Способ нагрева теплоносителя в циклонной топке для термической подготовки угольной шихты

 

Использование: в коксохимической промышленности для процессов термической подготовки шихты перед коксованием. Сущность изобретения: подают газ и воздух, основной и дополнительный причем поддерживают коэффициент избытка всего количества воздуха равным 1,15...1,20, в камеру горения, сжигают газ, тангенциально и радиально подают рециркулирующий теплоноситель в камеру горения и смешения , нагревают продуктами сгорания газа с получением высокотемпературного и низкотемпературного потоков теплоносителей при их раздельном выводе. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 23 В 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4901151/06 (22) 09.01.91. (46) 23,09,92. Бюл. М 35 (71) Украинский научно-исследовательский углехимический институт (72) Г. В. Долгарев, Ю. П. Скорйяков, Л. Г.

Скорнякова, А. В. Колосов и А. H. Седристый (56) Исламов M. Ш, Проектирование топок специального назначения. — Л.: Энергоиздат, 1982, с. 62.

Авторское свидетельство СССР

N; 1471738, кл. F 23 С 9/00, 1987. (54) СПОСОБ НАГРЕВА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ . В ЦИКЛОННОЙ ТОПКЕ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНОЙ ШИХТЬ!

Изобретение относится к способам нагрева теплоносителя для термической подготовки угольной шихты и может найти применение в коксохимической промышленностидля процессов термической подготовки шихты перед коксованием, Известен способ нагрева теплоносителя в циклонной топке, включающий сжигание газа, тангенциальный ввод вторичного воздуха (рециркулируемого теплоносителя) в камеру горения, радиальный ввод вторичного воздуха (рециркулируемого теплоносителя) в камеру смешения, нагрев рециркулируемого теплоносителя продуктами сгорания газа, вывод одного потока нагретого теплоносителя (М. Ш, Исламов

"Проектирование топок специального назначения", Л.: Энергоиэдат, — 1982. с. 62)..:

В этом способе вторичный воздух или рециркулируемый теплоноситель подаются для обеспечения заданной температуры теплоносителя на выходе иэ топки, в танген,, SU„, 1763799А1

2 (57) Использование: в коксохимической промышленности для процессов термической подготовки шихты перед каоксоиайием. Сущность изобретения: подают газ и воздух, основной и дополнительный причем поддерживают коэффициент избытка всего количества воздуха равным 1,15...1,20, в камеру горения, сжигают газ, тангенциально и радиально подают рециркулирующий теплоноситель в камеру горения и смешения, нагревают продуктами сгорания газа с получением высокотемпевратурного и ниэко-температурного потоков теплоносителей при их раздельном выводе. 1 ил. циальный поток в том числе и для охлаждения стенок камеры, Недостатком этого способа является невозможность получения на вйходе двух потоков теплоносителя с разной концентрацией кислорода. (Ь

Наиболее близким по технической сущ- (Д ности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ нагрева теплоносителя в циклонной топке для термической подготовки угольной шихты (а.с. ва 1471739, МКИ1 F 23 С 9/00), включающии тангенциальную подачу газа и-воздуха в за- д данном соотношенйи в камеру горения, последующее сжигание газа, тангенциальную и радиальную подачу рециркулирующего теплоносителя в камеры горения и смеше-. ния и вывод двух потоков теплоносителя высокотемпературного и низкотемпературного с заданной разницей температур, необходимой для осуществления способа двухступенчатой термической обработки углей (по а. с. М 1367468 MKN С 10 В 57/10).

1763799

Недостатками этого способа является невозможность поддержания разной концентрации кислорода в двух потоках теплоносителяя, а следовательно — отсутствие возможности получения разной концентрации окиси углерода (СО) в этих потоках.

В способе двухступенчатой термической обработки угля по а. с. М 1367468 высокотемпературный теплоноситель подается для нагрева угля в первой ступени и именно после этой ступени осуществляется сброс избытачйого теплоносителя в ат. мосферу. Поэтому в этом тепланосителе должно содержаться минимальное количество СО, т. е. в двух потоках теплоносителя после первой и второй ступени должно быть разное содержание С0.

