Вихревая пылеугольная горелка



Вихревая пылеугольная горелка
Вихревая пылеугольная горелка
Вихревая пылеугольная горелка

 


Владельцы патента RU 2426029:

Закрытое акционерное общество "ЗиО-КОТЭС" (RU)

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах и обеспечивает уменьшение образования оксидов азота и стабильное воспламенение и горение угольной пыли в широком диапазоне нагрузок при сжигании низкокачественного угольного топлива. Указанный технический результат обеспечивается в вихревой пылеугольной горелке, содержащей корпус 2 с соосно установленными центральной трубой и обечайками, образующими кольцевые каналы пылевоздушной смеси, растопочного воздуха и, по меньшей мере, один канал вторичного воздуха, на выходных концах этих каналов установлены аксиальные завихрители, причем на выходном конце горелки на торце средней обечайки 10, образующей канал пылевоздушной смеси 5, выполнен выходной конфузор 22 с углом сужения 10-35° и степенью перекрытия сечения этого канала 0,2-0,7, а на торце внешней обечайки 11, образующей внешний канал 7 вторичного воздуха, выполнен выходной диффузор 23 с углом раскрытия 20-35° и степенью перекрытия сечения этого канала 0,2-0,7. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах.

Известна вихревая пылеугольная горелка, содержащая корпус, кольцевой канал аэросмеси, разделенный на отдельные сопла, и, по крайней мере, один соосно расположенный периферийный канал вторичного воздуха, образованный обечайками и снабженный завихрителем (SU №1672116, МПК F23D 1/02, 1989 г.).

Недостатком этой горелки является технологическая сложность выходной части канала пылевоздушной смеси, отсутствие крутки в канале пылевоздушной смеси, что ухудшает стабильное воспламенение и горение пылеугольного топлива. Эта горелка не позволяет эффективно снижать образование оксидов азота при сжигании низкокачественного угольного топлива.

Наиболее близкой по технической сущности является горелка одноканальная по первичному и двухканальная по вторичному воздуху, содержащая короб центрального воздуха, завихритель улиточный пылевоздушной смеси, короб вторичного воздуха, канал центрального воздуха, канал пылевоздушной смеси, каналы вторичного воздуха, завихритель лопаточный и форсунку растопочную (отраслевой стандарт ОСТ 108.030.26-78 «Горелки вихревые пылеугольные, пылегазовые и компоновка их с топками. Методы расчета и проектирования», стр.10, черт.7).

Недостатками этой горелки являются наличие улиточного завихрителя, который приводит к неравномерному распределению пыли в канале аэросмеси и нестабильное воспламенение на пониженных нагрузках из-за невозможности регулирования крутки в каналах вторичного воздуха. Это все приводит к повышенной эмиссии оксидов азота.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение образования оксидов азота и стабильное воспламенение и горение угольной пыли в широком диапазоне нагрузок при сжигании низкокачественного угольного топлива.

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

Технический результат достигается тем, что вихревая пылеугольная горелка содержит корпус с соосно установленными центральной трубой и обечайками, образующими кольцевые каналы пылевоздушной смеси, растопочного воздуха и, по крайней мере, один канал вторичного воздуха, на выходных концах этих каналов установлены аксиальные завихрители. Новым согласно изобретению является выполнение на выходном конце горелки на торце средней обечайки, образующей канал пылевоздушной смеси, выходного конфузора с углом сужения 10÷35°, а на торце внешней обечайки, образующей внешний канал вторичного воздуха, выполнен выходной диффузор с углом раскрытия 20÷35°, причем степень перекрытия сечений указанных каналов выбирают из соотношения равным 0,2÷0,7 и равно 0,2÷0,7, где F1, F2, F3 и F4 - соответственно площадь сечения каналов пылевоздушной смеси, площадь сужения сечений каналов пылевоздушной смеси, площадь сечения внешнего канала вторичного воздуха и площадь сужения внешнего канала вторичного воздуха.

