Вихревая топка для сжигания твердого топлива

Изобретение относится к теплотехнике, к области сжигания твердого топлива и может быть использовано, например, на тепловых электростанциях и в промышленных и отопительных котельных. Технической задачей изобретения является повышение выгорания топлива, увеличение КПД, уменьшение эмиссии оксидов азота и серы в вихревой топке. Поставленная задача достигается в вихревой топке, содержащей камеру сгорания с призматической топочной воронкой, сопла для подачи топливно-воздушной смеси, расположенные в средней части камеры сгорания, сопла вторичного воздуха, находящиеся сбоку от сопел подачи топливно-воздушной смеси, и устройство ввода нижнего дутья, причем сопла вторичного воздуха установлены так, что угол между продольной осью каждого сопла вторичного воздуха и продольной осью каждого сопла топливно-воздушной смеси в проекциях этих осей на прилегающую вертикальную стену топки составляет (+5...+45°). Это снижает эмиссию оксидов азота. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике, к области сжигания твердого топлива и может быть использовано, например, на тепловых электростанциях и в промышленных и отопительных котельных.

В настоящее время эра преимущественного использования газового топлива на тепловых электростанциях и в промышленных и отопительных котельных подходит к концу. Сжигание твердого топлива для получения тепловой и электрической энергии находит все большее применение. Но сжигание твердого топлива должно происходить с приемлемой экономичностью и улучшенными экологическими характеристиками, прежде всего, с пониженной эмиссией оксидов азота.

Известна вихревая топка для сжигания органического топлива (SU 340836) с верхним выводом продуктов сгорания, содержащая, по крайней мере, одну щелевую горелку для подачи смеси топлива с воздухом, причем с целью повышения эффективности сжигания топлива над горелкой установлен козырек с отверстием для эжектирования к корню факела продуктов сгорания, а в нижней части топки размещено сопло вторичного воздуха, выполненное, например, щелевым. Горелка наклонена вниз под углом 30...60° к горизонтали. Смесь топлива с воздухом подается в топку через щелевую горелку, установленную, например, на фронтовой стенке. За счет взаимодействия двух струй - горелочного дутья и вторичного (нижнего) дутья - образуется нижняя вихревая зона с горизонтальной осью вращения, в которой циркулируют горячие дымовые газы и крупные частицы топлива. Над нижней вихревой зоной располагается прямоточная часть факела. При этом мелкие частицы топлива горят в прямоточной части факела, а средние и крупные частицы горят в нижней вихревой зоне в условиях многократной циркуляции. В процессе выгорания в нижней вихревой зоне средние и крупные частицы уменьшаются до размера, при котором они выносятся из нижней вихревой зоны в прямоточную часть факела. Вследствие многократной циркуляции горячих газов и горящих частиц топлива в нижней вихревой зоне обеспечивается устойчивость воспламенения подаваемого в топку свежего топлива, интенсифицируется теплообмен, выравниваются поля температур и лучистых потоков по высоте и глубине топки, снижается общий уровень температур газов, уменьшается шлакование топочных поверхностей нагрева. Эта топка позволяет повысить эффективность сжигания топлива и, следовательно, снизить потери тепла от механического недожога топлива.

Однако в процессе эксплуатации выявился ряд недостатков этой вихревой топки.

При сжигании высокореакционного твердого топлива, например, каменных и бурых углей относительно тонкого гранулометрического состава, в такой топке образуется достаточно большое количество оксидов азота. При подаче воздуха в виде первичного и вторичного (так называемого нижнего дутья) в этой топке отсутствуют зоны с пониженной концентрацией кислорода, способствующие уменьшению эмиссии оксидов азота. Это безусловно ухудшает экологические показатели вихревой топки.

