Вертикальная призматическая топка



Вертикальная призматическая топка
Вертикальная призматическая топка
Вертикальная призматическая топка
Вертикальная призматическая топка
Вертикальная призматическая топка
Вертикальная призматическая топка
Вертикальная призматическая топка
Вертикальная призматическая топка
Вертикальная призматическая топка
Вертикальная призматическая топка

 


Владельцы патента RU 2594840:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) (RU)

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 энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций при сжигании природного газа и угольной пыли.

Известна вертикальная призматическая топка, содержащая 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 горелки для комбинированного ввода и организованного сжигания природного газа и угольной пыли, размещенные на боковых стенах дополнительные сопла для подачи воздуха, а также окна для вывода газообразных и твердых продуктов сгорания (патент РФ №2215237; F23C 1/12 от 25.11.2002 г.; Б.И. №30, 2003 г.). Недостаток топки - активное загрязнение шлаком (расплавленными в факеле частицами сопутствующей породы) задней стены топочной камеры при сжигании пыли угля с низкой температурой плавления зольно-породного остатка, например, бурого угля, а также при одновременном сжигании природного газа и угольной пыли. При загрязнении стен шлаковыми отложениями снижается эффективность теплообмена внутритопочной камеры и увеличивается уровень температуры факела на выходе из топки, что обуславливает загрязнения расплавленными частицами породы (шлаком) уже конвективных поверхностей нагрева (в частности, пароперегревателей), размещаемых в газоходах, примыкающих к выходному окну топки. Шлакование вызывает комплекс проблем, связанных с очисткой поверхностей нагрева, вынужденными остановами, снижением тепловой нагрузки котла.

Известна вертикальная призматическая топка, содержащая 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 горелки, имеющие сопла для ввода пылеуглевоздушной смеси и газовоздушной смеси с вертикальными плоскостями симметрии, наклоненными к вертикальной плоскости симметрии топки, размещенные на боковых стенах с примыканием к задней стене вертикально-щелевые сопла для ввода воздуха, а также окна для вывода газообразных и твердых продуктов сгорания (авт. св. СССР №964337, МПК F23C 7/02 от 11.12.1980 г.; Б.И. №37 от 07.10.1982 г.). При наличии воздушных сопл, установленных вблизи боковых стен и имеющих плоскость симметрии, параллельную задней стене, обеспечиваются бесшлаковочные режимы при сжигании угольной пыли, а также одновременно угольной пыли и природного газа. Недостаток топки - большой расход воздуха на специально организуемое дутье вдоль задней стены, вызывающий дополнительные потери электроэнергии на привод вентиляторов и собственные нужды котельной. Кроме того, значительна концентрация вредных оксидов азота, образующихся при сжигании угольной пыли и отводимых в атмосферу через дымовую трубу.

Известна вертикальная призматическая топка, содержащая фронтовую, заднюю и боковые стены, потолочное и подовое перекрытия, установленные на фронтовой стене многофункциональные горелки, имеющие вертикально-щелевые сопла для ввода газовоздушной смеси и пылеуглевоздушной смеси, разделенные простенком, а также окна для вывода газообразных и твердых продуктов сгорания (патент РФ №2228491; F23D 17/00 от 15.04.2003 г.; Б.И. №13, 2004 г.). Недостаток топки - загрязнение шлаковыми отложениями задней стены, особенно активное при повышенных тепловых нагрузках котла (85-100% номинальной), в период сжигания угольной пыли раздельно или одновременно с природным газом.

Известна вертикальная призматическая топка, содержащая фронтовую, заднюю и боковые стены, потолочное и подовое перекрытия, установленные на фронтовой стене многофункциональные горелки, имеющие вертикально-щелевые сопла для ввода газовоздушной смеси и пылеуглевоздушной смеси, разделенные простенком, а также окна для вывода газообразных и твердых продуктов сгорания (патент РФ №2309332; F23D 17/00 от 13.06.2006 г.; Б.И. №30, 2007 г.). Недостаток топки - также шлакование задней стены при сжигании только угольной пыли или одновременно угольной пыли и природного газа.

