PL215549B1

PL215549B1 - Method and burner for pulverized coal combustion in the power boiler in the oxidizing gas agent

Info

Publication number: PL215549B1
Application number: PL389182A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Golec; Bartosz Swiatkowski
Original assignee: Inst Energetyki Jednostka Badawczo Rozwojowa
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2013-12-31
Also published as: PL389182A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz palnik do spalania pyłu węglowego w kotle energetycznym w utleniającym czynniku gazowym, pozwalający na intensyfikację procesu spalania, zmniejszenie emisji do atmosfery ditlenków węgla CO2, tlenków azotu NOx oraz zapobiegający powstawaniu szkodliwych zjawisk towarzyszących procesom spalania jak żużlowanie pasa palnikowego.The subject of the invention is a method and a burner for combustion of coal dust in a power boiler in an oxidizing gaseous agent, allowing for the intensification of the combustion process, reducing the emission of carbon dioxide CO2, nitrogen oxides NOx to the atmosphere and preventing the occurrence of harmful phenomena accompanying combustion processes, such as slagging of the burner belt.

Stwierdzone zostało, że zastąpienie podczas spalania pyłu węglowego w kotłach energetycznych powietrza zawierającego azot N2, utleniającym czynnikiem gazowym w postaci tlenu lub mieszaniny tlenu z ditlenkiem węgla O2/CO2, zmniejsza możliwość wytwarzania w procesie spalania, tlenków azotu NOx poza tym ułatwia w znacznym stopniu usuwanie ditlenku CO2 zawartego w użytej mieszance, poprzez usuwanie ditlenku węgla innymi prostszymi metodami na etapie poprzedzającym ich emisję do atmosfery.It has been found that replacing the combustion of coal dust in power boilers with air containing nitrogen N2 with an oxidizing gas factor in the form of oxygen or a mixture of oxygen and carbon dioxide O2 / CO2 reduces the possibility of producing nitrogen oxides NOx in the combustion process, and also significantly facilitates the removal of CO2 contained in the mixture used, by removing carbon dioxide by other simpler methods at the stage preceding their emission to the atmosphere.

Znane są różne sposoby spalania pyłu węglowego i rozwiązania konstrukcyjne palników kotła energetycznego do spalania pyłu węglowego, w utleniającym czynniku gazowym. W większości rozwiązania dotyczą sposobów i konstrukcji doprowadzania tlenu lub czynnika utleniającego do palników kotła energetycznego. I tak opisane w opisie patentowym USA Nr PCT/US2003/021274 rozwiązanie konstrukcyjne palnika charakteryzuje się doprowadzeniem czystego tlenu centralną rurą usytuowaną w osi palnika a w innym amerykańskim rozwiązaniu przedstawionym w opisie patentowym USA Nr 5358222 czynnik utleniający doprowadzony jest dyszami rozmieszczonymi wzdłuż obwodu palnika. Opisany palnik wymaga zastosowania dwu typu mieszanek utleniających o różnych zawartościach tlenu O2 i ditlenku węgla CO2 uformowanych w dwa niezależne strumienie.There are known various methods of coal dust combustion and design solutions of power boiler burners for combustion of coal dust in an oxidizing gaseous medium. Most of the solutions concern the methods and structures of supplying oxygen or an oxidizing agent to the burners of a power boiler. Thus, the design of the burner described in the US patent No. PCT / US2003 / 021274 is characterized by the supply of pure oxygen through a central pipe located in the axis of the burner, and in another American solution presented in the US patent No. 5358222, the oxidizing agent is supplied through nozzles arranged along the perimeter of the burner. The described burner requires the use of two types of oxidizing mixtures with different contents of oxygen O2 and carbon dioxide CO2 formed into two independent streams.

