrući gasovi se dižu prema gore, dajući toplotnu energiju zvonu, a hladne čestice balastnih gasova padaju dole kroz niže temperaturne zone zvona. Nakon zagrevanja komore za sagorevanje, ispod dovoda sekundarnog vazduha, pregrijana vodena para se dovodi do vrućeg ugljenika i dobijaju se zapaljivi gasovi. 1 ill.

Metode sagorevanja čvrstih goriva.

Glavna nalazišta fosilnih goriva.

Raspodjela fosilnih čvrstih goriva na teritoriji SSSR-a je izuzetno neravnomjerna. Industrijski najrazvijenije regije evropskog dijela SSSR-a siromašne su gorivom. Ovdje je od najveće važnosti Donjecki basen, koji ima različite vrste uglja i antracita, ali njegove rezerve goriva više ne zadovoljavaju potrebe. Istovremeno, tanki slojevi i vađenje iz dubokih rudnika čine ovo gorivo skupim (14-16 rubalja/t ekvivalentnog goriva). Najveći dio fosilnih goriva nalazi se u centralnom i Zapadni Sibir, Kazahstan. Ova goriva su jeftinija od goriva u Donjecku (8-10 rubalja/t ekvivalentnog goriva - rudarstvo i 4 rublje/t ekvivalentnog goriva - otvoreno kopanje). Čak i uzimajući u obzir troškove transporta, ispostavilo se da su u evropskom dijelu SSSR-a jeftiniji od onih u Donjecku. Postoje rezerve mrkog uglja u Kansk-Ačinskom basenu (Srednji Sibir). Njegova blizina zemljine površine i debeli slojevi omogućavaju eksploataciju ovog goriva na otvorenom, što ga čini najjeftinijim gorivom u SSSR-u (procijenjeni troškovi 2,5-3 rublje/t standardnog goriva). Iste karakteristike ima i nalazište uglja Ekibastuz (istočni Kazahstan). U odnosu na mrki ugalj Kansk-Ačinsk, takođe se izrađuje plan složene energetsko-tehnološke prerade za proizvodnju vrijednih hemikalija, lignit mazuta i koksa - goriva visoke kalorijske vrijednosti (oko 29,3 MJ/kg).

Rezerve nafte se intenzivno razvijaju u Tjumenskoj oblasti. Proizvodnja nafte i gasnog kondenzata u ovoj oblasti čini oko 50% ukupne proizvodnje u zemlji.

Depoziti prirodni gas dostupni su u mnogim regijama naše zemlje. Najpoznatije su Shebelinskoye, Dashavskoye, Gazliyskoye. Posljednjih godina u Turkmenistanu su otkrivena i aktivno eksploatirana jedinstvena ležišta, Južni Ural iu Tjumenskoj regiji (Shatlykskoye, Orenburgskoye, Medvezhye, Urengoyskoye, Yamburgskoye). Rezerve gasa ovde čine skoro 50% svih poznatih rezervi prirodnog gasa u zemlji. Plinski i naftni pečati otvoreni su na teritoriji Komi Autonomne Sovjetske Socijalističke Republike. Blizina ovog područja industrijskim centrima evropskog dijela SSSR-a tjera na ubrzani razvoj proizvodnje goriva na ovom području sa teškim prirodnim i klimatskim uslovima. Podaci su dati u cijenama iz 1977. godine.

Sagorevanje čvrstih goriva u uređaji za sagorevanje ah se može organizovati na različite načine: baklja, ciklon, u fluidizovanom sloju (slika 1.7). Od njih, najčešća u modernoj velikoj proizvodnji energije je baklja.

Klasifikacija metoda sagorevanja zasniva se na aerodinamičkim karakteristikama procesa, koji određuju uslove za pranje gorućeg goriva oksidantom.

Gotovo neograničeno povećanje snage uređaja za sagorijevanje povezano je sa sagorijevanjem ugljene prašine u zapremini komore za sagorijevanje u suspenziji. Ova metoda sagorevanja goriva se obično naziva baklja. U tom slučaju male čestice goriva se lako transportuju strujanjem zraka i nastalih plinova u poprečnom presjeku komore za sagorijevanje. U ovom slučaju, sagorevanje goriva se dešava u zapremini komore za sagorevanje tokom veoma ograničenog vremena zadržavanja čestica u peći (1-2 s). Brzina sagorevanja goriva određena je površinom sagorevanja.

At ciklonska metoda Tokom sagorevanja, čestice goriva su u intenzivnom vrtložnom kretanju. Za razliku od metode sagorevanja bakljom, čestice goriva su podvrgnute intenzivnom toku i brzo sagorevaju. Metoda ciklona vam omogućava da sagorite krupniju ugljenu prašinu, pa čak i zdrobljeni ugalj. U ciklonu se razvija viša temperatura sagorevanja, što dovodi do prelaska šljake u tečno stanje.

U posljednje vrijeme se koristi nova metoda za sagorijevanje goriva u energetskom sektoru u tzv fluidizovani sloj(Sl. 1.7, c). Zdrobljeno gorivo sa česticama veličine 1-6 mm koje se nalaze na rešetki se upuhuje strujom vazduha takvom brzinom da čestice lebde iznad rešetke i vrše povratne pokrete u vertikalnoj ravni. U ovom slučaju, brzina strujanja gasa i vazduha unutar fluidizovanog sloja je veća nego iznad njega. Manje i djelomično sagorele čestice dižu se do gornjeg dijela fluidiziranog sloja, gdje se protok smanjuje, i tamo izgaraju. Fluidizirani sloj se povećava u volumenu za 1,5-2 puta, njegova visina je obično 0,5-1 m.

Unutar i iznad zapremine fluidiziranog sloja postavljaju se površine koje primaju toplinu u obliku hodnika ili raspoređenog snopa cijevi. Zbog razvijenog provodljivog (kontaktnog) prijenosa topline od vrućih čestica do grijaće površine, specifična apsorpcija topline površina unutar fluidiziranog sloja značajno se povećava. Istovremeno, temperatura plinova u sloju gorenja ostaje relativno niska (800-1000°C), što eliminira pregrijavanje metala i smanjuje stvaranje štetnih dušikovih oksida u produktima sagorijevanja. U isto vrijeme, ova metoda sagorijevanja omogućava da se čvrsti aditivi (na primjer, krečnjak) uvedu u fluidizirani sloj kako bi se neutralizirali nastali oksidi sumpora.

Velike elektrane troše više od 1000 t/h uglja. Čak i kada se gorivo doprema vagonima veće nosivosti (60 - 125 tona) u elektranu, izuzetno je važno da se konstantno istovara 15-30 vagona goriva na sat, što se osigurava upotrebom vagona dampera visokih performansi. za istovar vagona.

Pretvaranje grudnog goriva u ugljenu prašinu vrši se u dvije faze. Prvo, sirovo gorivo je izloženo drobljenje do veličine koja ne prelazi 15 - 25 mm. Zatim smrvljeno gorivo - drobljeno drvo ulazi u bunkere sirovog uglja, nakon čega se melje u mlinovima za mljevenje uglja do konačnog proizvoda – ugljene prašine veličine čestica do 500 mikrona. Istovremeno sa mlevenjem, gorivo se suši kako bi se obezbedila dobra protočnost prašine.