Известна вертикальная призматическая топка, содержащая фронтовую, заднюю и боковые стены, потолочное и подовое перекрытия, установленные на стенах сопла для ввода пылеугольной смеси и природного газа, разделенные простенками, а также сопла для ввода воздуха, имеющие вертикальные плоскости симметрии, наклоненные к стенам, и окна для вывода газообразных и твердых продуктов сгорания (патент РФ №1657862; F23C 5/00 от 27.01.1989 г.; Б.И. №23, 1991 г.). Недостаток устройства - большой расход воздуха через воздушные сопла с вертикальными плоскостями симметрии, установленными с неоптимальными углами и расстояниями от стен.

Известна наиболее близкая вертикальная призматическая топка, содержащая 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 (Особенности и организация факельного процесса в топке с многофункциональными горелками / В.В. Осинцев, Г.Ф. Кузнецов, В.В. Петров, М.П. Сухарев // Электрические станции. - 2002. - №11. - С. 14-19). Недостаток топки - значительный расход воздуха на сдувание шлака с задней стены и повышение концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания при сжигании угольной пыли раздельно или совместно с природным газом.

Задача изобретения - снижение расхода воздуха на сдувание шлака с задней стены и концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания при сжигании угольной пыли раздельно или совместно с природным газом.

Для решения поставленной задачи в вертикальной призматической топке, содержащей 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, согласно изобретению 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.

Наклоном вертикальных плоскостей симметрии сопл для подачи вторичного воздуха и газовоздушной смеси к вертикальной плоскости симметрии сопл для подачи пылеуглевоздушной смеси на угол α12=3-12 град, установкой вертикальной плоскости симметрии сопл для подачи пылеуглевоздушной смеси в горелках вертикальных рядов, примыкающих к боковым стенам, к вертикальной плоскости симметрии топки под углом β=5-15 град, а также наклоном вертикальной плоскости симметрии сопл для подачи третичного воздуха к задней стене топки на угол γ=10-25 град и установкой этих сопл на расстоянии C1=(0,10-0,25)C от задней стены, где C - ширина боковой стены топки, м, обеспечивается отсутствие шлакования задних стен и минимальный выход оксидов азота с продуктами сгорания в режимах сжигания угольной пыли раздельно или одновременно с природным газом, то есть решается поставленная задача. Например, при реализации отмеченных признаков в топке котла БКЗ-210-140Ф при сжигании пыли бурого угля Шоптыкольского месторождения раздельно или одновременно с природным газом при α1=7 град, α2=7 град, β=10 град, γ=15 град, С1=0,15C шлакование задней стены полностью отсутствует, а уровень концентрации оксидов азота в продуктах сгорания на выходе из топки и из котла ΝΟx≤350 мг/нм3 во всем диапазоне рабочих тепловых нагрузок и долевых соотношений подаваемых в топку природного газа и угольной пыли. Расход воздуха на третичное дутье как при раздельном, так и одновременном сжигании угольной пыли и природного газа не превышает V3≤0,1V, где V - общий расход воздуха в топку, нм3/с. Как только хотя бы один из конструктивных параметров α1, α2, β, γ, C1 отклоняется даже незначительно в большую или меньшую сторону от заявляемого диапазона в период сжигания угольной пыли, начинается шлакование задней стены, для снижения активности этого процесса увеличивают расход третичного воздуха резко скачкообразно V3≥0,2V. Концентрация оксидов азота при этом также увеличивается скачкообразно до ΝΟx≥600 мг/нм3. При работе на природном газе с заявляемыми значениями α1, α2, β, γ, C1 величина ΝΟx≤90 мг/нм3, а концентрация оксида углерода, характеризующая эффективность выгорания, CO≈0%. При отклонениях α1, α2, β, γ, C1 от заявляемых значений в период сжигания одного природного газа также вынуждены увеличивать скачкообразно расход третичного воздуха до V3≥0,2V из-за необходимости организации нормального выгорания с CO≈0%, при этом концентрация ΝΟx≥200 мг/нм3. Таким образом, параметры α1=3-12 град, α2=3-12 град, β=5-15 град, γ=10-25 град, С1=(0,10-0,25)С можно считать оптимальными, способствующими решению поставленной задачи изобретения при организации сжигания угольной пыли и природного газа с минимальными расходом третичного воздуха на сдувание шлака с задней стены топки и концентрации оксидов азота в продуктах сгорания.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема вертикальной призматической топки, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по Α-A на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 с симметричными «левой» и «правой» группами горелок, увеличено; на фиг. 4 - разрез по A-A на фиг. 1 при подаче в топку потоков пылеуглевоздушной смеси, вторичного и третичного воздуха через «левую» группу горелок, увеличено, на фиг. 5 - то же при подаче в топку потоков газовоздушной смеси, вторичного и третичного воздуха; на фиг. 6 - схема многофункциональной горелки, участок I на фиг. 4, 5, увеличено; на фиг. 7 - вид B из топки на многофункциональную горелку на фиг. 6; на фиг. 8 - схема сопла для ввода третичного воздуха, участок II на фиг. 4, 5, увеличено; на фиг. 9 - вид Г из топки на сопло для ввода третичного воздуха на фиг. 8.

