Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2631959C1 - Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment - Google Patents

Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment Download PDF

Info

Publication number
RU2631959C1
RU2631959C1 RU2016134564A RU2016134564A RU2631959C1 RU 2631959 C1 RU2631959 C1 RU 2631959C1 RU 2016134564 A RU2016134564 A RU 2016134564A RU 2016134564 A RU2016134564 A RU 2016134564A RU 2631959 C1 RU2631959 C1 RU 2631959C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
combustion
gasification stage
gasification
stage
Prior art date
Application number
RU2016134564A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Алексеенко
Анатолий Петрович Бурдуков
Виталий Исакович Попов
Сергей Иванович Шторк
Юрий Степанович Попов
Евгений Борисович Бутаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН)
Priority to RU2016134564A priority Critical patent/RU2631959C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2631959C1 publication Critical patent/RU2631959C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D1/00Burners for combustion of pulverulent fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F23K1/04Heating fuel prior to delivery to combustion apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q13/00Igniters not otherwise provided for

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment, includes mechanical activation, ignition and combustion. The coal is pre-crushed and divided into fine and coarse fractions, of which the fine coal fraction is subjected to mechanical activation and fine-tuning to grain size of 40 mcm or less, then the obtained microground coal is introduced tangentially by means of injection into the first gasification stage and ignited with a starting plasmatron. The feed is made in the direction, opposite to the direction of tangential injection of the plasma jet from the starting plasmatron, the coarse coal fraction, the air stream and combustion products of the microground coal from the first gasification stage are simultaneously introduced into the second gasification stage tangentially to its longitudinal axis and in one plane, perpendicular to the longitudinal axis of the second gasification stage, the pulverized coal mixture is ignited with mircoground coal combustion products, using the heat from combustion of the microground coal. The efficiency of the gasification process and combustion of the pulverized coal mixture in the second gasification stage is provided by the pulse switching on of the additional operating plasmatron. The injection of the plasma jet from the additional operating plasmatron is carried out along the axis of the second gasification stage, perpendicular to the plane of the pulverized coal mixture feed and in the direction, coinciding with the direction of the axial movement of the combustion products of the pulverized coal mixture within the second gasification stage.
EFFECT: invention allows to increase the feasibility indicators for combustion of coal fuel by means of preliminary mechanical and plasma treatment.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а более конкретно к способу сжигания угля, и может быть использовано в других областях промышленности, например, в устройствах по переработке угля в другие виды топлива.The invention relates to the field of power engineering, and more specifically to a method of burning coal, and can be used in other industries, for example, in devices for processing coal into other types of fuel.

Известен двухступенчатый способ плазмотермической подготовки кускового топлива к сжиганию и установка для его осуществления [патент RU 2366861, F23K 1/04, Н05Н 1/32, C10J 3/18, 2009 г.], предусматривающий подачу на первой ступени угольной пыли через поток низкотемпературной плазмы, сформированной вращающейся электрической дугой в поперечном сечении плазменного реактора, и последующее смешение на второй ступени пылевидного с основным потоком топлива и газифицирующим агентом, в результате реакции которых получают синтез-газ, используемый на второй ступени путем его сжигания в муфеле для газификации основного потока топлива, в качестве которого используют кусковое топливо, частично газифицированное в муфеле, оно затем забрасывается в горячем состоянии в котельный агрегат для дальнейшего дожигания.A known two-stage method for plasma-thermal preparation of lump fuel for burning and installation for its implementation [patent RU 2366861, F23K 1/04, H05H 1/32, C10J 3/18, 2009], providing for the supply of coal dust through the low-temperature plasma stream at the first stage formed by a rotating electric arc in the cross section of the plasma reactor, and subsequent mixing at the second stage of the pulverized with the main fuel stream and gasification agent, the reaction of which produces synthesis gas used in the second stage and by burning it in a muffle to gasify the main fuel stream, which is used as a lump fuel, partially gasified in the muffle, it is then thrown hot in a boiler unit for further afterburning.

