PL239165B1 - Sposób i instalacja przepływowa do rozpylania suspensji zwłaszcza paliwowych w palnikach - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i instalacja przepływowa do rozpylania suspensji zwłaszcza paliwowych w palnikach.

Warunkiem dobrego spalania paliw płynnych jest ich dobre wymieszanie z utleniaczem (powietrzem lub tlenem), podgrzanie i podanie inicjału, które jest realizowane w palniku.

Palnik atmosferyczny (inżektorowy) to typ palnika, w którym paliwo gazowe wypływające z dyszy zasysa utleniacz znajdujący się wokół dyszy, z którym miesza się i tworzy mieszankę palną: w przypadku paliw ciekłych proces zmieszania z utleniaczem poprzedza odparowanie paliwa. Palnik nadmuchowy (ciśnieniowy/wentylatorowy) to typ palnika, w którym przepływ utleniacza niezbędnego do spalania paliwa płynnego jest wymuszany wstępnym ciśnieniem utleniacza. W palnikach, tego typu paliwo płynne wypływające z dyszy jest mieszane z utleniaczem dopływającym wokół niej (ukośnie lub wirowo). Znane są również palniki do spalania paliw quasi płynnych (pyłu węgla) zasilane mieszaniną pyłowopowietrzną wytwarzaną w młynach węglowych w odmianach wirowej i strumieniowej. Istnieją także rozwiązania palników dwupaliwowych, w których w osi wirowego palnika pyłowego znajduje się lanca palnika na paliwo płynne, z której wypływający strumień paliwa jest rozpraszany dodawanym strumieniem pary wodnej do postaci drobnokropelkowej przed zmieszaniem z utleniaczem.

Znane jest ze zgłoszenia patentowego P.384187, urządzenie do formowania strug mieszanki pyłowo-powietrznej. w którym współosiowo wokół przewodu mieszanki pyło-powietrznej zabudowane są: przewód powietrza chłodząco-separującego, przewód powietrza wtórnego oraz przewód powietrza do spalania gazu z zabudowanymi u jego wylotu, na obwodzie palnika, wewnątrz przewodu lancami gazu. Jednak ze względów ekonomicznych ciągła praca zestawu palnik pyłowy - lanca nie jest na ogół stosowana, a paliwo ciekłe lub gazowe jest spalane tylko wyjątkowo, najczęściej podczas rozruchu kotła. W tej sytuacji palnik lancowy nie jest wykorzystywany jako element systemu spalania z niską emisją tlenków azotu.

Ponadto znane są z literatury (Manfred R. K., Borio R. W., Smith D. A,. Rini M. J., LaFlesh R. C., Marion J. L.: Current Progress in Coal-Water Slurry Burner Development. American Chemical Society Symposium March 20-25. 1983, Seattle, Washington) palniki do spalania suspensji/zawiesiny wodnowęglowej, gdzie w osi palnika umieszczona jest lanca zawiesiny, a koncentrycznie wokół niej znajduje się pierścieniowy kanał powietrza z łopatkami zawirowującymi. Działające na tej samej zasadzie palniki opisano w literaturze (Prakash Ramachandran. Ching-Yi Tsai. Gary W. Schanche: An Evaluation of Coal Water Slurry Fuel. Burners and Technology, USACERL Technical Report FE-93/09 November 1992).

Stwierdzono nieoczekiwanie, że gdy w miejsce niskotemperaturowej suspensji zostanie zastosowana wysokociśnieniowa suspensja rozdrobnionego paliwa stałego podgrzana do temperatury nieznacznie poniżej parametrów nasycenia, to w wyniku rozprężenia suspensji w dyszy nastąpi eksplozyjne rozproszenie drobin paliwa parą mokrą nośnika suspensji, poprzedzające jedno lub wielostopniowe zmieszanie z utleniaczem w dalszej części palnika.

Sposób rozpylania suspensji według wynalazku polega na tym, że do palnika w palenisku dopływa pod wysokim ciśnieniem suspensja rozdrobnionego paliwa stałego w cieczy, którą podgrzewa się w nagrzewnicy suspensji do temperatury zbliżonej do temperatury nasycenia cieczy i rozpręża się w dyszy suspensji w palniku do ciśnienia w palenisku, a wytworzona podczas rozprężania para nasycona rozprasza cząsteczki paliwa, które tworzą zawiesinę drobin paliwa stałego w parze mokrej cieczy, przy czym zawiesina drobin paliwa w parze mokrej po jedno lub wielostopniowym zmieszaniu z gorącym gazem z utleniaczem w koncentrycznych dyszach palnika tworzy mieszankę palną a po zmieszaniu z gorącym gazem bez utleniacza w koncentrycznych dyszach tworzy warunki do suszenia mieszanki.