Кольцевой внутренний канал вторичного воздуха выполнен с возможностью пропуска 30÷40%, а кольцевой внешний канал вторичного воздуха - 60÷70% всего вторичного воздуха.

На фиг.1 представлен продольный разрез вихревой пылеугольной горелки; на фиг.2 - поперечный разрез горелки по А-А; на фиг.3 - вид Б выходной части горелки (увеличено).

Вихревая пылеугольная горелка устанавливается на стене 1 топочной камеры котла. Она состоит из корпуса 2, в котором коаксиально расположены следующие каналы (от центра к периферии):

- центральный канал 3;

- кольцевой канал 4 растопочного воздуха;

- кольцевой канал 5 пылевоздушной смеси (аэросмеси);

- кольцевой внутренний канал 6 вторичного воздуха;

- кольцевой внешний канал 7 вторичного воздуха.

Центральный канал 3 образован внутренними стенками цилиндрической трубы 8, в нем расположены запальник и мазутная горелка (не показаны). Кольцевой канал 4 растопочного воздуха образован внешней стенкой цилиндрической трубы 8 и внутренней стенкой внутренней обечайки 9. Кольцевой канал 5 пылевоздушной смеси образован внешней стенкой внутренней обечайки 9 и внутренней стенкой средней обечайки 10. Кольцевой внутренний канал 6 вторичного воздуха образован внешней стенкой средней обечайки 10 и внутренней стенкой внешней обечайки 11. Кольцевой внешний канал 7 вторичного воздуха образован внешней стенкой верхней обечайки 11 и внутренней стенкой корпуса 2.

В выходных частях каналов 4, 5, 6 и 7 расположены соответственно неподвижные аксиальные завихрители 12, 13, 14 и 15. Причем аксиальные завихрители 14 и 15 дополнительно снабжены регулируемыми аксиальными завихрителями соответственно 16 и 17.

Ко входным концам обечаек 9, 10, 11 и корпусу 2 присоединены соответственно подводящая труба 18 центрального воздуха, подводящий короб 19 пылевоздушной смеси, подводящий короб 20 вторичного воздуха и подводящий короб 21 вторичного воздуха. Со стороны топки на выходном конце горелки на торце средней обечайки 10, образующей канал 5 пылевоздушной смеси, выполнен выходной конфузор 22 с углом сужения 10÷35° и степенью перекрытия сечения этого канала 0,2÷0,7.

где: F1 - площадь сечения канала 5 пылевоздушной смеси;

F2 - площадь сужения сечения канала 5 пылевоздушной смеси.

На торце внешней обечайки 11, образующей внешний канал 7 вторичного воздуха, выполнен выходной диффузор 23 с углом раскрытия 20÷35° и степенью перекрытия сечения этого канала 0,2÷0,7.

где: F3 - площадь сечения внешнего канала 7 вторичного воздуха;

F4 - площадь сужения внешнего канала 7 вторичного воздуха.

Эти показатели выбираются в зависимости от физико-механических свойств сжигаемого топлива, мощности и, соответственно, размеров горелки и габаритов топочной камеры.

Вихревая пылеугольная горелка работает следующим образом.

Через центральный канал 3 посредством запальника и мазутной горелки производят розжиг растопочного топлива в топке. По подводящей трубе 18 в кольцевой канал 4 подают растопочный воздух, необходимый для быстрого воспламенения и надежного горения распыленного растопочного топлива (например, мазута). Завихритель 12 в кольцевом канале 4 закручивает поток растопочного воздуха и вместе с ним распыленный мазут, что улучшает смесеобразование, а значит, и воспламенение и сгорание. Этот растопочный воздух также охлаждает запальник и мазутную форсунку.