К недостатку данного способа можно отнести то, что он весьма сложен в реализации, малоэффективен и ненадежен в процессе эксплуатации. Перемещение горячего, частично газифицированного, нагретого топлива из муфеля в котельный агрегат не только экономически неоправданно, но и весьма проблематично в процессе его реализации, не говоря уже о его надежности и простоты в процессе эксплуатации. В процессе его заброса в котельный агрегат, он не только будет спекаться и коагулироваться, но и существенно охлаждаться, что неминуемо приведет к снижению скорости сжигания.The disadvantage of this method can be attributed to the fact that it is very difficult to implement, ineffective and unreliable during operation. The transfer of hot, partially gasified, heated fuel from the muffle to the boiler unit is not only economically unjustified, but also very problematic in the process of its implementation, not to mention its reliability and simplicity during operation. In the process of its casting into the boiler unit, it will not only sinter and coagulate, but also cool significantly, which will inevitably lead to a decrease in the burning rate.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ плазменно-угольной растопки пылеугольного котла и стабилизации горения факела в нем [патент US 5156100 A, F23C 1/04, F23D 1/00, F23Q 13/00, F23N 1/02, 1992 г.], включающий подачу в первую ступень камеры термохимической подготовки (ТХП) части потока пылеугольной аэросмеси, поступающей в данную горелку, генерирование низкотемпературной плазмы в плазмотроне, подачу струи плазмы на входе в первую ступень камеры ТХП и воспламенение аэросмеси плазмой, получение топливной смеси в первой ступени камеры ТХП в результате горения части угля и нагрева аэросмеси до выхода из угля летучих компонентов и частичной газификации коксового остатка, подачу полученной топливной смеси во вторую ступень камеры ТХП, подачу во вторую ступень камеры ТХП второй части аэросмеси и ее воспламенение топливной смесью, полученной в первой ступени камеры ТХП, нагрев этой второй аэросмеси до выхода летучих компонентов и частичной газификации коксового остатка вследствие частичного горения угля, получение в результате этого топливной смеси из всей подаваемой в данную горелку аэросмеси, подачу полученной топливной смеси из плазменно-угольной горелки в топку котла, подачу вторичного воздуха из этой горелки в топку с образованием горячего факела, при этом во вторую ступень камеры ТХП подают аэросмесь с таким содержанием кислорода, чтобы в смеси с газами из первой ступени камеры ТХП его концентрация была в пределах 8-10%, что (по мнению автора) устраняет шлакование второй ступени камеры ТХП и обеспечивает надежную и безостановочную растопку котла и подсветку факела без использования второго вида топлива.The closest in technical essence to the claimed method is a method of plasma-coal kindling of a pulverized coal boiler and stabilization of the torch burning in it [patent US 5156100 A, F23C 1/04, F23D 1/00, F23Q 13/00, F23N 1/02, 1992 .], including supplying to the first stage of the thermochemical preparation chamber (THC) a part of the pulverized coal mixture flow entering this burner, generating a low-temperature plasma in the plasma torch, supplying a plasma jet at the entrance to the first stage of the thermochemistry chamber, and igniting the aerosol mixture with plasma, obtaining the fuel mixture in the first stupa neither the CHP chamber as a result of burning part of the coal and heating the air mixture to the volatile components from the coal and partially gasifying the coke residue, supplying the resulting fuel mixture to the second stage of the CHP chamber, feeding the second part of the air mixture to the second stage of the CHP chamber and igniting the fuel mixture obtained in the first stage of the CHP chamber, heating this second air mixture to the exit of volatile components and partial gasification of the coke residue due to partial burning of coal, resulting in a fuel mixture from the entire the mixture being fed into this burner, feeding the resulting fuel mixture from a plasma-coal burner to the boiler furnace, supplying secondary air from this burner to the furnace with the formation of a hot torch, while an oxygen mixture is supplied to the second stage of the TCP chamber so that the mixture contains oxygen with gases from the first stage of the CHP chamber, its concentration was in the range of 8-10%, which (according to the author) eliminates the slagging of the second stage of the CHP chamber and provides reliable and non-stop kindling of the boiler and torch lighting without using the second type of fuel.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что реализовать поддержание требующейся концентрации кислорода в аэросмеси (8-10%) с газами, уходящими из второй ступени камеры ТХП, практически невозможно, ввиду многочисленных факторов, влияющих на данный процесс, например из-за непредсказуемости содержания влаги и самого кислорода в воздушном потоке, как и непостоянство этих составляющих в самом топливе. К тому же подача топлива в первую ступень без какой-либо предварительной подготовки делает сам процесс его поджига экономически невыгодным и весьма затратным, и неустойчивым.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype include the fact that it is almost impossible to realize the maintenance of the required oxygen concentration in aerosol mixtures (8-10%) with gases leaving the second stage of the thermal processing chamber, due to the numerous factors influencing this process, for example, due to the unpredictability of the moisture content and oxygen itself in the air flow, as well as the variability of these components in the fuel itself. In addition, the supply of fuel to the first stage without any preliminary preparation makes the process of its ignition economically unprofitable and very costly and unstable.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков ранее известных способов.The objective of the present invention is to remedy the above disadvantages of previously known methods.