Instalacja przepływowa do rozpylania suspensji charakteryzuje się tym, że zbiornik do gromadzenia suspensji paliwowej połączony jest rurociągiem z wysokociśnieniową pompą suspensji, następnie z nagrzewnicą suspensji i dyszą suspensji, która wyposażona jest w dławieniowy zespół rozprężania suspensji złożony z dyszy suspensji i grzyba zaworowego z siłownikiem napędowym, a za dyszą do rozpylania suspensji zabudowane są koncentryczne dysze wielostopniowego mieszacza gorącego gazu z utleniaczem połączone oknem z paleniskiem i kanałem z nagrzewnicą a następnie kanałem korzystnie z maszyną przepływową.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na bezpośrednie spalanie w palnikach kotła suspensji paliwowych takich jak flotokoncentrat lub muł węglowy ze stawów osadowych bez wstępnego przygo

PL 239 165 B1 towania tzn. bez kosztownego procesu mielenia a także bez wstępnego osuszania. Palnik według wynalazku może być grupowany w zespoły umożliwiające na drodze doboru różnej stechiometrii spalania realizację metody pierwotnej redukcji NOx opartej na stopniowaniu powietrza i paliwa.

Instalacja przepływowa do rozpylania suspensji może być również stosowana jako poprzedzająca zmieszanie z gorącymi gazami suszącymi w suszarniach.

Przedmiot wynalazku zobrazowano w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat instalacji objaśniający sposób rozpylania suspensji zwłaszcza paliwowych w palnikach.

Do palnika 10 w palenisku dopływa pod wysokim ciśnieniem suspensja rozdrobnionego paliwa stałego w cieczy, którą podgrzewa się w nagrzewnicy suspensji 3 do temperatury zbliżonej do temperatury nasycenia cieczy i rozpręża się w dyszy suspensji 7 w palniku 10 do ciśnienia w palenisku, a wytworzona podczas rozprężania para nasycona rozprasza cząsteczki paliwa, które tworzą zawiesinę drobin paliwa stałego w parze mokrej cieczy, przy czym zawiesina drobin paliwa w parze mokrej po jedno lub wielostopniowym zmieszaniu z gorącym gazem z utleniaczem w koncentrycznych dyszach 8, 9 palnika 10 tworzy mieszankę palną spalaną w palniku 10 a po zmieszaniu z gorącym gazem bez utleniacza w koncentrycznych dyszach 8, 9 tworzy warunki do suszenia mieszanki.

Do wytworzenia suspensji rozdrobnionego paliwa stałego wykorzystuje się wodę i/lub oleje i/lub inne ciecze palne a rozdrobnione paliwo stałe w suspensji stanowi flotokoncentrat, muł węglowy lub biomasa o uziarnieniu R0.09 < 50%.

Instalacja przepływowa wyposażona jest w dławieniowy zespół rozprężania suspensji złożony z dyszy rozpylania 7 i grzyba zaworowego 6 z siłownikiem napędowym 5, który generuje zawiesinę drobin paliwa w parze mokrej. Za dyszą do rozpylania suspensji 7 zabudowane są koncentryczne dysze 8 i 9 wielostopniowego mieszacza połączone oknem 11-2 z paleniskiem i kanałem 11-1 z nagrzewnicą 12 a następnie kanałem 13 korzystnie z maszyną przepływową 14 indukującą przepływ gazu z utleniaczem do spalania w palniku 10, również korzystnie z maszyną przepływową 14 indukującą przepływ gazu bez utleniacza w instalacji suszarniczej suspensji.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób rozpylania suspensji zwłaszcza paliwowych w palnikach, znamienny tym, że do palnika 10 w palenisku dopływa pod wysokim ciśnieniem suspensja rozdrobnionego paliwa stałego w cieczy, którą podgrzewa się w nagrzewnicy suspensji 3 do temperatury zbliżonej do temperatury nasycenia cieczy i rozpręża się w dyszy suspensji 7 w palniku 10 do ciśnienia w palenisku, a wytworzona podczas rozprężania para nasycona rozprasza cząsteczki paliwa, które tworzą zawiesinę drobin paliwa stałego w parze mokrej cieczy, przy czym zawiesina drobin paliwa w parze mokrej po jedno lub wielostopniowym zmieszaniu z gorącym gazem z utleniaczem w koncentrycznych dyszach 8, 9 palnika 10 tworzy mieszankę palną a po zmieszaniu z gorącym gazem bez utleniacza w koncentrycznych dyszach 8, 9 tworzy warunki do suszenia mieszanki.

2. Instalacja przepływowa do rozpylania suspensji zwłaszcza paliwowych w palnikach, znamienna tym, że zbiornik 1 do gromadzenia suspensji paliwowej połączony jest rurociągiem 4 z wysokociśnieniową pompą suspensji 2, następnie z nagrzewnicą suspensji 3 i dyszą suspensji 7, która wyposażona jest w dławieniowy zespół rozprężania suspensji złożony z dyszy suspensji 7 i grzyba zaworowego 6 z siłownikiem napędowym 5, a za dyszą do rozpylania suspensji 7 zabudowane są koncentryczne dysze 8 i 9 wielostopniowego mieszacza gorącego gazu z utleniaczem połączone oknem 11-2 z paleniskiem i kanałem 11-1 z nagrzewnicą 12 a następnie kanałem 13 korzystnie z maszyną przepływową 14.