СПОСОБ РАБОТЫ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЧЕТЫРЕХГРАННОЙ ТОПКИ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО И ПЫЛЕВИДНОГО ТОПЛИВА Российский патент 1997 года по МПК F23C1/12 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах тепловых электростанций, сжигающих газообразное и пылевидное топлива.

Известна вертикальная четырехгранная топка для совместного сжигания газообразного и пылевидного топлива, содержащая пылевые горелки, размещенные на одной из стен топки, а также газовые горелки, установленные на примыкающих боковых стенах под пылеугольными горелками, и воздушные сопла, установленные на стене, противоположной стене с пылевыми горелками, над последними на определенной высоте (см. а.с. СССР N 1673784, кл. F 23 C 1/12 от 1989 г. Б.И.32,1991).

Известен способ работы такой топки, осуществляемый путем ввода топлива и воздуха через газовые и пылеугольные горелки и воздушные сопла с определенными расходами, обеспечивающими определенный уровень степени выгорания топлива и концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания. Недостаток данной топки и способа ее работы ухудшенный радиационный теплообмен между факелом и экранами топки из-за сильного загрязнения золошлаковым материалом, образующимся в результате выгорания угольной пыли, экранированной стены с воздушными соплами, противоположной стене с пылеугольными горелками, а также достаточно высокий уровень концентрации оксидов азота в отводимых дымовых газах, не отвечающий современным требованиям, предъявляемых к энергетическим котлам (см. а.с. СССР N 1673784, кл. F 23 C 1/12 от 1989 г. Б.И. 32, 1991).

Известна также четырехгранная топка с воздушными соплами, размещенными над горелками на двух противоположных стенах: на стене с горелками и противоположной стене (см. книгу Стырикович М.А. Катковская К.Я. Серов Е.П. Парогенераторы электростанций. М-Л. Энергия, 1966, с. 102).

Известен способ работы такой топки, реализуемый путем ввода топлива и воздуха через горелки и воздушные сопла (см. книгу Стырикович М.А. Катковская К. Я. Серов Е.П. Парогенераторы электростанций. М-Л. Энергия, 1966, с.102).

Данной топке и способу присущи те же недостатки: существенное загрязнение стены, противоположной стене с горелками, с ухудшением теплообмена и высокий уровень концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания.

Задача настоящего изобретения повышение эффективности теплообмена в топке путем уменьшения загрязнения экранов и снижение концентрации оксидов азота в отводимых продуктах сгорания.

Для этого при реализации способа работы вертикальной четырехгранной топки для совместного сжигания газообразного и пылевидного топлив путем ввода потоков пыли и воздуха с недостатком для полного сгорания через установленные на одной из стен горелки, газа и воздуха также с недостатком для полного сгорания через установленные под пылевыми на примыкающих стенах горелки, и компенсирующих потоков воздуха для дожигания через сопла над вводимыми потоками топлива со стены с пылевыми горелками и с противоположной ей стены, воздушные потоки подают навстречу друг другу, при этом, расход воздуха через сопла с пылевыми горелками поддерживают равными V (1,5 3,5) V_о, а скорость его истечения W (0,8 2,5) W_о, где V_о и W_о - расход и скорость истечения воздуха через сопла с противоположной стены, м³/с и м/с соответственно. Поддержанием соотношений W/W_о 0,8 - 2,5 и V/V_о 1,5 4,5 достигается увеличение параметра - коэффициента тепловой эффективности экранов топочной камеры (q_пад., q_отр., q_воспр. падающий, отраженный и воспринятый тепловые потоки, кВт/м²), характеризующего интенсивность протекания процесса радиационного теплообмена в топке, определяемого путем локального зондирования и дальнейшего усреднения результатов зондирования. Кроме того, обозначенные диапазоны V/V_о и W/W обеспечиваю снижение концентрации оксидов азота СNO_х в отводимых продуктах сгорания. Чем выше параметр ψ_э и чем ниже концентрация CNO_х, тем эффективнее cпособ работы вертикальной четырехгранной топки, продуктах сгорания.

Так при сравнении со способом по а.с. СССР номер 1673784, М.кл. F 23 C 1/12 от 1989 г.), по которому одновременно сжигаются природный газ и пылевидное топливо, а параметры ψ_э= ψoэ

и СNO_х C^oNO_x получено улучшение процесса сжигания. На котле БКЗ 210 140Ф паропроизводительностью 210 т/ч ТЭЦ-2 г. Челябинска при реализации предлагаемого способа путем сжигания природного газа Бухарского месторождения и Челябинского бурого угля были заданы соотношения W/W_o 1,5 и V/V_о 2,5, давшие после замеров ψ_э= 1,2ψ_o и CNO_x= 0,7C^oNO_x, то есть получено заметное качественное и количественное улучшение процесса сжигания. При незначительных отклонениях в меньшую или большую стороны параметров W/W_о и V/V_о cущественного изменения ψ_э и СNO_х не происходило. При достижении W/W_о 0,8; W/W_о 2,5; V/V_о 1,5; V/V_о 4,5 (по крайней мере одного из значений) параметры ψ_э= (1,18-1,19)ψoэ CNO_х (0,71 0,75) C^oNO_x, то есть не намного отклонялись в сторону ухудшения. А как только хотя бы один из параметров W/W_о < 0,8; W/W_о > 2,5; V/V_о < 1,5; V/V_о > 4,5 значения коэффициента тепловой эффективности ψ_э и концентрации оксидов азота CNO_х резко скачкообразно ухудшались, достигая величин ψ_э≅ 1,0ψoэ и CNO_x≥ C^oNO_x, то есть достигали значений, характерных для способа по а.с. СССР 1673784, кл. F 23 C 1/12 от 1989 г. или становились еще хуже. Отсюда следует, что диапазоны W/W_о 0,8 2,5 и V/V_o 1,5 4,5 в условиях встречного ввода воздушных потоков являются оптимальными, они обуславливают новое качество процесса сжигания газообразного и пылевидного топлив, ранее в практике и литературе неизвестны. Диапазон высоты (отметки) места ввода воздушных потоков над горелками оговорен а.с. СССР N 1673784, кл. 23 С 1/12 от 1989 г. выход за его границы приводит к ухудшению степени выгорания топлива.

На фиг.1 предсталена схема устройства четырехгранной вертикальной топки для совместного сжигания газообразного и пылевидного топлив, в котором реализуется предлагаемый способ, продольный разрез на фиг.2,3,4 разрезы А-А, Б-Б, В-В на фиг.1.

Четырехгранная вертикальная топка для реализации способа ее работы содержит камеру сгорания 1 с экранами 2, на одной из стен 3 которой размещены пылеугольные горелки 4, а на стенах 5, примыкающих к стене 3 газовые горелки 6, уровень установки которых ниже уровня установки горелок 4; на стене 7, противоположной стене 3, установлены воздушные сопла 8, а на стене 3 - дополнительные сопла 9.

Способ реализуется путем ввода потоков пыли воздуха с недостатком для полного сгорания через горелки 4, газа и воздуха также с недостатком для полного сгорания через горелки 6, а также дожигающего воздуха через сопла 8 и 9. Потоки топлива и воздуха, истекая из горелок, вступают в окислительную реакцию с выделением тепла и образованием пламени. Потоками воздуха, вводимыми через сопла над горелками, топливо дожигают.

При этом, если в соплах 9 установить расход (1,5 4,5) V_о, а скорость истечения воздуха (0,8 2,5) W_о (где V_о W_о - расход и скорость воздуха через сопла 8), то происходит минимальное загрязнение стены 7, противоположной стене 3 с пылевыми горелками 4, коэффициент тепловой эффективности экранов 2 становится максимальным, они забирают из топки максимальное количество тепла, а температурный уровень потока продуктов сгорания на выходе из топки при этом минимальный; кроме того минимальной является концентрация оксидов азота.

Использование: на котлах ТЭС, сжигающих органическое топливо. Сущность изобретения: способ реализуется путем ввода потоков пыли и воздуха с недостатком для полного сгорания через установленные на одной из стен горелки, газа и воздуха также с недостатком для полного сгорания через установленные под пылевыми на примыкающих стенках горелки, и компенсирующих потоков воздуха для дожигания через сопла над вводимыми потоками топлива со стены с пылевыми горелками и с противоположной ей стены. Воздушные потоки подают с противоположных стен навстречу друг другу, причем расход и скорость воздуха через сопла на стене с пылевыми горелками равны (1,5 - 4,5) V_o и (0,8 - 2,5) W_о, где V_о и W_о - расход и скорость истечения воздуха через сопла с противоположной стены, м³/с и м/с. 4 ил.

Способ работы вертикальной четырехгранной топки для совместного сжигания газообразного и пылевидного топлива путем ввода потоков пыли и воздуха с недостатком для полного сгорания через установленные на одной из стен горелки, газа и воздуха также с недостатком для полного сгорания через установленные под пылевыми на примыкающих стенах горелки, и компенсирующих потоков воздуха для дожигания через сопла над вводимыми потоками топлива со стены с пылевыми горелками и с противоположной ее стены, отличающийся тем, что потоки воздуха через сопла на стене с пылевыми горелками подают навстречу потокам воздуха, истекающим с противоположной стены, его расход поддерживают равным (1,5 - 4,5)V₀, а скорость истечения (0,8 2,5)W₀, где V₀ и W₀ расход и скорость истечения воздуха через сопла с противоположной стены, м³/с и м/с.