Двухпоточная пылеугольная горелка


 


Владельцы патента RU 2499190:

Открытое акционерное общество "Инженерный центр энергетики Урала" (RU)

Изобретение относится к энергетике, в частности к пылеугольным горелочным устройствам энергетических котлов. В корпусе 1 горелки расположены входной патрубок 2 вторичного воздуха, который разделяет перегородка 4 на два отдельных входных патрубка: 3 для внешнего канала 9 вторичного воздуха; 5 - для внутреннего канала 12 вторичного воздуха. В каналах 9, 12 установлены соответственно закручивающие лопатки 11, 13. Центральная труба 8, к которой примыкают каналы 14, 15 с закручивающимися лопатками 16, 17. Входные патрубки 6, 7 соответственно для внешнего и внутреннего потоков аэросмеси. Между смежными кольцевыми каналами 3 и 9 вторичного воздуха выполнен непроточный канал 18 с отверстиями 19, 20 для разделения потоков вторичного воздуха, который позволяет обеспечить разрыв этих потоков на выходе из горелки, что тормозит их смешение и снижает образование окислов азота в продуктах сгорания. Изобретение направлено на обеспечение эффективных условий воспламенения и выгорания топлива. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предполагаемое изобретение относится к энергетике, в частности к пылеугольным горелочным устройствам энергетических котлов, а более конкретно, к двухпоточным угольным горелкам.

Одной из важных задач, стоящих перед энергетикой, является разработка конструкций экологически «чистых» пылеугольных горелок.

Наиболее эффективными, экологически «чистыми» являются двухканальные по вторичному воздуху горелки.

Известна двухканальная горелка Б.Г. Айзен. И.К. Ромашко. И.А. Сотников «Горелочные устройства котлов и ЗиО», Энергоатомиздат, 1984, в которой канал вторичного воздуха разделен тонкостенной кольцевой перегородкой по всей длине горелки на два изолированных потока воздуха с автономными подводящими патрубками. В данной горелке осуществляется разделение вторичного воздуха на два неравных смежных потока: внутренний кольцевой поток с меньшим расходом воздуха и уменьшенным проходным сечением канала; внешний концентричный кольцевой поток, с которым поступает через горелку большая часть вторичного воздуха. Каждый из потоков выполняет ряд различных функций в организации пылеугольного факела: внутренний поток при контакте и смешении с прилежащим потоком аэросмеси обеспечивает условия начального воспламенения; внешний (периферийный) поток на начальном участке не принимает участие в формировании топливо-воздушной смеси, обеспечивая замедленное смесеобразование, необходимое для ограничения образования оксидов азота в факеле.

Недостатком данного технического решения является высокая концентрация окислов азота в продуктах сгорания, т.к. аэросмесь поступает в топку в виде закрученных потоков, что обеспечивает интенсификацию горения, образуется короткий факел, повышается эффективность выгорания пылевидного топлива.

Известна двухканальная пылеугольная горелка с низким выходом окислов азота (RU 2038535, МПК 6 F23D 1/00), содержащая корпус с соосно установленными центральной трубой и обечайкой, образующими периферийный и внутренний кольцевые каналы для подачи соответственно вторичного воздуха и топливовоздушной смеси и рассекатель потока, установленный на выходе из внутреннего канала.

Между кольцевым каналом аэросмеси (внутренний канал) и соосно установленным кольцевым каналом вторичного воздуха (периферийный канал) организован дополнительно непроточный канал, пространственно разделяющий потоки аэросмеси и вторичного воздуха.

Известно, что для снижения NOx необходимо формирование на начальном участке факела зоны с недостатком кислорода. При сжигании некоторой части топлива в этой зоне происходит термическое разрушение азотсодержащих соединений в угольной массе с выделением атомарного азота. В условиях отсутствия свободного кислорода атомарный азот образует молекулярный нейтральный азот N2. Формирование такой структуры пылеугольного факела обеспечивается размещением непроточного канала между каналом аэросмеси и вторичного воздуха.