Znany jest ponadto z polskiego opisu patentowego wynalazku Nr 200214 firmy francuskiej L'AIR LIQUIDE SOCIETE ANONYME A DIRECTOIRE ET CONSEIL DE SURVEILLANCE POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATIONDES PROCEDES, sposób spalania charakteryzujący się oddzielnymi wtryskami paliwa i utleniacza, w którym paliwo i utleniacz wtryskiwane są w odmienny sposób. Utleniacz jest dzielony na dwie różne części, na utleniacz pomocniczy, który służy do etapowania płomienia i na utleniacz główny rozdzielony na dwa różne wtryski, jeden, szybko mieszający się z paliwem i drugi wolno mieszający się z paliwem. Wtryski utleniacza głównego i utleniacza pomocniczego są oddzielone od siebie niewielkim przedziałem czasowym. Opisane rozwiązania nie zawierają propozycji regulacji lub wpływania na temperaturę płomienia palnika, co przy wysokich koncentracjach tlenu towarzyszących opisanym sposobom spalania pyłu węglowego i konstrukcjom palników, prowadzi do powstawania w kotle energetycznym lokalnych stref wysokich temperatur około 2000°C, w obszarze instalacji palników a w konsekwencji do żużlowania pasa palnikowego i uszkodzenia kotła energetycznego.It is also known from the Polish patent description No. 200214 of the French company L'AIR LIQUIDE SOCIETE ANONYME A DIRECTOIRE ET CONSEIL DE SURVEILLANCE POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATIONDES PROCEDES, a combustion method characterized by separate injections of fuel and oxidant, in which the fuel and oxidant are injected they are in a different way. The oxidizer is split into two different parts, the secondary oxidizer which is used to stage the flame, and the primary oxidizer, which is split into two different injections, one quickly miscible with the fuel and the other slowly miscible with the fuel. The main oxidant and auxiliary oxidant injections are separated by a small time interval. The described solutions do not include proposals for regulating or influencing the temperature of the burner flame, which, with high oxygen concentrations accompanying the described methods of coal dust combustion and burner designs, leads to the formation of local high-temperature zones of around 2000 ° C in the power boiler, in the area of the burner installation, and consequently to slagging of the burner belt and damage to the power boiler.

Istota sposobu spalania pyłu węglowego w kotle energetycznym w utleniającym czynniku gazowym, wykorzystującego wprowadzane osobno niezależnie do palnika pyłu węglowego, strumienie pyłomieszaniny oraz strumienie utleniającego czynnika gazowego, według wynalazku polega na tym, że pyłomieszanina węglowa wprowadzona do części napływowej dyszy pyłowej głównej palnika po zmianie koncentracji pyłu przy pomocy osadzonego w niej osiowo łopatkowego koncentratora pyłu węglowego jest podzielona w łopatkowym separatorze pyłu węglowego wyposażonym w końcowej części w dyfuzor wewnętrzny osadzonym w części wylotowej dyszy pyłowej głównej, na strumień główny w ilości około 90% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej, transportowany wzdłuż wewnętrznej powierzchni ściany dyszy pyłowej głównej oraz na strumień pomocniczy w ilości około 10% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej, transportowany wzdłuż osi poziomej palnika, po czym strumień główny w ilości około 90% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej po zawirowaniu w zawirowaczu łopatkowym zamocowanym trwale między łopatkowym separatorem pyłu węglowego a wewnętrzną powierzchnią ściany dyszy pyłowej głównej wprowadza się do komory spalania, na zewnątrz dyfuzora wewnętrznego a niezawirowany strumień pomocniczy w ilości około 10% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej wprowadza się do komory spalania w osi poziomej palnika dodatkową dyszą pyłową osadzoną koncentrycznie w łopatkowym separatorze pyłu węglowego. Jednocześnie czynnik gazowy utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR doprowadza się do wlotów wzajemnie koncentrycznych, rury zewnętrznej i rury wewnętrznej dwuprzewodowego kanału doprowadzającego gazowy czynnik utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR, połączonego trwale poziomo, wzdłużnie z zewnętrzną powierzchnią ściany dyszy pyłowej głównej a następnie w zależności od udziału molowego tlenu w mieszaninie tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR, gazowy czynnik utleniający przesyła się rurą zewnętrzną i/lub rurą wewnętrzną dwuprzePL 215 549 B1 wodowego kanału doprowadzającego (6) gazowy czynnik utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR wybieraną przy pomocy automatycznego sterowania klapami odcinającymi umieszczonymi na wylotach rury zewnętrznej i rury wewnętrznej dwuprzewodowego kanału doprowadzającego gazowy czynnik utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR a po zawirowaniu przy pomocy korzystnie osiowego pierwszego zawirowacza osadzonego na wylocie rury zewnętrznej oraz korzystnie osiowego drugiego zawirowacza osadzonego na wylocie rury wewnętrznej dwuprzewodowego kanału doprowadzającego gazowy czynnik utleniający zawirowany gazowy czynnik utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny spaliny recyrkulacyjne odchylony w dyfuzorze zewnętrznym wprowadza się do komory paleniskowej kotła energetycznego.The essence of the method of combustion of coal dust in a power boiler in an oxidizing gaseous medium, using coal dust streams introduced separately to the burner, streams of dust mixture and streams of oxidizing gaseous medium, according to the invention, consists in the fact that the coal dust mixture introduced into the inlet part of the main burner dust nozzle after changing the concentration The dust is divided in a blade coal dust separator with an internal diffuser in the outlet part of the main dust nozzle, into the main stream in the amount of about 90% of the mass flow of the pulverized coal mixture, transported along the inner surface the walls of the main dust nozzle and the auxiliary stream in the amount of about 10% of the mass flow of dust-mixed coal, transported along the horizontal axis of the burner, then the main stream in the amount of about 90% of the mass flow of the dust-mixture after swirling in a vane swirler fixed permanently between the pulverized coal dust separator and the inner wall surface of the main dust nozzle, it is introduced into the combustion chamber, outside the internal diffuser, and the non-swirled auxiliary stream in the amount of about 10% of the mass flow of coal dust-mix is introduced into the combustion chamber along the axis horizontal burner with an additional dust nozzle embedded concentrically in the vane coal dust separator. At the same time, the gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or the oxygen / recirculating exhaust gas O2 / SR mixture is fed to the mutually concentric inlets, the outer pipe and the inner pipe of the two-line oxygen gas oxidizing agent or the mixture oxygen / recirculating exhaust O2 / SR, permanently connected horizontally longitudinally with the outer wall of the main dust nozzle and then, depending on the molar fraction of oxygen in the oxygen / recirculating exhaust gas O2 / SR mixture, the gaseous oxidizing agent is sent through the outer pipe and / or the inner pipe of the water supply channel (6) gas oxidizing agent in the form of oxygen or O ₂ / SR oxygen / recirculating exhaust gas mixture selected by automatic control of shut-off flaps located on the outlets of the outer pipe and the inner pipe of the two-pipe channel supplying the gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or the oxygen / exhaust gas recirculation mixture after swirling by means of a preferably axial first swirler mounted on the outlet of the outer tube and preferably an axial second swirler mounted on the outlet of the inner pipe of the double-conduit oxidizing gas channel, the swirled gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or a mixture of recirculating exhaust gases, deflected in the external diffuser introduces into the combustion chamber of the power boiler.

