Топка

Топка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для сжигания Топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях и отопительных котельных. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и снижение локального образования оксидов азота з объеме топки. Топка содержит установленные на противоположных вертикальных стенах наклонные горелки и щелевые сопла вторичного воздуха, расположенные на наклонном поде, вертикально вдоль стен с горелками, причем большая ось симметрии выходного отверстия каждого сопла расположена в вертикальной плоскости установки горелок, а его поперечный размер выполнен по меньшей мере не увеличивающимся с удалением от прилегающей стены с горелками. 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 23 С 5/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4809136/06 (22) 26.02.90 (46) 15.04.92. Бюл. М 14 (71) Московский энергетический институт (72) А.M Àðõèïoâ, А.С. Богаченкова, 3.П, Волков, Л.B. Гниденко, Б.Г. Ильинский, Т.И.

Ковалева, Ю.M. Липов и B.À, Овчинников. (53) 662.933 (088,8) (56) Шицман С.Е, и др. Опыт работы различных схем расположения горелок при переходе пылеугольных котлов на мазут. Электрические станции, 1980, М 9, с. 66-67, рис. 2б.

Авторское свидетельство СССР

N 987286, кл. F 23 С 5/24, 1983, Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива и может быть исполь-. зовано на котлах тепловых электростанций и отопительных котельных.

Известны топки, содержащие вертикальные стенки с установленными напротив друг друга и наклоненными вниз горелками, а также стенки нижнего ограждения.

Недостатком таких топок при сжигании твердого топлива является неустойчивое воспламенение пыли, поскольку ее быстрому прогреву препятствует подача всего воздуха в корень факела. При сжигании газа и особенно мазута в таких топках снижается надежность работы нижнего ограждения (преимущественно в ее центральной зоне).

Общим недостатком таких топок при сжига Ж,, 1726896 A l (54) ТОПКА (57) Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях и отопительных котельных. Цель изобретения— повышение эксплуатационной надежности и снижение локального образования оксидов азота s объеме топки. Топка содержит установленные на противоположных вертикальных стенах наклонные горелки и щелевые сопла вторичного воздуха, расположенные на наклонном поде, вертикально вдоль стен с горелками, причем большая ось симметрии выходного отверстия каждого сопла расположена в вертикальной плоскости установки горелок, а его поперечный размер выполнен по меньшей мере не увеличивающимся с удалением от прилегающей стены с горелками. 3 ил, нии всех указанных видов топлива является высокий уровень образбвания в топке оксидов азота вследствие стехиометрического сжигания с подачей всего потребного воздуха через горелки, т. е. в корень факела.

Частично эти недостатки устранены в топке, которая содержит установленные на противоположных вертикальных стенках наклоненные горелки, расположенные попарно в вертикальных плоскостях, и щелевые сопла вторичного воздуха, расположенные на наклонном поде, в его центральной части. В результате использования принципа ступенчатого сжигания в топке значительно снижается образование оксидов азота и повышается надежность зажигания топлива, 1726896

Недостатком топки при сжигании газа и особенно мазута является ненадежная работа выступающих в топочный объем стенок воздушных сопл, находящихся в наиболее теплонапряженной части топки. В пылеугольных топках использование воздушных сопл с центральным и нижним расположением затруднено ввиду возможности забивания их кусками шлака. При ремонтных

