Способ ступенчатого сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах

 

Использование: теплоэнергетика, в частности пылеугольные котлы. Сущность: ступенчатое сжигание топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах 1, оборудованных топками с двумя и более ярусами горелок 3, обеспечивается путем перераспределения топлива между ярусами горелок 3 с увеличением подачи топлива в горелки 3 нижнего яруса до достижения коэффициента избытка воздуха α = 0,7 и подачи топливовоздушной смеси и вторичного воздуха из горелок 3 нижнего яруса в топку под углом до 15° вверх относительно горизонтальной плоскости. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в пылеугольных котлах.

Ступенчатое сжигание топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах является эффективным средством уменьшения выбросов окислов азота.

Ступенчатое сжигание может быть реализовано различными способами, например, путем сброса части воздуха в топку помимо горелок, перераспределением топлива или воздуха между ярусами горелок в топках с многоярусным расположением горелок, а в пылеугольных котлах, оборудованных пылесистемами с промбункером, увеличением подачи топлива в нижние горелки при неизменном распределении воздуха между горелками всех ярусов, которое обеспечивают различной частотой вращения пылепитателей, связанных с верхними и нижними горелками.

Все известные способы ступенчатого сжигания топлива [1-4] обеспечивают нестехиометрическое сжигание либо всего топлива, либо части его.

Способ ступенчатого сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах, оборудованных топками с двумя и более ярусами горелок, путем перераспределения топлива между ярусами горелок с увеличением подачи топлива в горелки нижнего яруса, обеспечивает сжигание основной массы топлива при избытке воздуха ниже стехиометрического ( α^г<1,0), что приводит к снижению выхода окислов азота в пылеугольных факелах нижних горелок.

При этом уменьшается образование так называемых топливных окислов азота, возникающих вследствие окисления связанного азота топлива. При уменьшенном избытке воздуха азот, выделяющийся при термическом разрушении азотсодержащих соединений топлива, переходит в молекулярный азот.

Этот способ является прототипом предлагаемого способа и базовым вариантом для сравнения. Он широко известен и применяется на ряде электростанций, в частности, на Верхне-Тагильской ГРЭС.

Способ-прототип порождает ряд негативных явлений, снижающих эффективность работы котла, среди которых уменьшение температуры дымовых газов на выходе из топки котла и уменьшение температуры перегрева пара ниже допустимого уровня.

Кроме того, и эффективность подавления окислов азота при этом способе сжигания топливовоздушной смеси недостаточна.

Для повышения экономичности работы котла и эффективности подавления окислов азота предлагается способ ступенчатого сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах, оборудованных топками с двумя и более ярусами горелок, путем перераспределения топлива между ярусами с увеличением подачи топлива в горелки нижнего яруса до достижения коэффициента избытка воздуха α 0,7, согласно которому топливовоздушную смесь и вторичный воздух из горелок нижнего яруса подают в топку под углом от 0 до 15^о вверх относительно горизонтальной плоскости.

На чертеже изображена схема, реализующая предлагаемый способ сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах.

Поток топливовоздушной смеси 1, поступающий в топку котла 2, оборудованную двумя ярусами горелок 3, разделяются на входе в горелки на потоки 4 и 5 соответственно к верхнему и нижнему ярусу горелок с одинаковым содержанием воздуха в каждом из потоков.

Поток 6 вторичного воздуха на входе в горелки также разделяется на потоки 7 и 8 соответственно к верхнему и нижнему ярусу горелок с одинаковым количеством воздуха в каждом из них.

Но в потоке 5 топливовоздушной смеси, направляемом к нижнему ярусу горелок, содержание топлива выше, чем в потоке 4 к верхнему ярусу горелок, и потоки топливовоздушной смеси 5 и вторичного воздуха 8 из нижних горелок поступают в топку под углом вверх относительно горизонтальной плоскости. Величина этого угла находится в диапазоне 0-15^о, т.е. в диапазоне угла регулирования поворота горелок.

Таким образом, потоки топливовоздушной смеси и воздуха в верхних и нижних горелках развиваются под углом друг к другу.

При организации режима ступенчатого сжигания расход воздуха на оба яруса горелок поддерживается идентичным (α= 1,0). Перераспределение топлива по ярусам горелок осуществляется изменением числа оборотов пылепитателей, обеспечивая подачу до 70% всего топлива к нижним горелкам и около 30% к верхним горелкам. При этом устанавливается избыток воздуха в нижних горелках α0,7, а в верхних α 1,7; изменяется температура перегретого пара при перераспределении топлива между нижними (расход В_н) и верхними (расход В_в) горелками при неизменных впрысках. При соотношении расходов топлива в нижние и верхние горелки 2,30 (что соответствует расходу в нижние горелки до 70% от общего расхода топлива на котел) температура перегретого пара (при полностью закрытых впрысках) снижается на 10^оС.

При реализации предлагаемого способа ось нижних горелок была отклонена вверх относительно горизонтальной плоскости на 12^о, верхние же горелки были ориентированы в горизонтальной плоскости. Этот режим настраивался при номинальной нагрузке котла.

Разворот нижних горелок и подача из них топливовоздушной смеси в топку под углом 12 вверх относительно горизонтальной плоскости и установка верхних горелок в горизонтальной плоскости позволяет устранить неблагоприятное влияние неравномерного расхода топлива в горелки верхнего и нижнего яруса на параметры пара. Расчетный перегрев пара обеспечивается при существенно меньшем избытке воздуха ( α1,22), в отличие от реализации способа-прототипа ( α 1,33). Это повышает экономичность котла вследствие снижения потерь с уходящими газами и затрат на тягодутьевые машины.

Кроме того, концентрация окислов азота в дымовых газах за котлом снижается по сравнению с прототипом (базовым вариантом) на 40% как за счет нестехиометрического сжигания, так и за счет общего снижения избытка воздуха в топке.

Формула изобретения

СПОСОБ СТУПЕНЧАТОГО СЖИГАНИЯ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛАХ, оборудованных топками с двумя и более ярусами горелок, путем перераспределения топлива между ярусами горелок с увеличением подачи его в горелки нижнего яруса, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности работы котла, топливовоздушную смесь и вторичный воздух из горелок нижнего яруса подают в топку под углом до 15^o верх относительно горизонтальной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1