ТОПКА Российский патент 2002 года по МПК F23C5/08 

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

Известна топка, содержащая нижнее ограждение, вeтикaльную прямоугольную камеру сгорания, на больших стенах которой напротив друг руга установлены топливовоздушные сопла (горелки). Горизонтальные проекции геометрических осей сопл (горелок) направлены под углом в разные стороны относительно вертикальных плоскостей, проходящих через центры установки горелок на стенах. Смежные горелки одного яруса данной стены направлены под углом в противоположные стороны относительно указанных плоскостей /1/.

Недостатком этой топки является стехиометричность сжигания, что приводит к высокому образованию оксидов азота в камере сгорания. Кроме того, топка не может работать на пылевидном топливе из-за возможности шлакования простенков между горелками, т. к. они подвержены прямому удару струй смежных горелок противоположной стены.

Частично эти недостатки устранены в топке, содержащей вертикальную прямоугольную камеру сгорания, на одной большой стене которой установлены пылеугольные горелки, а на противоположной - воздушные соплa, причeм горизонтальные проекции геометрических осей тех и других направлены на пересечение большой вертикальной плоскости симметрии камеры сгорания равномерным горизонтальным шагом /2/.

Недостатком этой топки остается возможность шлакования простенков между воздушными соплами из-за прямого удара пылевоздушных струй. Кроме того, хвостовые массы пылевоздушных и воздушных струй могут выйти в верхнюю часть топки недостаточно взаимно перемешанными, что обычно приводит к увеличению избытка воздуха либо к появлению повышенного мехнедожога.

Задачей изобретения является повышение экономичности сжигания топлива при обеспечении глубокого подавления образования оксидов азота в топке.

Поставленная техническая задача решается тем, что в топке, содержащей нижнее ограждение, вертикальный участок прямоугольной камеры сгорания, размещенные на больших ее стенах пылевоздушные и вoздушные сопла, геометрические оси которых направлены на пересечение большой плоскости симметрии камеры сгорания с равномерным горизонтальным шагом, пылевоздушные и воздушные сопла установлены по ширине двух стен в шахматном порядке; горизонтальные проекции геометрических осей воздушных сопл направлены перпендикулярно большим стенам камеры сгорания, а пылевоздушных - под углом к ним, равным arctg B/4S, где S - шаг установки одноименных сопл по ширине каждой большой стены, а В - расстояние между ними; пылевоздушные сопла, за исключением крайних, выполнены из двух отсеков, расположенных непосредственно друг над другом и в горизонтальной проекции направленных в противоположные стороны, а крайние пылевоздушные сопла направлены в сторону центральной зоны камеры сгорания. В варианте исполнения топки техническая задача решается также тем, что над пылевоздушными соплами дополнительно установлены наклоненные вниз комбинированные сопла ввода в камеру сгорания по меньшей мере одного из компонентов: сушильного агента пылесистем, воздуха и газов рециркуляции.

При указанной компоновке пылевоздушных и воздушных сопл обеспечивается равномерность тепловыделения по горизонтальному сечению камеры сгорания. К корням пылевоздушных струй принудительно подводятся воздушные струи в смеси с горящими топочными газами, что обеспечивает ранний прогрев и зажигание угольной пыли. Загоревшиеся угольные частицы за счет инерционности внедряются в воздушные потоки вблизи большой плоскости симметрии камеры сгорания, в свою очередь, интенсивно их прогревая. Хвостовые массы струй отталкиваются от противоположных стен свежими струями, вытекающими из сопл этих стен. Поднимающиеся вверх продукты сгорания дополнительно турбулизируются струями, вытекающими из комбинированных сопл. Все это приводит к снижению мехнедожога, уменьшению вероятности шлакования топочных стен и глубокому подавлению оксидов азота.

На фиг. 1 изображен вариант исполнения предлагаемой топки в продольном разрезе по Б-Б фиг.2, где изображен горизонтальный ее разрез по А-А фиг.1.

Топка содержит нижнее ограждение 1, в данном случае слабонаклоненный под, вертикальный участок прямоугольной камеры сгорания 2, размещенные на больших ее стенах 3 и 4 отсеки пылеугольных 5, 6 и воздушных 7 сопл, геометрические оси которых направлены на пересечение большой плоскости симметрии 8 камеры сгорания 2 с равномерным горизонтальным шагом; пылевоздушные 5, 6 и воздушные 7 сопла установлены по ширине двух больших стен в шахматном порядке, горизонтальные проекции геометрических осей воздушных сопл 7 направлены перпендикулярно большим стенам 3, 4 камеры сгорания 2, а пылевоздушных 5, 6 - под углом α к ним, равным arctg B/4S, где S - шаг установки одноименных сопл (7 или 5, 6) по ширине каждой большой стены (3 или 4), а В - расстояние между ними; пылевоздушные сопла, за исключением крайних, выполнены из двух отсеков 5, 6, расположенных непосредственно друг над другом и в горизонтальной проекции направленных в противоположные стороны, а крайние пылевоздушные сопла 6 направлены в сторону центральной зоны камеры сгорания 2. В варианте исполнения над пылевоздушными соплами 5, 6 на стенах 3, 4 дополнительно установлены наклоненные вниз комбинированные сопла 9 ввода в камеру сгорания по меньшей мере одного из компонентов: сушильного агента пылесистем, воздуха и газов рециркуляции, а воздушные сопла 7 снабжены устройствами ввода в камеру сгорания 2 высокореакционного топлива. Предлагаемая топка может быть снабжена пережимом 12 (показан пунктиром) на котлах с жидким шлакоудалением.

Топка работает следующим образом. Через пылевоздушные сопла 5, 6 в камеру сгорания 2 поступает угольная пыль в смеси с первичным воздухом (сушильным агентом пылесистем, либо горячим воздухом). Не забалластированная всем количеством воздуха (как при стехиометрическом сжигании) пыль быстро прогревается и зажигается в условиях принудительного подвода горящего факела струями воздушного дутья, вытекающими из воздушных сопл 7. Загоревшаяся пыль контактирует за счет пересечения с воздушными струями в средней части топки, интенсивно прогревая их и перемешиваясь с воздухом. В варианте исполнения топки окончательное догорание пыли происходит в результате взаимодействия факела со струями, содержащими кислород и вытекающими из комбинированных сопл 9.

При сжигании высокореакционного топлива (газа и мазута) топка работает следующим образом. Через воздушные сопла 7, которые в этом случае играют роль горелок, в камеру сгорания 2 подается высокореакционное топливо вместе с первичным воздухом. Вторичный воздух подается в камеру сгорания 2 через пылевоздушные сопла 5, 6, которые играют роль сопл вторичного воздуха. Окончательное дожигание топлива произойдет в результате турбулизации восходящего догорающего факела струями, содержащими кислород и вытекающими из комбинированных сопл 9.

Таким образом, в предлагаемой топке осуществляется ступенчатое сжигание топлива с обеспечением своевременного его зажигания и перемешивания с воздухом, равномерного тепловыделения по горизонтальному сечению топки и защиты топочных стен от чрезмерного огневого воздействия факела. Конечными результатами использования топки являются: снижение выброса оксидов азота, повышение КПД котла за счет снижения мехнедожога при надежной работе экранов топочных стен.

Источники информации
1. А.с. 883597, F 23 C 5/32, опубл. 23.11.81 в бюл. 43.

2. А.с. 1206555 F 23 C 5/08, опубл. 23.01.86 в бюл. 3.

Изобретение относится к устройствам для сжигания различных видов топлива, в том числе пылеугольного и высокореакционного (газа и мазута) и может быть использовано на энергетических котлах для получения технического результата при осуществлении изобретения, заключающегося в повышении экономичности сжигания топлива при обеспечении глубокого подавления образования оксидов азота в топке. Это достигается тем, что в топке, содержащей нижнее ограждение, вертикальный участок прямоугольной камеры сгорания, размещенные на больших ее стенах пылевоздушные и воздушные сопла, геометрические оси которых направлены на пересечение большой плоскости симметрии камеры сгорания с равномерным горизонтальным шагом, согласно изобретению пылевоздушные и воздушные сопла установлены по ширине двух стен в шахматном порядке, горизонтальные проекции геометрических осей воздушных сопл направлены перпендикулярно большим стенам камеры сгорания, а пылевоздушных - под углом к ним, равным arctg В/4S, где S - шаг установки одноименных сопл по ширине каждой большой стены, а В - расстояние между ними, причем пылевоздушные сопла, за исключением крайних, выполнены из двух отсеков, расположенных непосредственно друг над другом и в горизонтальной проекции направленных в противоположные стороны, а крайние пылевоздушные сопла направлены в сторону центральной зоны камеры сгорания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Топка, содержащая нижнее ограждение, вертикальный участок прямоугольной камеры сгорания, размещенные на больших ее стенах пылевоздушные и воздушные сопла, геометрические оси которых направлены на пересечение большой плоскости симметрии камеры сгорания с равномерным горизонтальным шагом, отличающаяся тем, что пылевоздушные и воздушные сопла установлены по ширине двух стен в шахматном порядке, горизонтальные проекции геометрических осей воздушных сопл направлены перпендикулярно большим стенам камеры сгорания, а пылевоздушных - под углом к ним, равным arctg В/4S, где S - шаг установки одноименных сопл по ширине каждой большой стены, а В - расстояние между ними, причем пылевоздушные сопла, за исключением крайних, выполнены из двух отсеков, расположенных непосредственно друг над другом и в горизонтальной проекции направленных в противоположные стороны, а крайние пылевоздушные сопла направлены в сторону центральной зоны камеры сгорания. 2. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что над пылевоздушными соплами дополнительно установлены наклоненные вниз комбинированные сопла ввода в камеру сгорания по меньшей мере одного из компонентов сушильного агента пылесистем, воздуха и газов рециркуляции, а воздушные сопла снабжены устройствами ввода в камеру сгорания высокореакционного топлива.