/ работах и обмывках поверхностей нагрева топки в сопла и подводящие воздуховоды попадают обрезки металла, строительный мусор, вода, куски шлака. зола и т. и, Зто создает неудобство в эксплуатации топки и снижает ее надежность в части стабильности обеспечения оптимального ступенчатого режима сжигания. Например, если в большей степени забьется шлаком левая половина сопл, то в правую часть топки будет поступать больше воздуха, В результате произойдет увеличение локального образования оксидов азота в топке и снизится экономичность сжигания, Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и снижения локального образования оксидов азота в объеме топки. Указанная цель достигается тем, что предлагаемая топка содержит установленные на противоположных вертикальных стенах наклоненные горелки, расположенные попарно в вертикальных плоскостях, и щелевые сопла вторичного воздуха, расположенные на наклонном поде. В отличие от прототипа выходные участки сопл вторичного воздуха расположены вертикально вдоль стен, на которых размещены наклонные горелки, причем большая ось симметрии выходного отверстия каждого сопла расположена в вертикальной плоскости, проходящей через оси соответствующих горелок, а его поперечный размер выполнен по меньшей мере не увеличивающимся с удалением от прилегающей стены с горелками, Благодаря указанным признакам работа сопл вторичного воздуха становится более надежной ввиду их расположения на периферии топки, где они испытывают меньшую тепловую нагрузку, Более высокое расположение сопл по сравнению с прототипом обеспечивает менее интенсивное засорение их шлаком, строительным мусором и продуктами обмывок, что способствует стабильности ведения оптимального режима ступенчатого сжигания. Выполнение поперечного размера выходного отверстия щелевых сопл по крайней мере не увеличивающимся с удалением от прилегающих стен с горелками, способствует

25

30 напорных коробов 7 дутьевых вентиляторов

40 при закрытых шиберах 8. Кроме того, в со50

5

10 уменьшению аэродинамического сопротивления потоку рециркулирующих под свежими горелочными струями продуктов горЕния, т. е, увеличению доли внутренней рециркуляции газов в корень факела. Все это, в свою очередь, способствует исключению повышенного локального образования оксидов азота в топке и более экономичной ее работе.

На фиг. 1 изображена схема топки, продольный разрез; на фиг. 2, 3 — горизонтальные разрезы А — А на фиг, 1 выше горелок с вариантами выполнения сопл вторичного воздуха, Топка содержит установленные на противоположных вертикальных стенах 1 наклонные вниз горелки 2, расположенные попарно в вертикальных плоскостях, и расположенные на наклонном поде 3 щелевые сопла 4 вторичного воздуха (входные участки сопл 4 расположены вертикально вдоль стен ", на которых размещены наклонные горелки. Большая ось симметрии выходного отверстия каждого сопла 4 расположена s вертикальной плоскости, проходящей через оси соответствующих горелок 2.

Поперечный размер выходного отверстия каждого сопла 4 с удалением от прилегающей стены 1 с горелками 2 уменьшается, когда выходное отверстие выполнено в виде равнобедренного треугольника (фиг, 2) и остается неизменным, когда оно выполнено прямоугольным (фиг, 3). Размер! выходного отверстия сопла 4 по большой оси симметрии не превышает 1/3 расстояния В между вертикальными стенками 1 с горелками 2.

Воздух в сопла 4 подводится с помощью воздуховодов 5, снабженных шиберами 6 из пла 4 может быть подведен атмосферный воздух за счет самотяги в топке с помощью воздуховодов 9, снабженных шиберами 8 и воздухозаборными окнами 10 при закрытых шиберах 6.

Топка работает следующим образом.

Топливовоздушная смесь подается в топочный объем через горелки 2 и загорается в нем с избытком воздуха в корне струйных факелов a < 0,85 от стехиометрического количества, что способствует подавлению образования оксидов азота в высокотемпературной центральной зоне топочного объема, Недостающий до полного выгорания топлива воздух поступает в топочный объем через сопла 4 вторичного воздуха, Струйные факелы с недогоревшим топливом опускаются. в центральной зоне топки и затем вдоль стен наклонного пода 3 .,ледует к вертикальным стенкам 1, Здесь

1726896

55 они встречаются со струями, направленными вертикально вверх вдоль вертикальных стен 1 из сопл 4 вторичного воздуха. Струи вторичного воздуха имеют в выходном сечении сопл 4 удлиненную вдоль вертикальных плоскостей, проходящих через оси парных горелок 2, конфигурацию, благодаря чему относительно свежий догорающий факел охватывает с боков эти струи с наименьшими потерями кинетической энергии, особенно при исполнении выходного отверстия сопла 4 в виде удлиненного равнобедренного треугольника (фиг. 2), и движется с ней затем вверх. При этом осуществляется процесс перемешивания вторичного воздуха с недогоревшим топливом и дожигание последнего (вторая ступень горения).

Этот процесс дожигания топлива происходит в пристенной зоне, на энергетических и водогрейных котлах вблизи тепловоспринимающих экранных труб, т. е. при относительно низком температурном уровне газов, что также способствует подавлению образования оксидов азота. Догорающий факел вместе с недоиспользованным вторичным воздухом турбулизируется свежими струями, выходящими из горелок 2. В результате их взаимодействия происходит перемешение и дожигание топлива, а также значительная принудительная внутренняя рециркуляция догорающих топочных газов в корень движущегося с наклоном вниз факела, который возвращает их снова в нижнюю часть топки. Поэтому выходящие в верхнюю часть топки через межструйные пространства горелок 2 топочные газы оказываются в высокой степени догоревшими, что особенно важно в условиях относительно невысоких топок, например на водогрейных котлах, Для исключения значительной деформации свежих топливовоздушных струй набегающими на них снизу струями вторич. ного воздуха выходные сечения сопл 4 целесообразно выполнять такими, чтобы при доле вторичного воздуха 20-30 его начальная скорость была по крайней мере в

1,5 — 2 раза меньше, чем начальная скорость топливовоздушных струй, Однако при этом должны соблюдаться указанные условия.

Во-первых, это принцип удлиненности выходных отверстий сопл 4 вдоль вертикальных плоскостей, проходящих через оси парных горелок 2. Во-вторых, это принцип создания наименьшего аэродинамического сопротивления движению догорающего факела струями вторичного воздуха, Соблюдение этих принципов увеличивает периметр перемешивания вторичного воздуха с потоком догорающих газов и в то

50 же время обеспечивает в наибольшей степени скользящий контакт между ними и тепловоспринимающими экранными трубами в межструйных пространствах. Оба указанных условия органично соблюдаются при выполнении выходного сечения сопла 4 в виде удлиненного прямоугольника (фиг. 3).

В-третьих, желательно обеспечить условие ввода превалирующей доли вторичного воздуха вблизи вертикальных стен 1 и исключить попадание больших его количеств в наиболее высокотемпературную центральную часть топки, что оптимизирует процесс подавления образования оксидов азота. Этому, а также вторичному условиям отвечает выполнение выходного отверстия сопла 4 в виде удлиненного равнобедренного треугольника, основание которого примыкает к вертикальной стенке 1 с горелками 2 (фиг, 2).Во всех случаях выполнения выходного отверстия сопла 4 его размер 1 по большой оси симметрии целесообразно принимать не больше 1/3 расстояния В между вертикальными стенками 1 с горелками 2 (см. фиг. 1 — 3), что также отвечает третьему указанному условию.

Для экономии электроэнергии на дутье на водогрейных котлах, работающих без подогрева воздуха, целесообразно сопла 4 вторичного воздуха снабжать автономно как воздухом от напорных коробов 7 дутьевых вентиляторов, так и атмосферным воздухом с помощью воздуховодов 9 и воздухозаборных окон 10- в последнем случае за счет использования самотяги топки (см. фиг. 1). Например, на сниженной нагрузке котла, когда расход вторичного воздуха и сопротивление его тракта относительно небольшие, можно открыть шиберы 8, закрыть шиберы 6 и подать воздух к соплам 4 из атмосферы, На повышенных нагрузках котла, когда сопротивление тракта вторичного воздуха возрастает, можно, открыв шиберы 6 и закрыв шиберы 8, подключить сопла 4 к напорным коробам 7 дутьевых вентиляторов, Формула изобретения

1. Топка, содержащая установленные на противоположных вертикальных стенах наклонные горелки, расположенные попарно в вертикальных плоскостях, и щелевые сопла вторичного воздуха, расположенные на наклонном поде, о т л и ч а ю щ г я с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и снижения локального образования оксидов азота в объеме топки, выходные участки сопел вторичного воздуха расположены вертикально вдоль стен, 1726896

5О на которых размещены наклонные горелки, причем большая ось симметрии выходного отверстия каждого сопла расположена в вертикальной плоскости, проходящей через оси соответствующих горелок, а его поперечный размер выполнен по меньшей мере не увеличивающимся с удалением от прилегающей стены с горелками.

1726896

9 фиг 2

Составитель А. Архипов

Редактор О. Спесивых Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец

Заказ 1268 Тираж Подписное и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК С

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101