Топка парогенератора

Изобретение относится к топочным устройствам парогенераторов с пылевым сжиганием углей, может быть использовано в теплоэнергетике и позволяет повысить устойчивость воспламенения топлива, полноту его сгорания, снизить образование окисей азота NOx и уменьшить их выброс в атмосферу. Кроме того, изобретение позволяет уменьшить шлакование экранированных стенок топки. Указанный технический результат достигается в топке парогенератора, выполненной в виде вертикальной многогранной призмы, грани которой представляют собой экранированные стенки, в нижней части этих стенок установлены ярусами горелки, продольные оси которых направлены по касательным к условной окружности в центре топки, причем призма выполнена из шести или восьми граней, в средней части экранированных стенок установлены пылеугольные вихревые горелки с параметром крутки 1÷3, их продольные оси направлены к условной окружности с относительным диаметром 0<dу<0,15, где dу - относительный диаметр, d - диаметр условной окружности; D - диаметр окружности, условно вписанной в призму камеры сгорания. 5 ил.

 

Изобретение относится к топочным устройствам парогенераторов с пылевым сжиганием углей и может быть использовано в теплоэнергетике.

Известна топка, выполненная в виде вертикальных призм, грани которой представляют собой экранированные стенки. В нижней части этих стенок установлены пылеугольные горелки и сопла для подачи газов рециркуляции. Горелки и сопла установлены тангенциально в плоскости поперечного сечения топки (SU №819499, МКИ F23C 5/10, 1978 г.).

Недостатком этой топки является низкая устойчивость воспламенения сжигаемого пылеугольного топлива и его неполное сгорание.

Ближайшим аналогом является призматическая топка, выполненная в виде вертикальных призм, грани которой представляют собой экранированные стенки. В нижней части этих стенок установлены ярусами прямоточные щелевые пылеугольные горелки. Продольные оси горелок направлены тангенциально к условной окружности в центре топки. Расстояние между ярусами горелок в 2-3 раза превышает ширину горелки (SU №922425, МКИ F23C 5/12, 1975 г.).

Недостатком этой призматической топки является низкая устойчивость воспламенения сжигаемого пылеугольного топлива и его неполное сгорание.

Сущность изобретения заключается в том, что в топке парогенератора, выполненной в виде вертикальной призмы, грани которой представляют собой экранированные стенки, в нижней части этих стенок установлены ярусами горелки, продольные оси которых направлены по касательным к условной окружности в центре топки. Новым согласно изобретению является выполнение призмы из шести или восьми граней, в средней части экранированных стенок установлены пылеугольные вихревые горелки с параметром крутки 1÷3, их продольные оси направлены к условной окружности с относительным диаметром

0<dy<0,15,

где dy - относительный диаметр,

d - диаметр условной окружности;

D - диаметр окружности, условно вписанной в призму камеры сгорания.

Задачей изобретения является повышение устойчивости воспламенения пылеугольного топлива и полноты его сгорания.

Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Поэтому можно утверждать, что предложенное техническое решение соответствует условию изобретательского уровня.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез шестигранной топки парогенератора, на фиг.2 - разрез по А-А; на фиг.3 - вертикальный разрез восьмигранной топки парогенератора; на фиг.4 - разрез по Б-Б; на фиг.5 - разрез по В-В.

Топка парогенератора 1 выполнена в виде вертикальной многогранной призмы, грани которой представляют собой экранированные стенки 2. В нижней части этих стенок 2 и в их средней части установлены ярусами вихревые пылеугольные горелки 3. Их продольные оси направлены по касательным к условной окружности в центре топки 1. Горелки 3 имеют топливный канал 4 и один или несколько воздушных каналов 5 для подачи, соответственно, пылеугольной смеси и вторичного воздуха. В горелках 3 установлены регулируемые завихрители воздуха 6. Над верхним ярусом горелок 3 и в средней части стенок 2 выполнен ярус воздушных сопл 7, продольные оси которых направлены навстречу вращению топочных газов. Количество экранированных стенок 1 (граней) в топке парогенератора составляет шесть или восемь и зависит от ее мощности и физико-химических свойств сжигаемого угольного топлива. Диаметр условной окружности, к которой направлены продольные оси горелок 3, определяется

0<dy<0,15,

где dу - относительный диаметр, ;

d - диаметр условной окружности с центром в центре топки;

D - диаметр окружности, условно вписанной в призму топки.