Istota palnika pyłowego kotła energetycznego do spalania pyłu węglowego w utleniającym czynniku gazowym, zawierającego dyszę pyłową doprowadzającą pyłomieszaninę węglową, separator pyłu węglowego, koncentrator pyłu węglowego, dyfuzor, dyszę doprowadzającą gazowy czynnik utleniający według wynalazku polega na tym, że w części napływowej dyszy pyłowej głównej palnika osadzony jest osiowo łopatkowy koncentrator pyłu węglowego a w części wylotowej dyszy pyłowej głównej palnika jest osadzony osiowo, łopatkowy separator pyłu węglowego wyposażony w swej końcowej części w dyfuzor wewnętrzny dzielący pyłomieszaninę na strumień główny w ilości około 90% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej oraz na strumień pomocniczy w ilości około 10% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej, w którym osadzona jest koncentrycznie dodatkowa dysza pyłowa strumienia pomocniczego w ilości około 10% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej, przy czym między łopatkowym separatorem pyłu węglowego a wewnętrzną powierzchnią ściany dyszy pyłowej głównej jest osadzony zawirowywacz łopatkowy strumienia głównego w ilości około 90% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej a do zewnętrznej powierzchni ściany dyszy pyłowej głównej jest zamocowany trwale usytuowany poziomo, wzdłużnie, dwuprzewodowy kanał doprowadzający gazowy czynnik utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR wyposażony na wylocie w dyfuzor zewnętrzny, który stanowią wzajemnie koncentryczne rura zewnętrzna oraz rura wewnętrzna, przy czym wyloty rury zewnętrznej oraz wlot rury wewnętrznej dwuprzewodowego kanału doprowadzającego gazowy czynnik utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR, są wyposażone w automatycznie sterowane klapy odcinające wybierane w zależności od udziału molowego tlenu w mieszaninie tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/CO2 a na wylotach rury zewnętrznej oraz rury wewnętrznej dwuprzewodowego kanału doprowadzającego gazowy czynnik utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR są zamocowane zawirowacze korzystnie osiowy pierwszy zawirowacz na wylocie rury zewnętrznej oraz drugi korzystnie osiowy zawirowywacz na wylocie rury wewnętrznej dwuprzewodowego kanału doprowadzającego gazowy czynnik utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR.The essence of a pulverized power boiler burner for combustion of coal dust in an oxidizing gas medium, containing a dust nozzle for the pulverized coal mixture, a coal dust separator, a coal dust concentrator, a diffuser, a nozzle for the gaseous oxidizing agent, according to the invention, consists in the fact that in the inlet part of the main burner dust nozzle the axially mounted coal dust concentrator is mounted, and in the outlet part of the main burner nozzle there is an axially mounted, blade-type coal dust separator equipped in its final part with an internal diffuser dividing the dust mixture into the main stream in the amount of about 90% of the mass flow of the coal dust mixture and the auxiliary stream in the amount of about 10% of the mass flow of dust in the coal mixture, in which an additional dust nozzle of the auxiliary stream is placed concentrically in the amount of about 10% of the mass flow of dust in the coal mixture, while between the pulley separator of coal dust and the internal on the wall surface of the main dust nozzle there is a main stream vane swirler in the amount of about 90% of the mass flow of the pulverized coal mixture, and to the outer surface of the main dust nozzle wall there is a permanently fixed, horizontally, longitudinally located two-conduit supplying the gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or oxygen mixture / recirculation exhaust gas O2 / SR equipped at the outlet with an external diffuser, which consists of mutually concentric external pipe and internal pipe, the outlets of the external pipe and the internal pipe inlet of a two-line channel supplying gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or a mixture of oxygen / recirculating exhaust gas O2 / SR, are equipped with automatically controlled shut-off dampers selected depending on the molar proportion of oxygen in the oxygen / recirculating exhaust gas O2 / CO2 mixture, and at the outlets of the outer tube and the inner tube of the double-circuit gas oxidizing agent supply channel in the form of and oxygen or oxygen / exhaust gas mixtures O2 / SR are mounted swirlers, preferably an axial first swirler at the outlet of the outer tube and a second preferably axial swirler at the outlet of the inner tube of a dual-line oxygen gas supply channel or oxygen / exhaust gas O2 / SR mixture.

