СПОСОБ РАБОТЫ ШАХТНО-МЕЛЬНИЧНОЙ ТОПКИ Российский патент 2009 года по МПК F23C5/08 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов тепловых электрических станций при сжигании шлакующих бурых углей.

Известен способ работы парогенератора (А.С. СССР №901731, кл. F23С 5/00, 1980) с расположенными многоярусными горелками, в котором для устранения температурных неравномерностей расход топлива через горелки каждого яруса увеличивают от яруса к ярусу в направлении сверху вниз. Такой способ позволяет снизить только тепловую неравномерность по высоте, когда максимум температуры газов, зафиксированный в области верхнего яруса горелок, уменьшается за счет увеличения теплового напряжения в нижних ярусах после соответствующего перераспределения топлива. Однако температурная неравномерность, вызванная отключением части горелок каждого яруса, сохраняется, что вызывает шлакование и снижает надежность эксплуатации.

Также известен способ работы призматической топки парогенератора (А.С. СССР №595588, кл. F23С 5/28, 1975), в котором для снижения температурной неравномерности газов в выходном окне расход топливовоздушной смеси через горелки, расположенные у углов топки, устанавливают в 1,2-5-1,4 раза превышающим расход через каждую из остальных горелок. Однако при этом область высоких температур располагается вблизи боковых стен топки, что при сжигании шлакующих углей способствует образованию шлакозоловых отложений и приводит к незапланированному останову котла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ работы шахтно-мельничной топки с фронтальным одноярусным расположением четырех горелок, в котором расход топливовоздушной смеси по работающим горелкам устанавливается равный (Срывков С.В., Процайло М.Я., Алфимов Е.Г. и др. Результаты исследований и освоения низкотемпературного интенсифицированного сжигания канско-ачинских углей // Электрические станции 1990. №8. С.31). Основным недостатком известного способа является неравномерность температур газов, вызванная тем, что при отключении одной из горелок область высоких температур сосредотачивается в той стороне топки, где находятся работающие боковая и центральная горелки. Указанное обстоятельство приводит к шлакованию примыкающих к высокотемпературной зоне экранов и уменьшению тепловосприятия топки.

В основу изобретения положена задача повышения качества сжигания и эксплуатационной надежности путем устранения температурной неравномерности в зоне активного горения и предотвращения шлакования экранных поверхностей нагрева при отключении одной из горелок.

Эта задача решается тем, что в способе работы шахтно-мельничной топки с фронтальным одноярусным расположением четырех горелок (двух боковых и двух центральных) при отключении боковой горелки (под отключением горелки понимается прекращение подачи топливовоздушной смеси через эту горелку в топку) расход топливовоздушной смеси, подаваемой в работающие горелки, устанавливают в соответствии с зависимостью

а при отключении центральной горелки расход топливовоздушной смеси, подаваемой в работающие горелки, устанавливают в соответствии с зависимостью

где В_n - расход топливовоздушной смеси, подаваемой в n-ю работающую горелку;

n - номер работающей горелки, начиная счет от работающей боковой горелки, расположенной противоположно отключенной, в сторону отключенной горелки;

В - общий расход топливовоздушной смеси, подаваемой в топку.

В ходе проведенных экспериментальных исследований удалось установить, что отличительной особенностью работы шахтно-мельничной вертикальной топки с фронтальным одноярусным расположением четырех горелок (двух боковых и двух центральных) является температурная неравномерность в зоне активного горения, причиной возникновения которой служит отключение одной из четырех горелок. Максимальная величина температурной неравномерности зарегистрирована при отключении боковой горелки. Перепад температур в сечении зоны активного горения несколько снижается при отключении центральной горелки. При отключении расход топливовоздушной смеси по работающим горелкам устанавливался равный. Таким образом, при отключении горелки высокотемпературное ядро факела располагается в зоне работающих двух горелок (одной центральной и одной боковой). Для того чтобы снизить уровень температур в этой области и соответственно повысить уровень температур в зоне неработающей горелки, необходимо перераспределить расход топливовоздушной смеси, направляемой в работающие горелки. Причем общий расход подаваемой в топку топливовоздушной смеси остается таким же, что и в случае работы всех горелок, чтобы не снизить паропроизводительность котла.

На фиг.1 схематично изображен котел с шахтно-мельничной топкой, в которой осуществляется предлагаемый способ, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. Кроме того, на фиг.3 и фиг.4 показаны возможные схемы отключения соответственно боковой и центральной горелки и соответствующая нумерация работающих горелок.

Паровой котел содержит вертикальную призматическую топку 1 с установленными фронтально в один ярус четырьмя горелками 2, из которых две боковые и две центральные. Каждая горелка снабжена индивидуальной системой пылеприготовления, включающей бункер сырого угля 3, питатель сырого угля 4 и шахтную мельницу 5. Воздух для сжигания топлива подается через короб 6.

Способ работы шахтно-мельничной топки осуществляется следующим образом. При работе всех четырех горелок топливовоздушную смесь подают через них в топку. При отключении одной горелки (под отключением горелки понимается прекращение подачи топливовоздушной смеси через эту горелку в топку), связанном с остановкой соответствующей пылесистемы в ремонт, резерв и т.д. расход топливовоздушной смеси по работающим горелкам устанавливается разный в зависимости от схемы отключения. Так при отключении боковой горелки расход топливовоздушной смеси по работающим горелкам устанавливают в соответствии с зависимостью:

а при отключении центральной горелки расход топливовоздушной смеси, подаваемой в работающие горелки, устанавливают в соответствии с зависимостью:

где В_n - расход топливовоздушной смеси, подаваемой в n-ю работающую горелку;

n - номер работающей горелки, начиная счет от работающей боковой горелки, расположенной противоположно отключенной, в сторону отключенной горелки;

В - общий расход топливовоздушной смеси, подаваемой в топку.

При отключении горелки общий расход топлива и воздуха, подаваемого в топку, сохраняется тем же, как и в случае работы всех горелок. Указанное распределение топливовоздушной смеси в работающие горелки, при отключении одной из них, позволяет выровнять перепад температур в сечениях топочной камеры.

Примером конкретного выполнения предлагаемого способа работы шахтно-мельничной топки, оборудованной фронтальным одноярусным расположением четырех горелок, может служить топочная камера котла ПК-10Ш Красноярской ТЭЦ-1.

При номинальной паровой производительности котла (210 т/ч) расход ирша-бородинского угля составляет - 10,5 кг/с, а воздуха (при избытке воздуха в топке 1,2) - 52,5 м³/с. При работе всех горелок расход топливовоздушной смеси, подаваемой в них, устанавливается равный и составляет в каждую: топлива - 2,625 кг/с и воздуха - 13,125 м³/с. При отключении одной боковой горелки расход топлива и воздуха по работающим горелкам устанавливается согласно представленной зависимости.

В первую (боковую), считая от работающей боковой горелки, расположенной противоположно отключенной, в сторону отключенной горелки: топлива - 2,61 кг/с и воздуха - 13,03 м³/с.

Во вторую (центральную), считая от работающей боковой горелки, расположенной противоположно отключенной, в сторону отключенной горелки: топлива - 3,32 кг/с и воздуха - 16,58 м³/с.

В третью (центральную), считая от работающей боковой горелки, расположенной противоположно отключенной, в сторону отключенной горелки: топлива - 4,57 кг/с и воздуха - 22,89 м³/с.

При отключении одной центральной горелки расход топлива и воздуха по работающим горелкам устанавливается согласно представленной зависимости.

В первую (боковую), считая от работающей боковой горелки, расположенной противоположно отключенной, в сторону отключенной горелки: топлива - 2,97 кг/с и воздуха - 14,85 м³/с.

Во вторую (центральную), считая от работающей боковой горелки, расположенной противоположно отключенной, в сторону отключенной горелки: топлива - 3,44 кг/с и воздуха - 17,21 м³/с.

В третью (боковую), считая от работающей боковой горелки, расположенной противоположно отключенной, в сторону отключенной горелки: топлива - 4,09 кг/с и воздуха - 20,44 м³/с.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достичь задачи изобретения, повысить качество сжигания и эксплуатационную надежность путем устранения температурных неравномерностей в объеме топочной камеры, тем самым снизить интенсивность шлакования экранов и улучшить условия протекания процессов теплообмена. При этом удается сократить число остановов котла на расшлаковку.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топках паровых котлов при сжигании шлакующих углей. Технический результат изобретения - повышение качества сжигания и эксплуатационной надежности путем устранения температурной неравномерности в зоне активного горения и предотвращения шлакования экранных поверхностей нагрева при отключении одной из четырех фронтальных одноярусных горелок, которыми оборудована шахтно-мельничная топка. При реализации способа, в случае работы всех горелок, топливовоздушная смесь подается через горелки в топку. При этом расход топливовоздушной смеси в горелки устанавливается равный. При отключении боковой горелки расход топливовоздушной смеси в работающие горелки устанавливается в соответствии с зависимостью:

а при отключении центральной горелки расход топливовоздушной смеси, подаваемой в работающие горелки, устанавливают в соответствии с зависимостью:

где В_n - расход топливовоздушной смеси, подаваемой в n-ю работающую горелку; n - номер работающей горелки, начиная счет от работающей противоположной боковой горелки в сторону отключенной горелки; В - общий расход топливовоздушной смеси, подаваемой в топку. 4 ил.

Способ работы шахтно-мельничной топки с фронтальным одноярусным расположением четырех горелок путем подачи в последние равного расхода топливовоздушной смеси, отличающийся тем, что при отключении боковой горелки расход топливовоздушной смеси в работающие горелки устанавливают в соответствии с зависимостью

а при отключении центральной горелки расход топливовоздушной смеси, подаваемой в работающие горелки, устанавливают в соответствии с зависимостью

где В_n - расход топливовоздушной смеси, подаваемой в n-ю работающую горелку;

n - номер работающей горелки, начиная счет от работающей противоположной боковой горелки в сторону отключенной горелки;

В - общий расход топливовоздушной смеси, подаваемой в топку.