Топка парогенератора работает следующим образом.

Топку 1 разогревают посредством сжигания в ней мазута или газа. Затем в нее через каналы 4 и 5 горелки 3 подают, соответственно, пылевоздушную смесь и вторичный воздух. Под действием высокой температуры топливо загорается в топке 1 и в ней создается устойчивый вихревой факел. Затем аналогичным образом зажигается подаваемая в топку 1 через горелки 3 верхнего яруса пылевоздушную смесь. Она воспламеняется под действием высокой температуры вихревого топочного факела нижнего яруса. Горячие топочные газы, образующиеся при сгорании топлива, поднимаются в топке 1 по спирали вверх, отдавая тепло ее экранированным стенкам 2. В результате температура топочных газов снижается. Через воздушные сопла 7 навстречу движению топочных газов дополнительно подается воздух. Этим обеспечивается дожигание топлива, снижение выбросов окисей азота NOx, гашение остаточной крутки отходящих топочных газов и, как следствие, равномерное омывание поверхностей нагрева, расположенных в газоходе (не показан).

Увеличение числа стенок 2 (граней) в топке позволяет приблизиться к «круглому» сечению топки, что уменьшает неэффективную площадь сгорания топлива. Оптимальное число экранированных стенок 2 в предлагаемой топке 1 парогенератора равно шести или восьми. При числе стенок 2 топки менее шести в ней возникают малопроточные угловые зоны с малым тепловосприятием. При числе стенок 2 более восьми конструкция топки становится не технологичной в изготовлении. При числе стенок семь конструкция топки 1 также технологически сложна в изготовлении.

Завихрители воздуха 6, расположенные в каналах 6 горелок 3, позволяют регулировать параметр крутки струй горящего топлива. При параметре крутки струй n=0 горелки становятся прямоточными. Для таких горелок характерны низкая устойчивость воспламенения и неполное сгорание топлива. При параметре крутки n>3 струи горящего топлива сильно раскручиваются, они стелятся на экранированные стенки 2, что приводит к их шлакованию. При этом происходит сепарация угольных частиц на стенки 2 топки и в холодную воронку (не показана).

Параметр крутки струи, выходящей из горелки и состоящей из нескольких кольцевых струй, закрученных в одном направлении, определяется по формуле:

где ni - параметр крутки струи выходящей из i-го канала горелки, который рассчитывается по конструктивным характеристикам завихрения;

Р - число соосных кольцевых струй;

- диаметр круга, площадь которого равна выходному сечению кольцевого канала i-й струи;

- диаметр круга, площадь которого равна выходному сечению горелки;

pi - плотность воздуха;

ωi - скорость воздуха;

Fi - сечение канала.

Например:

для аксиального лопаточного завихрителя (наиболее часто применяемого) параметр крутки может быть рассчитан по формуле:

где d - внутренний диаметр канала;

D - наружный диаметр канала;

βл - угол наклона выходной части лопатки относительно продольной оси канала.

Параметр крутки для тангенциального лопаточного завихрителя может быть рассчитан по формуле:

где Dрв - диаметр круга, площадь которого равна сечению канала;

вл - ширина лопатки;

Zл - количество лопаток;

βл - угол наклона лопаток относительно ее радиальной проекции.

Параметр крутки для улиточного завихрителя может быть рассчитан по формуле:

где А - расстояние от оси канала до продольной оси входного патрубка улитки;

Dрв - диаметр круга, площадь которого равна цилиндрическому сечению канала;

Lп - длина входного патрубка улитки;

Вп - ширина входного патрубка улитки.

Установка горелок в средней части стенок 2 топки 1 позволяет максимально увеличить параметр крутки струй горящего топлива без их контакта со стенками 2.

Степень вихревого движение факела в топке 1 зависит от величины относительного диаметра dy окружности в центре топки 1, по касательной к которой направлены продольные оси всех горелок 3. При dy=0 в топке 1 отсутствует вихревое движение факела с вертикальной осью вращения, что ухудшает тепловосприятие топки 1 и выгорание топлива и увеличивает выбросы окисей азота NOx в атмосферу. При dy>0,15 вихревой факел с вертикальной осью вращения и максимальной температурой сильно приближается к экранированным стенкам топки 2, что вызывает их шлакование и высокотемпературную коррозию металла труб. При 0<dy<0,15 обеспечивается устойчивость вихревого движения факела в топке без наброса факела на стенки топки 2. При этом обеспечивается устойчивость воспламенения сжигаемого топлива.