После розжига мазутной горелки через подводящий короб 19 и кольцевой канал 5 в топку подают основное топливо - пылевоздушную смесь. Завихритель 13 в кольцевом канале 5 закручивает эту пылевоздушную смесь. Крутка в кольцевых каналах 4, 5, 6 и 7 создает благоприятные условия для образования приосевой зоны рециркуляции дымовых газов к устью горелки, что способствует быстрому прогреву и надежному воспламенению угольной пыли во всем диапазоне эксплуатационных нагрузок.

Одновременно с пылевоздушной смесью в топку подают вторичный воздух. Его подача осуществляется через кольцевые каналы 6 и 7, куда вторичный воздух подается из подводящих коробов соответственно 20 и 21. На выходе из каналов 6 и 7 вторичный воздух закручивается соответственно завихрителями 14 и 15. Наличие двух каналов вторичного воздуха 6 и 7 дает возможность перераспределять вторичный воздух по этим каналам, что позволяет обеспечить стабильность воспламенения и горения угольной пыли. Согласно расчетным и экспериментальным данным оптимальное распределение вторичного воздуха по каналу 6 составляет 30÷40%, а по каналу 7 составляет 60÷70% от всего объема вторичного воздуха, подаваемого для сжигания пылеугольной смеси в горелку. Это позволяет организовать горизонтальную стадийность горения пылеугольного факела и в то же время подать в корень факела необходимое количество воздуха для стабильного воспламенения топлива на начальном участке факела при пониженных нагрузках.

Выходной конфузор 22, установленный на торце средней обечайки 10 кольцевого канала 5 пылевоздушной смеси, направляет угольную пыль в зону рециркуляции горячих газов, крайне обедненную кислородом, куда происходит подсос горячих газов. В результате этого происходит быстрый прогрев пылевоздушной смеси и ее быстрое воспламенение. Кроме того, из-за конфузора 22 происходит отрыв пылевоздушной смеси от подаваемого в топку вторичного воздуха, что способствует организации хорошей горизонтальной стадийности горения пылеугольного топлива.

Завихрители 16 и 17 позволяют производить регулировку крутки вторичного воздуха в каналах 6 и 7 при пусконаладочных работах. Этим самым выполняется дополнительная регулировка крутки потока вторичного воздуха в пределах 2<n<4,5. При большой величине крутки кольцевой воздушный поток вторичного воздуха отрывается от потока пылевоздушной смеси и усиливает горизонтальную стадийность горения. Это дополнительно снижает концентрацию кислорода в корне факела на стадии выхода летучих веществ, а следовательно, способствует снижению эмиссии оксидов азота.

Выходной диффузор 23, установленный на торце внешней обечайки 11 внутреннего кольцевого канала 6 вторичного воздуха, усиливает действие конфузора 22. Он способствует отрыву потоков вторичного воздуха от потока пылевоздушной смеси, что также усиливает стадийное сжигание топлива и снижает процесс образования оксидов азота.

Использование предлагаемой вихревой пылеугольной горелки для сжигания каменных углей марки СС в камерных топках энергетических котлов, например Экибастузских углей на котле ПК-39 Рефтинской ГРЭС, позволит снизить оксиды азота на 40÷50%, с 900÷1000 до 530-550 мг. Горелка обеспечивает стабильное воспламенение и горение угольной пыли в широком диапазоне нагрузок, что особенно актуально при сжигании низкокачественного угольного топлива.

1. Вихревая пылеугольная горелка, содержащая корпус с соосно установленными центральной трубой и обечайками, образующими кольцевые каналы пылевоздушной смеси, растопочного воздуха и, по крайней мере, один канал вторичного воздуха, на выходных концах этих каналов установлены аксиальные завихрители, отличающаяся тем, что на выходном конце горелки на торце средней обечайки, образующей канал пылевоздушной смеси, выполнен выходной конфузор с углом сужения 10÷35°, а на торце внешней обечайки, образующей внешний канал вторичного воздуха, выполнен выходной диффузор с углом раскрытия 20÷35°, причем степень перекрытия сечения указанных каналов выбирают из соотношения и
где F1, F2, F3 и F4 соответственно площадь сечения канала пылевоздушной смеси, площадь сужения сечения канала пылевоздушной смеси, площадь сечения внешнего канала вторичного воздуха, площадь сужения внешнего канала вторичного воздуха.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевой внутренний канал вторичного воздуха выполнен с возможностью пропуска 30÷40%, а кольцевой внешний канал вторичного воздуха - 60÷70% всего вторичного воздуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для растопки котлов. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для растопки котла. .

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для сжигания угольной пыли с воздухом. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к устройствам для сжигания твердого топлива с предварительным подогревом. .

Горелка // 2044956
Изобретение относится к пылеугольным топочным устройствам и может быть использовано в различных огнетехнических установках, например, в топках котлоагрегатов. .

Горелка // 1726902
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в топках паровых котлов или промышленных печей для сжигания различных видов топлива; угольной пыли , водоугольной суспензии мазута и газа.

Изобретение относится к области теплоэнергетики - способу и устройству для сжигания угля микропомола и угля обычного помола в пылеугольной горелке

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и печном хозяйстве предприятий при сжигании распыленного водоугольного топлива или пылевоздушной смеси

Изобретение относится к области энергетики, в частности к пылеугольному концентратору