Zastosowany według wynalazku podział pyłomieszaniny na strumień główny pyłomieszaniny i strumień dodatkowy pyłomieszaniny o zróżnicowanej koncentracji pyłu węglowego wprowadzanych osobno do komory spalania poprawia stabilizację spalania pyłu węglowego oraz pozwala na uzyskanie niższej o około 300°C temperatury płomienia palników, co zmniejsza ryzyko żużlowania ścian kotła energetycznego w pasie palnikowym.The division of the dust mixture into the main stream of the mixture dust and the additional stream of the dust mixture with different concentrations of coal dust, introduced separately into the combustion chamber, which is used according to the invention, improves the stabilization of coal dust combustion and allows to obtain a flame temperature of the burners lower by about 300 ° C, which reduces the risk of slagging the walls of the power boiler in the burner belt.

Wynalazek został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schematycznie przekrój poziomy palnika do spalania pyłu węglowego w gazowym czynniku utleniającym z zaznaczonymi przepływami pyłomieszaniny oraz gazowego czynnika utleniającego.The invention has been shown in an embodiment in the drawing which schematically shows a horizontal cross-section of a burner for combustion of pulverized coal in a gaseous oxidizing agent with the flows of dust-mixture and gaseous oxidizing agent indicated.

Sposób spalania pyłu węglowego w kotle energetycznym w gazowym czynniku utleniającym jest realizowany przy użyciu, jako gazowego czynnika utleniającego mieszaniny tlenu i spalin recyrkulacyjnych O2/SR o niskiej temperaturze 150°-200°C pobieranych zza elektrofiltru kotła energetycznego.The method of combustion of coal dust in a power boiler in a gaseous oxidizing agent is carried out using a mixture of oxygen and recirculating exhaust gas O2 / SR with a low temperature of 150 ° -200 ° C taken from behind the electrostatic precipitator of the power boiler as a gaseous oxidizing agent.