Известна вихревая топка, использующая низкотемпературный вихревой способ работы топки (SU 483559). Эта топка характеризуется тем, что в верхней части (или средней части) топки установлены горелки для подачи топливно-воздушной смеси, наклоненные вниз, и в нижней ее части - сопла вторичного воздуха (так называемое, нижнее дутье) навстречу горелочной струе для создания вихревого потока с горизонтальной осью. С целью улучшения экономических показателей работы топки на различных видах топлива изменяют соотношение скоростных характеристик потоков, выходящих из горелки и сопла вторичного воздуха для обеспечения заданного распределения топлива по высоте топки. За счет взаимодействия двух струй в топке образуется нижняя вихревая зона с горизонтальной осью. Вследствие многократной циркуляции в нижней вихревой зоне горячих газов и горящих частиц топлива обеспечивается устойчивость воспламенения подаваемого в топку свежего топлива, интенсифицируется теплообмен, выравниваются поля температур и лучистых потоков по высоте и глубине топки, снижается общий уровень температур газов, уменьшается шлакование топочных поверхностей нагрева. Изменением скоростных характеристик струй топливно-воздушной смеси из горелок и нижнего дутья обеспечивают заданное распределение топлива по зонам топки и, как следствие, температуры газов в них, в том числе, температуры газов на выходе из топки. Способ обеспечивает более равномерное, чем при обычном пылеугольном способе, выгорание топлива по объему вихревой топки и уменьшает шлакование поверхностей нагрева. Эта топка позволяет повысить эффективность сжигания топлива и, следовательно, снизить потери тепла от механического недожога топлива.

Однако в процессе эксплуатации выявился ряд недостатков этой вихревой топки.

При сжигании высокореакционных топлив, таких как каменные и бурые угли с большим выходом летучих веществ (V^daf=30...40%) и относительно тонкого гранулометрического состава, в такой топке образуется достаточно большое количество оксидов азота. Это происходит вследствие высокой интенсивности перемешивания потоков топлива и воздуха, высокой интенсивности воспламенения мелких частиц топлива и резкого подъема температуры в зоне горения мелких частиц. Это особенно характерно для локальных зон в районе горелок. Благодаря высокой температуре от сгорания мелких частиц топлива в этих зонах локально генерируется большое количество оксидов азота. Затем концентрация оксидов азота несколько понижается за счет разбавления дымовыми газами из нижней вихревой зоны, но остается все равно достаточно высокой к выходу из топки. Это приводит к достаточно большой концентрации оксидов азота в дымовых газах и ухудшению экологических показателей вихревой топки.

Известна прямоточная горелка с низким выходом окислов азота (RU 2055268), устанавливаемая преимущественно в пылеугольных топках паровых и водогрейных котлов. Сущность изобретения заключается в следующем. Прямоточная горелка содержит вертикально-щелевые сопла топливно-воздушной смеси и расположенные по одну сторону от них внешние и внутренние сопла вторичного воздуха, которые установлены под одним углом в вертикальной плоскости. Внутреннее сопло вторичного воздуха установлено параллельно соплу топливно-воздушной смеси. Внутреннее и внешнее сопла вторичного воздуха на выходе из горелки установлены расходящимися в горизонтальной плоскости под углом не менее 30°. Между указанными соплами вторичного воздуха выполнен простенок шириной не менее суммарной ширины сопла топливно-воздушной смеси и внутреннего сопла вторичного воздуха. Предлагаемое выполнение сопел вторичного воздуха с расходящимися продольными осями должно позволить задержать подмешивание наружной струи вторичного воздуха к основной горелочной струе на участке 5..6 калибров горелки. При этом воспламенение и сгорание топлива на начальном участке факела происходит при недостатке кислорода, что уменьшает образование окислов азота. Этому должно способствовать наличие простенка (разрыва) между соплами вторичного воздуха в горизонтальной плоскости.

Однако это решение имеет ряд недостатков.

Наличие непроточного для основной горелочной струи и струй вторичного воздуха разрыва (простенка) между наружными и внутренними соплами вторичного воздуха приводит к тому, что в межструйное пространство (снизу и сверху) подсасываются высокотемпературные топочные газы, интенсифицирующие воспламенение и горение топливно-воздушной струи. Это приводит к резкому локальному подъему температуры и снижает эффект уменьшения образования окислов азота за счет снижения концентрации кислорода. Особенно сильно это должно проявляться при сжигании высокореакционных топлив, таких как умеренно влажные бурые угли. Кроме этого наличие разрыва (простенка) между наружными и внутренними соплами вторичного воздуха приводит к тому, что в горизонтальном сечении горелка увеличивается в размерах и появляются трудности в конструктивном сочетании горелки и вертикальных топочных экранов - появляются неэкранированные шамотные поверхности. Наличие подсоса высокотемпературных топочных газов в этот разрыв (простенок) приводит к шлакованию шамотного простенка (разрыва) и последующему прогрессирующему шлакованию основной горелки. Дополнительно за счет неэкранированного простенка образуется зона повышенных температур, способствующая локальному повышению эмиссии окислов азота.