Указанная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в создании нового более эффективного и надежного способа с улучшенными технико-экологическими и эксплуатационными показателями.This problem is solved by achieving a technical result, which consists in creating a new, more efficient and reliable method with improved technical, environmental and operational performance.

Указанный технический результат достигается с помощью известного способа, включающего механическую активацию, воспламенение и сжигание угля.The specified technical result is achieved using a known method, including mechanical activation, ignition and combustion of coal.

Согласно изобретению, указанный технический результат достигается за счет предварительной механической и плазменной обработки угля, осуществляемой с помощью дезинтегратора и двух плазмотронов, а также за счет полного использования теплоты сгорания угля микропомола в двухступенчатом процессе его сжигания.According to the invention, the specified technical result is achieved due to preliminary mechanical and plasma processing of coal, carried out using a disintegrator and two plasma torches, as well as due to the full use of the calorific value of coal micropomol in a two-stage process of burning it.

Уголь предварительно дробят и разделяют в зависимости от теплотворной способности, зольности, влажности и других энергетических характеристик на мелкодисперсную и крупнодисперсную фракции.Coal is preliminarily crushed and divided, depending on the calorific value, ash content, moisture and other energy characteristics, into finely divided and coarse fractions.

Мелкодисперсную фракцию используют для приготовления угля микропомола, для чего ее направляют в дезинтегратор для активации и доводки тонины до размера частиц зерна 40 мкм и менее, а затем полученный уголь микропомола вводят в первую газификационную ступень и воспламеняют с помощью стартового воздушного плазмотрона.The finely dispersed fraction is used for the preparation of coal micropomill, for which it is sent to a disintegrator to activate and fine-tune the fineness to a particle size of 40 microns or less, and then the obtained micropomic coal is introduced into the first gasification stage and ignited using a starting air plasma torch.

Крупнодисперсную фракцию угля, продукты сгорания угля микропомола из первой газификационной ступени и воздух одновременно вводят во вторую газификационную ступень, где полученную пылеугольную смесь воспламеняют с помощью продуктов сгорания угля микропомола, используя теплоту сгорания угля микропомола.The coarse fraction of coal, the combustion products of coal micropomol from the first gasification stage and the air are simultaneously introduced into the second gasification stage, where the obtained pulverized coal mixture is ignited using the products of combustion of coal micropomol using the heat of combustion of coal micropomol.

Эффективность процесса газификации и сжигания пылеугольной смеси во второй газификационной ступени обеспечивают за счет импульсного включения дополнительного управляющего плазмотрона с регулируемым источником питания, в котором в качестве плазмообразующего газа используют пары воды. Сигналом для включения плазмотрона являются показания оптического газоанализатора.The efficiency of the gasification and combustion of the pulverized coal mixture in the second gasification stage is ensured by the pulsed inclusion of an additional control plasma torch with an adjustable power source, in which water vapor is used as the plasma-forming gas. The signal for turning on the plasma torch is the readings of an optical gas analyzer.