Вертикальная призматическая топка на фиг. 1-9 содержит фронтовую, заднюю и боковые стены 1, 2 и 3, 4 соответственно. Потолочное и подовое перекрытия 5, 6 соответственно, стены 1, 2, 3, 4 и перекрытия 5, 6 экранированы трубами 7 с нагреваемой рабочей средой - водой и паром. На фронтовой стене 1 в горизонтальных рядах m1 и m2 и вертикальных рядах n1 и n2 соответственно установлены многофункциональные горелки, разделенные вертикальной плоскостью симметрии δ на две симметричные «левую» и «правую» группы, при этом каждая симметричная группа включает горелки 8, 9, 10, 11. Горелки 8, 9 в каждой симметричной группе размещены в вертикальных рядах n1, примыкающих к боковым стенам 3, 4, и имеют по три вертикальных щелевых сопла 12, 13, 14 для подачи в топку потоков пылеуглевоздушной смеси, газовоздушной смеси и вторичного воздуха p1, p2, p3 соответственно с собственными вертикальными плоскостями симметрии 11, l2, l3. Горелки 10, 11 размещены в вертикальных рядах n2, примыкающих к вертикальной плоскости симметрии топки δ и также имеют по три вертикальных щелевых сопла 15, 16, 17 для подачи в топку потоков пылеуглевоздушной смеси, газовоздушной смеси и вторичного воздуха p4, p5, p6 соответственно с собственными вертикальными плоскостями симметрии ll, l5, l6. В каждой горелке сопла разделены простенками: в вертикальных рядах n1 простенками 18, 19, в вертикальных рядах n2 простенками 20, 21. На каждой из боковых стен 3, 4 установлены дополнительные вертикальные щелевые сопла 22, 23 и 24, 25 для ввода потоков третичного воздуха p7. Сопла 22, 23 и 24, 25 скомпонованы в вертикальные ряды n3, симметрично размещены на боковых стенах 3, 4, имеют собственные вертикальные плоскости симметрии l7, наклоненные к задней стене 2 с экранами 7 под углом γ. Топка имеет окна 26, 27 для вывода газообразных и твердых продуктов сгорания. «Левая» и «правая» симметричные группы состоят из горелок 8, 9 и 10, 11 двух соседних вертикальных рядов n1 и n2 соответственно, примыкающих к боковым стенам 3, 4 и вертикальной плоскости симметрии топки δ. Вертикальные плоскости симметрии l1 сопл 12 для подачи потоков пылеуглевоздушной смеси p1 в вертикальных рядах n1 с горелками 8, 9, примыкающих к боковым стенам 3, 4, наклонены к вертикальной плоскости симметрии топки δ на угол β. В горелках 8, 9 вертикальных рядов n1, примыкающих к боковым стенам 3, 4, сопла 14 для подачи потоков вторичного воздуха p3 установлены со стороны боковых стен 3, 4, а сопла 13 для подачи потоков газовоздушной смеси p2 размещены со стороны вертикальной плоскости симметрии топки δ. В горелках 10, 11 вертикальных рядов n2, примыкающих к вертикальной плоскости симметрии топки δ, сопла 17 для подачи потоков вторичного воздуха p6 установлены со стороны плоскости симметрии топки δ, а сопла 16 для подачи потоков газовоздушной смеси p5 размещены со стороны боковых стен 3, 4 топки. Сопла 12, 15 для подачи потоков пылеуглевоздушной смеси p1, p4 во всех горелках 8, 9, 10, 11 установлены в центре соответственно между соплами 14, 17 для подачи потоков вторичного воздуха p3, p6 и соплами 13, 16 для подачи потоков газовоздушной смеси p2, p5. Топка выполнена со следующими особенностями. В каждой горелке 8, 9, 10, 11 вертикальные плоскости симметрии l3, l6 сопл 14, 17 для подачи потоков вторичного воздуха p3, p6 и вертикальные плоскости симметрии l2, l5 сопл 13, 16 для подачи потоков газовоздушной смеси p2, p5 наклонены к вертикальной плоскости симметрии l1, l4 сопл 12, 15 для подачи пылеуглевоздушной смеси на угол α12=3-12 град соответственно, а угол наклона вертикальной плоскости симметрии l1 сопл 12 для подачи потоков пылеуглевоздушной смеси p1 в горелках 8, 9 вертикальных рядов n1, примыкающих к боковым стенам 3, 4, относительно вертикальной плоскости симметрии топки δ, составляет 5-15 град, угол наклона вертикальной плоскости симметрии l7 сопл 22, 23, 24, 25 для подачи потока третичного воздуха p7 к задней стене 2 топки равен 10-25 град, а расстояние между этой плоскостью симметрии l7 на выходе из сопл 22, 23, 24, 25 для подачи третичных потоков воздуха p7 и задней стеной 2 равно (0,10-0,25)C, где C - ширина боковой стены, м.

