Горелка для сжигания и котел

Горелка для сжигания и котел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к горелке для сжигания, которая смешивает топливо и воздух и сжигает эту смесь, и к котлу, который генерирует пар с газом сгорания, производимым горелкой для сжигания.

Предшествующий уровень техники

Обычный угольный котел включает топку, которая является полой и установлена в вертикальном направлении, и множество горелок для сжигания, которые расположены в стенке топки в окружном направлении в виде множества вертикальных рядов. Горелки для сжигания снабжают топливновоздушной смесью из угольной пыли (топлива), полученной путем измельчения угля, и первичного воздуха и вторичным воздухом при высокой температуре, причем топливновоздушную смесь и вторичный воздух впрыскивают в топку с образованием пламени. Эта операция обеспечивает горение в топке. Топка соединена с жаровой трубой на верхнем участке. Для аккумулирования тепла отходящего газа в жаровой трубе обеспечены теплообменники, такие как пароперегреватель, промежуточный перегреватель и экономайзер, и между отходящим газом, образующимся при сжигании в топке, и водой осуществляется теплообмен, который приводит к образованию пара.

Примеры такой горелки для сжигания для угольного котла описаны в приведенных далее патентных документах. Каждая из горелок для сжигания, описанных в патентных документах, включает в себя топливную форсунку, через которую можно продувать топливный газ, полученный путем смешивания угольной пыли и первичного воздуха, форсунку для вторичного воздуха, через которую можно продувать вторичный воздух из пространства с наружной стороны топливной форсунки, и стабилизатор пламени, который обеспечен на осевой центральной стороне на дальнем конце топливной форсунки. Поток концентрированной угольной пыли сталкивается со стабилизатором пламени, обеспечивая стабильное горение с низкими выбросами окислов азота в широком диапазоне нагрузок.

Патентные документы:

1- JP-A-2012-215362

2- JP-A-2012-215363

Раскрытие изобретения

Технические проблемы

В вышеописанной стандартной горелке для сжигания стабилизатор пламени имеет форму разделителя и расположен на дальнем конце топливной форсунки таким образом, что ниже по потоку от стабилизатора пламени образуется зона рециркуляции и, таким образом, поддерживается горение угольной пыли. Установленный внутри разделитель обеспечивает зажигание, которое осуществляется изнутри языков пламени, поддерживаемого меньшим количеством воздуха, и уменьшает высокотемпературную область с высоким содержанием кислорода, которая образуется с наружной периферийной стороны от языков пламени, что приводит к снижению выбросов окислов азота. К сожалению, передняя торцевая поверхность стабилизатора пламени находится в том же положении, что и отверстие топливной форсунки в направлении потока топливного газа, и, таким образом, при открытии топливной форсунки увеличивается скорость потока топливного газа. Это может снизить воспламеняемость и стабильность пламени. Например, в патентном документе 1 для снижения скорости потока между поверхностью внутренней стенки топливной форсунки и стабилизатором пламени обеспечивается элемент выпрямления потока. В патентном документе 2 с целью уменьшения скорости потока предложен направляющий элемент, который направляет топливный газ, протекающий в топливной форсунке, к осевой центральной части. К сожалению, направляющий элемент, который предложен как новый элемент, на наружной периферийной стороне от форсунки в топливной форсунке приводит к увеличению размера и стоимости изготовления топливной форсунки. В патентном документе 2 зажигание осуществляется с наружной периферийной стороны таким образом, что это может препятствовать внутренней стабилизации пламени. В патентном документе 1 описан элемент выпрямления потока, функционирующий в качестве стабилизатора пламени и имеющий более короткую длину при втягивании в верхнюю по потоку сторону. К сожалению, поскольку элемент выпрямления потока, имеющий более короткую длину при втягивании в верхнюю по потоку сторону, расположен с наружной стороны от стабилизатора пламени, улучшается стабильность пламени с наружной стороны от топливной форсунки, и, таким образом, вторичный воздух увеличивает температуру с наружной периферийной стороны от источников пламени горения в атмосфере с высоким содержанием кислорода, что приводит к увеличению выбросов окислов азота.

