RU2845764C1

RU2845764C1 - Coal preparation system for boilers with fluidized bed

Info

Publication number: RU2845764C1
Application number: RU2025108706A
Authority: RU
Inventors: Сергей Ильич Шувалов; Геннадий Григорьевич Михеев; Павел Геннадьевич Михеев
Filing date: 2025-04-07
Publication date: 2025-08-25

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to preparation of coal for combustion in boilers with fluidized bed and can be used in heat engineering and other industries. In a system for preparing coal for combustion in fluidized bed boilers, comprising a separator of the initial coal into a coarse and a target fraction and a crusher for grinding the coarse fraction, separator is made in the form of a gravitational classifier with a vertical shaft, on the inner walls of which inclined pouring shelves are arranged in the form of a cascade, in the middle part of the shaft there is a loading device of the initial coal in the form of a chute with a sluice feeder, in the lower part of the mine, the unloading device of the coarse fraction is communicated with a loading device of a crusher, the outlet chute of which is connected to the lower part of a bucket conveyor for lifting crushed coal provided with a casing, upper part of which is connected to the loading device of the initial coal of the mine, the upper part of the mine is connected to a cyclone for capturing the target fraction by a pipeline for transporting the target fraction, equipped with a sluice gate and connected to the furnace of the boiler, cyclone is connected to an air flow pipeline containing a main fan equipped with a discharge branch pipe with a discharge control gate and a discharge fan connected from the discharge of the main fan, and a gate for controlling air flow through a classifier, installed before the air flow supply branch pipe in the lower part of the shaft.

EFFECT: creation of a compact and simple in design coal preparation system for combustion in boilers with fluidized bed, providing optimum primary air flow and low level of nitrogen oxides at low boiler loads, due to the coal particles maximum size control for combustion in the boiler, as well as reduction in the dust emission into the crushed coal preparation unit room.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретения относится к области подготовки угля к сжиганию в котлах с кипящим слоем и может быть использовано в теплоэнергетике и других областях промышленности.The invention relates to the field of coal preparation for combustion in fluidized bed boilers and can be used in thermal power engineering and other areas of industry.

Широко известны системы подготовки угля для сжигания в котлах с кипящим слоем (Лебедев А.Н. Подготовка и размол топлива на электростанциях, М., «Энергия», 1969 г.), содержащие грохот с фиксированным размером ячеек сетки, дробилку для измельчения крупной фракции, смеситель.Systems for preparing coal for combustion in fluidized bed boilers are widely known (Lebedev A.N. Preparation and grinding of fuel at power plants, Moscow, “Energia”, 1969), containing a screen with a fixed mesh size, a crusher for grinding large fractions, and a mixer.

Известна система топливоподготовки угля топки с кипящим слоем (Авторское свидетельство SU 1651029, МПК F23K 1/00, F23C 11/02, 1991 г.), принятая за прототип, содержащая смеситель, подключенный к трубопроводу подачи сырого топлива и материала слоя, классификатор (разделитель исходного угля на крупную и целевую фракции) с течками отвода крупной и мелкой фракций, последняя из которых подключена к топке, и дробилку, дополнительный разделитель исходного угля на крупную и целевую фракции, установленный на трубопроводе подачи сырого топлива и подключенный течкой отвода мелкой фракции к топке, а дробилка на входе подключена к течке отвода крупной фракции основного классификатора, а на выходе - к топке, в качестве разделителя исходного угля на крупную и целевую фракции используют грохоты, например, валковый или шнековый.A system for preparing coal fuel for a fluidized bed furnace is known (Author's Certificate SU 1651029, IPC F23K 1/00, F23C 11/02, 1991), adopted as a prototype, containing a mixer connected to a pipeline for feeding raw fuel and bed material, a classifier (a separator of the initial coal into large and target fractions) with chutes for removing large and small fractions, the latter of which is connected to the furnace, and a crusher, an additional separator of the initial coal into large and target fractions, installed on the pipeline for feeding raw fuel and connected by a chute for removing small fractions to the furnace, and the crusher is connected at the inlet to the chute for removing large fractions of the main classifier, and at the outlet - to the furnace, screens are used as a separator of the initial coal into large and target fractions, for example, a roller screen. or auger.