Работа топки на фиг. 1-9 осуществляется путем раздельного ввода в горелки 8, 9, 10, 11 потоков пылеуглевоздушной смеси p1, p4 и газовоздушной смеси p2, p5. При подаче в топку только потоков пылеуглевоздушной смеси p1, p4 через сопла 12, 15 горелок 8, 9, 10, 11 согласно фиг. 4 происходит ее воспламенение и образование пылеугольного факела, для поддержания горения в последнем через сопла 14, 17 тех же горелок 8, 9, 10, 11 и сопла 22, 23, 24, 25 подают потоки вторичного и третичного воздуха p3, p6, p7. В процессе горения угольной пыли образуются продукты сгорания. Газообразные продукты и мелкие частицы выгоревшей золы отводят через окно 26 в верхней части топки, а более крупные частицы той же золы и спекшиеся шлаковые конгломераты выводят через шлаковыводящее окно 27 в нижней части топки. Для наглядности на фиг. 1 выделены объемные участки воспламенения k1 и горения с воздушной подпиткой факела вторичным и третичным воздухом k2 и k3 соответственно. По трубам 7 циркулирует нагреваемая рабочая среда - вода и пар, отводимый поток продуктов сгорания p8 через окно 26 попадает в примыкающий газоход 28 с пароперегревателем 29 и другими нагревателями рабочей среды (на фиг. 1-9 не показаны), и тоже отдает свою теплоту. На выходе из топки в окне 26 определяют концентрацию оксидов азота NOx и оксида углерода CO, уровень ΝΟx и CO сохраняется практически без изменения при отводе продуктов сгорания по газоходам и в дымовой трубе (на фиг. 1-9 не показаны). В топке циркулируют потоки газообразных продуктов сгорания p9 и p10, эжектируемые потоками p1, p4, p3, p6. Под воздействием более высокой температуры потоков p9 и p10 происходит активный разогрев потоков пылеуглевоздушной смеси p1 и p4 с последующим их воспламенением на участке k1, а также устойчивое горение пыли на участках k2 и k3.