Указанный технический эффект достигается также тем, что уголь микропомола из дезинтегратора за счет инжекции вводят в первую газификационную ступень по касательной к ее оси в направлении, противоположном направлению впрыска плазменной струи из стартового воздушного плазмотрона.The indicated technical effect is also achieved by the fact that coal from the disintegrator is injected into the first gasification stage tangentially to its axis in the direction opposite to the direction of injection of the plasma jet from the starting air plasma torch.

Указанный технический эффект достигается также тем, что продукты сгорания из первой газификационной ступени, крупнодисперсную фракцию угля и воздух вводят во вторую газификационную ступень по касательной к ее продольной оси и в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси второй газификационной ступени, в то время как впрыск в нее плазменной струи из дополнительного управляющего плазмотрона осуществляют вдоль продольной оси второй газификационной ступени, перпендикулярно плоскости ввода пылеугольной смеси, в направлении, совпадающем с направлением осевого перемещения пылеугольной смеси внутри второй газификационной ступени.The indicated technical effect is also achieved by the fact that the combustion products from the first gasification stage, the coarse coal fraction and air are introduced into the second gasification stage tangentially to its longitudinal axis and in one plane perpendicular to the longitudinal axis of the second gasification stage, while injection into it a plasma jet from an additional control plasma torch is carried out along the longitudinal axis of the second gasification stage, perpendicular to the input plane of the pulverized coal mixture, in the direction coincident ayuschem with the direction of axial movement pulverized coal mixture within the second gasifying stage.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображены первая 1 и вторая 2 газификационные ступени и вводы угля, мелкодисперсной фракции угля 3, крупнодисперсной фракции угля 4, воздуха 5, вывод продуктов сгорания пылеугольной смеси 6, а также впрыск плазменных струй из стартового 7 и управляющего плазмотронов 8 внутрь газификационных ступеней.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the first 1 and second 2 gasification stages and coal inlets, finely divided coal fractions 3, coarse coal fractions 4, air 5, the output of the combustion products of the pulverized coal mixture 6, as well as the injection of plasma jets from the starting 7 and the control 8 plasmatrons inside gasification steps.

Сведения, подтверждающие возможность о существование заявленного изобретения с помощью указанного технического результата, состоят в следующем.Information confirming the possibility of the existence of the claimed invention using the specified technical result, are as follows.

Уголь, предназначенный для сжигания, подготавливают на первом этапе обычным известным способом, а затем дробят его, преимущественно, с помощью двухступенчатой шаровой мельницы и разделяют на две части: мелкодисперсную и крупнодисперсную фракции. Разделение на фракции осуществляют в зависимости от теплотворной способности, зольности, влажности и других энергетических характеристик угля, например, в соотношении 1:10 или 5:10. После разделения мелкодисперсную фракцию угля направляют в накопительный бункер дезинтегратора, а крупнодисперсную фракцию угля в раздаточный бункер для прямого сжигания. В дезинтеграторе, который устанавливают непосредственно вблизи первой газификационной ступени, мелкодисперсную фракцию угля подвергают механоактивации и доводят ее тонину до размера частиц зерна не более 40 мкм, а затем инжектируют в первую газификационную ступень. При этом ввод полученного угля микропомола осуществляют по касательной к продольной оси первой газификационной ступени, т.е. тангенциально. Такой ввод угля микропомола и направленный встречный тангенциальный впрыск плазменной струи из стартового воздушного плазмотрона гарантирует эффективность и надежность безаварийного воспламенения угля микропомола внутри первой газификационной ступени.Coal intended for burning is prepared at the first stage in the usual known manner, and then it is crushed, mainly using a two-stage ball mill and divided into two parts: finely divided and coarse fractions. The separation into fractions is carried out depending on the calorific value, ash content, humidity and other energy characteristics of coal, for example, in a ratio of 1:10 or 5:10. After separation, the finely dispersed fraction of coal is sent to the storage hopper of the disintegrator, and the finely dispersed fraction of coal to the distribution hopper for direct combustion. In the disintegrator, which is installed directly near the first gasification stage, the finely dispersed coal fraction is subjected to mechanical activation and its fineness is adjusted to a grain size of not more than 40 μm, and then injected into the first gasification stage. In this case, the input of the obtained micropomol coal is carried out tangentially to the longitudinal axis of the first gasification stage, i.e. tangentially. Such a coal feed of a micromilling coal and directed tangential tangential injection of a plasma jet from a starting air plasma torch guarantees the efficiency and reliability of trouble-free ignition of coal microfritter inside the first gasification stage.