Для решения вышеописанных проблем задачей изобретения является создание горелки для сжигания и котла, позволяющих улучшить характеристики внутренней стабилизации пламени.

Решение проблемы

Для достижения вышеописанной цели горелка для сжигания по одному аспекту изобретения включает в себя: топливную форсунку, впрыскивающую топливный газ, представляющий собой смесь топлива и воздуха; форсунку воздуха для сжигания, впрыскивающую воздух из пространства с наружной стороны топливной форсунки; первый элемент, расположенный внутри топливной форсунки и содержащий наклоненную относительно потока топливного газа первую наклонную поверхность и первую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон первой наклонной поверхности; и второй элемент, расположенный ниже по потоку от указанного первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа и содержащий наклоненную к первому элементу относительно потока топливного газа вторую наклонную поверхность и вторую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности.

Топливный газ отклоняется первой наклонной поверхностью первого элемента, наклоненного относительно потока топливного газа, а затем поток топливного газа разделяется на первом крае наклона, которым заканчивается наклон первой наклонной поверхности, в результате чего ниже по потоку от первого элемента образуется зона рециркуляции топливного газа. В этой зоне рециркуляции осуществляется зажигание с целью формирования языков пламени, и, следовательно, обеспечивается стабилизация пламени. Затем поток топливного газа отклоняется к первому элементу второй наклонной поверхностью второго элемента, расположенного ниже по потоку от первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа, таким образом, топливный газ направляется в зону рециркуляции, образованную первым элементом. В этом случае первый элемент функционирует в качестве стабилизатора пламени, а второй элемент функционирует в качестве направляющего элемента, направляющего топливный газ. В этой конфигурации стабилизация пламени усиливается с помощью первого элемента.

В альтернативном варианте осуществления топливный газ отклоняется второй наклонной поверхностью второго элемента, наклоненной относительно потока топливного газа, а затем поток топливного газа разделяется на второй концевой кромке наклона, которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности, что приводит к образованию зоны рециркуляции топливного газа ниже по потоку от второго элемента. В этой зоне рециркуляции осуществляется зажигание с целью формирования языков пламени, и, следовательно, обеспечивается стабилизация пламени. Затем поток топливного газа отклоняется ко второму элементу посредством первой наклонной поверхности первого элемента, расположенного выше по потоку от второй концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа, таким образом, топливный газ направляется в зону рециркуляции, образованную вторым элементом. В этом случае первый элемент функционирует в качестве направляющего элемента, направляющего топливный газ, а второй элемент функционирует в качестве стабилизатора пламени. В этой конфигурация стабилизация пламени усиливается с помощью второго элемента.

В альтернативном варианте осуществления каждый из первого элемента и второго элемента функционирует в качестве как стабилизатора пламени, так и направляющего элемента. Эти функции используются надлежащим образом в зависимости от взаимного расположения первого элемента и второго элемента и т. п. Например, если зона рециркуляции, образованная первым элементом, находится на продолжении второй наклонной поверхности второго элемента, второй элемент функционирует в качестве направляющего элемента.

Если первая наклонная поверхность и вторая наклонная поверхность расположены в разных положениях в направлении потока топливного газа, участок пути потока, занятого первой наклонной поверхностью и второй наклонной поверхностью, может быть смещен в направлении потока топливного газа, что позволяет в максимально возможной степени предотвратить уменьшение площади поперечного сечения пути потока. В результате, можно избежать увеличения скорости потока топливного газа без увеличения размера топливной форсунки. Благодаря этой конфигурации скорость потока топливного газа приближается к скорости сжигания топлива, что, таким образом, предотвращает срыв пламени и приводит к лучшей стабилизации пламени.

Как описано выше, первый элемент, расположенный выше по потоку относительно второго элемента в топливной форсунке, улучшает внутреннюю стабилизацию пламени, осуществляемую внутри топливной форсунки, что приводит к стимулированию восстановительного горения в условиях недостатка кислорода и снижению выбросов окислов азота.