При подаче в топку через сопла 13, 16 горелок 8, 9, 10, 11 потоков газовоздушной смеси p2, p5 происходит воспламенение и образование газового факела, для поддержания горения через сопла 22, 23, 24, 25 в топку вводят потоки вторичного и третичного воздуха p3, p6, p7, фиг. 5. В процессе горения природного газа образуются газообразные продукты сгорания, выводимые через окно 26 в верхней части топки. В топке формируются те же объемные участки воспламенения k1 и горения k2, k3. Циркулирующая в трубах 7 рабочая среда нагревается от газового факела. Выводимый из топки в газоход 28 поток продуктов сгорания p8 нагревает рабочую среду в пароперегревателе 29 и других нагревателях газохода 28 и отводится через дымовую трубу в атмосферу (на фиг. 1-9 последние элементы не показаны). Циркулирующие потоки p9, p10 как и в случае с пылеугольным факелом разогревают горелочные потоки в данном случае p2, p5 и p3, p6, способствуя устойчивому воспламенению и горению реагентов в газовом факеле на участках k1, k2, k3.

Возможны варианты работы топки при совместном сжигании пылеуглевоздушной смеси и газовоздушной смеси. Для этого по одному из вариантов потоки разнородного топлива направляют в различные симметричные группы горелок, например, пылеуглевоздушную смесь подают через «левую» группу горелок, а газовоздушную - через «правую» группу горелок. Возможен вариант с перераспределением разнородного топлива по вертикальным рядам n1 и n2 горелок в каждой из симметричных групп. Например, в горелки 8, 9 вертикального ряда n1 через сопло 12 в топку вводят потоки пылеуглевоздушной смеси p1, а в горелки 10, 11 вертикального ряда n2 через сопла 16 в топку вводят потоки газовоздушной смеси p5. Как и в случаях раздельного ввода пылеуглевоздушной смеси в топке формируются те же объемные участки воспламенения k1 и горения k2, k3. Устойчивое протекание окислительных процессов с тепловыделением на двух последних участках поддерживают подачей потоков вторичного и третичного воздуха p3, p6, p7 через сопла 14, 17 горелок 8, 9, 10, 11 и сопла 22, 23, 24, 25 боковых стен 3, 4.

Наклоном вертикальных плоскостей симметрии сопл для подачи вторичного воздуха и газовоздушной смеси к вертикальной плоскости симметрии сопл для подачи пылеуглевоздушной смеси на угол α12=3-12 град, установкой вертикальной плоскости симметрии сопл для подачи пылеуглевоздушной смеси в горелках вертикальных рядов, примыкающих к боковым стенам, к вертикальной плоскости симметрии топки под углом β=5-15 град, а также наклоном вертикальной плоскости симметрии сопл для подачи третичного воздуха к задней стене топки на угол γ=10-25 град и установкой этих сопл на расстоянии C1=(0,10-0,25)C от задней стены, где C - ширина боковой стены топки, м, обеспечивается отсутствие шлакования задних стен и минимальный выход оксидов азота с продуктами сгорания в режимах сжигания угольной пыли раздельно или одновременно с природным газом, то есть решается поставленная задача. Например, при реализации отмеченных признаков в топке котла БКЗ-210-140Ф при сжигании пыли бурого угля Шоптыкольского месторождения раздельно или одновременно с природным газом при α1=7 град, α2=7 град, β=10 град, γ=15 град, C1=0,15C шлакование задней стены полностью отсутствует, а уровень концентрации оксидов азота в продуктах сгорания на выходе из топки и из котла ΝΟx≤350 мг/нм3 во всем диапазоне рабочих тепловых нагрузок и долевых соотношений подаваемых в топку природного газа и угольной пыли. Расход воздуха на третичное дутье как при раздельном, так и одновременном сжигании угольной пыли и природного газа не превышает V3≤0,1V, где V - общий расход воздуха в топку, нм3/с. Как только хотя бы один из конструктивных параметров α1, α2, β, γ, C1 отклоняется даже незначительно в большую или меньшую сторону от заявляемого диапазона в период сжигания угольной пыли начинается шлакование задней стены, для снижения активности этого процесса увеличивают расход третичного воздуха резко скачкообразно V3≥0,2V. Концентрация оксидов азота при этом также увеличивается скачкообразно до ΝΟx≥600 мг/нм3. При работе на природном газе с заявляемыми значениями α1, α2, β, γ, C1 величина ΝΟx≤90 мг/нм3, а концентрация оксида углерода, характеризующая эффективность выгорания CO≈0%. При отклонениях α1, α2, β, γ, C1 от заявляемых значений в период сжигания одного природного газа также вынуждены увеличивать скачкообразно расход третичного воздуха до V3≥0,2V из-за необходимости организации нормального выгорания с CO≈0%, при этом концентрация ΝΟx≥200 мг/нм3. Таким образом, параметры α1=3-12 град, α2=3-12 град, β=5-15 град, γ=10-25 град, C1=(0,10-0,25)C можно считать оптимальными, способствующими решению поставленной задачи изобретения при организации сжигания угольной пыли и природного газа с минимальными расходом третичного воздуха на сдувание шлака с задней стены топки и концентрации оксидов азота в продуктах сгорания.

