способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива тэс

Классы МПК:F23B90/00 Способы сжигания, не отнесенные к особому типу устройств
C10L9/10 введением присадок 
B82B1/00 Наноструктуры
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-08-12
публикация патента:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для повышения эффективности сжигания низкореакционного твердого топлива. Способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС включает подготовку пылеугольной смеси низкореакционного топлива с воздухом и нанодобавкой, пылеугольная смесь, непосредственно перед подачей в горелки, подлежит ультразвуковой обработке, затем воспламенению и горению в котле. В качестве нанодобавки используются астралены - многослойные фуллероидные наночастицы или таунит - углеродный наноматериал. Нанодобавки вводятся в пылеугольную смесь топлива в гомеопатических дозах по массе твердого топлива 0,01-0,02%. Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости реакции воспламенения и горения топливной смеси, кроме того, при совместном сжигании низкореакционного угля и мазута в топке парового котла - к снижению механического недожога, снижению выбросов окислов азота и серы, следовательно, и к уменьшению коррозии поверхностей нагрева и увеличению надежность энергетического оборудования; повышению эффективности сжигания пылеугольной смеси низкореакционного топлива с воздухом и нанодобавкой вследствие предотвращения агломерации компонентов. Технический результат достигается за счет способа интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС, включающего подготовку пылеугольной смеси низкореакционного топлива с воздухом и нанодобавкой, ультразвуковую обработку, воспламенение и ее горение в котле. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного   топлива тэс, патент № 2437028

способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного   топлива тэс, патент № 2437028

Формула изобретения

1. Способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС, включающий подготовку пылеугольной смеси низкореакционного топлива с воздухом и нанодобавкой, воспламенение и ее горение в котле, отличающийся тем, что пылеугольная смесь непосредственно перед подачей в горелки подлежит ультразвуковой обработке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нанодобавки используются астралены - многослойные фуллероидные наночастицы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нанодобавки используется таунит - углеродный наноматериал.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанодобавки вводятся в пылеугольную смесь топлива в гомеопатических дозах по массе твердого топлива 0,01-0,02%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для повышения эффективности сжигания низкореакционного твердого топлива.

Известен способ розжига и стабилизации горения пылеугольного факела путем дополнительного сжигания мазута или природного газа [Дорощук В.Е. и Рубан В.Б. Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. М.: Энергия, 1979]. Пусковые мазутные или газовые форсунки монтируются совместно с основными угольными горелками, либо устанавливаются дополнительно к ним. Например, котлоагрегат ПК-39 имеет 12 основных пылеугольных горелок производительностью 8 т/ч и 8 мазутных форсунок производительностью 1,3 т/ч. При поступлении в топку мазута и угля происходит воспламенение высокореакционного жидкого топлива. При горении мазута выделяется значительное количество тепла, которое нагревает угольную пыль. В результате нагрева угольных частиц выделяются горючие летучие и повышается температура частичек твердого топлива. При этом происходит загорание угольных частиц и осуществляется интенсивный розжиг и стабилизация горения пылеугольного факела.

К недостаткам следует отнести отсутствие возможности увеличения скорости реакции воспламенения и горения топливной смеси. Кроме того, при совместном сжигании низкореакционного угля и мазута, в топке повышается механический недожог, увеличиваются выбросы окислов азота и серы, усиливается коррозия поверхностей нагрева и снижается надежность энергетического оборудования.

Известен способ сжигания пылеугольной смеси [заявка RU № 2008139658], являющийся прототипом, включающий формирование (подготовку) пылеугольной смеси топлива с воздухом, поджигание (воспламенение) и ее горение в котле, заключающийся в том, что в пылеугольную смесь топлива с воздухом дополнительно вводят активированную добавку, состоящую из углеродного фулероидного нанокластера (нанодобавку).

К недостаткам способа следует отнести его малоэффективность вследствие агломерации угольных пылинок и частичек активированной добавки, входящих в состав смеси топлива. Агломирация снижает возможность эффективного влияния на скорость, надежность и полноту сжигания низкореакционного угля.

Задача изобретения заключается в разработке способа интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС, позволяющего увеличить скорость сжигания и полноту выгорания в котлах тепловых электростанций.

Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости реакции воспламенения и горения топливной смеси, кроме того: при совместном сжигании низкореакционного угля и мазута в топке парового котла приводит к снижению механического недожога, снижению выбросов окислов азота и серы, следовательно, и к уменьшению коррозии поверхностей нагрева и увеличению надежность энергетического оборудования; повышению эффективности сжигания пылеугольной смеси низкореакционного топлива с воздухом и нанодобавкой вследствие предотвращения агломерации компонентов.

Технический результат достигается за счет, того что способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС, включающего подготовку пылеугольной смеси низкореакционного топлива с воздухом и нанодобавкой, ультразвуковую обработку, воспламенение и ее горение в котле.

На чертеже представлена схема пылеприготовления, позволяющая реализовать способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива ТЭС.

Схема пылеприготовления, индивидуальная, замкнутая с промежуточным бункером, подсушкой и транспортировкой - горячим воздухом из воздухоподогревателя 1 содержит бункер сырого угля 2, из которого топливо поступает в шаровую барабанную мельницу 3, откуда пыль выносится потоком воздуха в сепаратор 4. В сепараторе 4 происходит отделение крупных фракций угля, которые возвращаются в шаровую барабанную мельницу 3, а готовая пыль поступает в циклон 5. Здесь до 90% пыли отделяется от воздуха и осаждается. Из циклона 5 пыль направляется в бункер 6, откуда питателями 7 подается в ультразвуковой диспергатор 8, где интенсивно перемешивается с нанодобавкой, подводимой посредством питателя 10 из бункера 9. Готовая топливно-воздушная смесь направляется в горелки 11 котла (не обозначен). Слабо запыленный воздух из циклона отсасывается мельничным вентилятором 12 и поступает в трубопровод подачи воздуха к основным или сбросным горелкам (не обозначены).

Достижение обеспечиваемого изобретением технического результата возможно благодаря попаданию в топку котла с топливовоздушной смесью гомеопатических доз нанодобавок, по массе твердого топлива 0,01-0,02%, в качестве которых используются астралены - многослойные фуллероидные наночастицы и таунит - углеродный наноматериал. Нанодобавка, посредством светового и терморадиационного воздействия топки котла тепловой электростанции, способствует фотофизическим реакциям образования синглетно-возбужденного состояния контактирующего с ней молекулярного кислорода воздуха. Синглетно-возбужденный фотолюминесценцией молекулярный кислород практически сразу же переходит в высокостабильное синглетное состояние с энергий на 94,2 кДж/моль (0,98 эВ на молекулу) большей, чем в основном состоянии, что приводит к увеличению скорости химического акта процесса окисления органической составляющей углеродного топлива и, непосредственно, к росту скорости реакции воспламенения и горения в целом. Ультразвуковая обработка предотвращает агломерацию компонентов топливной смеси, что приводит к увеличению удельной поверхности реагирующих компонентов. Такая обработка способствует интенсификации фотофизической реакции образования синглетно-возбужденного молекулярного кислорода и реакции воспламенения и горения топливовоздушной смеси. Увеличение динамики процесса воспламенения и горения приводит к снижению механического недожога.

Предлагаемый способ позволяет повысить скорость сжигания низкореакционного угля, снизить долю растопочного и стабилизирующего топлива (газ, мазут), снизить механический недожог, уменьшив тем самым выбросы окислов азота и серы, повысить надежность энергетического оборудования.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2437028

patent-2437028.pdf

Класс F23B90/00 Способы сжигания, не отнесенные к особому типу устройств

способ разрушения углеродо-и азотосодержащего сырья и устройство для его осуществления -  патент 2523593 (20.07.2014)
способ сжигания водоугольной и породной смеси -  патент 2522133 (10.07.2014)
способ растопки и поддержания стабильного горения в котлоагрегатах с применением водоугольного топлива -  патент 2505748 (27.01.2014)
способ вихревого сжигания и/или газогенерации твердых топлив и реактор для его осуществления -  патент 2499955 (27.11.2013)
способ сжигания твердого топлива -  патент 2498155 (10.11.2013)
способ сжигания угля на электростанциях -  патент 2495325 (10.10.2013)
способ сжигания угля (варианты), установка для сжигания угля и способ уменьшения количества серы и ртути, выделяющихся при сжигании угля (варианты) -  патент 2482389 (20.05.2013)
способ сжигания твердого топлива и отопительный прибор для его осуществления -  патент 2459145 (20.08.2012)
электростанция, например, для бурых углей (способ и устройство) -  патент 2427755 (27.08.2011)
способ получения энергии из угля -  патент 2373259 (20.11.2009)

Класс C10L9/10 введением присадок 

Класс B82B1/00 Наноструктуры

многослойный нетканый материал с полиамидными нановолокнами -  патент 2529829 (27.09.2014)
материал заменителя костной ткани -  патент 2529802 (27.09.2014)
нанокомпозитный материал с сегнетоэлектрическими характеристиками -  патент 2529682 (27.09.2014)
катализатор циклизации нормальных углеводородов и способ его получения (варианты) -  патент 2529680 (27.09.2014)
способ определения направления перемещения движущихся объектов от взаимодействия поверхностно-активного вещества со слоем жидкости над дисперсным материалом -  патент 2529657 (27.09.2014)
способ формирования наноразмерных структур -  патент 2529458 (27.09.2014)
способ бесконтактного определения усиления локального электростатического поля и работы выхода в нано или микроструктурных эмиттерах -  патент 2529452 (27.09.2014)
способ изготовления стекловидной композиции -  патент 2529443 (27.09.2014)
комбинированный регенеративный теплообменник -  патент 2529285 (27.09.2014)
способ изготовления тонкопленочного органического покрытия -  патент 2529216 (27.09.2014)
Наверх