ТОПОЧНАЯ КАМЕРА Российский патент 1995 года по МПК F23C5/28 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для совместного сжигания пылеугольного топлива и горючих газообразных отходов металлургического производства в топочных камерах котлоагрегатов.

Известна топочная камера с комбинированными горелочными устройствами [1] предназначенными для совместно-раздельного сжигания как газообразного топлива (природного, доменного и коксового газов), так и смеси их с угольной пылью. Управление перемещением ядра факела по высоте топки в этих горелках осуществляется за счет реверсирования крутки топливовоздушных потоков с помощью тангенциальных сегментных регистров. При сжигании газообразного топлива горелки обеспечивают перемещение факела по высоте топки, достаточное для поддержания номинальной температуры перегретого пара в широком диапазоне изменения соотношения в сжигаемой смеси высококалорийного (природный и коксовый газы) и низкокалорийного (доменный газ) топлива.

Недостатком известной топочной камеры является то, что при сжигании совместно с газами твердого топлива с его тепловой долей, превышающей 0,3 0,4, тепловосприятие топки увеличивается и даже при максимально возможном перемещении ядра факела вверх температура перегретого пара ниже номинальной. Кроме того, при использовании горелок данной конструкции имеет место балластирование пылеугольного факела продуктами сгорания доменного газа, что приводит к снижению степени выгорания угля. Вместе с тем возможности горелок по снижению выбросов вредных газовых компонентов ограничены.

Наиболее близкой к предлагаемой является топочная камера парогенератора [2] где применяется горелочное устройство для совместного сжигания высококалорийного топлива (природный газ, мазут), подаваемого через его горизонтальную часть, и доменного газа, подаваемого по периферии верхнего наклонного сопла. Применение горелок обеспечивает повышение устойчивости горения нижнего и верхнего топливных потоков, а также эффект перемещения ядра факела по высоте топки в соответствии с изменением доли доменного газа в тепловом балансе котла.

Недостатком этой горелки является то, что в режимах работы с большой долей твердого топлива при отсутствии доменного газа поддерживать температуру перегретого пара не удается из-за более высокой светимости продуктов сгорания и уменьшения их объема. Концентрация окислов азота в дымовых газах при условии поддержания расчетных параметров горелки достигает высоких значений.

Предложена топочная камера, содержащая корпус и экранные трубы, наклонные сопла доменного газа и воздуха, угольной пыли и воздуха, горизонтальное сопло коксового, природного газов и воздуха, в которой расстояние между центрами выходных сечений сопла угольной пыли и воздуха и горизонтального сопла составляет (1,4 1,6)d, где d диаметр сопла угольной пыли и воздуха.

Топочная камера предложенной конструкции позволяет повысить эффективность сжигания смеси топлив, включающей угольную пыль, что проявляется в расширении диапазона регулирования тепловосприятия топочной камеры и поддержании номинального перегрева пара, а также позволяет снизить вредные выбросы.

На чертеже представлена топочная камера.

Она содержит корпус 1, верхние наклонные сопла для подачи доменного газа (ДГ) 2 и воздуха 3, горизонтальные сопла 4 для подачи природного газа (ПГ) 4, коксового газа (КГ) 5 и воздуха 6, нижние сопла угольной пыли (УП) 7 и воздуха 8.

При эксплуатации котлоагрегатов ТЭЦ предприятий черной металлургии возможны следующие комбинации сжигаемых топлив: УП, УП + КГ, УП + ДГ, УП + ПГ, УП + КГ + ДГ, УП + ПГ + ДГ, ДГ + КГ, ДГ + ПГ.

В комбинациях сжигания смеси топлив, включающей пыль промпродукта, предлагаемая камера работает следующим образом.

Угольная пыль (пыль промпродукта) подается в корпус 1 топочной камеры через нижнее сопло 7 под углом 25 35^о к горизонту, воздух поступает в количестве 0,7 0,8 от стехиометрического через нижнее сопло 8. При общем коэффициенте избытка воздуха в горелке α= 1,05 часть воздуха в количестве около 0,05 от стехиометрического подается в горизонтальное сопло 6 и остальной воздух (0,2 0,3 от стехиометрического) поступает в верхнее сопло 3.

Угольная пыль до встречи с воздухом горизонтального сопла 6 и верхнего сопла 3 выгорает на 65 70% При этом на начальном участке факела в условиях недостатка кислорода замедляется образование топливных окислов азота, а также образуются продукты химического недожога, что способствует восстановлению азота из образовавшихся окислов.

Поступившие через сопло 5 коксовый газ и через сопло 4 природный газ, частично сгорая при недостатке кислорода (в комбинациях УП + КГ + ДГ и УП + ПГ + ДГ), догорают после встречи с избыточным воздухом, подаваемым в верхнее сопло 3, что приводит к уменьшению концентрации окислов азота в продуктах сгорания.

Направление пылеугольного факела под углом 25 35^о вверх обеспечивает поднятие ядра факела, достаточное для поддержания номинальной температуры перегретого пара.

Доменный газ, поступающий через сопло 2, в комбинациях топлив УП + ПГ, УП + КГ + ДГ и УП + ПГ + ДГ составляет небольшую долю в тепловом балансе котла и не вносит существенного вклада в образование окислов азота.

В комбинациях при сжигании доменного газа с коксовым либо природным (ДГ + КГ и ДГ + ПГ) коэффициент избытка воздуха на горизонтальное 6 и верхнее 3 сопла составляет 0,7 0,8, на нижнее сопло 8 подается воздух в количестве 0,25 0,35 от стехиометрического. В этих комбинациях осуществляется ступенчатое сжигание топлива, обеспечивающее снижение концентрации окислов азота в продуктах сгорания. Направление потока доменного газа вниз и затягивание его горения приводит к опусканию ядра факела, увеличению тепловосприятия нижней части топочной камеры, что необходимо для поддержания температуры перегретого пара.

Использование: в топочных камерах котлоагрегатов для совместного сжигания пылеугольного топлива и горючих газообразных отходов металлургического производства. Сущность изобретения: топочная камера содержит корпус и наклонные патрубки доменного газа и воздуха, угольной пыли и воздуха, горизонтальную горелку, в которой расстояние между центрами выходных сечений сопла угольной пыли и воздуха и горизонтальной горелки составляет (1,4 1,6)D, где D диаметр сопла угловой пыли в воздухе. 1 ил.

ТОПОЧНАЯ КАМЕРА, содержащая вертикальный корпус, горизонтально установленную горелку, размещенные над ней с наклоном вниз патрубки вторичного воздуха и доменного газа, отличающаяся тем, что под горелкой дополнительно установлены с наклоном вверх сопла подачи воздуха и угольной пыли, а расстояние между центрами выходных сечений горелки и нижних наклонных сопл равно h (1,4 1,6)d, где d диаметр сопла подачи воздуха.