Результат интеллектуальной деятельности: Способ сжигания низкореакционного топлива

Способ относится к сжиганию низкореакционного топлива, преимущественно растительных отходов, и может быть применен в сельском хозяйстве.

Известен способ сжигания жидкого топлива в воздухоподогревателе, согласно которому жидкое топливо из форсунки поступает в камеру сгорания, продукты сгорания проходят через теплообменник, нагревают наружный воздух, который поступает в сушилку, и выводятся.

Известно также устройство для его осуществления, содержащее осевой вентилятор, дутьевой вентилятор, камеру сгорания с теплообменником и форсунку (Ровный Т.А. Исследование и обоснование параметров расчета и проектирования тепловентиляционных установок (воздухоподогревателей) для сушки сельскохозяйственных продуктов: Автореф. канд. техн. наук. - М.: 1965. - 19 с).

Эти способ и устройство имеют резерв повышения экономичности процесса сушки.

Известен способ сжигания низкореакционного ( МДж/кг) твердого топлива, согласно которому его подают в топочную камеру ближе к устью ввода высокореакционного ( МДж/кг) жидкого или газообразного топлива. Происходит смешение, воспламенение и устойчивое горение твердого топлива (Шницер И.Н. Технология сжигания топлива в пылеугольных котлах. - СПб.: Энергоатомиздат, 1994. - С. 95-98).

Этот способ наиболее близок по технической сущности к заявленному и принят за прототип.

Недостатком известного способа является то, что он не ограничивает подачу жидкого топлива и соответственно имеет резервы энергосбережения, в частности при сушке семян и зерна. Технической задачей изобретения является повышения эффективности способа путем ограничения подачи жидкого топлива при условии устойчивого сжигания низкореакционного топлива.

Поставленная задача решается тем, что в способе сжигания низкореакционного топлива, заключающемся в том, что в топочную камеру подают твердое низкореакционное и жидкое или газообразное высокореакционное топливо, согласно изобретению зона подачи твердого топлива выше зоны подачи жидкого топлива, а расход G₁ жидкого или газообразного топлива зависит от низшей теплоты сгорания топлива и ограничен величиной:

, кг/ч,

где G₂ - расход твердого топлива, кг/ч;

, , - допустимая низшая теплота сгорания твердого топлива, его низшая теплота сгорания, низшая теплота сгорания высокореакционного жидкого или газообразного топлива, кДж/кг.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже представлена схема устройства для сжигания низкореакционного топлива.

Устройство включает бункер 1 твердого топлива, дозатор 2, вентилятор 3 первичного дутья, вентилятор 4 вторичного дутья, жидкостную (газовую) горелку 5, топочную камеру 6, теплообменник 7, вентилятор 8 теплообменника, дымосос 9, коллектор 10, диффузор 11 сушилки, сушилку 12.

Устройство функционирует следующим образом.

Низкореакционное твердое топливо из бункера 1 через дозатор 2 вентилятором 3 нагнетают в топочную камеру 6, где оно воспламеняется и сгорает. Для поддержания оптимального избытка воздуха α=1,2…1,35 вентилятором 4 в камеру 6 подают вторичное дутье. При сжигании низкореакционного топлива с теплотой сгорания менее МДж/кг форсункой 5 в камеру 6 подают жидкое или газообразное топливо. Продукты сгорания поступают в теплообменник 7 и охлажденными выбрасываются в атмосферу. Наружный воздух засасывается вентилятором 8 в теплообменник 7, подогревается и через коллектор 10 и диффузор 11 поступает в сушилку 12.

Способ осуществляют следующим образом.

Постоянно подают твердое и жидкое топливо в топочный блок, однако подачу жидкого топлива ограничивают условием устойчивого воспламенения и горения твердого топлива.

Растительные отходы (РО) (сечка соломы, лузга подсолнечника, измельченные стержни початков и др.) представляют собой ценное биологическое топливо, в изобилии остающееся в хозяйствах в результате послеуборочной обработки основных культур. Их сжиганию с получением теплоты препятствует низкая теплотворная способность, как правило, МДж/кг.

Это обусловлено как химическим составом, так и повышенной влажностью. Для устойчивой работы топочного блока, агрегатированного с сушилкой, необходимо дополнительно сжигать высокореакционное жидкое (газообразное) топливо.

Установлено, что при сжигании низкосортных углей ( МДж/кг) температура факела существенно снижается, чем при сжигании углей МДж/кг. Уменьшение калорийности топлива (угля) на 2,4 МДж/кг приводит к снижению температуры в ядре факела на 65°С, при этом уменьшалась степень выгорания топлива ~ на 6%, также установлено, что при сжигании ухудшенного антрацита, теплота сгорания которого меньше 21 МДж/кг, ухудшаются условия воспламенения, смешения и разгорания факела (Шницер И.Н. Технология сжигания топлив в пылеугольных котлах. - СПб.: Энергоатомиздат, 1994. - С. 95-98).

РО имеют низкую теплоту сгорания и проблемы, характерные для сжигания ухудшенного антрацита, в полной мере относятся к ним. Поэтому необходима подсветка сжигания РО жидким или газообразным топливом. Очевидно, что наиболее экономичная подсветка будет в том случае, если недостающая доля теплоты η будет возмещена за счет сжигания высокореакционного топлива:

где , - допустимая низшая теплота сгорания твердого топлива и его низшая теплота сгорания, кДж/кг.

Расход жидкого топлива G₁ можно записать в виде:

где - низшая теплота сгорания высокореакционного жидкого или газообразного топлива, кДж/кг.

Как правило, РО в отличие от угля имеют повышенное содержание летучих веществ и их подача в топочную камеру ближе к устью ввода высокореакционного топлива не является необходимым для устойчивого воспламенения, но способствует преждевременному выносу из топочной камеры в связи с повышенной скоростью газожидкостного факела у устья, а ввод выше зоны подачи жидкого топлива, где скорость газожидкостного факела снижена, уменьшает унос.

Температуру продуктов сжигания низкокалорийного топлива изменяют вторичным дутьем в пределах α_т=1,1-1,3 (где α_т - избыток дутья), температуру продуктов сжигания высокореакционного топлива в пределах α_ж=1,05-1,1. Значения избытков α_т и α_ж обеспечивают экономичную работу топочного блока и сушилки, что обеспечивает малозатратную сушку.

Действительно, в хозяйствах, где возделывают семена подсолнечника, лузга не только не имеет цены, но необходимы определенные затраты на ее утилизацию.

Пример. На Борисоглебском маслозаводе высушивали семена подсолнечника в сушилке СЗТ-30 с производительностью 12 т/ч и влагосъемом ΔW≈7%. Топочный блок к сушилке работал на лузге подсолнечника с кДж/кг.

Допустимую величину примем равной кДж/кг (Шницер И.Н. Технология сжигания топлива в пылеугольных котлах. - СПб.: Энергоатомиздат, 1994. - С. 95-98). Жидкое и твердое топливо подавали постоянно, жидкое - с расходом, определенным по (2), равным 36 кг/ч, твердое топливо - с расходом - 300 кг/ч.

Полная мощность топочного блока составила 1,5 МВт, из него ~ 0,4 МВт пришлось на жидкое топливо, т.е. снижение затрат тепла на сушку составило ~ 25%.

Так как теплотворная способность, например, лузги составляет четвертую часть от жидкого топлива, то экономия хозяйства как минимум составит ~ 25%, при сжигании сечки соломы экономия несколько меньше и составит ~ 15%.