Основной поток, крупнодисперсную фракцию угля, направляют в раздаточный бункер, а затем тангенциально вводят с воздушным потоком во вторую газификационную ступень, точнее в ее вихревой смеситель, куда одновременно тангенциально вводят также продукты сгорания угля микропомола из первой газификационной ступени. Причем ввод всех перечисленных компонентов пылеугольной смеси осуществляют в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси второй газификационной ступени. Это способствует их интенсивному перемешиванию и образованию устойчивого вихря внутри смесителя второй газификационной ступени. Продукты сгорания угля микропомола и крупнодисперсная фракция угля с воздухом (пылеугольная смесь) движутся как поступательно вдоль продольной оси второй газификационной ступени, так и вращательно относительно вышеуказанной продольной оси. Следует особо отметить, что уголь микропомола по своим свойствам горения приближается к газу и его сгорание в первой газификационной ступени происходит практически мгновенно, т.е. в диффузионном режиме горения при максимальной для данной марки угля температуре и с полной отдачей теплотворной способности. Под воздействием высокой температуры и при интенсивном перемешивании пылеугольная смесь во второй газификационной ступени быстро прогревается и воспламеняется, поглощая полностью всю теплоту сгорания угля микропомола. При этом в процессе газификации и горения основной крупнодисперсной фракции угля присутствуют как экзотермические реакции, так и эндотермические реакции в образующихся газах. Однако их появление, протекание не всегда можно «просчитать» даже теоретически, не говоря уже о составлении эксплуатационной технологической карты. Если сгорание угля микропомола в первой газификационной ступени происходит практически мгновенно и в диффузионном режиме горения, то сгорание крупнодисперсной фракции угля во второй ступени происходит более плавно и в основном в кинетическом режиме горения. Это накладывает ряд дополнительных условий для организации ее успешного сгорания, особенно при сжигании низкосортного угля с большим содержанием влаги, зольности и малой плотностью горючих. Так, при сжигании концентрации горючих компонентов ниже предела, при котором возможен автотермический режим, необходимы дополнительные ресурсы и меры.The main stream, the coarse fraction of coal, is sent to the dispensing hopper, and then tangentially introduced into the second gasification stage with the air stream, more precisely into its vortex mixer, where the products of the combustion of coal from the first gasification coal are also tangentially introduced. Moreover, the input of all the listed components of the pulverized coal mixture is carried out in one plane perpendicular to the longitudinal axis of the second gasification stage. This contributes to their intensive mixing and the formation of a stable vortex inside the mixer of the second gasification stage. The products of coal combustion, micron grinding, and a coarse fraction of coal with air (pulverized coal mixture) move both progressively along the longitudinal axis of the second gasification stage, and rotationally relative to the above longitudinal axis. It should be emphasized that coal microprites in its combustion properties approaches the gas and its combustion in the first gasification stage occurs almost instantly, i.e. in the diffusion mode of combustion at the maximum temperature for a given brand of coal and with the full return of calorific value. Under the influence of high temperature and with vigorous stirring, the pulverized coal mixture in the second gasification stage quickly warms up and ignites, completely absorbing all the calorific value of the coal from the micron grinding. Moreover, in the process of gasification and combustion of the main coarse coal fraction, both exothermic reactions and endothermic reactions in the resulting gases are present. However, their appearance, course can not always be "calculated" even theoretically, not to mention the preparation of an operational technological map. If coal combustion in a first gasification stage occurs almost instantly and in a diffusion mode of combustion, then the coarse fraction of coal in the second stage burns more smoothly and mainly in a kinetic mode of combustion. This imposes a number of additional conditions for the organization of its successful combustion, especially when burning low-grade coal with a high moisture content, ash content and low density of combustibles. So, when burning the concentration of combustible components below the limit at which autothermal conditions are possible, additional resources and measures are needed.

