ТОПКА Российский патент 1998 года по МПК F23C5/28 

Изобретение относится к устройствам для сжигания различных видов топлива, в том числе пылеугольного и высокореакционного, и может быть использовано на энергетических котлах.

Известна топка, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания, топливные горелки, горелки доменного газа и сопла вторичного воздуха, размещенные на одной вертикальной стенке камеры сгорания, причем горизонтально направленные топливные горелки установлены ниже наклоненных вниз горелок доменного газа и сопл вторичного воздуха [1].

Недостатком этой топки при сжигании наряду с доменным газом угольной пыли, подаваемой в топку через топливные горелки, является неустойчивое зажигание угольной пыли и доменного газа вследствие подачи всего количества вторичного воздуха спутно с доменным газом в корень пылеугольного факела, а также сепарация несгоревшей угольной пыли в холодную воронку с образованием недожога.

Наиболее близким техническим решением из известных к предлагаемому является топка, содержащая холодную воронку, расположенную под вертикальной призматической камерой сгорания, на одной вертикальной стенке которой установлены пылеугольные горелки, направленные наклонно вниз, и нижерасположенные горелки высокореакционного топлива, а на противоположной вертикальной стенке - воздушные сопла [2].

Недостатком этой топки при сжигании угольной пыли является то, что при одностороннем размещении горелок высокореакционного топлива, играющих роль сопл вторичного воздуха, пылеугольный факел, увлекаемый вторичным воздухом, направлен к противоположной стенке, что может привести к ее шлакованию, нарушению аэродинамики ступенчатого сжигания пыли и процесса подавления оксидов азота в топочном объеме.

Задачей изобретения является повышение надежности и экономичности работы топки, а также эффективности подавления оксидов азота в ее объеме путем устранения отмеченных недостатков.

Поставленная техническая задача решается тем, что в топке, содержащей холодную воронку, расположенную под вертикальной призматической камерой сгорания, на одной вертикальной стенке которой установлены пылеугольные горелки, направленные наклонно вниз, и ниже расположенные горелки высокореакционного топлива, а на противоположной вертикальной стенке - воздушные сопла, согласно изобретению на этой же стенке ниже их уровня размещены установленные наклонно вверх комбинированные сопла в топку по меньшей мере, одного из компонентов: сушильного агента пылесистем, воздуха, угольной пыли, высокореакционного топлива и газов рециркуляции.

В варианте исполнения наклоненные вниз пылеугольные горелки могут быть дополнительно снабжены устройствами ввода в топку высокореакционного топлива.

Кроме того, комбинированные и воздушные сопла могут быть выполнены с вертикально-щелевыми выходными сечениями.

Установленные с наклоном вверх комбинированные сопла защищают от шлакования стенку, на которой они расположены, отжимая от нее факел за счет кинетической энергии струй. Комбинированные сопла обеспечивают также более высокую эффективность перемешивания реагентов, т.е. повышают экономичность работы топки и эффективность подавления в ней оксидов азота.

На фиг. 1 изображен вариант исполнения предлагаемой топки в продольном разрезе; на фиг. 2 - то же, в горизонтальном разрезе.

Топка содержит вертикальную призматическую камеру сгорания 1 с холодной воронкой 2. на стенке 3 камеры 1 установлены с наклоном вниз на 60^o шесть пылеугольных горелок 4 с устройствами ввода высокореакционного топлива 5 (в данном случае газа) и шесть нижерасположенных горелок 6 высокореакционного топлива, направленных горизонтально, а на противоположной стенке 7 - двенадцать воздушных сопл 8, которые в данном исполнении направлены горизонтально и расположены несколько ниже уровня размещения пылеугольных горелок 4. Ниже сопл 8, в данном случае напротив горелок высокореакционного топлива 6, установлено с наклоном вверх на 40^o шесть комбинированных сопл 9. Эти сопла 9, а также воздушные сопла 8 выполнены с вертикально-щелевыми выходными сечениями 10 и 11 соответственно.

На пылеугольном топливе топка работает следующим образом.

Через пылеугольные горелки 4, установленные на стенке 3, в камеру сгорания 1 вводится наклонно вниз пылевоздушная смесь и загорается в ней. Вторичный воздух поступает в камеру сгорания 1 через горелки 6 высокореакционного топлива той же стенки. Он взаимодействует с факелом, препятствует выпадению несгоревшей пыли в холодную воронку 2 и направляет факел к противоположной стенке 7 камеры сгорания 1. Здесь факел перемешивается со струями сушильного агента пылесистем и воздуха, вытекающими наклонно вверх из комбинированных сопл 9, разворачивающими факел вверх и препятствующими шлакованию стенки 7, факел взаимодействует с третичным воздухом, поступающим в камеру 1 из сопл 8. Для раннего зажигания пыли и снижения образования топливных оксидов азота через трубки газовых горелок 5 в свежие пылевоздушные струи горелок 4 вводится высокореакционное топливо - газ. Для лучшего перемешивания факела со струями, вводимыми в камеру 1 из комбинированных 9 и воздушных 8 сопл, выходные сечения указанных сопл 10 и 11 соответственно выполнены вертикально щелевыми.

На высокореакционном топливе (газе и мазуте) топка работает следующим образом.

Через горелки 6 в камеру сгорания 1 вводится высокореакционное топливо в ней. Дополнительно высокореакционное топливо вместе с воздухом может быть подано в камеру 1 через устройства 5, которыми снабжены пылеугольные горелки 4. По ходу движения факела через комбинированные 9 и воздушные 8 сопла подается соответственно вторичный и третичный воздух. В камеру сгорания 1 вместе с воздухом могут быть поданы газы рециркуляции через все горелки и сопла. Они также могут быть введены в камеру 1 только через комбинированные сопла 9.

Таким образом в топке осуществляется трехступенчатое сжигание как пылеугольного, так и высокореакционного топлива при надежном его зажигании и интенсивном перемешивании со вторичным и третичным воздухом. Эти особенности сжигания должны обеспечить надежную и экономичную работу топки и значительное снижение образования в ней оксидов азота.

Использование: для сжигания различных видов топлива в энергетических котлах. Сущность изобретения: топка содержит вертикальную призматическую камеру сгорания 1, под которой расположена холодная воронка 2, а на вертикальной стенке 3 камеры 1 установлены пылеугольные горелки 4 с устройствами ввода 5 высокореакционного топлива, направленные наклонно вниз, и горелки 6 высокореакционного топлива, расположенные ниже и направленные горизонтально, а на противоположной стенке 7 расположены воздушные сопла 8, ниже уровня которых на той же стенке 7 установлены ориентированные наклонно вверх комбинированные сопла 9 ввода в топку по меньшей мере одного из компонентов: сушильного агента пылесистем, воздуха, угольной пыли, высокореакционного топлива и газов рециркуляции. В топке трехступенчатого сжигания пылеугольного и высокореакционного топлива при надежном его зажигании и интенсивном перемешивании со вторичным и третичным воздухом обеспечивается технический результат-подавление оксидов азота. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Топка, содержащая холодную воронку, расположенную под вертикальной призматической камерой сгорания, на одной вертикальной стенке которой установлены пылеугольные горелки, направленные наклонно вниз, и нижерасположенные горелки высокореакционного топлива, а на противоположной вертикальной стенке - воздушные сопла, отличающаяся тем, что на этой же стенке ниже уровня размещения воздушных сопл установлены направленные наклонно вверх комбинированные сопла ввода в топку по меньшей мере одного из компонентов: сушильного агента пылесистем, воздуха, угольной пыли, высокореакционного топлива и газов рециркуляции. 2. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что наклоненные вниз пылеугольные горелки дополнительно снабжены устройствами ввода в топку высокореакционного топлива. 3. Топка по п.1, отличающаяся тем, что комбинированные и воздушные сопла выполнены с вертикально щелевыми выходными сечениями.