Pyłomieszaninę węglową wprowadza się według wynalazku do dyszy pyłowej głównej 3 palnika gdzie dzięki działaniu osadzonego osiowo w części napływowej dyszy pyłowej głowicy 3 łopatkowego koncentratora 4 pyłu węglowego, następuje koncentracja pyłu węglowego wzdłuż wewnętrznej powierzchni ściany dyszy pyłowej głównej 3 w wyniku, czego strumień główny S_g w ilości przykładowo 90% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej oraz strumień pomocniczy S_p w ilości 10% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej. Strumień główny S_g w ilości 90% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej jest transportowany wzdłuż wewnętrznej powierzchni ściany dyszy pyłowej głównej 3 do wylotu palnika. Natomiast strumień pomocniczy S_p w ilości 10% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej jest transportowany do wylotu palnika w osi poziomej O dyszą pyłową do4According to the invention, the coal dust mixture is introduced into the main dust nozzle 3 of the burner, where due to the action of the coal dust concentrator 4 axially mounted in the inlet part of the head dust nozzle 4, the coal dust concentrator 4 is concentrated along the inner wall surface of the main dust nozzle 3, resulting in the main stream S _g in an amount of, for example, 90% of the mass flow of the pulverized coal and the auxiliary stream S _p in the amount of 10% of the mass flow of the pulverized coal. The main stream S _g in the amount of 90% of the mass flow of the pulverized coal mixture is transported along the inner wall surface of the main dust nozzle 3 to the burner outlet. On the other hand, the auxiliary stream S _p in the amount of 10% of the mass flow of dust-coal mixture is transported to the burner outlet in the horizontal axis O with the dust nozzle do4

PL 215 549 B1 datkową 9 osadzoną koncentrycznie w łopatkowym separatorze 5 pyłu węglowego. Strumień główny S_gw ilości 90% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej jest następnie zawirowany na wylocie z palnika w zawirowaczu łopatkowym 10 oraz odchylony na zewnętrzną stronę od osi poziomej O palnika przez dyfuzor wewnętrzny 8 osadzony na końcu łopatkowego separatora 5 pyłu węglowego, co wytwarza podciśnienie prowadzące do powstania strefy recyrkulacyjnej bezpośrednio za wylotem palnika. Wzdłuż zewnętrznej powierzchni ściany dyszy pyłowej głównej 3 jest zamocowany poziomo, wzdłużnie na części długości ściany przykładowo na 3/4 długości, dwuprzewodowy kanał doprowadzający 6 gazowy czynnik utleniający w postaci tlenu lub mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR zawierający wzajemnie koncentryczne, rurę zewnętrzną 1 i rurę wewnętrzną 2. W zależności od udziału molowego tlenu w mieszaninie tlen/spaliny O₂/SR mieszanina tlenu/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR jest przesyłana rurą zewnętrzną 1 lub obiema rurami zewnętrzną 1 i wewnętrzną 2 kanału dwuprzewodowego doprowadzającego 6 mieszaninę tlen/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR i po zawirowaniu w osadzonych na wylotach rur 1 i 2, osiowych zawirowywaczach, odpowiednio w osiowym zawirowaczu 11 i w osiowym zawirowaczu 12 mieszanina utleniająca tlen/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR jest wprowadzona do komory spalania kotła energetycznego.The additional 9 is embedded concentrically in a blade coal dust separator 5. The main stream S _g in the amount of 90% of the mass flow of the pulverized coal mixture is then swirled at the exit of the burner in the blade swirler 10 and deflected outwardly from the horizontal axis O of the burner by an internal diffuser 8 embedded at the end of the pulverized coal separator 5, which creates a guiding negative pressure to create a recirculation zone directly after the burner outlet. Along the outer wall surface of the main dust nozzle 3, horizontally, longitudinally on a part of the wall length, for example three-quarters of its length, a two-conduit 6 for the gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or the oxygen / recirculating exhaust gas O ₂ / SR mixture containing mutually concentric outer pipe 1 and inner pipe 2. Depending on the molar proportion of oxygen in the oxygen / O ₂ flue gas / SR mixture, the oxygen / O ₂ recirculating flue gas / SR mixture is sent via the outer pipe 1 or both outer 1 and inner 2 pipes of the double conduit supplying 6 oxygen / the O ₂ / SR recirculation flue gas and after swirling in the axial swirlers mounted at the outlets 1 and 2, respectively in the axial swirler 11 and in the axial swirler 12, the oxygen oxidizing mixture / O ₂ / SR recirculation flue gas is introduced into the combustion chamber of the power boiler.