Поэтому для поддержания высокой эффективности процесса газификации и горения пылеугольной смеси во второй газификационной ступени применяют управляющий плазмотрон, в котором в качестве плазмообразующего газа используют водяной пар. Ввод высокоэнтальпийной водородно-кислородной плазмы во вторую газификационную ступень позволяет существенно увеличить скорость химических реакций, протекающих при данном процессе горения угля, а следовательно, повысить производительность и качество сжигания угля в целом. Вторым положительным моментом подключения управляющего плазмотрона является то, что с его помощью можно практически мгновенно изменять температуру и давление внутри второй газификационной ступени. Это позволяет контролировать и сжигать недожог и, как результат, существенно понизить образование оксидов азота и других экологически вредных для человека газов. А также с его помощью достаточно просто поддерживать автотермический режим сгорания пылеугольной смеси во второй газификационной ступени. Следует особенно отметить, что управляющий плазмотрон работает в основном в импульсном режиме и сигналом для его включения являются показания оптического газоанализатора, показывающие истинную (реальную) ситуацию процесса сжигания пылеугольной смеси, в том числе и во второй газификационной ступени.Therefore, to maintain the high efficiency of the gasification and combustion of the pulverized-coal mixture in the second gasification stage, a control plasma torch is used, in which water vapor is used as a plasma-forming gas. The introduction of a high-enthalpy hydrogen-oxygen plasma into the second gasification stage allows one to significantly increase the rate of chemical reactions that occur during a given coal combustion process and, therefore, increase the productivity and quality of coal combustion as a whole. The second positive point of connecting the control plasma torch is that with its help you can almost instantly change the temperature and pressure inside the second gasification stage. This allows you to control and burn the burn and, as a result, significantly reduce the formation of nitrogen oxides and other gases that are environmentally harmful to humans. And also with its help it is quite simple to maintain the autothermal regime of combustion of the pulverized-coal mixture in the second gasification stage. It should be especially noted that the control plasmatron operates mainly in a pulsed mode and the signal for its inclusion is the readings of an optical gas analyzer showing the true (real) situation of the process of burning a coal-dust mixture, including in the second gasification stage.

Технический эффект от использования предложенного изобретения состоит в следующем. Предложенный способ был опробирован на укрупненном исследовательском стенде тепловой мощностью 5 МВт (в ИТФ СО РАН, г. Новосибирск). Используемый уголь имел следующие характеристики: влажность рабочая: W - 12,6%; зольность рабочая: А - 19,3%; выход летучих на горючую массу: Vdaf - 42,9%; низшая рабочая теплота сгорания: 5015 ккал/кг.The technical effect of using the proposed invention is as follows. The proposed method was tested on an enlarged research bench with a thermal capacity of 5 MW (in the ITF SB RAS, Novosibirsk). The coal used had the following characteristics: working humidity: W - 12.6%; ash content: A - 19.3%; yield of volatile fuels: V daf - 42.9%; lower net calorific value: 5015 kcal / kg.

Результаты исследований позволили выявить высокие технико-экологические показатели способа. Температура горения в первой ступени камеры достигала не менее 1600°C при коэффициенте избытка воздуха α=0,3. Процесс воспламенения и выхода на стационарный режим длился не более 100 сек, после чего реализовывался автотермический режим горения при температуре в диапазоне 1200-1400°C. Анализ газа показал, что в конце камеры реагирования происходит практически полное выгорание кислорода, а концентрация СО и Н2 достигала 16% и 8%, соответственно, т.е. реализовывался процесс воздушной газификации.The research results allowed to identify high technical and environmental indicators of the method. The combustion temperature in the first stage of the chamber reached at least 1600 ° C with an air excess coefficient α = 0.3. The process of ignition and exit to the stationary mode lasted no more than 100 seconds, after which the autothermal combustion mode was implemented at a temperature in the range of 1200-1400 ° C. The gas analysis showed that at the end of the reaction chamber, oxygen is almost completely burned out, and the concentration of CO and H 2 reached 16% and 8%, respectively, i.e. the process of air gasification was implemented.