Предлагаемая топка парогенератора позволяет за счет своей конструкции повысить устойчивость воспламенения топлива, полноту его сгорания, снизить образование окисей азота NOx и уменьшить их выброс в атмосферу. Кроме того, изобретение позволяет уменьшить шлакование экранированных стенок топки.

Топка парогенератора, выполненная в виде вертикальной многогранной призмы, грани которой представляют экранированные стенки, в нижней части этих стенок установлены ярусами горелки, продольные оси которых направлены по касательным к условной окружности в центре топки, отличающаяся тем, что призма выполнена из шести или восьми граней, в средней части экранированных стенок установлены пылеугольные вихревые горелки с параметром крутки 1÷3, их продольные оси направлены по касательной к условной окружности с относительным диаметром 0<dу<0,15,
где dу - относительный диаметр,
d - диаметр условной окружности;
D - диаметр окружности, условно вписанной в призму камеры сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в топках паровых котлов тепловых электрических станций при сжигании шлакующих углей и при своем использовании обеспечивает повышение качества сжигания и эксплуатационной надежности путем устранения температурной неравномерности в зоне активного горения для предотвращения шлакования экранных поверхностей нагрева при отключении одной из горелок.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано на тепловых электростанциях и позволяет исключить недожог топлива с провалом и повысить эффективность выгорания пыли в центральной камере сгорания.

Изобретение относится к топочным устройствам мощных энергоблоков, может быть использовано в теплоэнергетике и позволяет улучшить сжигание топлива, снизить образование оксидов азота NOx и уменьшить их выброс в атмосферу с одновременным уменьшением шлакования трубчатых экранов кольцевой камеры сгорания.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов при сжигании шлакующих углей. .

Топка // 2343347
Изобретение относится к области теплоэнергетики, может быть использовано на тепловых электростанциях в котлах с жидким шлакоудалением и позволяет произвести растопку котла, а после растопки обеспечить подсветку надподового пространства центральной камеры сгорания для увеличения эффективности вытекания жидкого шлака.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов при сжигании шлакующих углей. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов тепловых электрических станций при сжигании шлакующих бурых углей. .

Топка // 2317485
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электрических станциях для растопки котлов и прогрева факелом растопочного горелочного устройства надподового пространства с целью эффективной эвакуации жидкого шлака в котлах с жидким шлакоудалением.

Изобретение относится к реакционной печи. .

Топка // 2313034
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках котлов, работающих на углях. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов при сжигании шлакующих углей

Топка // 2473010
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций и промышленных котельных агрегатах, работающих на газообразном топливе

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на паровых и водогрейных котлах, сжигающих природный газ и угольную пыль. Способ активирования порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем встречного ввода угольных частиц размером 2-4 мм в смеси с воздухом и газообразными продуктами сгорания вдоль вертикальной плоскости симметрии топки параллельно фронтовой и задней стенам, нагрева с выделением влаги и летучих веществ и получением коксового остатка основными и дополнительными газовыми факелами, образованными основными и дополнительными потоками реакционной газовоздушной смеси, истекающими из основных и дополнительных горелок, сбора и продувки струями пара частиц с коксовым остатком в подовых накопителях, последующего их охлаждения с выводом потребителю в подподовых установках. Ввод основных потоков реакционной газовоздушной смеси над потоками с угольными частицами параллельно и симметрично вертикальной плоскости симметрии топки, подача дополнительных потоков реакционной газовоздушной смеси под потоками с угольными частицами вдоль вертикальной плоскости симметрии топки с массовым расходом газа (0,16-0,35)Go, где Go - массовый расход газа в основных потоках, кг/с. Изобретение позволяет снизить остаточное содержание горючих летучих веществ в коксовом остатке вводимых на активирование угольных частиц. 2 ил.

