Пылегазомазутная топка



Пылегазомазутная топка
Пылегазомазутная топка

 


Владельцы патента RU 2597346:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") (RU)

Заявляемая пылегазомазутная топка относится к области тепловой энергетики и может быть использована на паровых котлах, снабженных шаровыми барабанными мельницами. Она содержит экранированные вертикальную прямоугольную камеру сгорания 1 и двускатную холодную воронку 2, шлаковый комод 3, группы из пылеугольных 4 и расположенных под ними газовых горелок 5, а также из мазутных горелок 6 и расположенных под ними сопл сбросного агента пылесистем 7, установленных на больших стенах камеры сгорания 1 в общих вертикальных плоскостях. Горелки и сопла каждого наименования установлены на противоположных стенах по встречно-смещенной схеме, направлены с наклоном вниз и тангенциально относительно горизонтальной поверхности цилиндрического условного тела вращения 9, а сопла сбросного агента пылесистем 7 повернуты в горизонтальной проекции в одну сторону относительно указанных вертикальных плоскостей на угол arctg2S/B, где S - среднее расстояние между вертикальными плоскостями размещения горелок и сопл, В - расстояние между большими стенами камеры сгорания. На больших стенах шлакового комода 3 в вертикальных плоскостях размещения горелок и сопл дополнительно установлены комбинированные сопла воздуха и газов рециркуляции 8 с направлением их осей наклонно вверх и тангенциально относительно горизонтальной поверхности цилиндрического условного тела вращения 9. Использование данной пылегазомазутной топки обеспечит повышение надежности, экономичности и экологической безопасности ее работы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Заявляемая пылегазомазутная топка относится к области тепловой энергетики и может быть использована на паровых котлах, снабженных шаровыми барабанными мельницами.

Известна пылегазомазутная топка, содержащая экранированные вертикальную камеру сгорания и двускатную холодную воронку, шлаковый комод, прямоточные пылеугольные горелки, направленные тангенциально и установленные поярусно с небольшим наклоном вниз, причем пылеугольные горелки нижних ярусов могут быть совмещены с растопочными горелками газа и мазута (аналог - фиг. 1, 2 на стр. 124, 125 в сб. «Паровые котлы большой мощности», изд. НПО ЦКТИ, Л., 1982 г.). Недостаток топки-аналога заключается в неэффективном использовании объема холодной воронки, в результате чего возрастает мехнедожог в золе уноса. При увеличении угла наклона горелок вниз с целью устранения этого недостатка увеличиваются мехнедожог в золе шлака и опасность шлакования скатов холодной воронки. Сосредоточение факелов отдельных горелок в приосевой зоне топки повышает в указанной зоне температуру факела, что с учетом стехиометрического режима сжигания приводит к повышенному образованию оксидов азота. Кроме того, топка-аналог предназначена только для котлов с прямым вдуванием угольной пыли.

Снижение образования оксидов азота обеспечено в топке, содержащей экранированные прямоугольную камеру сгорания и двускатную холодную воронку, шлаковый комод, группы, состоящие из установленных на одной стене камеры сгорания пылеугольных горелок, направленных наклонно вниз, с размещенными под ними горизонтально направленными газовыми горелками, а также из установленных на противоположной стене камеры сгорания горизонтально направленных сопл третичного воздуха с размещенными под ними соплами сбросного агента пылесистем, направленными наклонно вверх (прототип - фиг. 1, 2 патента РФ №2116563 «Топка», зарегистрирован в 1998 г.). Недостатки топки-прототипа заключаются в слабом использовании объема холодной воронки, в результате чего возрастают мехнедожог и температура газов на выходе из топки с возможностью шлакования пароперегревателя, особенно на мощных котлах.