Таким образом, данный способ позволяет повысить технико-экономические показатели процесса сжигания угольного топлива за счет предварительной механической и плазменной обработки, осуществляемой с помощью дезинтегратора и двух плазмотронов, в одном из которых в качестве плазмообразующего газа используются пары воды, а также за счет полного использования теплоты сгорания угля микропомола в двухступенчатом процессе его сжигания.Thus, this method allows to increase the technical and economic indicators of the process of burning coal fuel due to preliminary mechanical and plasma treatment carried out using a disintegrator and two plasmatrons, in one of which water vapor is used as a plasma-forming gas, and also due to the full use of heat the combustion of coal micron grinding in a two-stage process of its combustion.

Claims (2)

1. Способ сжигания угля, подвергнутого механической и плазменной обработке, включающий механическую активацию, воспламенение и сжигание, отличающийся тем, что уголь предварительно дробят и разделяют на мелкодисперсную и крупнодисперсную фракции, из которых мелкодисперсную фракцию угля подвергают механической активации и доводке тонины до размера частиц зерна 40 мкм и менее, затем полученный уголь микропомола вводят тангенциально за счет инжекции в первую газификационную ступень и воспламеняют с помощью стартового плазмотрона, причем ввод осуществляют в направлении, противоположном направлению тангенциального впрыска плазменной струи из стартового плазмотрона, крупнодисперсную фракцию угля, воздушный поток и продукты сгорания угля микропомола из первой газификационной ступени одновременно вводят во вторую газификационную ступень по касательной к ее продольной оси и в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси второй газификационной ступени, пылеугольную смесь воспламеняют с помощью продуктов сгорания угля микропомола, используя теплоту сгорания угля микропомола, при этом эффективность процесса газификации и сжигания пылеугольной смеси во второй газификационной ступени обеспечивают за счет импульсного включения дополнительного управляющего плазмотрона, причем впрыск плазменной струи из дополнительного управляющего плазмотрона осуществляют вдоль оси второй газификационной ступени, перпендикулярно плоскости ввода пылеугольной смеси и в направлении, совпадающем с направлением осевого перемещения продуктов сгорания пылеугольной смеси внутри второй газификационной ступени.1. A method of burning coal subjected to mechanical and plasma treatment, including mechanical activation, ignition and combustion, characterized in that the coal is preliminarily crushed and divided into finely divided and coarse fractions, of which the finely divided coal fraction is subjected to mechanical activation and fine-tuning the particle size to grain size 40 μm or less, then the obtained coal microfinish is introduced tangentially by injection into the first gasification stage and ignited using a starting plasma torch, and water is carried out in the opposite direction to the tangential injection of the plasma jet from the starting plasma torch, the coarse coal fraction, the air stream and coal combustion products from the first gasification stage are simultaneously introduced into the second gasification stage tangentially to its longitudinal axis and in one plane perpendicular to the longitudinal axis of the second gasification stage, the pulverized-coal mixture is ignited with the help of the products of the combustion of coal from a microfine, using the heat of combustion of coal grinding, while the efficiency of the gasification and combustion of the pulverized coal mixture in the second gasification stage is ensured by the pulsed inclusion of the additional control plasmatron, and the plasma jet is injected from the additional control plasmatron along the axis of the second gasification stage, perpendicular to the input plane of the pulverized coal mixture and in the direction coinciding with the direction of the axial movement of the combustion products of the pulverized-coal mixture inside the second gasification stage. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мелкодисперсную фракцию угля подвергают механической активации в дезинтеграторе.2. The method according to p. 1, characterized in that the finely divided coal fraction is subjected to mechanical activation in a disintegrator.
RU2016134564A 2016-08-23 2016-08-23 Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment RU2631959C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016134564A RU2631959C1 (en) 2016-08-23 2016-08-23 Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016134564A RU2631959C1 (en) 2016-08-23 2016-08-23 Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2631959C1 true RU2631959C1 (en) 2017-09-29