Уменьшить концентрацию СО в выбросах установки возможно, например, путем увеличения концентрации кислорОда в топке для нагрева теплоносителя и* окисления

СО, содержащегося в тепланосителе до

С02.

Однако увеличение концентрации 0z одновременна в двух патоках теплоносителя приведен к последующему окислению угля при его нагреве известным способом (а. с, 1367468) и ухудшение качества кокса, В большей степени такое окисление будет происходить на второй ступени нагрева угля (за счет его более высокой температуры).

Поэтому в теплоносителе 1 ступени (высакотемпературном) возможно поддерживать более высокую концентрацию 02, а в теплоносителе П ступени (низкотемпературном) более низкую концентрацию Oz.

Целью способа является Сокращение вредных выбросов эа счет уменьшения содержания окиси углерода в вйСокотемпературнам потоке теплоносителя при сохрайении высокого качества" кокса.

Поставленная цель достигается тем, чта по оси топки са стороны подачи газа и воздуха подают дополнительный поток воздуха, поддерживая коэффициент избытка всего количества воздуха, равным 1,151,20.

Отлйчительный приэйаки предлагаемого решения: — подача даполйительного воздуха по осйтапки со сторбны подачи газа и воздуха обеспечивае1 ввод избытка кислорода только в высокотемпературный теплоноситель, а заданный коэффициент избытка воздуха обеспечивает уменьшение койцентрации

СО и безопасную с точки зрения окисления угля концентрацию 02 в высокотемпературном тепланосителе 1 ступени.

В процессе поиска нами не выявлена технических решений, имеющих предлагаенительного воздуха и вывода двух потоков

10 подогретого теплоносителя.

В корпус 1 топки в камеру горения 2

15 ха а =1,1, продукты горения газа попадают в огневый тунель 4, благодаря которому про40. Щего соСтава: 75 j угля марки Г Октябрь50 ской ЦОФ и 257 угля марки Ж Дуванской

35 мую совокупность признаков для достижения поставленной цели, Следовательно, предлагаемое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом. Ка фиг. представлен прадальный разрез топки с указанием подачи газа, воздуха, ввода теплоносителя, дополчерез горелку 3 тангенциально подают газ и воздух для сжигайия в определенном соотношении при коэффициенте избытка воздуисходит формирование осевого высокотемпературного потока. На выходе из агневога тунеля 4 через окна 5.тангенциапьно в камеру горения 2 подаются теплонаситель и формируется пристенный низкотемпературный поток. В камеру смешения 6 подается радиально через окна 7 рециркулируемый теплоноситель, влияющий на степень смешения потоков теплоносителя и обеспечивающий заданный градиент температур между ними.

Низкотемпературный поток теплоносителя, перемещаясь по периферии топки, выводится из нее через канал 8, а высокотемпературный осевой поток — через канал 9.

Четкое разделение двух потоков теплоносителя происходит благодаря кольцевой перегородке 10. Через канал 11 горелки 3 па оси топки подается дополнительный поток воздуха в количестве, необходимом для поддержания общего коэффициенте избытка воздуха а =1,15-1,20. Этот воздух попадает только в осевой высокотемпературный теплоноситель и может влиять на его состав.

fl р и м е р. Предлагаемый способ был осуществлен в сопоставлении с известным в циклонных топках на Харьковском опытном коксохимическам заводе, Термической подготовке подвергалась двухкомпонентная угольная шихта следуюЦОФ

Шихта имела характеристику(g) W 10;

А -6,8; Ч"ч -35,3 и помол — 86% содержания класса 3 мм, При этом топка характеризовалась следующими данными:

Диаметр (внутренний) — 1,36 м

Длина — 4,356 м

Горелка — вихревого типа.

