Горелочное устройство

Устройство относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих газ и распыленное твердое топливо. Горелочное устройство содержит горизонтальные симметричные верхний и нижний пылевоздуховыводящие каналы равновеликого круглого сечения, разделенные горизонтальной плоскостью симметрии, расположенные симметрично этой плоскости соответственно над и под верхним и нижним пылевоздуховыводящими каналами горизонтальные верхний и нижний воздуховыводящие каналы равновеликого сечения, а также размещенные вокруг воздуховыводящих каналов газовые сопла. Особенностью устройства является размещение пылевоздуховыводящих каналов с межосевым расстоянием (1,05-2,5)D, а воздуховыводящих - со смещением относительно пылевоздуховыводящих на (1,1-1,5)D, где D - диаметр пылевоздуховыводящих каналов, м. Изобретение позволяет снизить выход концентрации оксидов азота при сжигании угля раздельно или совместно с газом. 4 ил.

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих газ и распыленное твердое топливо.

Известно горелочное устройство, содержащее установленные под углом друг к другу верхний и нижний пылевоздуховыводящие каналы круглого сечения, разделенные горизонтальной плоскостью симметрии, размещенные симметрично этой плоскости соответственно над верхним и под нижним пылевоздуховыводящими каналами верхний и нижний воздуховыводящие каналы, а также газовые сопла ("Проектирование топок с твердым шлакоудалением" (Дополнение к нормативному методу теплового расчета котельных агрегатов). Под редакцией В.В.Митора и Ю.Л.Маршака. Руководящие указания. Вып.42. Л.: 1981, с.81, рис.7.12). Недостатком горелочного устройства является повышенный недожог крупных пылевых частиц при сжигании угля и высокий выход оксидов азота при сжигании газа.

Известно также горелочное устройство, содержащее горизонтальные верхний и нижний пылевоздуховыводящие каналы круглого сечения, разделенные горизонтальной плоскостью симметрии, расположенные симметрично относительно этой плоскости соответственно над и под верхним и нижним пылевоздуховыводящими каналами горизонтальные верхний и нижний воздуховыводящие каналы, а также размещенные вокруг воздуховыводящих каналов газовые сопла (патент RU №2215237; МПК 7 F23C1/12 от 25.11.2002. опубл. Б.И. №30 от 27.10.2003). Устройство позволяет сжигать газ при пониженном выходе оксидов азота. Недостаток горелочного устройства - высокий уровень концентрации этого вредного вещества в продуктах сгорания при сжигании твердого топлива.

Задача изобретения - снижение выхода концентрации оксидов азота при сжигании угля раздельно и совместно с газом.

Для решения этой задачи в горелочном устройстве, содержащем горизонтальные верхний и нижний пылевоздуховыводящие каналы равновеликого круглого сечения, разделенные горизонтальной плоскостью симметрии, установленные симметрично этой плоскости соответственно над и под верхним и нижним пылевоздуховыводящими каналами горизонтальные верхний и нижний воздуховыводящие каналы равновеликого сечения, а также размещенные вокруг воздуховыводящих каналов газовые сопла, согласно изобретению, расстояние между осями пылевоздуховыводящих каналов равно (1,05-2,5)D, а расстояния как между верхними воздуховыводящим и пылевоздуховыводящим каналами, так и между нижними воздуховыводящим и пылевоздуховыводящим каналами равны (1,1-1,5)D, где D - диаметр пылевоздуховыводящих каналов, м.

Размещением пылевоздуховыводящих каналов вдоль горизонтальных осей, смещенных друг относительно друга по вертикали на расстояние (1,05-2,5)D, и воздуховыводящих каналов над верхним пылевоздуховыводящим и под нижним пылевоздуховыводящим каналами на расстоянии (1,1-1,5)D, где D - диаметр пылевоздуховыводящих каналов, м, достигается минимальный выход оксидов азота с образующимися в топке продуктами сгорания как при сжигании газа, так и при сжигании пыли совместно или раздельно с газом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана вертикальная призматическая топка котла, оснащенная предлагаемыми горелочными устройствами с круглыми воздуховыводящими каналами; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - индивидуальное горелочное устройство с прямоугольными воздуховыводящими каналами; на фиг.4 - индивидуальное горелочное устройство с полукольцевыми воздуховыводящими каналами.