Family

ID=60040595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016134564A RU2631959C1 (en) 2016-08-23 2016-08-23 Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2631959C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705131C1 (en) * 2019-02-19 2019-11-05 Сангок Ли Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device for its implementation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5156100A (en) * 1989-01-16 1992-10-20 Imatran Voima Oy Method and apparatus for starting the boiler of a solid-fuel fired power plant and ensuring the burning process of the fuel
RU2047048C1 (en) * 1993-04-16 1995-10-27 Институт теплофизики СО РАН Device for firing pulverized fuel
RU2210032C2 (en) * 2000-12-28 2003-08-10 Карпенко Евгений Иванович Method of plasma ignition of pulverized-coal fuel (variants) and plasma pulverized-coal burner for realization of this method
RU2366861C1 (en) * 2008-07-17 2009-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Two-stage method of thermal plasmic preparation of lump fuel for burning, and device for method implementation
RU2460941C1 (en) * 2011-02-11 2012-09-10 Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) Combustion method of fine pulverised coal and regular pulverised coal in pulverised coal burner, and device for its implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5156100A (en) * 1989-01-16 1992-10-20 Imatran Voima Oy Method and apparatus for starting the boiler of a solid-fuel fired power plant and ensuring the burning process of the fuel
RU2047048C1 (en) * 1993-04-16 1995-10-27 Институт теплофизики СО РАН Device for firing pulverized fuel
RU2210032C2 (en) * 2000-12-28 2003-08-10 Карпенко Евгений Иванович Method of plasma ignition of pulverized-coal fuel (variants) and plasma pulverized-coal burner for realization of this method
RU2366861C1 (en) * 2008-07-17 2009-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Two-stage method of thermal plasmic preparation of lump fuel for burning, and device for method implementation
RU2460941C1 (en) * 2011-02-11 2012-09-10 Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) Combustion method of fine pulverised coal and regular pulverised coal in pulverised coal burner, and device for its implementation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705131C1 (en) * 2019-02-19 2019-11-05 Сангок Ли Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device for its implementation
KR20200101843A (en) 2019-02-19 2020-08-28 이상옥 Method for gasification of solid fuel using mechanical and plasma action and device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4249471A (en) Method and apparatus for burning pelletized organic fibrous fuel
US10309644B2 (en) Method for the ignition of a power plant burner, and coal dust burner suitable for the method
HUT61392A (en) Method and apparatus for starting the solid-fired power plant-boilers and ensuring the burning process of fuel
US20040139894A1 (en) Burner system and method for mixing a plurality of solid fuels
TW200403411A (en) Combustion with reduced carbon in the ash
RU2336465C2 (en) Method of plasma-coal kindling of boiler
RU2631959C1 (en) Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment
Borodulya et al. Some special features of combusting the coal-water fuel made of Belarussian brown coals in the fluidized bed
RU2658450C1 (en) Method of flaring of low-grade coals in boiler installations
RU2366861C1 (en) Two-stage method of thermal plasmic preparation of lump fuel for burning, and device for method implementation
RU2201554C1 (en) Method for plasma ignition of pulverized coal
Prompubess et al. Co-combustion of coal and biomass in a circulating fluidized bed combustor
JP2007101083A (en) Coal and wood combination combustion method, combination burner, and combination combustion facility
JP4393977B2 (en) Burner structure for burning flame retardant carbon powder and its combustion method
RU2339878C2 (en) Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant
KR20090037864A (en) Oxygen-enhanced combustion of unburned carbon in ash
Messerle et al. Plasma Technology for Enhancement of Pulverized Coal Ignition and Combustion
WO2006003454A1 (en) Process for treating a carbonaceous material
Kuznetsov et al. Study of the dependences of coal-wood composition, identification of combustion features of the obtained composite materials
Baig et al. Optimizing the Effect of Ignition and Combustion on Carbon Oxidation Using Pulverized Fuel Burner
JP2001065804A (en) Repowering apparatus and repowering method for boiler
Messerle et al. Coal Combustion: Plasma-Assisted
RU2399842C1 (en) Plasma-coal lighting-up method of pulverised-coal fired boiler
RU167434U1 (en) HIGH TEMPERATURE INVERTER TWO-WAY BURNER
Burdukov et al. Experimental studies of ignition of a 5 MW semi-industrial installation in Ekibastuz coal using electrochemical activation technology

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20201124