ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ТОПКА Российский патент 1994 года по МПК F23C5/14 

Изобретение относится к устройствам для сжигания топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях.

Известны топки, содержащие вертикальную призматическую камеру сгорания, на одной стенке которой установлены горелки, а на противоположной - сопла вторичного дутья, причем те и другие наклонены вниз [1] .

Недостатком таких устройств при сжигании угольной пыли является сепарация несгоревших частиц в холодную воронку с образованием значительного мехнедожига топлива.

В определенной степени этого недостатка лишена пылеугольная топка-прототип [2] , содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания, на двух противоположных стенках которой, переходящих в скаты экранированной трубами холодной воронки, установлены с наклоном вниз горелки и верхние сопла вторичного дутья, и расположенные в шлаковом окне холодной воронки и направленные вдоль одного ее ската нижние сопла вторичного дутья.

Недостатком пылеугольной топки-прототипа является принудительный подвод несгоревших частиц угля к устью струй, подаваемых из нижних сопел вторичного дутья, что обусловлено близким к шлаковому окну местоположением и соответствующим направлением горелок. В результате имеет место проскок наиболее крупных несгоревших пылинок угля через корень струй к скату холодной воронки и выпадение их в шлаковое окно с сохранением повышенного мехнедожога топлива. Кроме того, принудительное движение факела вдоль скатов холодной воронки снижает надежность в работе последних из-за возможности шлакования экранных труб и их эрозийного износа.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности в работе топки.

Указанная цель достигается тем, что в пылеугольной топке, содержащей вертикальную призматическую камеру сгорания, на двух противоположных стенках которой, переходящих в скаты экранированной трубами холодной воронки, установлены с наклоном вниз горелки и верхние сопла вторичного дутья, и расположенные в нижней части холодной воронки нижние сопла вторичного дутья, горелки установлены выше верхних сопел вторичного дутья и наклонены вниз на больший угол, чем последние, нижние сопла вторичного дутья размещены на скатах холодной воронки симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии топки.

Для достижения наибольшего эффекта нижние сопла вторичного дутья образованы зазорами между трубами, экранирующими холодную воронку.

Благодаря указанным отличительным признакам, прежде всего взаимному местоположению и направлению верхних сопел вторичного дутья и горелок улучшен процесс зажигания угольной пыли. Он протекает не в спутном потоке газа, как это имеет место в топке-прототипе, а в условиях опускного движения загорающегося факела, который прогревается восходящим потоком газов, т. е. в предлагаемой топке на начальном участке факела тепломассоперенос осуществляется во встречных потоках, поэтому он наиболее интенсивен, что способствует раннему зажиганию пыли. Догорание пыли осуществляется в вихре меньшей интенсивности, меньшего диаметра и более высокого местоположения, чем в топке-прототипе, что обусловлено меньшим вкладом в его образование, который играют свежие струи, содержащие топливо, и тормозящим, т. е. балластным, воздействием на вихрь симметрично вытекающих струй нижнего дутья. В результате этого факел движется на большем удалении от экранированных скатов холодной воронки, не переохлаждается за счет интенсивной конвективной теплопередачи, что способствует интенсивности догорания угольной пыли. Более высокое местоположение горелок по отношению к шлаковому окну, размещение нижних сопел вторичного дутья на скатах холодной воронки и симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии топки способствует не только повышению интенсивности дожигания угольных частиц в факеле и выпавших из него в нижнюю часть холодной воронки, но и обеспечению надежной работы экранов холодной воронки против шлакования и эрозийного износа.

Таким образом, как это показано выше, для достижения поставленной цели изобретения необходима совокупность отличительных признаков. Поскольку эти отличительные признаки, по крайней мере в их совокупности, не были известны ранее из источников информации, предложенная пылеугольная топка соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже изображена пылеугольная топка, разрез.

Пылеугольная топка содержит вертикальную призматическую камеру сгорания 1, установленные с наклоном вниз на одной ее стенке 2 горелки 3, а на противоположной стенке 4 их верхние сопла 5 вторичного дутья, и расположенные в нижней части обоих скатов 6 холодной воронки нижние сопла 7 вторичного дутья. Горелки 3 расположены выше верхних сопел 5 и наклонены вниз на больший угол, чем последние ( α>β ), а нижние сопла 7 установлены на обоих скатах 6 симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии топки. Топка изнутри обрамлена экранными трубами, что на чертеже отображено штрихпунктирной линией.

Для достижения наибольшего эффекта по дожиганию отсепарированных несгоревших частиц в нижней части холодной воронки ввод струй выполнен равномерно рассредоточенным по ширине скатов 6 холодной воронки, для чего нижние сопла 7 вторичного дутья образованы зазорами между экранными трубами холодной воронки. Для этого к экранным трубам прикреплены стенки горизонтального воздушного короба-коллектора 8, к которому рассредоточенно по его ширине подведен воздух по воздуховодам 9.

Оптимальным является расположение горелок 3 выше уровня размещения верхних сопел 5 вторичного дутья на расстоянии h= (0,2-0,4)В, В - расстояние между стенами 2 и 4. Верхние сопла 5 следует располагать на расстоянии Н= (0,8-1,2)В от верхней границы скатов 6 холодной воронки. Углы наклона вниз горелок 3 и верхних сопел 5 вторичного дутья должны составлять 50-65 и 35-50^о соответственно. При этом точка пересечения (перекрещивания) осей тех и других должна находиться в половине топки, расположенной ближе к стене 2 с горелками 3.

Пылеугольная топка работает следующим образом.

Угольная пыль в смеси с первичным воздухом при α_перв = 0,4-0,5 поступает в топочный объем из сильнонаклоненных вниз и высокорасположенных горелок 3. Она интенсивно прогревается восходящими потоками газов и надежно загорается до взаимодействия со струями, вытекающими из верхних сопел 5 вторичного дутья. Догорание угольных частиц происходит в вихревом потоке относительно небольшого (по сравнению с прототипом) диаметра, расположенного в основном в нижней части камеры сгорания 1. Выпадающие из вихря несгоревшие частицы угольной пыли подхватываются в нижней части холодной воронки струями, вытекающими из нижних сопел 7 вторичного дутья, что способствует хорошему дожиганию топлива. Процесс горения и дожигания угольных частиц осуществляется на достаточном удалении от экранированных трубами скатов холодной воронки, что повышает надежность в работе последних.

Использование заявленного устройства позволяет повысить экономичность и надежность в работе топки. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1206555, кл. F 23 C 5/08, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР N 1089354, кл. F 23 C 5/14, 1984.

Использование: в теплоэнергетике на котлах. Сущность изобретения: пылеугольная топка содержит вертикальную призматическую камеру сгорания, на двух противоположных стенках которой установлены с наклоном вниз горелки и верхние сопла вторичного дутья, и расположенные в нижней части холодной воронки нижние сопла вторичного дутья. Горелки установлены выше верхних сопел вторичного дутья и наклонены вниз на больший угол, чем последние, нижние сопла вторичного дутья размещены на скатах холодной воронки симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии топки. Использование изобретения позволяет повысить экономичность и нажедность в работе топки. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ПЫЛЕУГОЛЬНАЯ ТОПКА, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания, на двух противоположных стенах которой, переходящих в скаты экранированной трубами холодной воронки, установлены с наклоном вниз горелки и верхние сопла вторичного дутья, и расположенные в нижней части холодной воронки нижние сопла вторичного дутья, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности в работе топки, горелки установлены выше верхних сопл вторичного дутья и наклонены вниз на больший угол, чем последние, а нижние сопла вторичного дутья размещены на скатах холодной воронки симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии топки. 2. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что нижние сопла вторичного дутья образованы зазорами между трубами, экранирующими холодную воронку.