Это приводит к достаточно большой концентрации оксидов азота в дымовых газах и ухудшению экологических показателей пылеугольной топки.

Известна низкоэмиссионная вихревая топка для сжигания органического, в основном твердого топлива (RU 2067724). Эта топка, принятая за прототип настоящего изобретения, характеризуется тем, что в верхней части (или средней части) содержит, по меньшей мере, одну горелку и устройство нижнего дутья. Горелка выполнена в виде двух каналов для подачи топливно-воздушной смеси, расположенных друг над другом. В каждом канале имеется патрубок для подачи топливно-воздушной смеси (топливо + первичный воздух) и патрубок для подачи вторичного воздуха. Патрубки для подачи вторичного воздуха расположены над патрубками для подачи топливно-воздушной смеси. Каждый из каналов для подачи топливно-воздушной смеси снабжен устройством для регулирования соотношения «топливо-воздух», обеспечивающего разное соотношение количества воздуха к количеству топлива в каждом из каналов. Для вышерасположенного канала это отношение всегда устанавливается больше, чем для нижерасположенного канала. Продольные оси каналов наклонены так, что углы между продольными осями вышерасположенного и нижерасположенного каналов (в проекциях этих осей на стенку топки, по отношению к вертикали) для нижерасположенного канала оказывается меньше, чем для вышерасположенного канала. Топка также может быть снабжена устройством для подачи в каждый канал заданного фракционного (гранулометрического) состава топлива. При работе такой топки в топочном объеме формируются три функциональные зоны: зона воспламенения и активного горения, зона восстановления и зона дожигания. Этим обуславливается некоторое снижение выбросов оксидов азота на выходе из топки и одновременно высокие экономические характеристики топки.

Однако в процессе эксплуатации выявился ряд недостатков этой топки.

При сжигании высокореакционных топлив тонкого гранулометрического состава, таких как каменные и бурые угли с большим выходом летучих веществ (V^daf=30...40%), в такой топке образуется достаточно большое количество оксидов азота. Это особенно характерно для зон в районе горелок. Мелкие частицы высокореакционных топлив, поданные через два расположенных друг над другом канала, быстро воспламеняются на начальных участках факела вблизи горелок, что локально поднимает температуру процесса. Наличие в этой зоне первичного воздуха, поданного с топливно-воздушной смесью, и вторичного воздуха, поданного над струей топливно-воздушной смеси, оказывается избыточным для выгорания мелких частиц. Вследствие резкого подъема температуры и наличия свободного кислорода происходит локальная интенсивная генерация оксидов азота за счет рекомбинации осколков молекул азота, появившихся вместе с летучими веществами, в оксиды азота. Это является следствием высокой интенсивности перемешивания потоков топлива и воздуха, высокой интенсивности воспламенения мелких частиц топлива и резкого подъема температуры в этой зоне горения. Затем концентрация оксидов азота несколько понижается за счет разбавления дымовыми газами из нижней вихревой зоны, но остается все равно достаточно высокой к выходу из топки. Это приводит к достаточно большой концентрации оксидов азота в дымовых газах и ухудшению экологических показателей вихревой топки.

Технической задачей изобретения является уменьшение эмиссии оксидов азота в вихревой топке, что улучшит экологические показатели этой топки при сжигании твердого высокореакционного топлива.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в вихревой топке, предназначенной для сжигания твердого топлива с призматической топочной воронкой, содержащей сопла для подачи топливно-воздушной смеси, расположенные в средней части камеры сгорания, сопла вторичного воздуха, находящиеся сбоку от сопел подачи топливно-воздушной смеси, и устройство ввода нижнего дутья, сопла вторичного воздуха установлены так, что угол между продольной осью каждого сопла вторичного воздуха и продольной осью каждого сопла топливно-воздушной смеси в проекциях этих осей на прилегающую вертикальную стену топки составляет (+5...+45°). Это снижает эмиссию оксидов азота в вихревой топке.

Кроме того, сопла вторичного воздуха дополнительно могут быть выполнены поворотными на угол (+5...+45°) по отношению к направлению продольных осей сопел топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) для регулирования эмиссии оксидов азота и потерь тепла от химической и механической неполноты сгорания топлива. Причем регулирование осуществляют таким образом, чтобы получить минимально возможные концентрации оксидов азота при минимальных значениях потерь тепла от химического и механического недожога в уходящих газах вихревой топки.

