RU2143084C1 - Method for combined-cycle combustion of natural gas, pulverized coal, and gas products of thermochemical treatment of coal - Google Patents
Method for combined-cycle combustion of natural gas, pulverized coal, and gas products of thermochemical treatment of coal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143084C1 RU2143084C1 RU99103155A RU99103155A RU2143084C1 RU 2143084 C1 RU2143084 C1 RU 2143084C1 RU 99103155 A RU99103155 A RU 99103155A RU 99103155 A RU99103155 A RU 99103155A RU 2143084 C1 RU2143084 C1 RU 2143084C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- coal
- gas
- fuel
- furnace
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих природный газ, угольную пыль и газообразные продукты термохимической переработки угля. The invention relates to energy and can be used in boilers of thermal power plants that burn natural gas, coal dust and gaseous products of thermochemical processing of coal.
Известен способ комбинированного сжигания природного газа и угольной пыли путем подачи в вертикальную четырехгранную топку через установленные на одной из стен горелки потоков топлива с воздухом (см. а.с. СССР N 1163088, МПК(6) F 23 C 1/12 от 04.04.1983 г.; Б.И. N 23, 1985 г.). Способ обеспечивает экономичное сжигание топлива и повышает надежность горелок. Однако при подаче в топку газообразных продуктов термохимической переработки угля, вырабатываемых в угольных реакторах вблизи топочных камер, нарушаются условия, обеспечивающие экономичность и надежность горелок, что проявляется в высокой степени недожога топлива. A known method of the combined combustion of natural gas and coal dust by feeding into a vertical tetrahedral furnace through fuel streams with air installed on one of the burner walls (see A.S. USSR N 1163088, IPC (6) F 23
Известен способ комбинированного сжигания в топке природного, коксового, доменного газов и пылевидного топлива (см. а. с. N 1755006, МПК(6) F 23 C 1/12 от 03.07.1990 г.; МПК(6) F 23 1/12; Б.И. N 30, 1992 г.). Способ обеспечивает работу топочной камеры энергетического котла в экономичных и экологически чистых многотопливных режимах. Однако при вводе топливных потоков в комбинациях с газообразными продуктами термохимической переработки угля в топку нарушаются условия ее надежной и экономичной работы также по причине значительного недожога топлива. A known method of combined burning in a furnace of natural, coke oven, blast furnace gas and pulverized fuel (see A. p. N 1755006, IPC (6) F 23
Известен способ работы вертикальной четырехгранной топки для совместного сжигания природного газа и продуктов газификации угля (см. патент РФ N 2026512 от 9.06.1992 г., Б.И. N1, 1995 г.). В соответствии с патентом продукты газификации вводят через сопло в подовой части топочной камеры вдоль ее вертикальной оси, а природный газ и дожигающий воздух - через сопла, установленные на стенах, что минимизирует выход вредных веществ в атмосферу. Недостаток способа связан с отсутствием возможности подачи через горелки, устанавливаемые на стенах, угольной пыли. В отсутствии системы, обеспечивающей шлакоудаление из-под камеры сгорания, происходит накопление золошлаковых частиц до уровня установки воздушных сопел и горелок на стенах с нарушением аэродинамики и температурного режима топки вплоть до погасания факела и останова котла. A known method of operation of a vertical tetrahedral combustion chamber for the joint combustion of natural gas and coal gasification products (see RF patent N 2026512 from 06/09/1992, B.I. N1, 1995). In accordance with the patent, gasification products are introduced through a nozzle in the hearth of the combustion chamber along its vertical axis, and natural gas and afterburning air through nozzles mounted on the walls, which minimizes the release of harmful substances into the atmosphere. The disadvantage of this method is associated with the inability to supply coal dust through the burners installed on the walls. In the absence of a system that ensures slag removal from under the combustion chamber, ash and slag particles accumulate to the level of air nozzles and burners on the walls with a violation of the aerodynamics and temperature conditions of the furnace until the flame goes out and the boiler stops.