Palnik do spalania pyłu węglowego w gazowym czynniku utleniającym posiada według wynalazku dyszę pyłową główną 3, która jest wyposażona w części napływowej, w osadzony w niej osiowo, symetrycznie łopatkowy koncentrator 4 pyłu węglowego a w części wylotowej w usytuowany w niej symetrycznie, osiowo, łopatkowy separator 5 pyłu węglowego, wewnątrz którego jest osadzona symetrycznie, osiowo, dodatkowa dysza pyłowa 9 strumienia pomocniczego S_p w ilości 10% przepływu masowego, pyłomieszaniny węglowej. Na końcu łopatkowego separatora 5 pyłu węglowego jest zamocowany trwale dyfuzor wewnętrzny 8. W części wylotowej dyszy pyłowej głównej 3 między płaszczyzną wewnętrzną ściany dyszy pyłowej głównej 3 i separatorem łopatkowym 5 pyłu węglowego znajduje się zamocowany trwale zawirowacz łopatkowy 10 głównego strumienia S_g w ilości 90% przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej. Zawirowacz łopatkowy 10 wzmaga stopień wirowości strumienia głównego S_g w ilości 90% przepływu masowego pyłomieszaniny, powodując utworzenia strefy podciśnienia prowadzącej do wytworzenia strefy recyrkulacji stabilizującej płomień. Do zewnętrznej powierzchni ściany dyszy pyłowej głównej 3 jest zamocowany według wynalazku usytuowany wzdłużnie, poziomo przykładowo na 3/4 długości dyszy płytowej głównej 3 dwuprzewodowy kanał doprowadzający 6 gazowy czynnik utleniający w postaci przykładowo mieszaniny tlen/spaliny recyrk ulacyjne O₂/SR. Dwuprzewodowy kanał doprowadzający 6 mieszaninę tlen/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR stanowią według wynalazku dwie koncentryczne rury, rura zewnętrzna 1 i rura wewnętrzna 2 z których każda jest wyposażona na wlocie w klapę odcinającą 7. Klapa odcinająca 7 jest połączona z układem automatycznego sterowania nie pokazanym na rysunku. Rura zewnętrzna 1 i rura wewnętrzna 2 dwuprzewodowego kanału doprowadzającego 6 mieszaninę tlen/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR są wyposażone w częściach wylotowych w osiowe zawirowacze 11, 12, odpowiednio osiowy zawirowacz łopatkowy 11 na rurze zewnętrznej 1 i osiowy zawirowacz łopatkowy 12 na rurze wewnętrznej 2. Klapy odcinające 7 są sterowane automatycznie według wynalazku w zależności od udziału molowego tlenu O₂ w mieszaninie tlen/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR. Przy wysokich udziałach molowych tlenu O2 w mieszaninie tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR sterowana automatycznie klapa odcinająca 7 na wylocie rury zewnętrznej 1 jest zamknięta i przepływ mieszaniny tlen/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR do dwuprzewodowego kanału doprowadzającego 6 mieszaninę tlen/spaliny recyrkulacyjne O2/SR jest wstrzymywany. Gazowy czynnik utleniający w postaci czystego tlenu wypływa rurą wewnętrzną 2. Na końcu części wylotowej dwuprzewodowego kanału doprowadzającego 6 mieszaninę tlen/spaliny recyrkulacyjne O₂/SR jest osadzony dyfuzor zewnętrzny 13. Zawirowacze łopatkowe 11 i 12 przykładowo osiowe powodują zawirowanie gazowego czynnika utleniającego w postaci mieszaniny tlen/spaliny O₂/SR za palnikiem, która odchylana przez dyfuzor zewnętrzny 13, na zewnątrz od osi palnika, opływa strumień główny S_g przepływu masowego pyłomieszaniny węglowej, zawirowany przez zawirowacz łopatkowy 10 i dyfuzor wewnętrzny 8, stabilizując płomień oraz przyczyniając się do obniżenia temperatury płomienia o około 300°C z uwagi na niską temperaturę rzędu 150° - 200°C użytych w mieszaninie utleniającej spalin recyrkulacyjnych a poprzez strefę podciśnienia wytwarzającą wewnętrzną strefę recyrkulacji mieszaniny utleniającej bezpośrednio za palnikiem. Strumień pomocniczy S_p w ilości około 10% przepływu masowego pyłomieszaniny jest tak dobrany, że zapewnia podtrzymanie płomienia palnika nawet przy zaburzeniu wewnętrznej recyrkulacji