ТОПКА Российский патент 1997 года по МПК F23C7/02 

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

Известна топка, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания с многоярусными горелками, установленными в вертикальных горелочных блоках, и соплами газов рециркуляции, установленными над горелками [1]
Недостатком известной топки является сильное балластирование корня факела горелок холодными газами рециркуляции, что ведет к позднему зажиганию, отрыву факела и затягиванию процесса горения.

Известна топка котла П-67, содержащая многоярусную систему пылеугольных горелок, установленную в экранированных амбразурах вертикальных стенок камеры сгорания с соплами газов рециркуляции, расположенными между рассредоточенными соплами аэросмеси в каждой горелке, при этом горелки установлены в вертикальных блоках [2]
Недостатком известной топки является сильное балластирование корня факела горелок холодными газами рециркуляции, что затягивает процесс воспламенения и выгорания топлива, кроме того, значительные межярусные расстояния /5 м/ способствуют торможению струи в факеле окружающими факел газами, что ведет к провисанию факела и прекращению тангенциальной крутки топлива в камере сгорания, что нарушает топочный процесс и ведет к затягиванию горения топлива, шлакованию поверхностей и т.д.

Известна экранированная топочная камера, содержащая двухсветные экраны, расположенные перпендикулярно к ее фронтовой стенке с установленными между экранами горелками, причем экраны расположены от фронтовой стени на расстоянии, равном 0,5-1,0 ширины горелки, и имеют длину, равную 3-5 ширины горелки [3]
Недостатком известной экранированной топки является перетягивание газов от соседней горелки через промежуток между экранами и фронтовой стенкой и встречное соприкосновение потоков газа, идущих к горелке и от горелки. Кроме того, установка экранов, выдвинутых в топочную камеру, исключает их применение в топках с тангенциальной круткой.

Известна топка с экранированными стенками, имеющими выходные амбразуры, также снабженные экранами, и подключенные к амбразурам сопла с автономными каналами, при этом внутри амбразуры симметрично относительно сопл установлены экранные трубы, установленные с зазорами между экранами амбразуры и соплами [4]
Недостатками известной топки являются сложность выполнения разводки при многоярусных соплах и возможность прохода газов между трубами внутреннего экрана.

Задача изобретения упрощение конструкции и стабилизации воспламенения и горения топлива.

Задача решается тем, что в топке, содержащей экранированные стенки с выходными амбразурами, снабженными экранами, и подключенные к амбразурам сопла с автономными каналами, при этом внутри амбразуры симметрично относительно сопл расположены экранные трубы, установленные с зазорами между экранами амбразуры и соплами, согласно изобретению выходные амбразуры выполнены в виде вертикального желоба с боковыми стенками, установленными под углом друг к другу, с углом раскрытия, равным углу раскрытия факела, включающего в себя все горелки вертикального блока, экранные трубы, установленные внутри амбразуры, выполнены из вертикальных плоских газоплотных ширм, установленных параллельно боковым стенкам амбразуры, при этом расстояние между входными торцами ширм больше ширины сопл горелок, а выходные торцы ширм выполнены на уровне экранированных стенок.

Выполнение амбразур горелок в виде вертикального желоба, включающего в себя все горелки вертикального блока, с боковыми стенками, установленными под углом друг к другу, с углом раскрытия, равным углу раскрытия факела, а экранные трубы, установленные внутри амбразур, выполнены из вертикальных плоских газоплотных ширм, установленных параллельно боковым стенкам амбразур, при этом расстояние между входными торцами ширм больше ширины сопл горелок и выходные торцы ширм выполнены на уровне экранированных стенок, что позволяет организовать эжекцию горячих топочных газов из камеры сгорания через простенки между ширмами и боковыми стенками желоба к корню факела. Это облегчает воспламенение и стабилизирует горение. Кроме того, выполнение внутренних экранов, установленных внутри амбразур, из плоских вертикальных газоплотных ширм значительно упрощает конструкцию внутренних экранов, так как не требуется разводка труб вокруг каждого горелочного сопла. Установка боковых стенок амбразур под углом друг к другу, равным углу раскрытия факела, позволяет свободно раскрыться факелу между ширмами внутренних экранов, параллельных боковым стенкам, что исключает их шлакование. Выполнение ширины горелочных сопл меньше расстояния между входными торцами ширм позволяет организовать эжекцию топочных газов из центральной камеры сгорания к корню факела, так как струя, выходящая из горелочных сопл внутри ширм, затягивает газы между ширмами и боковыми стенками амбразур из топки. Выполнение выходных торцов ширм на уровне экранированных стенок топки позволяет использовать предлагаемое устройство в призматических топках с тангенциальной круткой факела в центральной камере сгорания, так как торцы ширм, установленные заподлицо с экранированными стенками, не препятствуют вращению факела в камере сгорания, наоборот, вращение факела способствует проходу газов к корню факела.

