Топка Советский патент 1992 года по МПК F23C5/32 F23C5/28 

Изобретение относится к Сжиганию преимущественно твердого топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях. - - -- - Известны топки, содержащие вертикальную призматическую камеру сгорания, на боковых стенах которой размещены пары вертикальных рядов соответственно сопл аэросмеси и патрубков вторичного воздуха, причем в рядах всех пар сопла и патрубки расположены поярусно на одком уровне и с зазором.

Недостатками известных топок, в которых сопла и патрубки в смежных рядах установлены под углом навстречу друг к другу в горизонтальной плоскости, являются пониженная экономичность сжигания, обусловленная затягиванием воспламенения смеси, а также высокое содержание в продуктах сгорания оксидов азота вследствие усиленного подмешивания в корневую зону факелов сразу всей массы необходимого для горения воздуха.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является топка, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания, на боковых стенах которой размещены пары вертикальных рядов соответственно сопл аэросмеси, установленных горизонтально и тангенциально к поверхности условного вертикального тела вращения, и патрубков вторичного воздуха, параллельных в плаШГуказайным сотТлам, Причем в рядах всех пар сопла и патрубкт/г расположены поярусно на одном уровне м с зазором.

Однако качество сжигания топлива в данной топке недостаточно высоко. Это связано с тем, что одно направление движения аэросмеси и вторичного воздуха не позволяет получить высокую относительную скорость движения топливных частиц в зоне активного горения. Кроме того, процесс горения сопровождается значительным выходом оксидов азота, количество которых к выходу из топки нарастает из-за отсутствия возможностей эффективного восстановления образовавшихся N0 до молекулярного азота Na непосредственно топочными средствами.

Цель изобретения - повышение качества сжигания.

Поставленная цель достигается тем, что в топке, содержащей вертикальную призматическую камеру сгорания, на боковых стенках которой размещены пары вертикальных рядов соответственно сопл аэросмеси, установленных горизонтально и тангенциально к поверхности условного вертикального тела вращения, и патрубков вторичного воздуха, параллельных в плане указанным соплам, причем в рядах всех пар сопла и патрубки расположены поярусио на одном уровне и с зазором, все патрубки вторичного воздуха установлены с наклоном вниз от горизонтальной плоскости, а угол наклона верхних патрубков в рядах может быть больше угла наклона остальных патрубков.

Известны топки, на боковых стенках которых поярусно расположены наклоненные вниз от горизонтальной плоскости патрубки; объединные в вертикальные ряды, что сходно с отличительным признаком предлагаемого решения, в котором патрубки вторичного воздуха в вертикальных рядах установлены с наклоном вниз от горизонтальной плоскости.

Сопоставление свойств известной и предлагаемой топок показывает следующее. Наклон патрубков вниз в известной

топке позволяет удлинить траектории пыле- воздушных струй и обеспечить в целом низкую посадку факела в топочном объеме. Отмеченный эффект сохраняется и в предлагаемом решении однако в последнем при наличии пар вертикальных рядов горизонтальных сопл аэросмеси и наклоненных вниз патрубков вторичного воздуха появляются также дополнительные свойства. Эти свойства связаны с качественно новым ме- ханизтиом перекрестно скользящего взаи- модействия пылевых 1 / воздушных потоков в вертикальной плоскости, обеспечивающим большую турбулизацию факела и нестационарный режим движения угольных частиц при перемене их направления, а также с образованием в верхней части активной зоны факела газов-восстановителей, восстанавливающих образовавшиеся на более низких уровнях в топке N0 до молекулярного азота N2.

Таким образом, присутствие в данной топке известного, но нового для данной совокупности отличительного признака дает возможность получить саерхсуммарный эф- фект.

На фиг. 1 изображена топка, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Топка содержит вертикальную призма- тмческую камеру 1 сгорания, на боковых стенках 2 которой размещены пары вертикальных рядов сопл 3 аэросмеси, установленных горизонтально и тангенциально к поверхности условного вертикального тела вращения, и патрубков 4 вторичного воздухе, параллельных в плане соплам 3. В рядах всех пар сопла 3 и патрубки 4 расположены поярусно на одном уровне с зазором 5. Все патрубки 4 установлены с наклоном вниз от горизонтальной плоскости. Величина углов наклона вниз для патрукбов 4 разных ярусов может быть одинаковой или разной. Целесообразно величину этого угла для верхних патрубков 4 в рядах принимать боль- шей, чем для нижерасположенных патрубков 4 и равной 20-25°. Величину угла наклона всех остальных патрубков 4 рекомендуется выбирать равной 12-17°. Сопла 3 (патрубки 4) в рядах могут устанавливаться с одинаковым вертикальным шагом между ярусами (фиг,2) или разным. Камера 1 сгорания снабжена также патрубками 6 третичного воздуха, расположенными выше верхнего яруса сопл 3 и патрубков 64.

