ТОПКА Российский патент 1995 года по МПК F23C5/28 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано как устройство для сжигания топлива в паровых и водогрейных котлах.

Известна топка, содержащая расположенные на противоположных стенах горелки, образующие вертикальные и горизонтальные ряды.

Недостатками такой топки являются высокий уровень образования оксидов азота в ее объеме и ненадежная работа экранных труб стен, не содержащих горелки, из-за повышенного локального тепловыделения факела в зоне соударения струй противолежащих горелок.

Техническая задача, решаемая в изобретении, заключается в обеспечении процесса перемешивания топлива с воздухом в относительно низкотемпературной зоне, что позволит повысить надежность работы топки и снизить образование оксидов азота.

В топке, содержащей на противоположных стенах в горизонтальных и вертикальных рядах пары расположенных напротив друг друга горелок, причем в каждой паре установлены горелки разного назначения, а в горизонтальных и вертикальных рядах эти горелки расположены с чередованием, указанная техническая задача решается тем, что в каждой паре одна из горелок выполнена прямоточной, а другая вихревой.

Благодаря установке в каждой паре разных по конструкции горелок зона перемешивания смещается из центральной высокотемпературной зоны топки к вихревой горелке, причем в соседних рядах зона перемешивания (т.е. интенсивного горения) смещается к противоположным стенам топки. Эти факторы снижают среднюю температуру в топке и приводят к более глубокому подавлению оксидов азота. Кроме того, уменьшается тепловое напряжение центральной части экранов, не содержащих горелки.

На фиг.1 изображена топка, продольный разрез, один из вариантов; на фиг. 2 показан разрез А-А на фиг.1.

Топка содержит на противоположных стенах 1 и 2 в вертикальных и горизонтальных рядах пары расположенных напротив друг друга горелок 3, 4. В каждой паре одна из горелок, в данном случае 3, выполнена прямоточной, а расположенная напротив нее горелка 4 вихревой. Кроме того, топка содержит воздушные сопла 5, установленные на стенах 1 и 2 выше верхних горелок 3, 4. В каждом горизонтальном и вертикальном ряду вихревые 4 и прямоточные 3 горелки установлены с чередованием.

Топка может работать на угольной пыли и высокореакционном топливе. На угольной пыли топка работает следующим образом. Через прямоточные горелки 3 в топку подают угольную пыль в смеси с первичным воздухом, а через вихревые горелки 4 и воздушные сопла 5 соответственно вторичный и третичный воздух. Незабалластированные излишним воздухом пылевоздушные струи быстро прогреваются и загораются. Прямоточные факелы горелок 3 при подходе к противоположным стенам перемешиваются с сильно раскрывающимися струями вторичного воздуха, которые поступают в топку из противолежащих вихревых горелок 4, отключенных по топливу, и имеют составляющую скорости, направленную встречно скорости прямоточных факелов горелок 3. В указанных зонах перемешивания выгорает до 85% угольной пыли. Недогоревшая пыль догорает в зоне перемешивания поднимающегося факела со струями третичного воздуха, вытекающими в топку из сопл 5. Для надежного зажигания основной массы пыли сбросной воздух пылесистем, содержащий мелкую пыль, уносимую из циклонов, может быть подан в топку через внутренний канал вихревых горелок 4 закрученным потоком.

При сжигании высокореакционного топлива (газа и мазута) топка работает следующим образом. Высокореакционное топливо в смеси с первичным воздухом поступает в топку через вихревые горелки 4 и загорается. Вторичный и третичный воздух поступает в топку соответственно через прямоточные горелки 3, отключенные по пылеугольному топливу, и через воздушные сопла 5. В результате происходит дожигание топлива. Через прямоточные горелки 3 в топку могут подаваться газы рециркуляции в смеси с воздухом при их различном соотношении.

Трехступенчатое сжигание топлива, либо двухступенчатое (при отсутствии сопл 5) обеспечивает снижение образования оксидов азота. Этому содействует то, что зоны перемешивания вторичного воздуха с факелом расположены поочередно у стен 1 и 2, что снижает температуру факела в этих зонах. Это обеспечивается тем, что в каждой паре горелок одна из них имеет дальнобойный прямоточный факел, а противолежащая сильно раскрывающийся вихревой. В то же время вихревые и прямоточные горелки в рядах установлены с чередованием. В результате ядро факела рассредотачивается и имеет меньшую температуру нежели в топке-прототипе.

Таким образом, предлагаемая топка может быть использована в водогрейных и паровых котлах ТЭС, в химической и других отраслях промышленности для обеспечения низкого уровня образования оксидов азота и высокой надежности топочных экранов.

Использование: для сжигания топлива в паровых и водогрейных, котлах. Сущность изобретения: топка содержит пары горелок, расположенные в горизонтальных и вертикальных рядах напротив друг друга. В каждой паре установлены горелки разного способа работы, причем в горизонтальном и вертикальных рядах эти горелки расположены с чередованием. Благодаря тому, что в каждой паре одна из горелок выполнена прямоточной, а другая винхревой, зона перемешивания смещается из высокотемпературной центральной зоны к вихревой горелке, причем в соседних рядах зона интенсивного горения смещена к противоположным стенкам. Это позволяет повысить надежность работы и снизить образование оксидов азота. 2 ил.

ТОПКА, содержащая расположенные на противоположных стенах пары горелок, образующие вертикальные и горизонтальные ряды, отличающаяся тем, что в каждой паре горелок одна из них выполнена прямоточной, а расположенная напротив нее вихревой, причем в горизонтальных и вертикальных рядах эти горелки установлены с чередованием.