spalin za palnikiem.According to the invention, the burner for combustion of coal dust in a gaseous oxidizing agent has a main dust nozzle 3, which is equipped in the inlet part with an axially symmetrically mounted coal dust concentrator 4, and in the outlet part with a symmetrically, axially disposed blade separator 5. coal dust, inside which is placed symmetrically, axially, an additional dust nozzle 9 of the auxiliary stream S _p in the amount of 10% of the mass flow, dust-coal mixture. An internal diffuser 8 is permanently mounted at the end of the pulverized coal dust separator 5. In the outlet part of the main dust nozzle 3, between the internal wall plane of the main dust nozzle 3 and the pulley separator 5 of the coal dust, there is a permanently fixed blade swirler 10 of the main stream S _g in the amount of 90% mass flow of pulverized coal. The blade swirler 10 enhances the vortex degree of the main stream S _g in an amount of 90% of the mass flow of the dust-mixture, creating a vacuum zone leading to the formation of a flame stabilizing recirculation zone. According to the invention, attached longitudinally, horizontally, for example over 3/4 of the length of the main plate nozzle 3, to the outer wall surface of the main dust nozzle 3, is a _double conduit for the supply of gaseous oxidizing agent in the form of, for example, a mixture of oxygen / recirculation exhaust gas O ₂ / SR. According to the invention, the dual-line channel 6 supplying the oxygen / recirculating exhaust gas O ₂ / SR mixture consists of two concentric pipes, an outer pipe 1 and an inner pipe 2, each of which is provided with a shut-off valve at the inlet 7. The shut-off valve 7 is connected to an automatic control system not shown. in the drawing. The outer pipe 1 and the inner pipe 2 of the dual-line supply channel 6 the oxygen / recirculating exhaust gas O ₂ / SR mixture are equipped in the outlet parts with axial swirlers 11, 12, respectively an axial vane swirler 11 on the outer pipe 1 and an axial vane swirler 12 on the inner pipe 2 . butterfly valve 7 are automatically controlled according to the invention depending on the mole fraction of oxygen O ₂ in a mixture of oxygen / recycle exhaust gas O ₂ / SR. At high molar proportions of oxygen O2 in the oxygen / recirculating exhaust gas O2 / SR mixture, the automatically controlled shut-off valve 7 at the outlet of the outer pipe 1 is closed and the flow of the oxygen / recirculating exhaust gas O ₂ / SR mixture into the two-line channel 6 supplying the oxygen / recirculating exhaust gas O2 mixture / SR is being suspended. The gaseous oxidizing agent in the form of pure oxygen flows out through the inner pipe 2. At the end of the outlet part of the two-line supply channel 6 oxygen / recirculating exhaust gas O ₂ / SR mixture, an external diffuser 13 is installed. The vane 11 and 12, for example, axially cause the gaseous oxidizing medium to swirl in the form of a mixture oxygen / exhaust gas O ₂ / SR downstream of the burner, which is deflected by the external diffuser 13, outwards from the burner axis, flows around the main stream S _g of the mass flow of the pulverized coal mixture, swirled by the vane swirler 10 and the internal diffuser 8, stabilizing the flame and contributing to lowering flame temperature of about 300 ° C due to the low temperature of 150 ° - 200 ° C used in the oxidizing mixture of recirculating exhaust gases and through a vacuum zone creating an internal zone of recirculation of the oxidizing mixture immediately after the burner. The auxiliary stream S _p in the amount of about 10% of the mass flow of the dust-mixture is selected in such a way that it ensures the maintenance of the burner flame even when the internal exhaust gas recirculation after the burner is disturbed.