Вертикальная призматическая топка 1 на фиг.1 имеет стены 2, экранированные трубами 3 с пароводяной средой, выходное окно 4. Горелочные устройства на фиг.1, 2 размещены на стенах 2 и содержат верхние 5 и нижние 6 круглые пылевоздуховыводящие каналы для ввода в топку 1 потоков пылевоздушной смеси, круглые воздуховыводящие каналы 7, 8 для ввода в топку 1 воздушных потоков, причем каналы 7 размещены над каналами 5, а каналы 8 - под каналами 6; кроме того, вокруг воздуховыводящих каналов 7 и 8 размещены газовые сопла 9 и 10. Верхние каналы 5, 7 и сопла 9 симметричны нижним каналам 6, 8 и соплам 10 относительно горизонтальной плоскости симметрии 13. Круглые пылевоздуховыводящие каналы 5, 6 для подачи пылевоздушных потоков имеют оси 11, 12, расстояние между которыми H=(1,05-2,5)D, где D - диаметр пылевоздуховыводящих каналов 5, 6, м. Расстояние между верхними пылевоздуховыводящим 5 и воздуховыводящим 7 каналами H₁=(1,1-1,5)D; расстояние между нижним пылевоздуховыводящим 6 и воздуховыводящим 8 каналами также равно Н₂=(1,1-1,5)D, где D - диаметр пылевоздуховыводящих каналов 5, 6, м.

Работа горелочных устройств на фиг.1, 2 осуществляется путем подачи в топочную камеру 1 потоков угольной пыли, воздуха и газа через верхние каналы 5, 7 и сопла 9 и нижние каналы 6, 8 и сопла 10. В процессе окисления топлива кислородом воздуха в топке 1 формируется факел 14, температура которого в зоне горелок ′′Т_Ф′′. За счет лучистого отвода тепла настенным экранам 2 температура факела снижается и в выходном окне 4 топки 1 составляет ′′Т_Т′′ Здесь же формируется окончательный интегральный уровень концентрации оксидов азота NO_x.

На фиг.3, 4 представлены горелочные устройства с воздуховыводящими каналами прямоугольной и полукольцевой формами выходного сечения с теми же обозначениями позиций, что и на фиг.2.

Работа горелочных устройств на фиг.3, 4 осуществляется аналогично работе горелочных устройств на фиг.2 после установки их на стене 2 топки 1 с экранами 3 на фиг.1.

Возможна иная компоновка горелочных устройств на стенах 2 топки 1 на фиг.1, а также иная форма и конструкция топки 1. При этом работа горелочных устройств аналогична работе горелочных устройств на фиг.1, 2.

Практическое использование предлагаемого горелочного устройства связано с топкой 1 на фиг.1 котла БК3-210-140Ф Челябинской ТЭЦ-2, на котором проведены испытания с определением оптимальных установочных размеров Н, H₁, Н₂ при фиксированных диаметрах D пылевоздуховыводящих каналов, нагрузках котла, избытках воздуха и доли газовой подсветки. Если расстояние между осями пылевоздуховыводящих каналов составляло H=1,5D, а расстояние между близпримыкающими воздуховыводящими и пылевоздуховыводящими каналами H₁=1,25D; H₂=1,25D, то выход оксидов азота был минимальным NO_x ^мин, в относительных единицах его текущее значение При незначительных отклонениях в пределах 1,05D<H<2,5D, 1,1D<H₁<1,5D, 1,1D<H₂<1,5D параметр Как только хотя бы один из параметров достигал значений Н=1,05D; H=2,5D; H₁=1,1D; H₁=1,5D; H₂=1,1D; H₂=1,5D, величина то есть увеличивалась на ˜5%. Дальнейшие отклонения Н, H₁ и Н₂ от указанных диапазонов приводят к резкому скачкообразному увеличению контролируемого параметра до Откуда диапазоны Н=(1,05-2,5)D; H₁=(1,1-1,5)D; H₂=(1,1-1,5)D можно считать оптимальными. При этом они распространяются как на режимы раздельного сжигания угольной пыли и газа, а также на режимы комбинированного сжигания топлива при различной степени газовой подсветки.

Горелочное устройство, содержащее горизонтальные верхний и нижний пылевоздуховыводящие каналы равновеликого круглого сечения, разделенные горизонтальной плоскостью симметрии, расположенные симметрично этой плоскости соответственно над и под верхним и нижним пылевоздуховыводящими каналами горизонтальные верхний и нижний воздуховыводящие каналы равновеликого сечения, а также размещенные вокруг воздуховыводящих каналов газовые сопла, отличающееся тем, что расстояние между осями пылевоздуховыводящих каналов равно (1,05-2,5)D, а расстояния как между верхними воздуховыводящими и пылевоздуховыводящими каналами, так и между нижними воздуховыводящими и пылевоздуховыводящими каналами равны (1,1-1,5)D, где D - диаметр пылевоздуховыводящих каналов, м.