Техническая задача предлагаемого технического решения заключается в повышении надежности, экономичности и экологической безопасности работы топки. Технический эффект, обеспечивающий решение поставленной задачи за счет увеличения траектории движения горящей пыли в вихревых потоках, достигается тем, что заявляемая пылегазомазутная топка, как и прототип, содержит экранированные прямоугольную вертикальную камеру сгорания и двускатную холодную воронку, шлаковый комод, группы из пылеугольных и расположенных под ними газовых горелок, а также из мазутных горелок и расположенных под ними из сопл сбросного агента пылесистем и мазутных горелок, установленных на противоположных стенах камеры сгорания в общих вертикальных плоскостях. В отличие от прототипа горелки и сопла каждого наименования установлены на противоположных стенах по встречно-смещенной схеме, направлены с наклоном вниз и тангенциально относительно горизонтальной поверхности цилиндрического условного тела вращения, а сопла сбросного агента пылесистем, повернуты в горизонтальной проекции в одну сторону относительно указанных вертикальных плоскостей на угол arctg 2S/B, где S - среднее расстояние между вертикальными плоскостями размещения горелок и сопл, В - расстояние между большими стенами камеры сгорания.

Кроме того, в варианте исполнения пылегазомазутная топка отличается тем, что на больших стенах шлакового комода в вертикальных плоскостях размещения горелок и сопл установлены комбинированные сопла воздуха и газов рециркуляции с направлением их осей наклонно вверх и тангенциально относительно горизонтальной поверхности цилиндрического условного тела вращения.

Заявляемая пылегазомазутная топка иллюстрирована фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 и 2 схематически показаны группы горелок и сопл, расположенные соответственно в сечениях а-а, б-б фиг. 3, причем на фиг. 3 представлен горизонтальный разрез пылегазомазутной топки. Она содержит камеру сгорания 1, холодную воронку 2, шлаковый комод 3, а также установленные на противоположных стенах камеры сгорания 1 в общих вертикальных плоскостях а-а, б-б группы, состоящие из пылеугольных горелок 4 с расположенными под ними газовыми горелками 5, сопл сбросного агента пылесистем 7 с расположенными над ними соплами третичного воздуха 6, в которые встроены мазутные форсунки. Отличие пылегазомазутной топки состоит в том, что горелки и сопла одноименных наименований установлены на стенках камеры сгорания 1 с наклоном вниз и по встречно-смещенной схеме, направлены тангенциально относительно горизонтальной поверхности цилиндрического условного тела вращения 9, а сопла сбросного агента пылесистем в горизонтальной проекции повернуты в одну сторону относительно указанных плоскостей на угол arctg 2S/B, где S - среднее расстояние между вертикальными плоскостями размещения горелок и сопл, В - расстояние между большими стенами камеры сгорания 1. В варианте исполнения отличие пылегазомазутной топки состоит также в том, что на больших стенах шлакового комода 3 в вертикальных плоскостях размещения горелок и сопл дополнительно установлены комбинированные сопла воздуха и газов рециркуляции 8 с направлением их осей наклонно вверх и тангенциально относительно горизонтальной поверхности цилиндрического условного тела вращения 9.

Пылегазомазутная топка может работать в семи режимах: а) при сжигании трех видов топлива, б) при сжигании газа и мазута, в) при сжигании мазута и угольной пыли, г) при сжигании газа и угольной пыли, д), е), ж) - соответственно при сжигании одного вида топлива: мазута, газа, угольной пыли. В режимах б), в), г), д), е), ж) горелки отключенных видов топлива превращаются в дополнительные воздушные сопла. Индивидуальные шиберы перед горелками и соплами отсутствуют. Положение общих шиберов перед соответствующими коллекторами определяется при наладке и остается неизменным в любых (а-ж) режимах. Нижнее размещение газовых 5 и верхнее размещение мазутных 6 горелок способствует выравниванию температуры продуктов сгорания на выходе из топочной камеры 1 при сжигании указанных видов высокореакционного топлива с сильно отличающимися излучательными свойствами продуктов сгорания (у мазута они значительно выше). Верхнее размещение пылеугольных горелок 4 с их наклоном вниз обеспечивает повышенную траекторию движения горящих угольных пылинок, что способствует полному их выгоранию. Установка комбинированных сопл 8 на больших стенах шлакового комода 3 с наклоном их осей вверх обеспечивает уменьшение содержания горючих в шлаке за счет выталкивающего и перемешивающего действия струй комбинированных сопл 8, каждое из которых выполнено в виде коаксиальных труб. Центральная труба предназначена для ввода в холодную ворону 2 газов рециркуляции, которые снижают температурный уровень продуктов сгорания в холодной воронке 2, обеспечивая бесшлаковочный режим ее работы, а также способствуют повышению температуры промежуточного пара на сниженных нагрузках котла. При отключении газов рециркуляции центральные трубы комбинированных сопл 8 охлаждаются снаружи воздухом. Аналогичную коаксиальную конструкцию имеет каждое комбинированное сопло сбросного агента пылесистем 7, в котором по центральному каналу в камеру сгорания 1 поступает сбросная угольная пыль, а по периферийному - воздух, который охлаждает центральный канал при отключении углеразмольных мельниц.