Следует отметить, что каждая из первой концевой кромки наклона, на которой заканчивается наклон первой наклонной поверхности, и второй концевой кромки наклона, на которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности, относится к концу, на котором начинается разделение топливного газа, протекающего вдоль наклонной поверхности, например, угол, представляющий собой конец, на котором заканчивается наклонная поверхность с треугольным поперечным сечением, или конец плоского объекта, на котором заканчивается наклонная поверхность, образованная путем сгибания концов плоского объекта.

Воздух, впрыскиваемый из форсунки воздуха для сжигания, может перемещаться прямо в направлении впрыскивания топливного газа. Такая конфигурация затрудняет протекание воздуха к впрыскивающему отверстию топливной форсунки и, таким образом, препятствует наружной стабилизации пламени в топливной форсунке, что приводит к снижению выбросов окислов азота.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения по обеим сторонам от первого элемента расположено множество вторых элементов.

Вторые элементы, расположенные по обеим сторонам от первого элемента, позволяют направлять топливный газ со вторых элементов в зону рециркуляции, образованную ниже по потоку от первого элемента, что приводит к усилению зажигания и стабилизации пламени.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения второй элемент расположен вблизи отверстия топливной форсунки на предварительно заданных расстояниях от поверхности внутренней стенки топливной форсунки.

Второй элемент, расположенный вблизи впрыскивающего отверстия на предварительно заданных расстояниях от поверхности внутренней стенки топливной форсунки, предотвращает наружное зажигание, при котором топливный газ, протекающий по поверхности внутренней стенки топливной форсунки, зажигается с помощью воздуха для сжигания, протекающего с наружной стороны топливной форсунки, что приводит к снижению выбросов окислов азота.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения первый элемент включает в себя множество первых наклонных поверхностей, расширяющих направление впрыскивания топливного газа по меньшей мере в двух направлениях; а второй элемент включает в себя вторую наклонную поверхность, расположенную только на стороне, близкой к первому элементу.

Топливный газ расширяется по меньшей мере в двух направлениях с помощью первых наклонных поверхностей первого элемента с образованием зоны рециркуляции и расширяется только со стороны первого элемента посредством второй наклонной поверхности второго элемента с образованием зоны рециркуляции, что препятствует наружной стабилизации пламени в топливной форсунке и способствует снижению выбросов окислов азота.

Можно обеспечить множество первых элементов, расположенных параллельно на предварительно заданных расстояниях, или можно обеспечить один первый элемент вдоль центральной осевой линии топливной форсунки.

Горелка для сжигания по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя третий элемент, расположенный ниже по потоку относительно первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа между множеством первых элементов, причем третий элемент включает третью наклонную поверхность, наклоненную к первым элементам по отношению к потоку топливного газа, и третьи концевые кромки наклона, причем наклон третьей наклонной поверхности заканчивается на третьих концевых кромках наклона.

Третий элемент, расположенный между первыми элементами ниже по потоку в направлении потока топливного газа, позволяет подавать топливный газ от третьего элемента в зону рециркуляции, образованную первым элементом, что приводит к улучшению характеристик внутренней стабилизации пламени.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения первый элемент обеспечен таким образом, что его положение в направлении потока топливного газа можно регулировать.

Первый элемент, положение которого в направлении потока топливного газа можно регулировать, обеспечивает благоприятные характеристики внутренней стабилизации пламени, например, путем изменения положения первого элемента в верхнюю по потоку сторону или в нижнюю по потоку сторону в направлении потока топливного газа в зависимости от типа топлива.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения первый элемент и второй элемент ориентированы в вертикальном направлении и расположены на предварительно заданных расстояниях в горизонтальном направлении.

Первый элемент и второй элемент, ориентированные в вертикальном направлении, предотвращают накапливание топлива, содержащегося в топливном газе, протекающем в топливной форсунке, на элементах, что препятствует снижению характеристики стабилизации пламени.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения первый элемент и второй элемент ориентированы в горизонтальном направлении и расположены на предварительно заданных расстояниях в вертикальном направлении.

Первый элемент и второй элемент, ориентированные в горизонтальном направлении, могут относительно ослабить наружное зажигание в вертикальном направлении, и, если форсунка вторичного воздуха расположена сверху и снизу, это может привести к уменьшению высокотемпературной области с высоким содержанием кислорода из-за воздуха, поступающего из форсунки вторичного воздуха.