Указанная система подготовки угля для котла с кипящим слоем сложная по конструкции и громоздкая, так же она обладает принципиальным недостатком - отсутствие возможности регулирования максимального размера частиц подаваемого угля в зависимости от нагрузки котла. Если для поддержания кипящего слоя при номинальной нагрузке доля первичного воздуха должна быть α₁=0,7, то при снижении нагрузки до 70% и постоянном расходе воздуха на псевдоожижение слоя эта доля составляет α₁=1, что ведет к исчезновению восстановительной среды в зоне горения и повышению концентрации NO_x в дымовых газах (Лекомцева Ю.Г., Баскаков А.П., Мунц В.А. Образование и подавление NO_x и N₂O в топках циркуляционного кипящего слоя // Теплоэнергетика, 1993, №1, с. 75-78). Для поддержания концентрации оксидов азота должна быть обеспечена возможность снижения расхода первичного воздуха вместе с нагрузкой котла. Уменьшение расхода воздуха на псевдоожижение слоя возможно при снижении максимального размера частиц угля, что невозможно при фиксированном размере ячеек сетки грохота.The specified coal preparation system for a fluidized bed boiler is complex in design and cumbersome, and it also has a fundamental drawback - the lack of the ability to regulate the maximum particle size of the supplied coal depending on the boiler load. If, to maintain a fluidized bed at nominal load, the proportion of primary air should be α ₁ = 0.7, then with a decrease in load to 70% and a constant air flow rate for bed fluidization, this proportion is α ₁ = 1, which leads to the disappearance of the reducing environment in the combustion zone and an increase in the concentration of NO _x in the flue gases (Lekomtseva Yu. G., Baskakov A. P., Munts V. A. Formation and suppression of NO _x and N ₂ O in circulating fluidized bed furnaces // Thermal Engineering, 1993, No. 1, pp. 75-78). To maintain the concentration of nitrogen oxides, it must be possible to reduce the primary air flow rate along with the boiler load. Reducing the air consumption for fluidization of the layer is possible by reducing the maximum size of coal particles, which is impossible with a fixed size of the screen mesh.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание компактной и простой по конструкции системы подготовки угля для сжигания в котлах с кипящим слоем, обеспечивающей оптимальный расход первичного воздуха и низкий уровень оксидов азота при пониженных нагрузках котла, за счет регулирования максимального размера частиц угля для сжигания в котле, а также сокращение выброса пыли в помещение узла подготовки дробленого угля.The technical result of the claimed invention is the creation of a compact and simple in design system for preparing coal for combustion in fluidized bed boilers, ensuring optimal consumption of primary air and a low level of nitrogen oxides at reduced boiler loads, due to regulation of the maximum size of coal particles for combustion in the boiler, as well as a reduction in dust emissions into the room of the crushed coal preparation unit.

Технический результат - достигается тем, что в системе подготовки угля для сжигания в котлах с кипящим слоем, содержащей разделитель исходного угля на крупную и целевую фракции и дробилку для измельчения крупной фракции, разделитель выполнен в виде гравитационного классификатора с вертикальной шахтой, на внутренних стенках которой размещены в виде каскада наклонные пересыпные полки, в средней по высоте части шахты расположено загрузочное приспособление исходного угля в виде течки с шлюзовым питателем, в нижней части шахты разгрузочное приспособление крупной фракции сообщено с загрузочным приспособлением дробилки, выходная течка которой соединена с нижней частью ковшового транспортера для подъема дробленого угля, снабженного кожухом, верхняя часть которого соединена с загрузочным приспособлением исходного угля шахты, верхняя часть шахты трубопроводом для транспортировки целевой фракции соединена с циклоном улавливания целевой фракции, оснащенным шлюзовым затвором и подключенным к топке котла, циклон соединен с трубопроводом воздушного потока, содержащим основной вентилятор, оснащенным патрубком сброса с шибером регулирования сброса и сбросным вентилятором, включенным с напора основного вентилятора, и шибером регулирования расхода воздуха через классификатор, установленным перед патрубком подачи воздушного потока в нижней части шахты.The technical result is achieved in that in a coal preparation system for combustion in fluidized bed boilers, comprising a separator of the initial coal into coarse and target fractions and a crusher for crushing the coarse fraction, the separator is made in the form of a gravity classifier with a vertical shaft, on the inner walls of which inclined pouring shelves are arranged in the form of a cascade, in the middle part of the shaft in terms of height there is a loading device for the initial coal in the form of a chute with a lock feeder, in the lower part of the shaft the unloading device for the coarse fraction is communicated with the loading device of the crusher, the outlet chute of which is connected to the lower part of a bucket conveyor for lifting crushed coal, equipped with a casing, the upper part of which is connected to the loading device of the initial coal of the shaft, the upper part of the shaft is connected by a pipeline for transporting the target fraction to a cyclone for catching the target fraction, equipped with a lock gate and connected to the boiler furnace, the cyclone is connected to an air flow pipeline containing a main fan equipped with a discharge branch pipe with a discharge control damper and a discharge fan switched on with the pressure of the main fan, and a damper for regulating the air flow through a classifier installed in front of the air flow supply branch pipe in the lower part of the shaft.

Сущность изобретения поясняет чертеж, на котором приведена схема заявляемой системы подготовки угля для сжигания в котлах с кипящим слоем.The essence of the invention is explained by a drawing, which shows a diagram of the claimed system for preparing coal for combustion in fluidized bed boilers.

Система включает гравитационный классификатор 1 с вертикальной шахтой, на внутренних стенках которой размещены в виде каскада наклонные пересыпные полки 2. В средней по высоте части шахты гравитационного классификатора 1 расположено загрузочное приспособление исходного угля в виде течки 3 с шлюзовым питателем 4. В нижней части шахта гравитационного классификатора 1 сообщена с загрузочным приспособлением 5 дробилки 6, выходная течка 7, которой соединена с нижней частью ковшового транспортера 8 для подъема мелкой фракции. Ковшовый транспортер 8 снабжен кожухом (на схеме не показан). Верхняя часть ковшового транспортера 8 соединена с загрузочным приспособлением исходного угля шахты. Верхняя часть шахты гравитационного классификатора 1 трубопроводом 9 для транспортировки целевой фракции соединена с циклоном 10 улавливания целевой фракции. Циклон 10 оснащен шлюзовым затвором 11 и подключенным к топке котла. Циклон 10 соединен с трубопроводом воздушного потока 12. Трубопровод воздушного потока 12 содержит основной вентилятор 13, патрубок сброса, на котором установлены шибер регулирования сброса 14 и сбросный вентилятор 15, включенный с напора основного вентилятора 13, и шибер регулирования расхода воздуха 16 через гравитационный классификатор 1, установленный перед патрубком подачи воздушного потока в нижней части шахты гравитационного классификатора 1.The system includes a gravity classifier 1 with a vertical shaft, on the inner walls of which inclined pouring shelves 2 are arranged in the form of a cascade. In the middle-height part of the shaft of the gravity classifier 1, a loading device for the initial coal is located in the form of a chute 3 with a lock feeder 4. In the lower part, the shaft of the gravity classifier 1 is connected to the loading device 5 of the crusher 6, the outlet chute 7, which is connected to the lower part of the bucket conveyor 8 for lifting the fine fraction. The bucket conveyor 8 is provided with a casing (not shown in the diagram). The upper part of the bucket conveyor 8 is connected to the loading device of the initial coal of the shaft. The upper part of the shaft of the gravity classifier 1 is connected by a pipeline 9 for transporting the target fraction to a cyclone 10 for catching the target fraction. The cyclone 10 is equipped with a lock valve 11 and is connected to the boiler furnace. The cyclone 10 is connected to the air flow pipeline 12. The air flow pipeline 12 contains the main fan 13, a discharge branch pipe on which a discharge control damper 14 and a discharge fan 15, switched on from the pressure of the main fan 13, are installed, and an air flow control damper 16 through the gravity classifier 1, installed in front of the air flow supply branch pipe in the lower part of the shaft of the gravity classifier 1.

Система подготовки угля работает следующим образом.The coal preparation system works as follows.

Исходный уголь по течке 3 через шлюзовой питатель 4 подается в среднюю часть шахты гравитационного классификатора 1. Поток воздуха, предназначенного для организации процесса классификации частиц по размерам, подводится в нижнюю часть шахты. При обтекании полок 2 потоком воздуха в пространстве между полками формируется каскад вихрей с горизонтальными осями вращения, в которых происходит процесс классификации. Более мелкие частицы под преобладающим действием силы аэродинамического сопротивления поднимаются потоком вверх, выходят из шахты вместе с воздухом по трубопроводу 9 транспортировки целевой фракции попадают в циклон 10 для отделения целевого продукта от воздуха. Осажденные в циклоне 10 частицы через шлюзовый затвор 11 направляются в котел или на склад дробленого угля. Отделенный в циклоне 10 от частиц целевой фракции воздух по трубопроводу воздушного потока 12 основным вентилятором 13 направляется снова в шахту гравитационного классификатора 1. Более крупные частицы под преобладающим действием силы тяжести опускаются в нижнюю часть шахты гравитационного классификатора 1 и через загрузочное приспособление 5 направляются в дробилку 6. Получаемая в дробилке 6 дробленка по выходной течке 7, на нижнюю часть ковшового транспортера 8 для подъема дробленого угля на течку 3 загрузочного приспособления исходного угля шахты. Для исключения выброса пыли в помещение узла подготовки дробленого угля работа контура гравитационный классификатор 1 - трубопровод 9 для транспортировки целевой фракции - циклон 10 - трубопроводу воздушного потока 12 - основной вентилятор - гравитационный классификатор 1 осуществляется при давлении ниже атмосферного (под разрежением). Разрежение обеспечивается сбросным вентилятором 15, уровень разряжения регулируют шибером регулирования сброса 14 и выбирают при наладке системы.The initial coal is fed through the chute 3 via the lock feeder 4 into the middle part of the shaft of the gravity classifier 1. The air flow intended for organizing the process of classifying particles by size is fed into the lower part of the shaft. When the air flow flows around the shelves 2, a cascade of vortices with horizontal axes of rotation is formed in the space between the shelves, in which the classification process occurs. Smaller particles, under the predominant action of the aerodynamic resistance force, rise upward with the flow, exit the shaft together with the air via the pipeline 9 for transporting the target fraction and enter the cyclone 10 for separating the target product from the air. The particles deposited in the cyclone 10 are sent through the lock gate 11 to the boiler or to the crushed coal warehouse. The air separated in the cyclone 10 from the particles of the target fraction is directed again through the air flow pipeline 12 by the main fan 13 into the shaft of the gravity classifier 1. Larger particles, under the prevailing action of gravity, descend into the lower part of the shaft of the gravity classifier 1 and are directed through the loading device 5 into the crusher 6. The crushed material obtained in the crusher 6 is sent through the outlet chute 7 to the lower part of the bucket conveyor 8 for lifting the crushed coal to the chute 3 of the loading device for the original coal of the mine. In order to prevent dust emission into the room of the crushed coal preparation unit, the operation of the circuit gravity classifier 1 - pipeline 9 for transporting the target fraction - cyclone 10 - air flow pipeline 12 - main fan - gravity classifier 1 is carried out at a pressure below atmospheric (under vacuum). The vacuum is provided by the discharge fan 15, the vacuum level is regulated by the discharge control valve 14 and is selected during system setup.

Расход воздуха через гравитационный классификатор 1 в зависимости от нагрузки котла регулируют за счет изменения положения регулирующего шибера 16. При снижении нагрузки котла возможность одновременного снижения расхода первичного воздуха обеспечивает поддержание требуемой концентрации оксидов азота. Регулирование расхода воздуха через гравитационный классификатор 1 шибером 16 обеспечивает возможность управления величиной максимального размера частиц угля, направляемых для сжигания в кипящий слой котла, позволяет поддерживать оптимальный расход первичного воздуха и низкий уровень оксидов азота при пониженных нагрузках котла. Заявляемая система обеспечивает возможность целенаправленно и оперативно изменять максимальный размер частиц дробленого угля только за счет изменения расхода воздуха через гравитационный классификатор.The air flow through the gravity classifier 1 is regulated depending on the boiler load by changing the position of the regulating damper 16. When the boiler load decreases, the possibility of simultaneously reducing the primary air flow ensures maintaining the required concentration of nitrogen oxides. Regulation of the air flow through the gravity classifier 1 by damper 16 ensures the possibility of controlling the maximum size of coal particles sent for combustion into the boiler fluidized bed, allows maintaining the optimal primary air flow and a low level of nitrogen oxides at reduced boiler loads. The claimed system ensures the possibility of purposefully and promptly changing the maximum size of crushed coal particles only by changing the air flow through the gravity classifier.

Таким образом, заявляемая система подготовки угля для котлов с кипящим слоем является компактной и простой по конструкции, обеспечивает оптимальный расход первичного воздуха и низкий уровень оксидов азота при пониженных нагрузках котла за счет регулирования максимального размера частиц угля для сжигания в котле, а также сокращение выброса пыли в помещение узла подготовки дробленого угля.Thus, the claimed coal preparation system for fluidized bed boilers is compact and simple in design, provides optimal primary air consumption and low nitrogen oxide levels at reduced boiler loads by regulating the maximum size of coal particles for combustion in the boiler, as well as reducing dust emissions into the crushed coal preparation unit room.

Claims

A system for preparing coal for combustion in fluidized bed boilers, comprising a separator of the initial coal into coarse and target fractions and a crusher for crushing the coarse fraction, characterized in that the separator is made in the form of a gravity classifier with a vertical shaft, on the inner walls of which inclined pouring shelves are arranged in the form of a cascade, in the middle part of the shaft there is a loading device for the initial coal in the form of a chute with a lock feeder, in the lower part of the shaft the unloading device for the coarse fraction is communicated with the loading device of the crusher, the outlet chute of which is connected to the lower part of a bucket conveyor for lifting crushed coal, equipped with a casing, the upper part of which is connected to the loading device of the initial coal of the shaft, the upper part of the shaft is connected by a pipeline for transporting the target fraction to a cyclone for catching the target fraction, equipped with a lock gate and connected to the boiler furnace, the cyclone is connected to the air pipeline flow, containing a main fan equipped with a discharge branch pipe with a discharge control damper and a discharge fan, switched on with the pressure of the main fan, and a damper for regulating the air flow through the classifier, installed in front of the air flow supply branch pipe in the lower part of the shaft.