При сжигании угольной пыли топка работает следующим образом. Через пылеугольные горелки 4 в объем камеры сгорания 1 вдувается смесь первичного воздуха и угольной пыли. Она сначала движется в образующихся вихрях 9 с большим наклоном вниз. В приведенном на фиг. 1 случае этот угол составляет повышенную величину - порядка 70°. Благодаря этому в выходном сечении горелки периметр непосредственного контакта пылевоздушной смеси с высокотемпературными (1550-1600°С) продуктами сгорания является повышенным. Он более чем в 2,2 раза, превышает указанный периметр в случае, когда угол наклона вниз корпуса горелок 4 равен 0. Поэтому угольная пыль, подаваемая в камеру сгорания 1 с малым избытком воздуха, быстро и надежно загорается. Пылеугольные факелы при движении наклонно вниз перемешиваются в образующихся вихрях 9 с вторичным воздухом, поступающим в камеру сгорания 1 из отключенных по топливу газовых горелок 5 и с воздухом вместе со сбросной пылью, поступающими из комбинированных сопл 7. При движении продуктов сгорания с горящей угольной пылью в подъемных ветвях вихрей 9 горящая угольная пыль перемешивается с третичным воздухом, поступающим в камеру сгорания 1 из отключенных по топливу мазутных горелок 6. При этом значительная доля горящей пыли вовлекается во второй оборот движения в вихрях 9 (фиг. 1 и 2). По ходу движения факелов к ним подмешивается сбросная пыль и избыточный воздух из малых сопряженных вихрей с вертикальными осями вращения (поз. 10 на фиг. 3). Верхние сопряженные вихри образуются в результате взаимодействия воздушных струй друг с другом, поступающих в камеру сгорания 1 из отключенных по топливу мазутных горелок 6. Нижние сопряженные вихри вращаются в противоположные стороны по отношению к верхним, причем нижние вихри образуются в результате взаимодействия воздушных струй, поступающих в камеру сгорания 1 из отключенных по топливу газовых горелок 5, и подмешанной к ним горящей угольной пыли, а также струй сбросного агента пылесистем, поступающих в камеру сгорания 1 из сопл сбросного агента пылесистем 7. Топочный процесс оптимизируется, когда избыток воздуха на выходе из сопл третичного воздуха составляет 0,25-0,35 от теоретического количества воздуха, а скорость его истечения составляет 70-90 м/с. Указанные высокие скорости могут быть обеспечены, например, за счет установки вентиляторов третичного воздуха, подключенных по всасывающей стороне к воздуховодам горячего воздуха.

При использовании на котлах мазута в качестве второго растопочного топлива газовые горелки 5 могут быть преобразованы в газомазутные горелки за счет установки в них мазутных форсунок. В этом случае мазутные горелки 6 превращаются в сопла третичного воздуха.

В любых возможных комбинациях сжигаемых топлив обеспечивается ступенчатый режим сжигания, что наряду с рассредоточением ядра факела и значительной внутренней рециркуляцией продуктов сгорания, способствует снижению образования опасных оксидов (NOx и SO3) в факеле. Это имеет место даже при сжигании трех видов топлива, поскольку при избытке организованного воздуха порядка 1,1-1,15, его часть - с избытком не менее 0,2 поступает в холодную воронку 2 через комбинированные сопла 8. Тем не менее, несмотря на ступенчатый характер сжигания топлив, своевременное перемешивание реагентов, т.е. низкий избыток организованного воздуха (не более 1,15), обеспечивается за счет взаимодействия друг с другом движущихся в противоположных направлениях любых двух соседних вертикальных 9 и соприкасающихся по высоте топки сопряженных горизонтальных вихрей 10. Это значительно увеличивает турбулентное перемешивание продуктов сгорания в топке.