Топка работает следующим образом.

Аэросмесь в виде угольной пыли и первичного воздуха подают через сопла 3, вторичны воздух - через патрубки 4. По выходе в камеру 1 аэросмесь движется в

каждом ярусе вначале горизонтально, не смешиваясь на начальном участке развития факела с вторичным воздухом благодаря наличию зазоров 5 между соплами 3 и патрубками 4. На этом участке происходит возгонка, воспламенение и сгорание летучих, а также воспламенение пыли, Поддержание повышенных значений соотношения топлива и воздуха в корневых-зонах отдельных факелов до слияния последних в общий вихревой факел, способствует торможению процесса перехода топливного азота в оксиды азота NIOx. Закрутка газов вокруг вертикальной оси топки вызывает по мере продвижения пыли в глубь камеры 1 вовлечение ее в вихрь. При этом пылевые частицы, поступившие в топочный объем через сопла 3 первого-третьего ярусов, попадают в потоки вторичного воздуха, вводимые че- рез патрубки 4 первого-четвертого ярусов, интенсивно смешиваются с этим воздухом, одновременно изменяя направление своего движения с горизонтального на наклоненное вниз, и сгорают в нижней зоне вихревого факела при коэффициенте избытка воздуха в ней, равном 0,85-1,0. Потоки вторичного воздуха, введенные в топку через патрубки 4 верхнего яруса, соскальзывают вниз, минуя пылевые потоки этого яруса, поэтому гореняз топлива, выходящего в топочный объем через сопла 3 верхнего яруса, происходит в восстановительной атмосфере при коэффициенте избытка воздуха, меньшем, чё м в нижней зоне факела, где сгорает примерно 75% всего топлива. Образующиеся в верхней восстановительной зоне факела продукты неполного сгорания (СО, На и др.) восстанавливают часть образовавшихся в нижней части факела N0 до молекулярного азота N2, поэтому общее количество оксидов азота МОх на выходе из топки меньше, чем в активной зоне факела. Выше восстановительной зоны факела в топку через патрубки 6 подается третичный воздух в количестве 15-20% от теоретически необходимого для горения. Этот воздух служит для дожигания непрореагировавших с N0 продуктов неполного сгорания.

Таким образом, данная топка позволяет повысить качество сжигания за счет интенсификации горения основной массы топлива в нижней вихревой зоне факела, а также за счет снижения выбросов в атмосферу оксидов азота путем восстановления части образующихся в топке N0 до молекулярного азота Na.

Формула изобретения 1. Топка, содержащая вертикальную призматическую камеру сгорания, на боковых стенках которой размещены пары вертикальных рядов соответственно сопл аэросмеси, установленных горизонтально и тангенциально к поверхности условного вертикального тела вращения, и патрубков вторичного воздуха, параллельных .в плане соплам, причем в рядах всех пар сопла и патрубки расположены поярусно на одном

Третичный воздух

Вторичный Јоз$ух.

уровне и с зазором, отличающаяся тем, что, с целю повышения качества сжигания, все патрубки установлены с наклоном зниз от горизонтальной плоскости,

2. Топка по п.1,отличающаяся тем, что угол наклона верхних патрубков в рядах больше угла наклона остальных патрубков.

4-Д

Использование: сжигание преимущественно твердого топлива на тепловых электростанциях. Сущность изобретения: на боковых стенках 2 призматической камеры 1 сгорания размещены пары вертикальных рядов сопл 3 аэросмеси, установленных горизонтально и тангенциально к поверхности условного вертикального тела вращения, и патрубков 4 вторичного воздуха, параллельных в плане соплам 3. В рядах всех пар сопла 3 и патрубки 4 расположены

;

ЙЭрОСМеЈ.Ь .-. :,-...-. .. .. .--r-rrr.

Х Л - Цо- :.- -.. ..

K vv 7 .- . ч, - . -.-.-.. v .. --. -..-

...r-r;1 4. . -..-- -т -. . , -

&&ъ:; ;:: -:- - -:

,.:. - ..:.

Срие.2