Известен способ предварительной термохимической переработки угля в режиме парогазовоздушной газификации в аппаратах кипящего слоя и последующего ввода газообразных продуктов для дожигания в топку (см. патент РФ N 2078283 от 7.03.95 г.; Б.И. N 12, 1997 г.). Недостаток способа - невысокая активность протекания процесса, что вызывает потребность в крупногабаритных аппаратах кипящего слоя, плохо вписываемых в габариты и технологию современных ТЭС. There is a method of preliminary thermochemical processing of coal in the mode of gas-vapor gasification in fluidized bed apparatus and the subsequent introduction of gaseous products for afterburning into the furnace (see RF patent N 2078283 from 03/03/95; B.I.
Наиболее близким к заявляемому является способ сжигания угольной пыли в вертикальной призматической четырехгранной топке путем подачи топлива и первичных порций воздуха через горелки, установленные на одной из стен, и вторичных дожигающих потоков воздуха вдоль стен через сопла (см. а.с. СССР N 964337; МПК(6) F 23 C 7/02 от 11.12.1980 г. Б.И. N 37 от 1982 г.). Протекание горения происходит в бесшлаковочных и экономичных режимах при минимальном выходе вредных оксидов азота. Однако при подаче через горелки газообразных продуктов термохимической переработки угля (продуктов газификации твердого топлива) высока степень недожога топлива. Closest to the claimed is a method of burning coal dust in a vertical prismatic tetrahedral combustion chamber by supplying fuel and primary air portions through burners mounted on one of the walls, and secondary afterburning air flows along the walls through nozzles (see a.s. USSR No. 964337; IPC (6) F 23
Задачей настоящего изобретения является повышение степени выгорания газа, угольной пыли и газообразных продуктов термохимической переработки угля с минимальным выходом оксидов азота, а также увеличение выработки химически активных газообразных продуктов в угольном реакторе. The objective of the present invention is to increase the degree of burnout of gas, coal dust and gaseous products of thermochemical processing of coal with a minimum yield of nitrogen oxides, as well as increasing the production of chemically active gaseous products in a coal reactor.
Для достижения данной задачи в способе комбинированного сжигания природного газа, угольной пыли и газообразных продуктов термохимической переработки угля, реализуемом путем подачи в вертикальную четырехгранную призматическую топку топлива и первичных порций воздуха при количественном недостатке для полного сгорания через установленные на одной из стен горелки и вторичных дожигающих порций воздуха через сопла вдоль стен топки, газ и пыль подают раздельными спутными потоками в смеси с собственными первичными порциями воздуха, а газообразные продукты вырабатывают перед вводом в топку в угольных реакторах в режиме паровоздушной газификации; согласно изобретению газификацию осуществляют в закрученном вихревом потоке, образуемом струями углевоздушной взвеси пара и дымовых газов, а газы термохимической переработки угля из реакторов и соответствующую им первичную порцию воздуха вводят в топку раздельными потоками спутно потокам газовоздушной и пылевоздушной смесям, причем первичную порцию воздуха подают под и над потоками топлива. To achieve this goal, in a method for the combined combustion of natural gas, coal dust and gaseous products of thermochemical processing of coal, implemented by supplying a vertical tetrahedral prismatic furnace of fuel and primary air portions with a quantitative deficiency for complete combustion through burners and secondary afterburning portions installed on one of the walls air through nozzles along the walls of the furnace, gas and dust are supplied in separate satellite flows in a mixture with their own primary portions of air, and gas braznye produce products before entering the furnace in the coal-steam mode reactors gasification; according to the invention, gasification is carried out in a swirling vortex stream formed by jets of carbohydrate suspension of steam and flue gases, and the gases of thermochemical processing of coal from reactors and the corresponding primary portion of air are introduced into the furnace by separate streams in a stream of gas-air and dust-air mixtures, with the primary portion of air being supplied under and over the fuel flows.