Изобретение относится к способу гомогенизации распределения тепла, а также снижения количества оксидов азота (NOx) в продуктах сгорания, при работе промышленной печи. Способ гомогенизации распределения тепла, а также снижения количества оксидов азота (NOx) в продуктах сгорания, при работе промышленной печи с одной горелкой с использованием воздуха в качестве окислителя. Через фурму в печь подают окислитель, включающий 50% газообразного кислорода. Общее количество подводимого кислорода согласуют с количеством топлива, подаваемого через воздушную горелку, при этом 40% от подаваемого кислорода вводят посредством дополнительного окислителя, фурму размещают на расстоянии от воздушной горелки 0,3 метра, обеспечивают поток дополнительного окислителя в печь через фурму со скоростью звука, дополнительный окислитель подают только тогда, когда воздушная горелка работает с определенной наименьшей или с более высокой мощностью. Технический результат заключается в обеспечении однородности температуры во всем объеме печи. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области энергетики, в частности устройствам топок паровых котлов со встречной компоновкой газомазутных горелок. Топка для сжигания газомазутного топлива включает под, свод, стены и экраны, повторяющие внутреннюю поверхность топки, выполненной в виде двух обращенных друг к другу большими основаниями усеченных пирамид, и встроенные в стены встречно расположенные горелки. В основу формообразования топки положены усеченные пирамиды, выполненные шестигранной правильной формы, причем горелки равномерно распределены по периметру стен нижней пирамиды, а угол между основанием и боковой гранью верхней пирамиды составляет 75÷80°, а у нижней пирамиды - 60÷70°. Технический результат - повышение надежности и увеличение срока службы экранных поверхностей нагрева топки. 4 ил.

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на паровых котлах с прямым вдуванием угольной пыли. Пылеугольная топка содержит экранированные прямоугольную вертикальную камеру сгорания 1 и двускатную холодную воронку 2, шлаковый комод 3, установленные по встречно-смещенной схеме на противоположных стенах камеры сгорания 1 и наклоненные вниз прямоточные пылеугольные горелки 4-27 с растопочными горелками 28-39, размещенными под ними, воздушные сопла, установленные ниже узкого сечения холодной воронки 2 по встречно-смещенной схеме и направленные наклонно вверх. На больших вертикальных стенах шлакового комода 3 размещены рассредоточено воздушные сопла 40-90 в количестве, превышающем число пылеугольных горелок 4-27, а оси этих сопл направлены под острым углом по отношению к вертикальным стенам шлакового комода 3 с пересечением ими узкого горизонтального сечения холодной воронки 2, причем указанный угол меньше острого угла между скатами холодной воронки 2 и вертикальными стенами шлакового комода 3. Пылеугольные горелки 4-27 установлены в 2 ярусах в шахматном порядке на каждой стене, растопочные горелки 28-39 размещены под пылеугольными горелками нижнего яруса 4-15, над пылеугольными горелками верхнего яруса 16-27 установлены сопла третичного воздуха с наклоном вниз на угол, который больше угла наклона вниз пылеугольных горелок 4-27, а выходные участки горелок и сопл третичного воздуха 91-102 выполнены в виде блоков из нескольких расположенных друг над другом труб. Изобретение позволяет повысить надежность работы экранных труб холодной воронки, тепловую мощность топки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций при сжигании природного газа и угольной пыли. Вертикальная призматическая топка содержит фронтовую, заднюю и боковые стены, потолочное и подовое перекрытия, установленные на фронтовой стене в горизонтальных и вертикальных рядах с разделением вертикальной плоскостью симметрии топки на две симметричные группы многофункциональные горелки, имеющие по три вертикальных щелевых сопла с собственными вертикальными плоскостями симметрии соответственно, для подачи пылеуглевоздушной смеси, газовоздушной смеси и вторичного воздуха, разделенные простенками, размещенные с образованием вертикального ряда на каждой из боковых стен топки и с наклоном к задней стене дополнительные вертикальные щелевые сопла для подачи третичного воздуха, а также окна для вывода газообразных и твердых продуктов сгорания, причем каждая симметричная группа состоит из горелок двух соседних вертикальных рядов, примыкающих соответственно к боковым стенам и вертикальной плоскости симметрии топки, вертикальные плоскости симметрии сопл для подачи пылеуглевоздушной смеси горелок вертикальных рядов, примыкающих к боковым стенам топки, наклонены к вертикальной плоскости симметрии топки, в горелках вертикальных рядов, примыкающих к боковым стенам топки, сопла для подачи вторичного воздуха установлены со стороны боковых стен топки, а сопла для подачи газовоздушной смеси размещены со стороны вертикальной плоскости симметрии топки, в горелках вертикальных рядов, примыкающих к вертикальной плоскости симметрии топки, сопла для подачи вторичного воздуха установлены со стороны плоскости симметрии топки, а сопла для подачи газовоздушной смеси размещены со стороны боковых стен топки, сопла для подачи пылеуглевоздушной смеси во всех горелках установлены в центре соответственно между соплами для подачи вторичного воздуха и газовоздушной смеси. В каждой горелке вертикальные плоскости симметрии сопл для подачи вторичного воздуха и вертикальные плоскости симметрии сопл для подачи газовоздушной смеси наклонены к вертикальной плоскости симметрии сопл для подачи пылеуглевоздушной смеси на угол 3-12 град, угол наклона вертикальной плоскости симметрии сопл для подачи пылеуглевоздушной смеси в горелках вертикальных рядов, примыкающих к боковым стенам, к вертикальной плоскости симметрии топки, составляет 5-15 град, а угол наклона вертикальной плоскости симметрии сопл для подачи третичного воздуха к задней стене топки равен 10-25 град, расстояние между этой плоскостью симметрии на выходе из сопл для подачи третичного воздуха и задней стеной (0,10-0,25)C, где C - ширина боковой стены, м. Изобретение позволяет снизить расход воздуха на сдувание шлака с задней стены и концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания. 9 ил.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к пылеугольным котлам. Пылеугольный котел содержит вертикальную экранированную топку прямоугольного сечения и установленные в ее верхней части тангенциально направленные горелки и воздушные сопла, нижнее газовое окно, нижний горизонтальный газоход с ширмовым пароперегревателем, холодные воронки в нижней части топки, вертикальные подъемный и опускной газоходы с пакетами пароперегревателя острого и вторичного пара, водяного экономайзера и воздушного подогревателя и снабжен дополнительными вертикальным подъемным и опускным газоходами, подсоединенными к топке котла через дополнительный нижний горизонтальный газоход с ширмовым пароперегревателем, топка снабжена однорядными горелками, а также вышерасположенными соплами вторичного воздуха и нижерасположенными соплами третичного воздуха, которые установлены рассредоточенно по ширине больших стен топки по встречно-смещенной схеме, газовые окна и нижние горизонтальные газоходы с ширмами пароперегревателей размещены напротив друг друга, выше газовых окон расположены аэродинамические выступы малых стен топки, в нижней части топки размещены четырехскатные холодные воронки, причем в нижних горизонтальных и подъемных вертикальных газоходах с одной стороны котла установлены ширмы и пакеты острого пара, а с противоположной - ширмы и пакеты вторичного пара. Изобретение направлено на устранение повышенного шлакования ширмовых пароперегревателей и снижение содержания оксидов азота на периферийных участках топки. 1 ил.