Недостатком данного технического решения является то, что при малом избытке первичного воздуха в потоке аэросмеси, недостаточного для начального воспламенения аэросмеси, пространственное разделение потоков аэросмеси и вторичного воздуха нарушает условия начального воспламенения аэросмеси, т.к. доля воздуха, необходимого для воспламенения, составляет около 25-30% для необходимого выгорания топлива.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является двухпоточная пылеугольная горелка (Б.Г. Айзен, И.Н. Ромашко. И.А. Сотников «Горелочные устройства котлов и ЗиО», Энергоатомиздат. 1984, содержащая корпус с входным патрубком для внешнего канала вторичного воздуха и выходным патрубком для внутреннего канала вторичного воздуха, разделенных перегородкой. В каждом из каналов вторичного воздуха установлены лопатки для организации крутки воздуха. Для внешнего канала вторичного воздуха лопатки управляются поворотным механизмом. Подача аэросмеси в горелку от различных нылесистем осуществляется по входным патрубкам для внешнего и внутреннего каналов аэросмеси. По оси горелки установлена центральная труба, служащая для размещения форсунки, датчика контроля факела.

Недостатком данного технического решения является высокая концентрация окислов азота в продуктах сгорания, т.к. два равных по мощности и углу закрутки концентричных потока вторичного воздуха, разделенные тонкостенной кольцевой перегородкой, развиваются на выходе из горелки как единый монолитный поток. При такой ситуации торможение смешения с аэросмесыо. задержка формирования топливо-воздушной смеси не достигаются, следовательно, не ограничивается образование окислов азота.

Из практики известно, что концентрация окислов азота в дымовых газах практически на всех эксплуатируемых подобных горелках составляет 950-1100 мг/нм3.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в обеспечении эффективных условий воспламенения и выгорания топлива за счет пространственного размежевания обоих потоков вторичного воздуха путем организации между ними непроточного (слабо вентилируемого) канала.

Для решения поставленной задачи, в двухпоточной пылеугольной горелке, содержащей корпус, центральную трубу с примыкающими к ней двумя кольцевыми концентричными каналами аэросмеси, охватывающими их двух кольцевых концентричных канала вторичного воздуха с автономными входными воздушными патрубками, согласно изобретению, между двумя смежными кольцевыми каналами вторичного воздуха выполнен непроточный слабо вентилируемый кольцевой канал, разделяющий оба потока вторичного воздуха по всей длине горелке, выполненный с отверстиями на концах.

Технический результат, достигаемый предлагаемым решением, заключается в снижении выбросов окислов азота.

Достижение заявленного технического результата осуществляется за счет пространственного размежевания обоих потоков вторичного воздуха путем организации между ними промежуточного кольцевого непроточного (слабо вентилируемого) канала. В результате этого процесс смесеобразования затягивается, что благоприятно сказывается на предотвращении образования окислов азота.

Предлагаемая пылеугольная горелка поясняется чертежом.

Пылеугольная горелка содержит корпус 1, входной патрубок вторичного воздуха 2, разделенный перегородкой 4 на два отдельных входных патрубка 3 и 5 для внешнего и внутреннего каналов соответственно 9 и 12 с закручивающими лопатками 11 и 13, центральную трубу 8 с примыкающими к ней концентричными каналами аэросмеси 14 и 15 с закручивающими лопатками соответственно 16.17. Входной патрубок 6 внешнего потока аэросмеси и патрубок 7 внутреннего потока аэросмеси. Устройство регулирования поворота лопаток внешнего канала вторичного воздуха. В горелке выполнен промежуточный непроточный канал 18 с отверстиями 19, 20 для ввода и сброса вентилирующего воздуха, который разделяет оба концентричных потока вторичного воздуха.

Таким образом, использование в обеих горелках разделительного непроточного канала создает качественно различные результаты. В горелке с разделением двух концентричных потоков вторичного воздуха пространственное размежевание обоих потоков вторичного воздуха путям организации между ними промежуточного кольцевого непроточного (слабо вентилируемого) канала, не нарушая условий начального воспламенения, создает условия для снижения интенсивности процессов смесеобразования путем торможения смешения обоих потоков вторичного воздуха, снижения интенсивности образования окислов азота.

Поскольку подача вторичного воздуха в горелку осуществляется постоянно в оба канала вторичного воздуха независимо от отключения одного из потоков аэросмеси, то во всех режимах работы такой сдвоенной непроточный промежуточный канала обеспечивает пространственный разрыв между обоими потоками вторичного воздуха на выходе из горелки и на определенном удалении от выходного сечения.