Сопла вторичного воздуха дополнительно соединены с устройством ввода присадок, которые связывают оксиды серы. Это уменьшает концентрацию оксидов серы в дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу.

Кроме этого, сопла вторичного воздуха дополнительно соединены с системой рециркуляции дымовых газов, что расширяет диапазон регулирования работы вихревой топки и уменьшает образование оксидов азота.

Сущность предлагаемой вихревой топки для сжигания твердого топлива поясняется схемой, изображенной на чертеже (продольный разрез вихревой топки).

Вихревая топка содержит камеру сгорания 1, в которой образованы нижняя вихревая зона 2 и прямоточная часть факела 3. Камера сгорания 1 содержит фронтовую 4, заднюю 5 и боковые стены 6. На фронтовой стене 4 (или задней стене 5, или боковых стенах 6) установлены сопла 7 для ввода струй топливно-воздушной смеси и сопла 8 для ввода струй вторичного воздуха. В системе подачи топливно-воздушной смеси могут быть установлены широко применяемые в энергетике устройства для регулирования соотношения топливо-воздух и устройства для регулирования гранулометрического состава подаваемого топлива. Фронтовая 4 и задняя 5 стены камеры сгорания 1 в нижней части изогнуты так, что образуют топочную воронку 9 призматической формы, наклонные части которой называются скатами топочной воронки. Боковые стены 6 камеры сгорания 1 выполняют обычно вертикально. В нижней части топочной воронки 9 имеется щелевое устье 10 для вывода шлака. Ниже устья 10 расположены сопла 11 для ввода воздуха нижнего дутья.

Сопла 8 вторичного воздуха установлены сбоку от сопел 7 ввода топливно-воздушной смеси, например, со стороны топочного объема камеры сгорания 1 так, чтобы их продольные оси в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки были направлены под углом (α₁=+5...+45°) к направлению продольных осей сопел топливно-воздушной смеси 7 в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки. Таким образом, вторичный воздух из сопел 8 локально отрывается от топливно-воздушной смеси сопел 7, что способствует снижению оксидов азота на этом участке факела. Сопла 8 вторичного воздуха могут быть выполнены поворотными для регулирования эмиссии оксидов азота и уменьшения потерь тепла от химической и механической неполноты горения топлива.

Сопла 8 вторичного воздуха дополнительно соединены с устройством для ввода присадок, которые связывают оксиды серы. Сопла 8 вторичного воздуха соединены также с системой ввода рециркуляции дымовых газов для расширения диапазона регулирования топки. Эти системы ввода снабжены стандартными устройствами для регулирования расхода связующих добавок и расхода и температуры газов рециркуляции.

При направлении продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом меньше α₁<+5° (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) струи вторичного воздуха из сопел 8 приобретают спутное направление движения со струями из сопел 7 топливно-воздушной смеси, и эффект локального отрыва этих струй друг от друга исчезает. При этом не достигается пониженная локальная концентрация кислорода на участке горения мелких частиц и, следовательно, не достигается пониженная локальная эмиссия оксидов азота, т.е. не наблюдается улучшения экологических показателей вихревой топки.

При направлении продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом больше α₁>+45° (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) струи вторичного воздуха из сопел 8 абсолютно оторваны от струй топливно-воздушной смеси из сопел 7, что приводит к неконтролируемому затягиванию процесса горения топлива, росту химического и механического недожога и ухудшению экономических показателей вихревой топки.

Вихревая топка работает следующим образом.

Топливно-воздушная смесь, например, из системы приготовления топлива, подается через сопла 7 наклонно в камеру сгорания 1, образуя начальный участок факела. Соотношение топливо-воздух и гранулометрический состав топливно-воздушной смеси в соплах 7 регулируется широко применяемыми в энергетике устройствами. При движении в криволинейном потоке топливно-воздушной струи из сопел 7 происходит инерционное и гравитационное разделение (сепарация) горящих фракций топлива по высоте струи. Сепарация частиц происходит под действием в основном двух сил: - силы аэродинамического сопротивления (F_сопр=0,5·c·f·ρ_п·(W-V)·[(W-V)²+(W-V)²]^0,5) и силы тяжести F_тяж=mg (с соответствующими знаками). Применив декартову систему координат, ось которой «Y» направлена противоположно силе тяжести (mg), напишем уравнение движения частицы с учетом только двух сил - силы аэродинамического сопротивления и силы тяжести - в проекциях на оси «X» и «Y»:

m(dV_x/dτ)=0,5·c·f·ρ_п·(W_x-V_x)·[(W_x-V_x)²+(W_y-V_y)²]^0,5;

m(dV_y/dτ)=0,5·c·f·ρ_п·(W_y-V_y)·[(W_x-V_x)²+(W_y-V_y)²]^0,5-mg;