PL 215 549 B1PL 215 549 B1

Z uwagi na strefowe obniżenie temperatury w pasie palnikowym komory paleniskowej wynalazek ogranicza możliwość powstawania termicznych tlenków azotu NOx podczas spalania pyłu węglowego.Due to the zone temperature reduction in the burner belt of the combustion chamber, the invention limits the possibility of the formation of thermal nitrogen oxides NOx during the combustion of coal dust.

Claims

1. The method of combustion of coal dust in a power boiler in an oxidizing gaseous medium, using the coal dust streams introduced separately, independent of the burner, and the stream of oxidizing gaseous medium, characterized by the fact that the coal dust mixture introduced into the inlet part of the main dust nozzle (3) the burner, after changing the concentration of coal dust by means of an axially embedded coal dust concentrator (4), is divided in a blade coal dust separator (5) ending with an internal diffuser (8), axially embedded in the outlet part of the main dust nozzle (3) into the main stream ( S _g ) in the amount of about 90% of the mass flow of the pulverized coal mixture transported along the inner wall surface of the main dust nozzle (3) and to the auxiliary stream (S _p ) in the amount of about 10% of the mass flow of the pulverized coal mixture transported along the horizontal axis (O) of the burner, main stream (S _g ) in an amount of about 90% of the mass flow of the coal dust mixture, after swirling in a blade swirler (10) fixed permanently between a blade separator (5) of coal dust and the inner wall surface of the main dust nozzle (3), is introduced into the combustion chamber outside the internal diffuser (8) and the non-swirled auxiliary stream (S _p ) in an amount of about 10% of the mass flow of the pulverized coal mixture is introduced into the combustion chamber in the horizontal axis of the burner (10) with an additional dust nozzle (9) embedded concentrically in a blade separator (5) of coal dust, at the same time the gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or oxygen mixture / _{O 2} / SR recirculation flue gas is fed to the mutually concentric inlets, the outer pipe (1 and the inner pipe (2) of the two-pipe supply channel (6), the gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or the oxygen / O ₂ / SR recirculation fume mixture, located horizontally, longitudinally permanently connected to the outer wall of the main dust nozzle (3) and then to the depending on the molar fraction of oxygen in the oxygen / recirculating exhaust gas O ₂ / SR mixture, the gaseous oxidizing agent is sent through the outer pipe (1) and / or the inner pipe (2) of the two-conduit supply channel (6) gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or oxygen / _{O 2} / SR recirculation fumes, selected by automatic control of shut-off flaps (7) located at the outlets of the outer pipe (1 and inner pipe (2) of the two-pipe supply channel (6) gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or oxygen / recirculating exhaust gas O _{2 mixture} / SR and after swirling by means of an preferably axial swirler (11) mounted on the outlet of the outer tube (1) and an axial swirler (12) mounted on the outlet of the inner pipe (2) of the two-conduit supply channel (6), gaseous oxidizing agent, swirled gaseous oxidizing agent in form of oxygen or oxygen / exhaust gas mixture O ₂ / SR deflected in the external diffuser (13) enter to the combustion chamber of the power boiler.

2. Power boiler dust burner for combustion of coal dust in an oxidizing gaseous medium, including a dust nozzle supplying the pulverized coal mixture, a coal dust separator, a coal dust concentrator, a diffuser, a nozzle for supplying the gaseous oxidizing agent in the form of oxygen, characterized in that inside the inlet part of the dust nozzle In the main burner (3), an axially vane concentrator (4) of coal dust is mounted, and in the outlet part of the main dust nozzle (3) of the burner, there is an axially mounted blade-type coal dust separator (5) equipped in its final part with an internal diffuser (8) dividing the dust mixture into a stream main stream (9) in the amount of about 90% of the mass flow of dust-coal mixture and to the auxiliary stream (S _p ) in the amount of about 10% of the mass flow of dust-coal mixture, in which an additional dust nozzle (9) of the auxiliary stream (S _p ) is concentrically embedded in the amount of about 10% of the mass flow of pulverized coal mixture, between the paddles the coal dust separator (5) and the main dust nozzle (3) internal wall surface is the main stream blade swirler (10) (S _g ) in the amount of approximately 90% of the mass flow of the coal dust-mix, and the outer wall surface of the main dust nozzle (3) is permanently fixed horizontally located longitudinally two-conduit supply channel (6) for gaseous oxidizing agent in the form of oxygen or O ₂ / SR oxygen / recirculation exhaust gas mixture, equipped with an external diffuser (13) at the outlet.