Таким образом, организация эжекции топочных газов из камеры сгорания к корню факела горелок способствует воспламенению и стабилизирует горение, исключая отрыв факела при падении нагрузки. Кроме того, затягивание газов из центра топки к устью горелок усредняет температуры по сечению топочной камеры, а установка всех горелок в одном вертикальном желобе уменьшает расстояние между ярусами горелок, усиливает вертикальную жесткость факела и увеличивает тангенциальную крутку, так как потоки всех горелок в вертикальном блоке образуют единый плоский вертикальный факел, что исключает падение скорости в потоке из-за сопротивления среды, при этом стенки амбразур обдуваются горячими газами, идущими к горелкам, а стенки ширм обдуваются воздухом, выходящим из воздушных коробов горелок. Установка вертикальных ширм в горелочном поясе снижает температуру газов в топке, что исключает подачу газов рециркуляции в горелки. Растопка котла также облегчается, так как растопочные горелки могут быть установлены на нижнем торце желоба и при включении их можно воспламенить весь вертикальный блок горелок за счет самотяги в желобе и плотной установки горелок одна над другой без промежутков. При этом рассредоточенные сопла, расположенные горизонтально, могут быть установлены вертикально, что исключает промежутки между горелками. Так, например, высота горелки на котле П-67 составляет около 2,5 м вместе с амбразурой, при этом два из четырех рассредоточенных сопел установлены горизонтально. При вертикальной установке всех горелок путем перестановки горизонтальных сопл в вертикальный ряд общая высота одной горелки составит около 5 м, а зона активного горения 20 22 м, что снижает температурный уровень в зоне активного горения без вдувания газов рециркуляции /что мешает воспламенению и горению/.

На фиг.1 изображен поперечный разрез амбразуры горелки; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1.

Топка содержит экранированные стенки 1 с выходными амбразурами 2, снабженные экранами 3 и подключенные к амбразурам сопла 4 и 5 горелок 6. Сопла 4 подсоединены к воздушному коробу 7, внутри которого установлены одна над другим в вертикальном блоке сопла 5 подачи аэросмеси, рассредоточенные по всему вертикальному ряду. Сопла 5 подачи аэросмеси имеют автономные каналы 8, подсоединенные к пыледелителю 9. На автономных каналах 8 установлена регулирующая арматура 10. Выходные амбразуры выполнены в виде вертикального желоба с боковыми стенками 11 и 12, установленными под углом друг к другу, равному углу раскрытия факела. Внутри амбразуры 2 установлены параллельно боковым стенкам 11 и 12 вертикальные плоские газоплотные ширмы 13 и 14, при этом расстояние между входными торцами 15 и 16 ширм больше ширины сопл горелок 6, а выходные торцы 17 и 18 ширм 13 и 14 выполнены на уровне экранированных стенок 1 топки. На нижнем торце 19 амбразуры 2 установлена растопочная горелка 20. Между ширмами 13 и 14 и боковыми стенками 11 и 12 имеются щелевые зазоры 21 и 22, а между ширмами 13,14 и горелками 6 зазоры 23. Вертикальная стенка 24 амбразуры 2, расположенная между боковыми стенками 11 и 12, на которой установлены горелки 6, выполнена также экранированной.

Экранированные стенки 1 топки могут быть многогранными и горелки 6 располагаться на каждой грани стенок 1, в частности в топках с тангенциальным расположением горелок.

Топка работает следующим образом.

Включается растопочное устройство 20 и прогревается амбразура 2, затем на пусковую мощность включаются горелки 6 с помощью регулирующей арматуры 10 последовательно снизу доверху. Факел растопочной горелки 20 пересекает все горелки 6, что облегчает растопку, так как одной горелкой 20 поджигается весь вертикальный блок горелок 6. Так как горелки вплотную стоят одна над другой, разделенные лишь соплами 4 воздуха, размещенными по их периметру, то вышестоящая горелка зажигается от предыдущей, и так до последнего яруса. После выхода топки на номинальный режим растопочная горелка 20 отключается. При стабильном горении такое отключение может быть отключено и раньше. При нормальном режиме при работе горелок 6 происходит эжекция горячих топочных газов из середины топки к корню факела горелок 6 через щелевые зазоры 21, 22 и 23, что способствует стабилизации горения, термоподготовке пыли при ее проходе между ширмами 13 и 14 вместе с горячими дымовыми газами и улучшает распределение температур по сечению топки, так как газы из центра топки все время затягиваются в горелки 6 и выбрасываются обратно. Это активизирует горизонтальные перемещения пыли внутри камеры сгорания и улучшает теплосъем экранами 3 и ширмами 13 и 14, так как горячие газы постоянно движутся вдоль этих экранов. Поскольку ширмы 13 и 14 утоплены в нишах амбразур 2, то они не мешают тангенциальной крутке факела в топке. Установка горелок 6 в едином вертикальном блоке с общей амбразурой 2 и общим воздушным коробом 7, в котором равномерно рассредоточены сопла 5 подачи аэросмеси, исключая трение каждого изолированного факела о среду в топке, движущуюся в другом направлении, что стабилизирует факел по вертикали, исключая его провисание и потерю скорости. Увеличение высоты активной зоны горения за счет увеличения высоты горелочного блока снижает температурный уровень в зоне активного горения без вдувания холодных газов рециркуляции через горелки, что отрицательно влияет на скорость выгорания пыли и воспламенение, отрывает факел от устья горелки на несколько метров.

Таким образом, установка ширм 13 и 14 в амбразуре 2, общей для всех горелок вертикального блока, параллельно боковым стенкам амбразуры, установленным с разворотом в сторону топки на угол, равный углу раскрытия факела, позволяет организовать рециркуляцию горячих топочных газов к корню факела горелок, что усредняет температуры по сечению топки, охлаждает температурный уровень в зоне активного горения, способствует термоподготовке топлива до выхода его в топочную камеру и улучшает условия воспламенения и горения, так как при отрыве факела он снова воспламеняется от горячих топочных газов, постоянно поступающих к выходу из горелки. За счет плотной установки горелок в вертикальном ряду увеличиваются вертикальная устойчивость факела и его дальнобойность, а также улучшаются условия растопки котла, когда с помощью одной растопочной горелки можно воспламенить все горелки вертикального ряда.

Изобретение касается сжигания топлива и может быть применено на электрических станциях. Задача изобретения - стабилизация воспламенения и горения и упрощение конструкции. Топка содержит экранированные стенки 1 с выходными амбразурами 2, выполненными в виде вертикального желоба, общего для всех сопл вертикального блока горелок 6. Боковые стенки 11 и 12 амбразуры 2 выполнены под углом друг к другу, равным углу раскрытия факела, параллельно которым внутри амбразуры 2 установлены вертикальные газоплотные ширмы, входные торцы которых расположены на расстоянии, превышающем ширину сопл горелок 6, а выходные торцы размещены на уровне экранирования стенок 1. На нижнем торце амбразуры 2 установлена растопочная горелка 20. 3 ил.

Топка, содержащая экранированные стенки с выходными амбразурами, снабженными экранами, и подключенные к амбразурам сопла с автономными каналами с регулирующей арматурой, при этом внутри амбразуры симметрично относительно сопл расположены экранные трубы, установленные с зазорами между экранами амбразуры и соплами, и растопочную горелку, отличающаяся тем, что амбразуры выполнены в виде вертикального желоба, включающего в себя все сопла горелок вертикального блока, с боковыми стенками, установленными под углом друг к другу, равным углу раскрытия факела, при этом экранные трубы, установленные внутри амбразуры, выполнены из вертикальных плоских газоплотных ширм, установленных параллельно боковым стенкам амбразуры, расстояние между входными торцами ширм больше ширины сопл горелок, выходные торцы горелок выполнены на уровне экранированных стенок, а растопочная горелка установлена по оси вертикального блока горелок на нижнем торце амбразуры.