где m - масса частицы; dV_x/dτ - градиент скорости частицы; с - коэффициент лобового сопротивления и f - поперечное сечение частицы; ρ_п - плотность потока; W_x,y, V_x,y - скорости потока и частицы по соответствующим осям координат; g - ускорение свободного падения; τ - время.

Изменение массы частицы за счет горения во времени можно записать в виде

,

где G_c - скорость горения (с учетом выхода летучих), кмоль/(м²·c); М_с=12 кг/кмоль - молекулярная масса углерода; F_пов - поверхность горения частицы.

По этим зависимостям был проведен расчет горения и сепарации частиц из топливно-воздушной струи из сопел 7. Он показал, что мелкие частицы, у которых сила аэродинамического сопротивления больше силы инерции, двигаются вместе со струей из сопел 7, образуя прямоточную часть факела 3. Средние и крупные частицы топлива, у которых силы инерции и гравитации больше силы аэродинамического сопротивления, смещаются в нижнюю часть топливно-воздушной струи из сопел 7 и у задней стены 5 камеры сгорания сепарируются в нижнюю вихревую зону 2 (первичная сепарация). Затем эти частицы топлива опускаются к зоне ввода нижнего дутья из сопел 11, подхватываются этим дутьем и поднимаются к зоне сопел 7 ввода топливно-воздушной смеси. Здесь частицы подвергаются воздействию топливно-воздушной смеси из сопел 7 (вторичная сепарация) и вовлекаются в многократную циркуляцию по контуру нижней вихревой зоны 2. Во время многократной циркуляции средние и мелкие частицы топлива частично обгорают.

Направление продольных осей сопел 8 струй вторичного воздуха, расположенных сбоку от сопел 7 топливно-воздушной смеси со стороны топочного объема камеры сгорания 1, под углом α₁=+5...+45° к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки приводит к локальному отрыву струй первичного и вторичного воздуха, к уменьшению концентрации кислорода на начальных участках факела в зоне горения мелких частиц топлива. За счет этого уменьшается избыток воздуха на этом участке и понижается локальная температура горения. Средние и крупные частицы топлива смещаются в нижнюю часть топливно-воздушной струи, двигающейся из сопел 7, что приводит к повышению концентрации топлива в ней против первоначальной концентрации. Она становится на этом участке обедненной кислородом из-за отхода струи вторичного воздуха из сопел 8 от струи топливно-воздушной смеси из сопел 7 (разные углы ввода) и локального выгорания топлива. Струя из сопел 8 вторичного воздуха позже присоединяется к прямоточной части факела 3, направляющейся к выходу из топки. Это эквивалентно ступенчатому подводу воздуха к топливно-воздушной смеси. Ступенчатый ввод воздуха, локальное понижение концентрации кислорода приводит к уменьшению эмиссии оксидов азота на начальных участках факела в зоне горения мелких частиц топлива. В этой зоне дополнительно происходит разложение оксидов азота на поверхности коксовых частиц и реагирование оксидов азота с продуктами неполного горения - окисью углерода и углеводородами.

Направление продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом α₁=+5...+45° к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) приводит к тому, что нижняя вихревая зона 2 гарантированно имеет восстановительную атмосферу (за исключением зоны воздействия воздуха нижнего дутья из сопел 11), что также способствует уменьшению эмиссии оксидов азота. При такой установке сопел 8 вторичного воздуха появляется возможность дополнительно осуществить процесс сжигания топлива при температуре ниже температуры шлакования, т.е. исключить возможность шлакования стен вихревой топки.

Сопла 8 вторичного воздуха могут выполняться поворотными и поворачиваться на угол +5...45° по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) для регулирования эмиссии оксидов азота и снижения потерь тепла от химической и механической неполноты горения топлива. Причем регулирование осуществляют таким образом, чтобы получить минимально возможные концентрации оксидов азота при минимальных значениях потерь тепла от химического и механического недожога в уходящих газах вихревой топки. Каждое из сопел 8 вторичного воздуха снабжено стандартными устройствами для регулирования расхода среды через него.

Таким образом, ввод сопел 8 вторичного воздуха под углом (+5...+45⁰) к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) приводит к значительному уменьшению эмиссии оксидов азота, уменьшению концентрации оксидов азота в уходящих газах вихревой топки и повышению ее экологических показателей. Продукты неполного горения, образовавшиеся на начальных участках прямоточного факела 3 и в нижней вихревой зоне 2, полностью дожигаются за счет избыточного вторичного воздуха из сопел 8 на прямоточном участке факела 3.

При направлении продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом меньше α₁<+5° (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) струи из сопел 8 вторичного воздуха приобретают спутное направление движения со струями из сопел 7 топливно-воздушной смеси, и эффект локального отрыва этих струй друг от друга исчезает; не достигается пониженная локальная концентрация кислорода на участке горения мелких частиц и, следовательно, не достигается пониженная локальная эмиссия оксидов азота, т.е. не наблюдается улучшения экологических показателей вихревой топки.

При направлении продольных осей сопел 8 вторичного воздуха под углом больше α₁>+45° (в проекциях осей на прилегающую вертикальную стену топки) по отношению к направлению продольных осей сопел 7 топливно-воздушной смеси (в проекциях на прилегающую вертикальную стену топки) струи вторичного воздуха из сопел 8 абсолютно оторваны от струй из сопел 7 топливно-воздушной смеси, что приводит к неконтролируемому затягиванию процесса горения топлива, росту химического и механического недожога и ухудшению экономических показателей вихревой топки.

Вихревая топка обеспечивает многократную циркуляцию газотопливного потока в нижней вихревой зоне 2. При этом оксиды серы, образующиеся при сжигании серосодержащих топлив, реагируют с «основными» окислами минеральной части топлива, такими как CaO, MgO. Это способствует связыванию оксидов серы минеральной частью топлива, благодаря чему понижается концентрация оксидов серы в дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу вихревой топкой. При недостатке CaO и MgO в минеральной части топлива целесообразно через сопла 8 вторичного воздуха вводить связывающие добавки (например, CaO, MgO) из системы ввода связывающих добавок. Это позволит дополнительно уменьшить концентрацию оксидов серы примерно на 15...20%. Каждое из сопел 8 снабжено стандартным устройством, регулирующим расход связывающих добавок (CaO, MgO).

В сопла 8 вторичного воздуха целесообразно подать газы рециркуляции, что позволит четче организовать зоны с восстановительной атмосферой и дополнительно снизить образование оксидов азота на 15...20%. Расход газов рециркуляции через сопла 8 не должен суммарно превышать 20% от общего расхода газов в вихревой топке, так как в противном случае возможна нехватка кислорода для горения частиц топлива и увеличение потерь тепла с механическим и химическим недожогом топлива. Система рециркуляции дымовых газов дополнительно расширяет диапазон регулирования вихревой топки по нагрузкам. При снижении нагрузки вихревой топки и уменьшении скорости вторичного воздуха из сопел 8 для восстановления условий сепарации частиц в сопла 8 вторичного воздуха вводят газы рециркуляции. Система рециркуляции дымовых газов снабжена стандартными устройствами регулирования их расхода и температуры.

Изобретение может быть использовано в теплоэнергетике, для промышленных и отопительных котельных, в широком диапазоне изменения характеристик твердого топлива и позволяет понизить эмиссию оксидов азота на 20...30% и увеличивает связывание оксидов серы. Изобретение позволяет повысить экологические характеристики вихревых топок.

1. Вихревая топка, содержащая камеру сгорания с призматической топочной воронкой, сопла для подачи топливно-воздушной смеси, расположенные в средней части камеры сгорания, сопла вторичного воздуха, находящиеся сбоку от сопел подачи топливно-воздушной смеси, и устройство ввода нижнего дутья, причем сопла вторичного воздуха установлены так, что угол между продольной осью каждого сопла вторичного воздуха и продольной осью каждого сопла топливно-воздушной смеси в проекциях этих осей на прилегающую вертикальную стену топки составляет (+5)÷(+45)°.

2. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что сопла вторичного воздуха выполнены поворотными.

3. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что сопла вторичного воздуха дополнительно соединены с системой ввода присадок, которые связывают оксиды серы.

4. Вихревая топка по п.1, отличающаяся тем, что сопла вторичного воздуха соединены с системой рециркуляции дымовых газов.