Опытная проверка партии предлагаемой конструкции двухпоточных горелок была проведена на нескольких котлах БК3-420 (производительность 420 т/ч, топливо - экибастузский уголь), подтвердила снижение концентрацию NOx в дымовых газах не менее чем на 27%.

1. Двухпоточная пылеугольная горелка, содержащая корпус, центральную трубу, к которой примыкают два кольцевых концентричных канала аэросмеси, охватывающие их два кольцевых концентричных канала вторичного воздуха с автономными входными воздушными патрубками, отличающаяся тем, что между двумя смежными кольцевыми каналами вторичного воздуха выполнен непроточный кольцевой канал, разделяющий оба потока вторичного воздуха по всей длине горелки.

2. Пылеугольная горелка по п.1, отличающаяся тем, что непроточный кольцевой канал выполнен слабовентилируемым.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к энергетике, металлургической промышленности, а именно к сжиганию твердого топлива: угля, торфа, древесины, и обеспечивает при его использовании интенсификацию процесса горения со снижением расхода топлива.

Изобретение относится к горелке для введения твердого, жидкого или газообразного топлива в зону горения печи, такой как вращающаяся печь для производства цементного шлака или подобных ему материалов, и обеспечивает при его использовании возможность легко демонтировать для ремонта или замены и/или для ремонта или замены элементы, включенные в наконечник горелки.

Изобретение относится к горелке для котла, работающего на различных типах топлива. .

Изобретение относится к области газификации твердого топлива. .

Изобретение относится к горелке с плазменным розжигом. .

Изобретение относится к области переработки малоценных углей с целью получения электроэнергии и тепла и может быть применено для сжигания, например, бурых углей в любых регионах.

Изобретение относится к области энергетики. Наконечник (100) сопла для сопла (200) трубы для пылевидного твердого топлива печи, работающей на пылевидном твердом топливе, который уменьшает выбросы NOx, причем наконечник (100) сопла содержит кожух (120) для первичного воздуха, содержащий впускной конец (102) и выпускной конец (104), причем впускной конец (102) принимает поток топлива; первую разделительную пластину (160), расположенную в кожухе (120) для первичного воздуха, причем первая разделительная пластина (160) и кожух (120) для первичного воздуха образуют верхнюю камеру (260) для PA-PSF (первичного воздуха - пылевидного твердого топлива) для приема первой части потока топлива; и разделитель (180) потока, расположенный в кожухе (120) для первичного воздуха, причем разделитель (180) потока содержит пару расходящихся поверхностей, который разделяет вторую часть входной струи (230) на верхнюю часть (350) струи PA-PSF и нижнюю часть (360) струи PA-PSF, причем верхняя часть (350) струи PA-PSF и первая часть входной струи (230) объединяются в выпускном конце (104) кожуха (120) для первичного воздуха, образуя верхнюю выходную струю (320) PA-PSF, которая выходит из выпускного конца (104) кожуха (120) для первичного воздуха, отделенная от нижней части (360) струи PA-PSF. Изобретение позволяет снизить выбросы NOx. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к комбинированным пылеугольным горелкам, и может быть использовано в энергетическом машиностроении на пылеугольных котлах с подачей в горелки угольной пыли высокой концентрации (УПВК) по трубам под давлением. Комбинированная пылеугольная горелка содержит воздушный короб, каналы пылевоздушной смеси (ПВС) и вторичного воздуха, трубу для подачи угольной пыли высокой концентрации (УПВК) и устройство разброса УПВК. Каналы ПВС и вторичного воздуха размещены в проекции на вертикальную плоскость друг над другом с зазором между ними, а в канале ПВС расположена труба для подачи УПВК, за торцом которой установлено устройство разброса УПВК, состоящее из горизонтального рассекателя уголкового типа и размещенного за ним вертикального рассекателя, боковые стенки которого разделяют канал ПВС на два выходных участка вертикально-щелевого типа, причем внешние вертикальные стенки канала ПВС выполнены сужающимися по длине горелки до вершины вертикального рассекателя, а после него - расширяющимися по горизонтали с увеличением высоты. Канал вторичного воздуха снабжен форсуночной трубой для установки мазутной форсунки и трубками для подачи газообразного топлива. Технический результат - снижение вредных выбросов NOx и недожога топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Способ интенсификации процесса сжигания низкореакционного угля в котлах ТЭС включает воспламенение и горение пылеугольного низкореакционного топлива, при вводе в процесс горения водной эмульсии с нанодобавкой в виде растворимого таунита. Техническим результатом является увеличение динамики процесса горения и полноты выгорания угля в котлах ТЭС. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания пылевидного топлива, заключающийся в том, что разделяют воздух методом адсорбирования азота на цеолите, формируют первый поток воздуха, обогащенный кислородом, и второй поток воздуха, обогащенный азотом, выделенным с поверхности цеолита методом его нагрева, затем второй поток воздуха разделяют на основной и дополнительный потоки, дополнительный поток смешивают с пылевидным топливом и смесь подают в начало камеры зажигания, причем часть смеси дополнительного потока воздуха и пылевидного топлива подают через плазмотрон в камеру зажигания, где формируют факел газификации части пылевидного топлива в условиях недостатка кислорода, от первого потока воздуха отделяют часть и посредством трубы отбора воздуха подают в камеру зажигания за выходной срез плазмотрона, после плазмотрона формируют факел зажигания части газифицированного в плазмотроне пылевидного топлива, которым воспламеняют смесь дополнительного потока воздуха и пылевидного топлива, продукты горения из камеры зажигания смешивают с основным потоком воздуха и при недостатке кислорода подают в камеру горения, оставшуюся часть первого потока, обогащенную кислородом, подают в камеру подготовки воздуха, где обрабатывают лазерным излучением твердотельного лазера с длиной волны 762±0,5 и/или 1268±0,5 нм, которая вызывает переход молекул кислорода из основного электронного состояния в возбужденное синглетное состояние O 2 ( b 1 ∑ g + ) , путем подачи лазерного излучения в цилиндрическую камеру подготовки воздуха с зеркальной поверхностью, по меньшей мере, в одном месте под углом к ее поверхности, меньшим угла полного отражения от зеркальной поверхности цилиндрической камеры подготовки воздуха по винтообразной ломаной кривой с шагом между соседними витками винтообразной ломаной линии, большим линейного габаритного размера, измеренного вдоль оси цилиндрической камеры подготовки воздуха, обработанную часть первого потока воздуха с синглетным кислородом подают через коаксиальную перфорированную перегородку в пристеночную область камеры горения, при этом увеличивают концентрацию синглетного кислорода по направлению к выходу из камеры горения. Технический результат - снижение токсических выбросов и повышение стабильности процесса сжигания твердого пылевидного топлива. 