Топка может иметь также один горизонтальный ряд m1 или большее количество горизонтальных рядов m1, m2, m3 и т.д. многофункциональных горелок 8, 9, 10, 11, но одинаковое количество вертикальных рядов n1 и n2. Работа топки с увеличенным количеством горизонтальных рядов или с одним горизонтальным рядом аналогична работе топки с рассмотренным количеством горизонтальных рядов m1 и m2.

Практическое применение предлагаемого устройства связано с топками котлов, имеющих фронтальную компоновку горелок, например котлов БКЗ-210-140Ф и ПК-14. С заменой на фронтовых стенах топок существующих горелок на многофункциональные горелочные устройства и установкой на боковых стенах дополнительных воздушных сопл с реализацией заявляемых конструкторских особенностей уменьшается концентрация оксидов азота в дымовых газах с 800-1200 мг/нм3 до ≤350 мг/нм3 при работе на угольной пыли и с 250-350 мг/нм3 до ≤90 мг/нм3 при работе на природном газе.

Кроме того, снижается температурный уровень факела, что способствует снижению активности загрязнения задних стен шлаковыми отложениями и обеспечивает безаварийную работу котлов во всем диапазоне рабочих тепловых нагрузок при минимальном расходе третичного воздуха и соответствующих пониженных затратах на привод вентиляторов, то есть с уменьшением собственных нужд котельной.

Вертикальная призматическая топка, содержащая 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, отличающаяся тем, что 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 равно (0,10-0,25)С, где С - ширина боковой стены, м.



 

Похожие патенты:

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.

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.

Изобретение относится к способу гомогенизации распределения тепла, а также снижения количества оксидов азота (NOx) в продуктах сгорания, при работе промышленной печи.

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.

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 в топках паровых котлов при сжигании шлакующих углей. .

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.

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 жидкотопливным горелочным устройствам, использующим при горении перегретый водяной пар. Горелочное устройство содержит корпус с топкой.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенерирующих установках, работающих на природном газе. Комплексное устройство для подготовки и сжигания газообразного топлива, включающее турбулентную горелку, помещенную в амбразуру топки, в которой коаксиально расположен конвертер, состоящий из цилиндрической капсулы, выполненной из жаропрочного металла, соединенной с наружного торца камеры смешения с газовым патрубком и присоединенным к нему коаксиально паровым патрубком, фронтальная часть капсулы помещена в зону факела, внутри капсулы коаксиально помещена труба, выполненная из жаропрочного металла, состоящая из зоны конвертированного газа, с наружного торца заглушенной коническим днищем и соединенной с каналом первичного воздуха тангенциальными эллиптическими патрубками выпуска конвертированного газа и зоны риформинга, где труба выполнена перфорированной и покрытой с наружной и внутренней сторон слоем никелевого катализатора на керамической основе, причем тангенциальные эллиптические патрубки выпуска конвертированного газа проходят через кольцевую камеру нагрева парогазовой смеси, расположенную между внутренней поверхностью капсулы и наружной поверхностью трубы, на входе в которую расположены лопатки завихрителя.

Изобретение относится к области энергетики. Способ осуществления рассредоточенного горения включает следующие этапы: инжектируют топливо в печь вдоль оси инжектирования топлива из топливной форсунки, расположенной в узле горелки; инжектируют окислитель в печь из форсунки первичного окислителя, при этом топливная форсунка и форсунка первичного окислителя расположены концентрично относительно друг друга; сжигают топливо и первичный окислитель в печи; уменьшают количество окислителя, инжектируемого из форсунки первичного окислителя; инжектируют первую и вторую струи окислителя в печь из первой и второй динамических фурм, расположенных с противоположных сторон топливной форсунки в узле горелки; инжектируют первую и вторую струи рабочего тела под углами к первой и второй струям окислителя соответственно, так что первая и вторая струи вторичного окислителя направляются под углом от оси инжектирования топлива.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к области энергетического машиностроения, и позволяет обеспечить эффективность и экологичность сжигания жидкого и газообразного топлива.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для нагрева участка трубопровода и жидкости в нем в полевых условиях, а также применимо для нагрева других протяженных объектов, таких как рельсы или балки.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в процессе добычи жидких углеводородов, в частности для вынужденного бездымного сжигания жидких углеводородов, в том числе нефти, накапливаемой в период пробной эксплуатации и исследования нефтяных скважин непосредственно на промысле, а также на морских нефтяных платформах.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева технологических сред в нефтегазовой и других отраслях промышленности. Способ включает многостадийный нагрев теплоносителя газами окисления, при этом на каждую стадию подают часть теплоносителя и часть топлива, на первой стадии газы окисления получают каталитическим окислением газотопливной смеси, полученной смешением нагретого воздуха и первой части топлива, а на каждой последующей стадии газы окисления получают каталитическим окислением газотопливной смеси, полученной смешением газов окисления предыдущей стадии и одной из остальных частей топлива.

Изобретение относится к энергетике. Клапанно-смесительное устройство котла пульсирующего горения содержит камеру сжигания газообразного топлива с цилиндрической полостью, закрытой торцовой стенкой с проходным отверстием с одной стороны и открытой - с другой, запальное устройство, установленное в полости камеры сжигания, устройства подвода топлива и воздуха, снабженные ресиверами с обратными клапанами, смесительное устройство с дозирующими отверстиями, сообщающееся с камерой сжигания через проходное отверстие в торцовой стенке, дефлектор изменения направления потоков газообразного топлива, установленный на расстоянии от закрытого торца камеры сжигания, определяющем размер кольцевого канала выхода газовоздушной смеси из смесительного устройства в камеру сжигания.
Изобретение относится к теплоэнергетике, к области сжигания ожиженного угольного топлива в топках паровых котлов и других теплогенерирующих установок. Способ сжигания жидкого угольного топлива включает подготовку твердого углеродсодержащего вещества в качестве дисперсной фазы в жидкой дисперсной среде к сжиганию, подачу топливной дисперсной системы в пневмомеханические форсунки, газовое вдувание и распыление ее на факелах в камере сгорания и съем тепловой нагрузки теплоносителем в виде нагретого водяного пара.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах отопления, в частности в водонагревателях или бойлерах; в системах утилизации, работающих на сжигании попутного газа, для исключения влияния вибраций, а также для компенсации температурных расширений.

Изобретение относится к области энергетики. Детонационное устройство для сжигания топлива содержит систему подачи топлива и окислителя, кольцевую камеру сгорания, систему смешения топлива с окислителем, размещенную в начале камеры сгорания, включающую равномерно расположенные отверстия форсунки для топлива и входное отверстие в виде кольцевой щели для окислителя, а также выходное отверстие для продуктов горения. Устройство дополнительно оснащено средством для обеспечения повышения коэффициента расхода окислителя в прямом направлении - в камеру сгорания, затрудняющим проникновение продуктов детонации в обратном направлении - в систему подачи окислителя, т.е. выполняющим функцию газодинамического клапана, и выполненным в виде кольцевой профилированной щели с плавным входом и острыми кромками на выходе со стороны камеры сгорания. Изобретение позволяет повысить экономичность камеры сгорания и надежность ее работы. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх