Низкотемпературная предвключенная газификация топлива

Известно [45], что газификация угля при его окислении менее требовательна к технологическим процессам и к качеству топлива. Газифицировать можно угольную породу с содержанием горючих веществ до 10 %. Поэтому в целях энергопроизводства можно предложить технологическую схему полной или частичной низкотемпературной газификации высокозольного твердого топлива, представленную на рис. 12.4 [34].

Рис. 12.4. Технологическая схема предвключенного низкотемпературного газификатора: 1 – газификатор; 2 – подвод топлива; 3 – генераторный газ; 4 – топливная пыль с первичным воздухом; 5 – горелка; 6 – стена топки; 7 – короб горячего воздуха;

8 – распределительная решётка; 9 – выход золы

При этом способе из бункера сырого угля дробленое топливо с размерами частиц до 15…20 мм по линии 2 направляется в газификатор в количестве 10…50 % от номинального расхода на котел (или на определенное количество горелок). Газификация топлива проводится в циркулирующем слое 1 при температуре 800…1100 ⁰С. Газификатор снабжен воздухораспределительной решеткой 8, через которую подается горячий воздух от воздухоподогревателя с коэффициентом избытка окислителя = 0,5. В результате газификации образуется искусственный, горючий газ с теплотой сгорания 10…12 МДж/м³. Генераторный газ с мелкими частицами твердого топлива не вступившими в химическую реакцию окисления (механический унос из газификатора) направляется по линии 3 для дожигания в основные горелки 5 котла. Этот запыленный газ смешивается с остальной частью основного пылеобразного топлива (90…50 %), подаваемого по линии 4 от питателей пыли к основным горелкам 5 котла. Твердая зола из слоя 1 газификатора удаляется (по линиям 9) в систему золошлакоудаления. Если зола будет иметь большой механический и химический недожог, ее можно направлять в сбросные горелки, где возможно дожигание, расплавление (при жидком шлакоудалении) и сброс в отходы через систему шлакоудаления котла.

Существующие в настоящее время устройства по газификации твердого топлива, приведенные в табл. 12.1, позволяют производить следующий состав горючего газа: Н₂=30…60 %; СО=20…70 %; СН₄=0,1…10 %; СО₂=5…30 %.

Для регулирования температуры в циркулирующий слой топлива подается водяной пар. Для растопки в нижней камере устанавливаются растопочные газовые горелки.

Разработав и опробовав серию газификаторов на расходы топлива 2…10 т/ч, можно устанавливать их на различных существующих котлах, в том числе на котлах, работающих на низкореакционном твердом топливе. Например, один газификатор на две горелки расположенных на разных уровнях по вертикали.

Установка предвключенного газификатора позволяет полностью или частично отказаться от дополнительного топлива (мазута или газа), подаваемого в топку для подсветки факела, в то время как сейчас на котлах вместе с основным топливом (твердым, низкореакционным) в горелки подается 7…10 % мазута или природного газа для устойчивости горения угольной пыли.

Пуск котла с предвключенными газификаторами необходимо начинать с растопки слоя топлива в одной или двух камерах, расположенных с противоположных сторон по центру топки. Затем последовательно пускаются остальные газификаторы. На первом этапе осуществляется полное сжигание топлива в слое газификатора и горячие (при t = 800…1100 ⁰С) газовые продукты полного сгорания направляются в топку, где происходит прогрев поверхностей нагрева котла этими газами. Как и обычно прогрев котла контролируется ростом температур воды и пара перед и за пароперегревателями. Полное сжигание топлива в слое осуществляется путем снижения расходов топлива при номинальном подводе воздуха на газификатор. С увеличением расхода топлива предвключенный газификатор переводится постепенно на режим газификации, а образовавшийся генераторный газ выходя из основных горелок в топку дожигается, для чего в основные горелки подается воздух в необходимом для этого количестве. Дальнейшее повышение температур пара и нагрузки котла происходит с подачей пылевидного твердого топлива в основные горелки.

Таблица 12.1