При использовании заявляемой пылегазомазутной топки значительно повышается надежность, экономичность и экологическая безопасность работы пылегазомазутных котлов тепловых электростанций.

1. Пылегазомазутная топка, содержащая экранированные вертикальную прямоугольную камеру сгорания и двускатную холодную воронку, шлаковый комод, группы из пылеугольных и расположенных под ними газовых горелок, а также из мазутных горелок и расположенных под ними сопл сбросного агента пылесистем, установленных на больших стенах камеры сгорания в общих вертикальных плоскостях, отличающаяся тем, что горелки и сопла каждого наименования установлены на противоположных стенах по встречно-смещенной схеме, направлены с наклоном вниз и тангенциально относительно горизонтальной поверхности цилиндрического условного тела вращения, а сопла сбросного агента пылесистем повернуты в горизонтальной проекции в одну сторону относительно указанных вертикальных плоскостей на угол arctg2S/B, где S - среднее расстояние между вертикальными плоскостями размещения горелок и сопл, В - расстояние между большими стенами камеры сгорания.

2. Пылегазомазутная топка по п. 1, отличающаяся тем, что на больших стенах шлакового комода в вертикальных плоскостях размещения горелок и сопл дополнительно установлены комбинированные сопла воздуха и газов рециркуляции с направлением их осей наклонно вверх и тангенциально относительно горизонтальной поверхности цилиндрического условного тела вращения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к топочным устройствам, работающим, в том числе, на низкосортном пылеугольном топливе, и может быть использовано в котельных установках на тепловых электростанциях.

Изобретение относится к камерным вихревым топочным устройствам с тангенциальной схемой расположения горелок. Вихревая топка разделена двухсторонним пережимом на камеру дожигания с дополнительными горелками и расположенную под ней камеру сгорания с установленными тангенциально основными горелками.

Группа изобретений относится к области теплоэнергетики, в частности к камерным топкам с пылевидно-дисперсным сжиганием топлива (уголь, торф, мазут, суспензия), например к топкам котельных установок в промышленных печах.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно, к способу устойчивости и эффективности процесса сжигания топлива в вихревой топке энергетической установки.

Изобретение может быть использовано для утилизации горючих отходов, биомассы или иных веществ, содержащих углерод и водород, с целью получения горючих газов. Способ включает подачу в реактор топлива воздуха, их смешивание, сгорание смеси и/или газификации содержащейся в ней твердой основы.

Изобретение относится к способу активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля путем их ввода вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания и нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами в горизонтальных камерно-факельных нагревателях, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ при взаимодействии с газообразными продуктами сгорания, воздухом и паром в инверторных реакторах, охлаждения воздухом в кипящем слое с одновременным отводом теплоты поверхностному теплообменнику, отличающийся тем, что факельный нагрев осуществляют при недостатке кислорода с выделением влаги и легких фракций летучих веществ, а продукты неполного сгорания и нагретые частицы угля вводят в вертикальные инверторные кольцевые реакторы, в которых вначале организуют воспламенение и сжигание легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках с воздушной подпиткой факелов радиальными струями из вертикально-приосевых участков, затем выводят и сжигают тяжелые фракции летучих веществ в опускных потоках с продувкой факелов тангенциальными струями пара при одновременном отводе теплоты встроенным поверхностным охладителям.

Топка // 2489647
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на котлах тепловых электростанций при сжигании угольной пыли и природного газа. .

Изобретение относится к области промышленной энергетики, в частности к бесколосниковым вихревым топкам, предназначенным для водогрейных котлов отопительных установок, сушильных камер и т.д., и позволяет при его использовании упростить конструкцию топки путем повышения эффективности процесса сжигания топлива при снижении содержания вредных веществ в генераторном газе.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, работающих на угле и различных типах топлива, содержащих серу. .

Изобретение относится к устройствам для одновременного или попеременного сжигания жидкого и газообразного топлива, а именно к циклонным предтопкам для сжигания жидкого топлива и/или газа в различных котельных установках и позволяет повысить эффективность сжигания газа, а также надежность его работы и увеличить срок службы.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к технологии каталитического сжигания газообразного углеводородного топлива с целью генерации тепловой энергии.

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.

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.

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.
Наверх