Раздельная подача первичных порций воздуха и газообразных продуктов термохимической переработки угля с последующим дожиганием топлива вторичными порциями вблизи экранированных стен топочной камеры обеспечивает минимальный выход оксидов азота с продуктами полного сгорания из топки, спутный ввод газовоздушной и пылевоздушной смесей минимизирует степень недожога топлива; газификация в закрученном вихревом потоке приводит к увеличению газопроизводительности реактора; ввод первичных порций воздуха под и над потоками газообразных продуктов термохимической переработки угля уменьшает выход оксидов азота. Separate supply of primary portions of air and gaseous products of the thermochemical processing of coal, followed by afterburning of fuel by secondary portions near the shielded walls of the combustion chamber, ensures a minimal exit of nitrogen oxides with products of complete combustion from the furnace, and the inlet of gas-air and dust-air mixtures minimizes the degree of underburning of fuel; gasification in a swirling vortex stream leads to an increase in the gas productivity of the reactor; introducing primary portions of air under and above the streams of gaseous products of thermochemical processing of coal reduces the yield of nitrogen oxides.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема вертикальной четырехгранной призматической топки с горелками, размещенными на одной из стен, и узлами подготовки и подачи топлива; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг.3 - схема горелки с рассредоточенными симметричными узлами ввода топлива; на фиг.4 - вид Б на фиг.3; на фиг.5 - схема горелки с сосредоточенными симметричными узлами ввода топлива; на фиг.6 - вид В на фиг.3; на фиг.7 - схема горелки с асимметричными узлами ввода топлива и первичных порций воздуха; на фиг. 8 - вид Г на фиг.7; на фиг.9, 10 - схемы вихревых реакторов с системами ввода углевоздушной взвеси, дымовых газов, отвода газообразных продуктов, дожигания и вывода золы, варианты с цилиндрической и призматической камерами соответственно. The essence of the proposed method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a diagram of a vertical tetrahedral prismatic furnace with burners placed on one of the walls, and fuel preparation and supply units; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1; figure 3 - diagram of a burner with dispersed symmetrical nodes of the fuel input; figure 4 is a view of B in figure 3; figure 5 is a diagram of a burner with concentrated symmetric nodes of the fuel input; figure 6 is a view In figure 3; 7 is a diagram of a burner with asymmetric nodes of the input of fuel and primary portions of air; in FIG. 8 is a view G of FIG. 7; Figures 9 and 10 are diagrams of vortex reactors with systems for introducing carbon-air suspension, flue gases, removal of gaseous products, afterburning and ash removal, variants with a cylindrical and prismatic chambers, respectively.
Способ реализуют в топке 1 с экранами 2 из труб с пароводяной смесью, размещенными на всех стенах, соплами 3 для ввода дожигающего воздуха, установленными также на стенах и ориентированными вдоль стен. На стене 4 установлены горелки 5. Горелки имеют каналы 6 с соплами 7 для ввода газовоздушной смеси, каналы 8 для ввода пылевоздушной смеси или продуктов термохимической переработки угля (в частности, продуктов газификации, генераторного газа), а также воздушные каналы 9, 10, размещенные над и под каналами 8, для ввода воздуха. К соплам 7 подключена система газоснабжения 11, к каналу 8 - система пылеприготовления с мельницами 12 и угольные реакторы 13, в которых осуществляется термохимическая переработка твердого топлива с выходом газообразных химически активных продуктов, выделяющих тепло при взаимодействии с кислородом воздуха; сопла 3, каналы 6, 9, системы пылеприготовления 12 и угольные реакторы 13 подключены к системе воздухоснабжения 14 котла. К угольным реакторам 13 подключены сопла ввода углевоздушной взвеси, дымовых газов, пара, системы топливоподачи 15, отвода газообразных продуктов с горелками 5, дожигания и вывода золы 16. Для выработки газа из угля могут быть использованы угольные реакторы 13 вертикального (фиг. 1) или горизонтального типа (фиг.9, 10) с камерами реагирования цилиндрической (фиг. 1, 9) или призматической (фиг. 10) формы, в которых организовано вихревое движение частиц угля, воздуха, дымовых газов и пара, а для сжигания разнородного топлива в топках - горелки по фиг.3, 4; фиг 5, 6; фиг.7, 8. The method is implemented in a
Способ реализуют путем подачи в топку 1 природного газа, угольной пыли или газообразных продуктов термохимической переработки угля, первичных и дожигающих порций воздуха, которые при взаимодействии образуют высокотемпературный факел с выделением определенного количества тепла. Это тепло нагревает циркулирующую в экранах 2 воду, которая, испаряясь, превращается в пар. Последний направляют в турбогенератор для выработки электроэнергии. Используемый в качестве одного из топлив природный газ поступает из системы газоснабжения котельного цеха и котла к соплам 7, размещенным в каналах 6 горелок 5. Из системы воздухоснабжения в канал 6 подают первичную порцию воздуха, которого недостаточно для полного сжигания газа. Вводимая в топку 1 через каналы 6 горелок 5 газовоздушная смесь образует газовый факел, недостаток окислителя в котором компенсируется кислородом воздуха, вводимого через сопла 3 вдоль стен. Угольную пыль получают в системах пылеприготовления с мельницами 12, куда подают также первичную порцию воздуха. Смесь пыли с воздухом (аэросмесь) с недостатком для полного сжигания через каналы 8 горелок 5 направляют в топку 1, где происходит зажигание и формирование пылеугольного факела; для дожигания используют воздух, вводимый через те же сопла 3. При включении в работу угольных реакторов отсекают подающие каналы системы пылеприготовления 12 и по каналам 8 горелки 5 в топку 1 вводят потоки газообразных химически активных продуктов термохимической переработки угля (генераторные газы, продукты газификации). Активность газификации в реакторах определяется интенсивностью (скоростью) вращения среды; температура поддерживается расходами дымовых газов и пара. Зола, выводимая из реакторов, дожигается воздухом в системе 16, затем выводится в каналы гидрозолоудаления или на переработку предприятий стройматериалов. Газы отводят к горелкам 5 при высокой температуре, они очень активны в отношении окислителей, в частности, кислорода воздуха, в связи с чем первичные порции последнего отделяют и вводят спутными потоками над и под потоками горячих газов по каналам 9, 10. В количественном отношении кислорода первичных потоков воздуха недостаточно для полного сжигания газов из реакторов 13, в связи с чем через сопла 3 подают компенсирующие потоки воздуха, обеспечивающие полное сжигание топлива. При работе топки 1 комбинируют подачу природного газа, угольной пыли и газообразных продуктов переработки твердого топлива. Допускается подача одновременно в одну горелку природного газа и пыли, либо природного газа и газообразных продуктов переработки угля. При необходимости в топке можно сжигать сразу три вида топлива, подаваемого через различные горелки, либо одно из трех. При этом обязательным условием сжигания природного газа и пыли является подача их в топку 1 в смеси с первичными порциями воздуха, а газообразных продуктов термохимической переработки угля - раздельная подача с необходимой первичной порцией воздуха над и под топливными потоками. The method is implemented by feeding natural gas, coal dust or gaseous products of thermochemical processing of coal, primary and afterburning air portions into the
Подобное разделение топливных потоков из реакторов и первичных порций воздуха в горелках 5, спутная подача в топку 1 вместе с газовоздушной и пылевоздушной смесями, последующее дожигание потоками воздуха из сопел 3, подаваемых вдоль стен, обеспечивают максимальные выход газообразных продуктов из реактора и степень выгорания топлива в топке при минимальном выходе вредных оксидов азота из котла. Опыты на котле БКЗ-210-140Ф Челябинской ТЭЦ-2 с системой газоснабжения, мельницами и угольными реакторами показали, что данная совокупность операций определяет эффективность разработанного способа, любое отклонение в технологии ввода топливных и воздушных потоков приводит к нарушению аэротермодинамических характеристик факела с ухудшением горения и увеличением выхода оксидов азота. Стабильность и равномерность рабочих параметров топки и факела поддерживают перераспределением расходов топливных и воздушных потоков в горелках и соплах, которое осуществляют в ручном или автоматическом режимах. Such a separation of fuel flows from reactors and primary portions of air in the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103155A RU2143084C1 (en) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Method for combined-cycle combustion of natural gas, pulverized coal, and gas products of thermochemical treatment of coal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103155A RU2143084C1 (en) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Method for combined-cycle combustion of natural gas, pulverized coal, and gas products of thermochemical treatment of coal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2143084C1 true RU2143084C1 (en) | 1999-12-20 |
Family
ID=20216047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99103155A RU2143084C1 (en) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Method for combined-cycle combustion of natural gas, pulverized coal, and gas products of thermochemical treatment of coal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2143084C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515568C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Boiler |
RU2635947C2 (en) * | 2016-04-12 | 2017-11-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) | Boiler and method of its operation |
RU2769856C2 (en) * | 2016-11-11 | 2022-04-07 | ЭРТ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЮЭсЭй ЛИМИТЕД | Coal-derived solid hydrocarbon particles |
-
1999
- 1999-02-16 RU RU99103155A patent/RU2143084C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
WO (РСТ)92/08078 А1, 14.05.92. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515568C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Boiler |
RU2635947C2 (en) * | 2016-04-12 | 2017-11-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) | Boiler and method of its operation |
RU2769856C2 (en) * | 2016-11-11 | 2022-04-07 | ЭРТ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЮЭсЭй ЛИМИТЕД | Coal-derived solid hydrocarbon particles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4969015B2 (en) | Solid fuel burner and combustion method using solid fuel burner | |
KR20050027939A (en) | Low nox combustion using cogenerated oxygen and nitrogen streams | |
WO2012098174A1 (en) | Method and burner for burning lean gas in a power plant boiler | |
US4986199A (en) | Method for recovering waste gases from coal partial combustor | |
RU2143084C1 (en) | Method for combined-cycle combustion of natural gas, pulverized coal, and gas products of thermochemical treatment of coal | |
RU2635947C2 (en) | Boiler and method of its operation | |
RU2174649C2 (en) | Pulverized-coal lighting-up burner and method of its operation | |
EP2863123B1 (en) | Method of low-emission incineration of low and mean calorific value gases containing NH3, HCN, C5H5N, and other nitrogen-containing compounds in combustion chambers of industrial power equipment, and the system for practicing the method | |
RU2350838C1 (en) | High-temperature cyclone reactor | |
RU2582722C2 (en) | Vortex furnace | |
RU2370701C1 (en) | Vertical prismatic furnace and method of its operation | |
CN108534175B (en) | Plasma gasification ignition stable combustion device and method for coal-fired boiler | |
RU2343349C1 (en) | Pulverised-coal burner with aerodynamic converter of air-and-coal mixture flow | |
RU2282105C2 (en) | Solid fuel burner (variants), fuel combustion device (variants), boiler (variants), fuel combustion method (variants), boiler system and power plant (variants) | |
RU2377467C2 (en) | Method of reducing nitrogen oxide emissions based on plasma flame stabilisation of pulverised coal flow and device intended for realisation thereof | |
CN218972677U (en) | Tail gas incinerator | |
WO2008002452A2 (en) | Oxygen-enhanced combustion of unburned carbon in ash | |
RU2267055C1 (en) | Method for common burning of natural gas and dust of carbon- containing material in vertical prismatic tetrahedral fire box of boiler | |
JP2001065804A (en) | Repowering apparatus and repowering method for boiler | |
CN219199181U (en) | Boiler system capable of improving calcium carbide ash incineration effect | |
CN115095856B (en) | Oxygen-enriched carbon-enriched pulverized coal combustion device and air supply method thereof | |
CN116179241B (en) | Horizontal flat flame gasifier, boiler stable combustion system and boiler stable combustion method | |
CN220061735U (en) | Flue gas post-combustion device comprising more than one flue gas vortex combustion chamber | |
RU2009402C1 (en) | Method and device for burning low-reaction powdered fuel | |
RU2620614C1 (en) | Method of pulverized coal, natural gas and liquid-fuel mixture combined combustion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080217 |