Изобретение относится к способу работы котла с кольцевой топкой на разных нагрузках и режимах. Способ включает подачу топливовоздушной смеси и вторичного воздуха через соответствующие сопла 5, 6 и 7 регулируемых горелок 4 и дополнительные воздушные сопла 8 в нижнюю часть кольцевой топки 1 в направлении вихревого факела и подачу третичного воздуха через воздушные сопла 9 в верхнюю часть кольцевой топки 1 в направлении, встречном вихревому факелу, при сгорании топливовоздушной смеси в кольцевой топке 1 образуются горячие топочные газы, которые, поднимаясь по спирали вверх кольцевой топки 1, отдают тепло ее трубчатым внешним 2 и внутренним 3 экранам, подача при работе котла с нагрузкой 80-100% от номинальной в кольцевую топку 1 воздуха на 15-20% больше теоретически необходимого, при этом через топливовоздушные сопла регулируемых горелок 4 в топку 1 подают 70-90% всего воздуха, а оставшуюся часть воздуха 35-40% распределяют между воздушными соплами 6, 7 и 8 вторичного воздуха и соплами 9 третичного воздуха в соотношении 1 к 3. При работе котла с нагрузкой ниже 80% от номинальной отключают от подачи топлива одну или две регулируемые горелки 4, при этом количество вторичного воздуха, подаваемого на воздушные сопла 5 и 6 этих регулируемых горелок 4 и дополнительных воздушных сопел 8, сохраняют в прежнем количестве. Изобретение направлено на повышение полноты сгорания топлива и снижение образования вредных выбросов оксидов азота. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх