Комбинированная пылеугольная горелка

Комбинированная пылеугольная горелка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.

Известна вихревая пылеугольная горелка с подачей закрученного в улитке потока угольной пыли в смеси с первичным воздухом по внутреннему каналу первичного воздуха и потока вторичного воздуха, который подается в горелку коаксиально после закручивания в лопаточном либо улиточном аппарате, установленном перед каналом вторичного воздуха (Котлы большой мощности. Каталог-справочник К2-69, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, М.,1970 г.,с.62, рис.31).

Недостаток этой горелки заключается в интенсивном абразивном износе улитки первичного воздуха, а также подводящего пылепровода из-за повышенных скоростей пылевоздушной смеси (ПВС) - порядка 20-25 м/с, которые обеспечиваются за счет напора, развиваемого мельничным вентилятором.

Известна также вихревая пылеугольная горелка, выбранная за прототип, содержащая воздушный короб, коаксиальные каналы первичного и вторичного воздуха с улиточными завихрителями, трубу подачи УПВК со скоростью ПВС порядка 8 м/с и устройство разброса угольной пыли в потоке первичного воздуха в выходном сечении горелки в виде конического рассекателя (Григорьев Д.Р., Николаев А.А. Проблемы экологически чистого и экономичного сжигания тощего угля на котлах ПК-10 Южно-Кузбасской ГРЭС. «Электрические станции» №2, 2006 г., с.2-8, рис.6).

Недостаток прототипа заключается в частом обгорании конического рассекателя за счет излучения из топки, особенно при увеличении его диаметра с целью интенсификации разброса угольной пыли. Кроме того, в связи с необходимостью прогрева большой периферийной массы вторичного воздуха, поступающего в топку из горелки, зажигание угольной пыли затягивается, особенно при уменьшении содержания летучих в сжигаемом угле, что приводит к образованию большого количества NO_x и повышению недожога топлива.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение недожога топлива и уменьшение образования вредных для человека оксидов азота (NO_x) в топках котлов.

Поставленная задача достигается тем, что в известной пылеугольной горелке, содержащей воздушный короб, каналы ПВС и вторичного воздуха, трубу подачи УПВК и устройство разброса УПВК, согласно изобретению, каналы размещены в проекции на вертикальную плоскость друг над другом с зазором между ними, в канале ПВС размещена труба 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. Кроме того, канал вторичного воздуха снабжен форсуночной трубой для установки мазутной форсунки и трубками для подачи газообразного топлива.

Технический результат, получаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в снижении вредных выбросов NO_x и недожога топлива.

Указанный технический результат достигается за счет того, что каналы ПВС и вторичного воздуха размещены в проекции на вертикальную плоскость друг над другом с зазором между ними, а в канале ПВС размещена труба 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. Кроме того, канал вторичного воздуха снабжен форсуночной трубой для установки мазутной форсунки и трубками для подачи газообразного топлива.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез комбинированной пылеугольной горелки; на фиг.2 - разрез А-А.

Комбинированная пылеугольная горелка содержит воздушный короб 1, соединенный с каналом 2 ПВС и каналом 3 вторичного воздуха, размещенными в проекции на вертикальную плоскость друг над другом, трубу 4 подачи УПВК, устройство разброса УПВК, состоящее из горизонтального рассекателя 5 уголкового типа, прикрепленного к наружной поверхности конца трубы 4, и размещенного за ним вертикального рассекателя 6, боковые стенки которого разделяют канал 2 на два выходных участка 7 вертикально-щелевого типа, причем внешние вертикальные стенки канала 2 выполнены сужающимися по длине горелки до вершины вертикального рассекателя 6, а после него -расширяющимися по горизонтали с увеличением высоты. В канале 3 размещена форсуночная труба 8, прикрепленная с помощью крестовины 9 к стенкам канала 3, для установки мазутной форсунки, а между каналами 2 и 3 имеется зазор 10. Кроме того, канал 3 может быть снабжен трубками для подачи газообразного топлива (не показаны). Амбразура горелки имеет короб 11, который заполнен огнеупорным бетоном, уплотняющим и скрепляющим ее с топочными стенами 12. Таким образом, канал 2 ПВС и канал 3 вторичного воздуха жестко связаны между собой

Пылеугольная горелка работает следующим образом. Воздух поступает из воздушного короба 1 в каналы 2 и 3. УПВК по трубе 4 подается в канал 2, который размещен в проекции на вертикальную плоскость над каналом 3 с зазором 10. За концом трубы 4, который находится на расстоянии порядка 1000 мм от выходных участков 7 канала 2, установлен горизонтальный рассекатель 5 уголкового типа, который разбрасывает УПВК по вертикали канала 2. Установленный за горизонтальным рассекателем 5 вертикальный рассекатель 6 распределяет ПВС по двум вертикально-щелевым выходным участкам 7 канала 2. Распределение угольной пыли по высоте двух выходных участков 7 канала 2 осуществляется не только за счет действия горизонтального рассекателя 5, но и за счет динамического напора первичного воздуха, «размазывающего» ПВС по высоте горелки и подаваемого из короба 1 за счет напора, который создается дутьевыми вентиляторами (не показаны). Этому также способствует сужение канала 2 по горизонтали, выполненное до вершины вертикального рассекателя 6.

Входное сечение канала 2 ПВС, через которое воздух поступает из короба 1 в канал 2, выбирается из расчета обеспечения небольшого избытка первичного воздуха (порядка 0,09-0,13). В этом случае образование топливных оксидов азота в факеле будет значительно сокращено. Величина сечения выходных участков 7 канала 2 принимается исходя из обеспечения умеренной величины скорости ПВС на выходе из горелки (около 25 м/с). В то же время, периметр непосредственного контакта топочных газов с ПВС, вытекающей из выходных участков 7 канала 2, принимается повышенным за счет небольшой ширины и относительно большой высоты двух выходных участков 7 канала 2. Сечение канала 3 вторичного воздуха принимается исходя из обеспечения повышенной его скорости на выходе из горелки (40-45 м/с). При этом будет обеспечена высокая эжекционная способность струи вторичного воздуха, что важно для увеличения подсоса топочных газов к корням струй ПВС (для интенсификации прогрева и зажигания угольной пыли) и вторичного воздуха. Вертикальный зазор 10 между каналами 2 и 3 может быть принят на выходе из горелки в пределах 100-150 мм. В этом случае будет обеспечен приемлемый баланс между скоростью зажигания ПВС и интенсивностью процесса ее перемешивания с вторичным воздухом. Загоревшаяся угольная пыль в смеси с воздухом подсасывается струей вторичного воздуха, а также поступает в нее за счет сепарации. Проходное сечение канала 3 выбирается с учетом подачи в топку сбросного воздуха пылесистем и третичного воздуха, осуществляемой выше уровня размещения горелок. В данном примере воздух из воздушного подогревателя (не показан) поступает снизу в вертикальный воздушный короб 1, а после нагнетания его в каналы 2 и 3 подается на вышерасположенные сопла третичного воздуха и сопла сбросного агента пылестистем (не показаны).

На форсуночной трубе 8 может устанавливаться мазутная форсунка, а в качестве резервных или растопочных видов топлива могут использоваться мазут и газ, которые подаются через форсуночную трубу 8 и трубки для подачи газообразного топлива в канале 3 (не показаны)

Предлагаемая комбинированная горелка эффективно сочетается с топками с двухсторонним размещением горелок и сопл при реализации аэродинамики тангенциального факела с горизонтальной осью его вращения. При двух-трехъярусном размещении горелок каналы 2 горелок второго и третьего ярусов целесообразно разместить под каналами 3 вторичного воздуха для гарантии нормативного выжига угольной пыли на выходе из топки.

В результате использования заявляемой пылеугольной горелки в топках с двухсторонним размещением горелок обеспечиваются нормативные уровни удельного выброса NO_x и недожога топлива с уходящими газами. Кроме того, сопла сбросного агента пылесистем и третичного воздуха устанавливаются выше уровня размещения горелок, а корни их струй наряду с корнями струй ПВС и вторичного воздуха комбинированных пылеугольных горелок за счет их повышенной эжекционной способности отсасывают продукты сгорания от экранов топки, предохраняя их от шлакования.

1. Комбинированная пылеугольная горелка, содержащая воздушный короб, каналы пылевоздушной смеси (ПВС) и вторичного воздуха, трубу для подачи угольной пыли высокой концентрации (УПВК) и устройство разброса УПВК, отличающаяся тем, что 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.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что канал вторичного воздуха снабжен форсуночной трубой для установки мазутной форсунки и трубками для подачи газообразного топлива.