Диаметр горелки — 0,35 м

1763799

20 — 1,2

35

50

Суммарное сечение каналов для ввода рециркулируемого теплоносителя — 0,348 м г

Суммарное сечение каналов для вывода теплоносителя — 0,306 м

Сечение канала для подачи дополнительного воздуха — 0,002 м

Величина давления для подачи дополнительного воздуха — 12 кПа.

При испытании топки производительность установки термической подготовки угольной шихты, расход газа, воздуха и рециркулируемого теплоносителя были следующим:

Производительность установки — 16 т/ч

Расход коксового газа, м /ч — 637 з . Расход основного воздуха, м /ч — 3170 з

Расход дополнительного воздуха, м /ч - - - — 288

Коэффициент избытка воздуха на горение газа — 1,1

Общий коэффициент избытка воздуха

Суммарное количество теплоносителя на выходе из топки, м /ч з — 15980

Распределение теплоносителя между выходными каналами — 1:1 итик т лн и

Температура теплоносителя, С

I ступени (высокотемпературного) — 800 !

1ступени (низкотемпературного) -540.

Первоначально были проведены эксперименты по обоснованию правомерности выбора точки авода дополнительного количества воздуха.

На рисунке пунктиром изображен канал

12 для ввода дополнительного воздуха в высокотемпературном поток теплоносителя со стороны вывода тепЛоносителя в камеру смешения по оси и по радиусу, Полученные данные приведены в табл, 1.

Пример . Эксперименты па обоснованию точки подачи дополнительноro воздуха.

Расход дополнительного воздуха 288 мз /ч

Как следует из полученных данных минимальная концентрация СО в теплоносителе 1 ступени достигается при осевой подаче дополнительного воздуха в камеру горения со стороны подачи газа и воздуха.

При этом концентрация 02 в теплоносителях обеих ступеней.не превышает 17;, что гарантирует термическую обработку угля без его окисления в процессе нагрева.

В табл. 2 приведены данные по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения избытка воздуха. Условия осуществления способа те же, что и в примере

1, но при подаче воздуха rio оси в камеру горения со стороны подачй-газа и воздуха.

Как следуетиз приведенныхданных при общем коэффициенте избытка воздуха а =1,15-1,20 и основной подаче воздуха с а=1,1 достигается минимальная концентрация СО в теплоносителе! ступени, а также такая концентрация 02, которая не приводит к последующему окислению угля, а, следовательно, практически не ухудшает качества кокса.

В таблице 3 приведены сопоставительныеданные способов предлагаемого и известного (по прототипу) по концентрации СО в сбрасываемом в атмосферу теплоносителя и качеству получаемого кокса.

Как следует из полученных данных при осуществлении предлагаемого способа достигается значительное сокращение вредных выбросов СО в атмосферу при сохранении высокого качества кокса..

Формула изобретения .: Спбсоб нагрева теплоносителя в циклонной топке для термической подготовки угольной шихты путем подачи газа и воздуха в заданном соотношении в камеру горения, йослеДу ощето сжиганйя" газа,"тайгенциаль ной и радиальной подачи рециркулирующего теплоносителя соответственно в камеру горения и смешения, его нагрева продуктами сгорания с получением высокотемпературного и низкотемпературного потоков теплОносителя и их раздельного вывода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения вредных выбросов установки путем уменьшения содержания окиси углерода в высокотемпературном потоке теплойосителя при сохранении высокого качества кокса, по оси топки со стороны подачи газа и воздуха подают дополнительный поток воэдуха, поддерживая коэффициент избытка всего количества воздуха равным 1,15-1,20.

1763799

Таблица1 х) Такая концентрация СО в теплоносителе обеспечивает с учетом высоты рассеива

ПДК по СО в приземной зоне. (ПДК по СО в приземной зоне составляет 0,03 мгlл).

Таблица2

Данные по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения расхода дополни-. тельного воздуха.

Таблица3

Сопоставительные данные прототипа и предлагаемого решения

1763799

70 б

Составитель В. Новиков

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О.Гуети

Редактор М.Кузнецова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3445 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета"по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5