Горелка для сжигания по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя форсунку вторичного воздуха, через которую впрыскивается воздух из пространства с наружной стороны форсунки воздуха для сжигания и которая расположена по меньшей мере по обеим сторонам в направлении наклона первой наклонной поверхности первого элемента в топливной форсунке.

Впрыскивание вторичного воздуха наружу из топливной форсунки, при котором не осуществляется наружная стабилизация пламени, позволяет подавать воздух к наружной периферии языков пламени без увеличения выбросов окислов азота, даже если в этих зонах имеется избыток кислорода. При использовании угольного топлива, такого как угольная пыль, недостаток воздуха может приводить к образованию сероводорода, что приводит к коррозии стенки топки. Однако через форсунку вторичного воздуха можно подавать достаточное количество воздуха на наружную периферийную сторону пламени и, таким образом, предотвращать образование сероводорода.

Горелка для сжигания по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя выпрямляющую пластину, проходящую от первого концевого участка до второго концевого участка топливной форсунки.

Если угол наклона топливной форсунки регулируется функцией регулирования угла наклона горелки для сжигания, выпрямляющая пластина, проходящая от первого концевого участка до второго концевого участка топливной форсунки, может направлять топливный газ вдоль выпрямляющей пластины с формированием таким образом желаемого потока.

Выпрямляющая пластина предпочтительно обеспечена таким образом, чтобы она проходила перпендикулярно направлению, в котором регулируется угол топливной форсунки.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения на обоих концах первого элемента и второго элемента в направлении потока топливного газа расположено множество выпрямляющих пластин.

Выпрямляющие пластины, расположенные на обоих концах первого элемента и второго элемента в направлении потока топливного газа, могут направлять топливный газ по пути потока, расположенного между выпрямляющими пластинами, что приводит к улучшению характеристики стабилизации пламени первого элемента и второго элемента.

В горелке для сжигания по одному аспекту изобретения расстояние между обращенными друг к другу выпрямляющими пластинами постепенно увеличивается к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа.

Расстояние между обращенными друг к другу выпрямляющими пластинами, постепенно увеличивающееся к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, обусловливает уменьшение скорости потока топливного газа, протекающего вдоль первого элемента и второго элемента, что приводит к дополнительному улучшению функции стабилизации пламени.

Горелка для сжигания по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя трубу для подачи угольной пыли, соединенную с расположенным выше по потоку концом форсунки воздуха для сжигания, причем труба для подачи угольной пыли имеет дальний конец, образованный таким образом, что площадь поперечного сечения пути потока увеличивается к нижней по потоку стороне в направлении потока топливного газа, и при этом на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли обеспечено множество пластинчатых элементов.

Пластинчатые элементы, расположенные на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли, занимают путь потока на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли и, таким образом, могут уменьшать площадь поперечного сечения пути потока на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли. Такая конфигурация может предотвратить уменьшение скорости потока на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли и, таким образом, может предотвратить накапливание твердого топлива (угольной пыли), содержащегося в топливном газе, на дальнем конце трубы для подачи угольной пыли или на верхней по потоку стороне от потока топливного газа в топливной форсунке.

Котел по одному аспекту изобретения включает в себя топку, которая является полой и установлена в вертикальном направлении; горелку для сжигания по любому из описанных выше аспектов, расположенную в топке; и жаровую трубу, расположенную на верхнем участке топки.

Котел по одному аспекту изобретения дополнительно включает в себя дополнительное устройство подачи воздуха, расположенное в топке над горелкой для сжигания.

Преимущественные эффекты изобретения

Можно в максимально возможной степени предотвратить уменьшение площади поперечного сечения пути потока в топливной форсунке и можно предотвратить увеличение скорости потока топливного газа без увеличения размера топливной форсунки. Благодаря этой конфигурации скорость потока топливного газа приближается к скорости сжигания топлива, что, таким образом, предотвращает срыв пламени и приводит к лучшей стабилизации пламени. Усиление внутренней стабилизации пламени в топливной форсунке приводит к стимулированию восстановительного горения в условиях недостатка кислорода и снижению выбросов окислов азота.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена горелка для сжигания по первому варианту осуществления, вид спереди;

на фиг. 2 - горелка для сжигания, вид в горизонтальном разрезе по линии II-II на фиг. 1;

на фиг. 3 схематично представлена конфигурация, иллюстрирующая угольный котел по первому варианту осуществления;

на фиг. 4 - конфигурация конструкции горелки для сжигания, вид сверху;

на фиг. 5 - горелка для сжигания по второму варианту осуществления, вид спереди;

на фиг. 6 - горелка для сжигания, вид в вертикальном разрезе по линии VI-VI на фиг. 5;

на фиг. 7 - вид спереди, иллюстрирующий модифицированную согласно первому примеру горелку для сжигания;

на фиг. 8 - вид спереди, иллюстрирующий модифицированную согласно второму примеру горелку для сжигания;

на фиг. 9 - вид в горизонтальном разрезе, иллюстрирующий модифицированную согласно третьему примеру горелку для сжигания;

на фиг. 10 - горелка для сжигания, показанная на фиг. 9, вид спереди;

на фиг. 11 - вид спереди, иллюстрирующий модифицированную согласно примеру конструкцию выпрямляющих пластин, показанных на фиг. 9;

на фиг. 12 - вид спереди, иллюстрирующий модифицированную согласно примеру конструкцию выпрямляющих пластин, показанных на фиг. 9;

на фиг. 13 - вид в вертикальном разрезе, иллюстрирующий модифицированную горелку для сжигания согласно примеру, показанному на фиг. 12;

на фиг. 14 - горелка для сжигания, вид в горизонтальном разрезе по линии A-A на фиг. 13;

на фиг. 15 - горелка для сжигания, показанная на фиг. 13, вид спереди;

на фиг. 16 - горелка для сжигания, показанная на фиг. 13, вид в вертикальном разрезе;

на фиг. 17 - вид в вертикальном разрезе, иллюстрирующий модифицированную горелку для сжигания согласно примеру, показанному на фиг. 13.

Варианты осуществления изобретения

Далее со ссылками на чертежи подробно описаны горелка для сжигания и котел согласно предпочтительным вариантам осуществления изобретения. Следует отметить, что изобретение не ограничено этими вариантами осуществления и, когда в наличии множество вариантов осуществления, включает комбинации этих различных вариантов осуществления.

Первый вариант осуществления

На фиг. 3 схематично представлена конфигурация, иллюстрирующая угольный котел по первому варианту осуществления, а на фиг. 4 представлен вид сверху, иллюстрирующий конфигурацию конструкции горелки для сжигания.

В первом варианте осуществления котел представляет собой пылеугольный котел, в котором используется угольная пыль, полученная путем измельчения угля, в виде пылевидного топлива (твердого топлива), в котором угольная пыль сжигается с помощью горелок для сжигания и который может аккумулировать тепло, полученное при сжигании.

Как показано на фиг. 3, в первом варианте осуществления угольный котел 10 представляет собой стандартный котел и включает в себя топку 11, устройство 12 для сжигания и жаровую трубу 13. Топка 11 имеет форму полой трубы квадратного сечения и установлена в вертикальном направлении. Стенка топки 11 образована теплопроводной трубой.

Устройство 12 для сжигания расположено на нижнем участке стенки (теплопроводной трубы) топки 11. Устройство 12 для сжигания включает в себя множество горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, установленных на стенке топки. В настоящем варианте осуществления каждая из горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания состоит из набора из четырех горелок для сжигания, которые расположены через одинаковые интервалы в окружном направлении, и пяти наборов, т. е. пяти рядов, которые расположены в вертикальном направлении. Однако форма топки, число горелок для сжигания в одном ряду и число рядов не ограничены этим вариантом осуществления.

Горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания присоединены к измельчителям 31, 32, 33, 34, 35 (измельчителям угля/мельницам) соответственно с помощью труб 26, 27, 28, 29, 30 для подачи угольной пыли. Каждый из измельчителей 31, 32, 33, 34, 35 имеет конфигурацию, в которой стол мельницы, имеющий центр вращающегося вала, проходящий в вертикальном направлении, поддерживается в корпусе таким образом, чтобы его можно было приводить во вращение, а над столом мельницы располагается множество размольных валков таким образом, чтобы они вращались синхронно с вращением стола мельницы, который не показан на чертежах. Таким образом, уголь, подаваемый между размольными валками и столом мельницы, измельчается в измельчителях до предварительно заданного размера. Угольную пыль разделяют по размеру частиц, используя транспортирующий воздух (первичный воздух), и затем подают через трубы 26, 27, 28, 29, 30 для подачи угольной пыли к первым горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания.

Топка 11 обеспечена дутьевым коробом 36 в положении установки горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания. Дутьевой короб 36 соединен с первым концевым участком воздуховода 37. На втором концевом участке воздуховода 37 установлен нагнетательный вентилятор 38. Топка 11 дополнительно обеспечена дополнительным устройством 39 подачи воздуха (далее - дополнительная воздушная форсунка) над положением установки горелок 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания. Дополнительная воздушная форсунка 39 соединена с концевым участком воздуховода 40, ответвленного от воздуховода 37. Таким образом, воздух для сжигания (воздух для сжигания топливного газа/вторичный воздух), направляемый от нагнетательного вентилятора 38, подается через воздуховод 37 в дутьевой воздушный короб 36, а затем подается из дутьевого короба 36 в горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, а воздух для сжигания (дополнительный воздух), направляемый от нагнетательного вентилятора 38, через ответвленный воздуховод 40 подается к дополнительной воздушной форсунке 39.

Жаровая труба 13 соединена с верхним участком топки 11. Для аккумулирования тепла отходящего газа жаровая труба 13 обеспечена пароперегревателями 51, 52, 53, промежуточными перегревателями 54, 55 и экономайзерами 56, 57, и между отходящим газом, образующимся при сжигании в топке 11, и водой осуществляется теплообмен.

Жаровая труба 13 с нижней по потоку стороны соединена с газовым трактом 58, через который отводится отходящий газ после теплообмена. Подогреватель 59 воздуха расположен между газовым трактом 58 и воздуховодом 37, и теплообмен между воздухом, протекающим в воздуховоде 37, и отходящим газом, протекающим в газовом тракте 58, таким образом, увеличивает температуру воздуха для сжигания, подаваемого к горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания.

Газовый тракт 58 обеспечен денитрификационным устройством, электростатическим пылеуловителем, нагнетательным вентилятором и десульфуризационным устройством и дополнительно обеспечен воронкой на концевом участке с нижнего по потоку конца, которая не показана на чертежах.

Далее приведено подробное описание устройства 12 для сжигания. Горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания, образующие устройство 12 для сжигания, имеют по существу одинаковую конструкцию, и, таким образом, в качестве примера горелок для сжигания будет описана горелка 21 для сжигания.

Как показано на фиг. 4, горелка 21 для сжигания образована горелками 21а, 21b, 21с, 21d для сжигания, которые расположены на четырех стенках топки 11 соответственно. Горелки 21a, 21b, 21c, 21d для сжигания соответственно соединены с ответвленными трубами 26a, 26b, 26c, 26d, ответвленными от трубы 26 для подачи угольной пыли, и с ответвленными трубами 37a, 37b, 37c, 37d, ответвленными от воздуховода 37.

Таким образом, горелки 21а, 21b, 21с, 21d для сжигания впрыскивают пылевидную угольную топливновоздушную смесь (топливный газ) из угольной пыли и транспортирующего воздуха в топку 11 и впрыскивают воздух для сжигания с наружной стороны (воздух для сжигания топливного газа/вторичный воздух) в пылевидную угольную топливовоздушную смесь. Пылевидная угольная топливовоздушная смесь воспламеняется с образованием четырех языков пламени F1, F2, F3, F4. Языки пламени F1, F2, F3, F4 формируют поток C пламени, закрученный против часовой стрелки, если смотреть сверху топки 11 (на фиг. 4).

Как показано на фиг. 3 и 4, в угольном котле 10, имеющем такую конструкцию, при активированных измельчителях 31, 32, 33, 34, 35 угля твердое топливо измельчается, а угольная пыль вместе с транспортирующим воздухом подается через трубы 26, 27, 28, 29, 30 для подачи угольной пыли к горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания. Нагретый воздух для сжигания подается из воздуховода 37 через дутьевой короб 36 к горелкам 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания и из ответвленного воздуховода 40 - к дополнительной воздушной форсунке 39. Затем горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания впрыскивают пылевидную угольную топливновоздушную смесь из угольной пыли и транспортирующего воздуха в топку 11 и впрыскивают воздух для сжигания в топку 11. В это же время осуществляется зажигание с образованием пламени. Дополнительная воздушная форсунка 39 впрыскивает дополнительный воздух в топку 11 для управления процессом горения. В топке 11 пылевидная угольная топливновоздушная смесь и воздух для сжигания сжигаются с образованием языков пламени. Когда в нижней части топки 11 образуются языки пламени, газ сгорания (отходящий газ) поднимается в топке 11 и выпускается в жаровую трубу 13.

Таким образом, горелки 21, 22, 23, 24, 25 для сжигания впрыскивают пылевидную угольную топливновоздушную смесь и воздух для сжигания (часть вторичного воздуха) в зону А для сжигания в топке 11. В это же время осуществляется зажигание с образованием закрученного потока C пламени в зоне А для сжигания. Закрученный поток C пламени поднимается в зону B восстановления, оставаясь закрученным. Дополнительная воздушная форсунка 39 впрыскивает дополнительный воздух над зоной В восстановления топки 11. В топке 11 количество подаваемого воздуха устанавливается меньше теоретически необходимого количества воздуха по отношению к количеству подаваемой угольной пыли таким образом, что внутри поддерживается восстановительная газовая среда. После восстановления в топке 11 окислов азота, образующихся при сжигании угольной пыли, подается дополнительный воздух для полного окислительного сжигания угольной пыли, что способствует снижению выбросов окислов азота в результате сжигания угольной пыли.

Вода, подаваемая из насоса питательной воды (не показан), предварительно нагревается экономайзерами 56, 57, затем нагревается до температуры насыщенного пара с подачей к верхнему барабану (не показан) и к экранным трубам (не показаны) в стенке топки и подается к верхнему барабану (не показан). Насыщенный пар в верхнем барабане (не показан) вводится в пароперегреватели 51, 52, 53 и затем перегревается газом сгорания. Перегретый пар, образуемый пароперегревателями 51, 52, 53, подается к силовой установке (такой как турбина) (не показана). Пар, отбираемый в середине процесса расширения в турбине, вводится в промежуточные перегреватели 54, 55, снова перегревается и возвращается в турбину. В вышеприведенном описании топка 11 описана как устройство барабанного типа (верхний барабан), но эта конфигурация не имеет ограничительного характера.

Затем, после прохождения отходящего газа через экономайзеры 56, 57 жаровой трубы 13, денитрификационное устройство, электростатический пылеуловитель и десульфуризационное устройство (не показаны) соответственно, удаляют токсичные вещества, такие как окислы азота с катализатором, твердые частицы и сера, из отходящего газа в газовом тракте 58. Затем отходящий газ выпускается через воронку в атмосферу.

Далее приведено подробное описание горелки 21 для сжигания (21а, 21b, 21с, 21d), имеющей такую конструкцию. На фиг. 1 представлена горелка для сжигания по первому варианту осуществления, вид спереди, а на фиг. 2 - горелка для сжигания, вид в горизонтальном разрезе по линии II-II на фиг. 1.

Как показано на фиг. 1 и 2, горелка 21 для сжигания обеспечена топливной форсункой 61, форсункой 62 воздуха для сжигания и форсункой 63 вторичного воздуха в указанном порядке от центра и обеспечена внутренним элементом 64 внутри топливной форсунки 61.

Топливная форсунка 61 может впрыскивать пылевидную топливновоздушную смесь (далее называемую топливным газом) 301 из угольной пыли (твердое топливо) и транспортирующего воздуха (первичный воздух). Форсунка 62 воздуха для сжигания расположена с наружной стороны топливной форсунки 61 и может впрыскивать часть 302 воздуха для сжигания (воздух для сжигания топливного газа) в топливный газ 301, впрыскиваемый из топливной форсунки 61, с наружной периферийной стороны. Форсунка 63 вторичного воздуха расположена с наружной стороны форсунки 62 воздуха для сжигания и может впрыскивать часть 303 воздуха для сжигания (далее называемую вторичным воздухом) в воздух 302 для сжигания топливного газа, впрыскиваемый из форсунки 62 воздуха для сжигания, с наружной периферийной стороны.

Внутренний элемент 64 расположен в топливной форсунке 61 и на дальнем конце топливной форсунки 61, т. е. ниже по потоку в направлении потока топливного газа 301, и функционирует в качестве элемента для зажигания топливного газа 301 и стабилизации языков пламени или направления топлива. Внутренний элемент 64 образован двумя первыми элементами 71, двумя вторыми элементами 72 и третьим элементом 73. Первые элементы 71, вторые элементы 72 и третий элемент 73 ориентированы в вертикальном направлении и расположены с предварительно заданными интервалами в горизонтальном направлении. В этом случае под вертикальным направлением подразумевается направление с очень малым углом отклонения по отношению к вертикальному направлению.

Первые элементы 71 расположены на дальнем конце топливной форсунки 61 по обеим сторонам в радиальном направлении (сторонам, близким к поверхностям 61а внутренней стенки топливной форсунки 61) от осевой линии (центральной линии топливной форсунки 61) O, проходящей в направлении впрыскивания топливного газа 301, на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от поверхностей 61а внутренней стенки топливной форсунки 61. Каждый из первых элементов 71 выполнен в виде пластины, проходящей в вертикальном направлении и в направлении впрыскивания топливного газа 301. Вторые элементы 72 расположены на дальнем конце топливной форсунки 61 на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от обеих горизонтально расположенных наружных сторон (сторон, близких к поверхностям 61а внутренней стенки топливной форсунки 61) соответствующих первых элементов 71 и на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от поверхностей 61а внутренней стенки топливной форсунки 61. Каждый из вторых элементов 72 выполнен в виде пластины, проходящей в вертикальном направлении и в направлении впрыскивания топливного газа 301. Третий элемент 73 расположен на дальнем конце топливной форсунки 61 на осевой линии (центральной линии топливной форсунки 61) O, проходящей в направлении впрыскивания топливного газа 301, на предварительно заданных расстояниях (с зазорами) от первых элементов 71. Третий элемент 73 выполнен в виде пластины, проходящей в вертикальном направлении и в направлении впрыскивания топливного газа 301.

Каждая из топливной форсунки 61 и форсунки 62 воздуха для сжигания имеет длинную трубчатую конструкцию. Топливная форсунка 61 определяет путь Р1 потока топливного газа благодаря четырем плоским поверхностям 61а внутренней стенки. Путь Р1 потока топливного газа проходит в продольном направлении и имеет идентичное поперечное сечение пути потока. На дальнем конце (нижнем по потоку конце) топливной форсунки 61 обеспечено прямоугольное отверстие 61b. Форсунка 62 воздуха для сжигания определяет путь P2 потока воздуха для сжигания благодаря четырем плоским поверхностям 61c наружной стенки топливной форсунки 61 и четырем плоским поверхностям 62а внутренней стенки. Путь P2 потока воздуха для сжигания проходит в продольном направлении и имеет идентичное поперечное сечение пути потока. На дальнем конце (нижнем по потоку конце) форсунки 62 воздуха для сжигания обеспечено прямоугольное кольцеобразное отверстие 62b. Эта конфигурация способствует образованию двухтрубной конструкции из топливной форсунки 61 и форсунки 62 воздуха для сжигания.

Форсунка 63 вторичного воздуха имеет длинную трубчатую конструкцию, расположенную с наружной стороны топливной форсунки 61 и форсунки 62 воздуха для сжигания. Форсунка 63 вторичного воздуха имеет трубчатую конструкцию, имеющую четыре прямоугольных поперечных сечения, и состоит из основных корпусов 63а, 63b, 63с, 63d форсунки вторичного воздуха, которые независимо расположены сверху, снизу, слева и справа от форсунк