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для растопки пылеугольных котлов и стабилизации горения факела (подсветки), для воспламенения мелкодисперсного твердого топлива с предварительной электротермохимической подготовкой (ЭТХП). Плазменная пылеугольная горелка состоит из двух соосных, коаксиально расположенных труб различного диаметра, внутренней трубы 1 первой ступени и внешней трубы 2 второй ступени, со встроенным в торце внутренней трубы 1 электродуговым плазмотроном 4. Горелка дополнительно снабжена двумя отдельными регулируемыми каналами подачи воздуха: один - для подачи дополнительного воздуха во внутреннюю трубу 1 первой ступени, второй - для подачи дополнительного воздуха во внешнюю трубу 2 второй ступени. При этом каналы для подачи воздуха выполнены в виде труб 6 и 7 с тангенциальным входом, которые установлены перпендикулярно соосным трубам: внутренней 1 и внешней 2, и жестко соединены с ними. На выходе питателей 10 и 11 установлены шибера 18 и 19 с возможностью регулирования расходов аэросмеси. Электродуговой плазматрон 4 установлен вдоль горизонтальной оси внутренней трубы 1. Изобретение позволяет регулировать коэффициент избытка воздуха пылеугольной смеси в разделенных каналах подачи пылеугольной смеси за счет подачи дополнительного воздуха в эти каналы, а также регулировать процесс ЭТХПТ в горелке. 2 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для пылевидного или в форме частиц топлива, с проточным каналом для транспортировки, по меньшей мере одного газового потока, в камеру горения, причем проточный канал имеет кольцеобразное поперечное сечение и устройство для завихрения, придающее завихрение газовому потоку в окружном направлении. Устройство для завихрения имеет, по меньшей мере, одну первую и одну вторую группы средств для изменения направления для создания завихрения, распределенных по периметру проточного канала, причем, по меньшей мере, вторая группа средств для изменения направления неподвижно друг к другу закреплена на несущей структуре, которая для изменения созданного завихрения установлена с возможностью перемещения по оси вдоль проточного канала и/или с возможностью вращения вокруг продольной оси проточного канала. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность горелки, снизить затраты на изготовление. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений относится к теплоэнергетике и касается технологии получения, транспортировки, раздельного и совместного сжигания механоактивированного угля микропомола и угля штатной системы пылеприготовления в вихревой растопочной горелке при растопке пылеугольного котла и стабилизации горения с целью замещения дорогостоящего мазута или природного газа. Cпособ подготовки и сжигания угольного топлива при растопке пылеугольного котла заключается в том, что помол и механоактивацию угля осуществляют внутри камеры дезинтегратора с получением угля микропомола, который далее транспортируют в вихревую растопочную горелку, где происходит его интенсивное перемешивание с вторичным воздухом с получением пылевоздушной смеси, дальнейшее воспламенение которой и ее последующее сжигание совместно с углем обычного помола при растопке пылеугольного котла осуществляют непосредственно в топочном объеме пылеугольного котла, а после завершения этапа растопки подачу угля микропомола в растопочную горелку прекращают. Технический результат заключается в применении более простого, надежного и экономически выгодного технологического процесса растопки пылеугольного котла и стабилизации горения в нем угольного топлива. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Техническое решение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для безмазутной растопки котлов. Горелочное устройство содержит трубу с горелочным насадком, установленные горизонтально, на входной вертикальной стенке которой размещены под острым углом к стенке тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха и аксиальное сопло подачи пыли высокой концентрации, а также обечайку и электронагреватели, установленные между трубой и обечайкой. Тангенциальные патрубки подачи высоконапорного воздуха, в количестве не менее двух, расположены на вертикальной стенке по окружности 0,6-0,9 d, где d - диаметр трубы, а соотношение длины (L) трубы к ее диаметру (d) равно 2,5-4, при этом размер и форма горелочного насадка на выходном торце соответствует размеру и форме амбразуры топки котла, к которой пристыкован горелочный насадок. Технический результат - оптимизация аэродинамических параметров и повышение надежности работы горелочного устройства. 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Вихревое горелочное устройство сжигания твердого пылевидного топлива, содержащее патрубок подвода первичного воздуха, камеру сгорания, патрубок подвода вторичного воздуха, отверстия для подвода вторичного воздуха, перегородку, дополнительно содержит форсунку подачи топливной пыли, электрический нагреватель, камеру смешения пылевидного топлива с окислителем и конфузорно-диффузорный переход, причем отверстия для подвода вторичного воздуха выполнены на входе в цилиндрический участок камеры сгорания, головная часть камеры сгорания совместно с форсункой подачи топливной пыли и участком смешения пылевидного топлива с окислителем представляет собой вихревой эжектор прямоточного типа, электрический нагреватель выполнен в виде цилиндрического стержня и установлен осесимметрично внутри форсунки подачи топливной пыли, конфузорно-диффузорный переход выполнен перед цилиндрическим участком камеры сгорания. Изобретение позволяет снизить гидравлические потери в головной части камеры сгорания, повысить качество смешения топлива с окислителем, увеличить полноту сгорания твердого топлива в устройстве. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка (1) для топлива в форме частиц, в частности из биомассы, с первичной трубой (3) и расположенной в первичной трубе (3) центральной трубой (2), причем первичная труба (3) и центральная труба (2) образуют зазор (4) для обеспечения направления потока из топлива в форме частиц и газообразного средства для горения от конца со стороны входа к отверстию первичной трубы (3) со стороны выхода, центральная труба (2), в продольном направлении горелки (1), заканчивается перед первичной трубой (3), при этом предусмотрено по меньшей мере одно устройство для центрирования потока внутри первичной трубы (3) в области конца первичной трубы (3) со стороны выхода. Осевое расстояние между концами со стороны выхода центральной трубы (2) и первичной трубы (3) в продольном направлении первичной трубы (3) составляет по меньшей мере 50%, преимущественно по меньшей мере 75%, в частности по меньшей мере 100%, средней ширины зазора (4) первичной трубы. Центральная труба (2) выполнена сужающейся по направлению к своему концу со стороны выхода. На конце со стороны выхода центральной трубы (2) в зазоре (4) первичной трубы предусмотрено отклоняющее устройство для отклонения внутрь близкой к центральной трубе части идущего в зазоре (4) первичной трубы потока. Технический результат - снижение NOX. 14 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх