Способ сжигания жидкого топлива Советский патент 1992 года по МПК F23C7/02 

Ё

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения пара в котлах, сжигающих жидкое топливо. Цель изобретения - повышение экономичности путем улучшения смесеобразования. Это достигается подачей параллельными потоками топлива и воздуха через центральные и периферийные подовые горелки с образованием потока продуктов сгорания снизу вверх, в котором топливо в центральных горелках подают встречно воздушному потоку: Встречное соударение рабочих потоков в центральной части позволяет использовать всю энергию потока воздуха на вторичное дробление топлива, улучшая смесеобразование и выжиг топлива и повышая экономичность котла. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в энергетических установках при сжигании жидкого топлива.

Активное горение мазута наблюдается только в газообразной фазе после испарения с поверхности капель. Для капли размером 1 мм требуется времени для выгорания около 2 с. поэтому для интенсификации горения необходима как можно большая удельная поверхность капель, что может быть достигнуто тонким распылом мазута. Распиливание можно рассматривать как два последовательных процесса: распад струи на выходе из сопла форсунки на капли, дробление самих капель внешними силами. ,В то же время интенсивное горение мазута в топочной камере приводит к образованию относительно небольшой по размерам зоны ядра факела вблизи горелок,

которая для мазута характеризуется достаточно высоким уровнем температур и значительной интенсивностью теплового потока на настенные экраны. Это создает опасность перегрева металла труб и развития высокотемпературной коррозии, а также ведет к образованию окислов азота в ядре факела. Поэтому поиск новых конструкций и технологий сжигания жидкого топлива является важной задачей энергетики.

Известен способ сжигания жидкого топлива в открытой топочной камере путем подачи топлива и воздуха в камеру через подовые горелки спутными потоками с образованием потока продуктов сгорания снизу вверх. При этом горение факела растягивается по высоте топочной камеры, локальные тепловые потоки на экраны снижаются.

VI

О

GJ Ю

ЧЭ

Однако при подовом расположении горелок в большей степени нагружается верх няя часть экранных поверхностей и наблюдается тепловая неравномерность по ширине топки перед пароперегревателем. Тепловая неравномерность по ширине топки в верхней ее части наиболее характерна при сжигании мазута и длиннопламенных углей. Она выражается в том, что средняя часть топки в верху имеет более высокую температуру газов, чем по краям. Это приводит к тепловым перекосам пароперегревателя. Изменением степени крутки потока вторичного воздуха в улитке подовой горелки производят регулирование степени за- полнения факелом топочного объема с целью равномерного распределения тепла между экранами и пароперегревателем.

Для равномерного заполнения топочной камеры факелом и улучшения распыла мазута необходимо увеличить степень крутки воздуха. Это требует дополнительной загрузки дутьевого вентилятора для создания определенного давления в воздушном тракте котла, что вызывает увеличение по- терь в окружающую среду и перетечек воздуха в газовый тракт котла, что приводит к снижению запаса по тяги. Таким образом, большая степень крутки воздуха в горелках вызывает снижение КПД котла вследствие перетечек воздуха в газовый тракт и потерь с уходящими газами, также расхода электрической энергии на привод дутьевого вентилятора и дымососа.

Известен способ сжигания жидкого топлива в топочной камере котла, заключающийся в подаче части топлива и воздуха параллельными с путными потоками через центральные и периферийные подовые го- релки и дополнительными потоками топлива и воздуха, направленными перпендикулярно потоку топливовоэдуш- ной смеси, поступающему в топку через подовые горелки.

Недостатками известного способа являются низкие экономичность и надежность котла. В известном способе происходит по- зонное сжигание топлива. Организация взаимодействия встречно-перпендикулярных потоковтопливовоздушных струй по высоте топочной камеры не дает сформироваться факелу и приводит к ухудшению выгорания топлива, затягиванию факела, к колебаниям локальных тепловых потоков и неравномер- ному распределению температуры газов по сечению топки, что вызывает температурную разверстку поверхностей нагрева и .снижает их надежность. Кроме того, способ требует наличия большого количества гибов экранных труб для выполнения подвода

топливовоздушных потоков, эапорно-регу- лирующей арматуры, усложняет регулирование при распределении смесей по потокам.

Целью изобретения является повышение экономичности котла путем улучшения смесеобразования.

Согласно способу сжигания жидкого топлива в горелках путем подачи параллельными потоками топлива и воздуха через центральные и периферийные подовые горелки с образованием потока продуктов сгорания снизу вверх, топливо в центральных горелках подают встречно воздушному потоку.

Встречная подача потоков топлива и воздуха в центральных горелках позволяет получить широко раскрытый факел по центру топочной камеры в ее нижней части. Область максимальных температур перемещается к поду камеры, увеличивая тем самым радиационную нагрузку незагруженной нижней части экранов. Встречное соударение рабочих потоков позволяет всю энергию потока воздуха использовать на вторичное дробление жидкого топлива, улучшая тем самым смесеобразование и выжиг топлива, повышая экономичность. В то же время факел периферийных горелок формируется вытянутым, раскрывающимся в верхней половине топки.

Кроме того, что происходит перераспределение радиационной нагрузки по экранам, происходит и выравнивание уровня температур по ширине топочной камеры перед пароперегревателем. Рациональное распределение температур в топке и отсутствие тепловой неравномерности дымовых газов перед пароперегревателем повышает надежность металла поверхностей нагрева. Удлинение ядра факела в топке и снижение его температурного уровня способствует снижению образования окислов азота в топке.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в центральных горелках жидкое топливо подается встречно воздушному потоку, а в периферийных спутными потоками снизу вверх.

На чертеже изображена принципиальная схема работы подовых горелок котла, реализующая предлагаемый способ.

Центральные 1 и периферийные 2 горелки котла установлены на поду топочной камеры 3. Горелки 2 оборудованы мазутными форсунками 4, а горелки 1 - мазутными форсунками 5. Кроме того, на чертеже показаны падающие, тепловые потоки на поверхности нагрева котла и характер гзаспределения температур газов вверху

топки в известном (штриховая линия) и предлагаемом (сплошная линия) способах.

Способ осуществляется следующим образом.

Топливо и воздух подают через центральные 1 и периферийные 2 подовые горелки параллельными потоками. При этом поток продуктов сгорания направлен снизу вверх. Воздух в периферийных горелках 2 и топливо из мазутных форсунок 4 подают спутными потоками. В центральных горелках 1 топливо из мазутных форсунок 5 под- ают встречно воздушному потоку. За счет широкого раскрытия факела центральных горелок 1 улучшается выгорание топлива, а за счет более полного заполнения факелом топки 3 происходит увеличение в нижней части топки радиационной нагрузки. Кроме того, за счет удлинения ядра факела и снижения абсолютного уровня температур в топке происходит уменьшение образования окислов азота. Поскольку в верху топки происходит снижение абсолютной величины тепловых потоков, то такое перераспределение тепловых потоков вызывает выравнивание температуры газов вверху топки (сплошная линия) перед пароперегревателем.

Пример.. Топочная камера котла БКЗ-320-130 ГМ оборудована четырьмя подовыми горелками, расположенными в один ряд. В периферийных горелках топливо и воздух подается спутными параллельными потоками. В центральныхҐорелках топливо подается навстречу воздушному потоку, направленному снизу вверх. Факел крайних горелок формируется вытянутым, раскрывающимся в верхней половине топки, факел центральных горелок - широко раскрытым в нижней части топки. Падающие тепловые потоки внизу увеличиваются на 25-30% и снижаются в верхней части на 15-20%. Таким образом, уменьшается экономайзерная

зона экранных труб и на 5-10% увеличивается паропроизводительность котла.

Снижение на 15-20% падающих тепловых потоков вверху топочной камеры увели- 5 чивает надежность экранной системы. В нижней же половине экранов увеличение доли падающих тепловых потоков на 25-30% не вызывает перегрева металла экранных труб, так как отсутствие паросодержания в началь0 ном их участке обеспечивает надежный теп- лоотвод. Сформированный таким образом общий факел в топке имеет вверху ее одинаковый уровень температур или даже снижение температуры газов в посредине топки на

5 50°С, что повышает надежность пароперегревателя из-за отсутствия температурной разверстки дымовых газов.

Кроме того, снижаются потери с уходящими газами, перетечки воздуха в газовый

0 тракт котла и расход электроэнергии на привод дутьевого вентилятора и дымососа. Таким образом, использование предлагаемого способа работы котла, оборудованного топкой с подовыми горелками, по сравнению с изве5 стным обеспечивает рациональное нагру- жение по теплу экранных поверхностей топки, создает равномерную развертку температур дымовых газов перед пароперегревателем, что повышает надежность металла

0 труб экранной системы и пароперегревателя, снижает образование окислов азота.

Формула изобретения Способ сжигания жидкого топлива в го- 5 релках путем подачи параллельными пото- , ками топлива и воздуха через центральные и периферийные подовые горелки с образованием потока продуктов сгорания снизу вверх, отличающийся тем, что, с целью 0 повышения экономичности путем улучшения смесеобразования, топливо в центральных горелках подают встречно воздушному потоку.