2 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания пылевидного топлива содержит устройство 1 сжатия воздуха, устройство 2 подготовки воздуха с камерой 3 подготовки воздуха, устройство 4 плазмохимической обработки пылевидного топлива, включающее плазмотрон 5 и камеру 6 горения, а также трубопроводы, связывающие их. Устройство 2 подготовки воздуха снабжено устройством 7 разделения воздуха на цеолитовом наполнителе, устройство 7 разделения воздуха выполнено с возможностью периодического нагревания цеолита и снабжено одним входным трубопроводом 8, первым 9 и вторым 10 выходными трубопроводами, соответственно, для первого потока воздуха с повышенным содержанием кислорода и для второго потока воздуха с повышенным содержанием азота, второй выходной трубопровод 10 сообщен с трубопроводом 11 подачи пылевидного топлива и камерой 12 зажигания, в которой установлено устройство 4 плазмохимической обработки пылевидного топлива, выполненное кольцевым и сообщенное с первым выходным трубопроводом 9 посредством трубы 13 отбора воздуха с повышенным содержанием кислорода, расположенной в камере 12 зажигания во внутренней части кольцевого устройства 4 плазмохимической обработки пылевидного топлива, так что выходной срез трубы 13 отбора воздуха выступает за выходной срез плазмотрона 5, причем внутренняя поверхность 15 камеры 3 подготовки воздуха образована покрытием - гладкой зеркальной эмалью 16 из легкоплавкого стекла, а устройство 2 подготовки воздуха выполнено в виде твердотельного лазера 17 с излучением длиной волны 762±0,5 и/или 1268±0,5 нм, выход 18 которого направлен под углом к зеркальной поверхности камеры подготовки воздуха, меньшим угла полного отражения от зеркальной поверхности 15 камеры подготовки воздуха, с возможность образования лучом лазера 17, по меньшей мере, однозаходной винтообразной ломаной линии, шаг 20 которой между соседними витками больше линейного габаритно размера l выходного окна 21 твердотельного лазера 17 вдоль оси камеры 3 подготовки воздуха, камера 3 подготовки воздуха сообщена с камерой 6 горения через перфорированную перегородку 22, расположенную коаксиально зеркальной поверхности 15, отношение площади отверстий 23 перегородки 22 к общей площади перегородки 22 соответственно меньше в зоне дожигания 24 смеси и больше в зоне 25 разбавления. Изобретение позволяет снизить выбросы токсических веществ и повысить стабильность работы устройства для сжигания пылевидного топлива. 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Система управления электростанцией с мельницей для измельчения материала для ввода в систему сгорания содержит первый датчик, второй датчик, систему регулирования, компонент модуля оценки состояния, выполненный с возможностью принимать сигналы, причем компонент модуля оценки состояния выполнен с возможностью использовать первый сигнал, второй сигнал и третий сигнал, чтобы вырабатывать сигнал индикатора параметра материала и сигнал индикатора состояния системы, и компонент вывода, для выработки выходного управляющего сигнала. Изобретение позволяет повысить точность системы при реагировании на возмущения и уменьшить время реакции электростанции на изменение нагрузки. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания пылевидного топлива содержит устройство сжатия воздуха, устройство подготовки воздуха с камерой подготовки воздуха, устройство плазмохимической обработки пылевидного топлива, включающее плазмотрон, и камеру горения, а также трубопроводы, связывающие их. Устройство подготовки воздуха снабжено устройством разделения воздуха с возможностью разделения воздуха по основным компонентам на цеолитовом наполнителе, выполненное с возможностью периодического нагревания цеолита, с одним входным трубопроводом, первым и вторым выходными трубопроводами, соответственно, для первого потока воздуха с повышенным содержанием кислорода и для второго потока воздуха с повышенным содержанием азота, второй выходной трубопровод сообщен с трубопроводом подачи пылевидного топлива камерой зажигания, в которой установлено устройство плазмохимической обработки твердого пылевидного топлива, выполненное кольцевым, и сообщено с первым выходным трубопроводом посредством трубы отбора воздуха с повышенным содержанием кислорода, расположенной в камере зажигания во внутренней части кольцевого устройства плазмохимической обработки пылевидного топлива, выходной срез трубы выступает за выходной срез плазмотрона, так чтобы при его работе его низкотемпературная плазма не могла достигнуть выходного среза трубы отбора воздуха (это можно получить опытным или расчетным путем), причем внутренняя поверхность камеры подготовки воздуха выполнена зеркальной, а устройство подготовки воздуха выполнено в виде твердотельного лазера с излучением длиной волны 762±0,5 и/или 1268±0,5 нм, выход которого направлен под углом к зеркальной поверхности камеры подготовки воздуха, меньшим угла полного отражения от зеркальной поверхности камеры подготовки воздуха, с возможностью образования лучом лазера, по меньшей мере, однозаходной винтообразной ломаной линии, шаг которой между соседними витками меньше линейного габаритного размера выходного окна твердотельного лазера, измеренного вдоль оси камеры подготовки воздуха. Камера подготовки воздуха сообщена с камерой горения через перфорированную перегородку, расположенную коаксиально зеркальной поверхности и имеющую переменное отношение перфорации, то есть отношение площади отверстий перегородки к общей площади перегородки, соответственно меньшее в зоне дожигания смеси и большее в зоне разбавления. Технический результат - снижение выбросов токсических веществ и повышение стабильности работы устройства для сжигания пылевидного топлива. 1 ил.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для введения угля и рециркуляции газов при производстве синтез-газа. Способ заключается во введении в реактор газификации (2) порошкообразного материала (С) и подаче технологического газа. Технологический газ (Р) восстанавливается до синтез-газа (S) с помощью порошкообразного материала (С). Порошкообразный материал (С) вводится в реактор газификации (2) через участок входа. На этом участке входа для порошкообразного материала (С) создается отрицательное давление посредством сопла Лаваля (15). Технологический газ (Р) расширяется в пространстве газификации (5) в реакторе газификации (2). Технический результат: энергичное перемешивание между газами и порошкообразным материалом, когда они вводятся в реактор газификации; организация рециркуляции синтез-газа в реакторе, обеспечивающая однородность температуры и состава; компактность реактора. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх