RU2171426C1

RU2171426C1 - Installation for masutless ignition of power-generating boiler and bias lighting of coal-pulverizing fla ame

Info

Publication number: RU2171426C1
Application number: RU2000128945A
Authority: RU
Inventors: С.Л. Буянтуев; Д.Б. Цыдыпов; А.Ц. Доржиев; А.В. Елисафенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПлазмотехБайкал"
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2001-07-27

Abstract

FIELD: power engineering, applicable at thermal power stations for masutless ignition of power-generating boiler from the cold state to the operating condition and bias lighting-up of coal-pulverizing flame. SUBSTANCE: the installation has device 3 for eddy of the flow of air mixture to different sides installed before muffled chamber 1 of fuel thermo- preparation. Device 3 consists of external (4) and internal (5) eddying chambers provided with guide vanes 6. EFFECT: enhanced time of stay of carbon particles in the thermo-preparation chamber. 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях для безмазутной растопки котлоагрегата из холодного состояния до рабочего режима и подсветки пылеугольного факела. The invention relates to energy and can be used in thermal power plants for oil-free kindling of a boiler unit from a cold state to an operating mode and to illuminate a pulverized coal torch.

Известна установка, представляющая собой трехступенчатую схему сжигания топлива, в которой первой ступенью является камера термоподготовки, второй - камера смешения основного потока аэросмеси с высокотемпературным потоком, третьей - топочное пространство, где происходит взаимодействие вторичного воздуха с нагретой до температуры воспламенения пылеугольной смесью (см. Е. И. Карпенко, В.Е. Мессерле. Введение в плазменно-энергетические технологии использования твердых топлив. - Новосибирск: Наука, СО РАН, 1997, с. 96). The installation is known, which is a three-stage fuel combustion scheme, in which the first stage is the heat treatment chamber, the second is the mixing chamber of the main air mixture mixture with a high temperature stream, the third is the combustion chamber, where the secondary air interacts with the coal-dust mixture heated to the ignition temperature (see E I. Karpenko, VE Messerle, Introduction to Plasma-Energy Technologies for the Use of Solid Fuels (Novosibirsk: Nauka, SB RAS, 1997, p. 96).

Однако такая схема увеличивает габариты всей плазменной горелки (длина до 6 м), усложняет управление процессом и снижает технико-экономические показатели. Кроме этого, такую громоздкую конструкцию в большинстве случаев невозможно состыковать с котлоагрегатами, находящимися в эксплуатации. However, such a scheme increases the dimensions of the entire plasma torch (length up to 6 m), complicates the process control and reduces the technical and economic indicators. In addition, such a bulky design in most cases cannot be docked with boilers in operation.

Известна установка для растопки котлоагрегата, включающая муфель с установленным на ее поверхности плазмотроном. При работе установки плазменную струю направляют встречно потоку аэросмеси, что способствует интенсивной газификации, воспламенению аэросмеси и розжигу факела (см. RU N 2054599, МПК F 23 C 5/24, опубл. 20.02.96, БИ N 5). A known installation for kindling a boiler unit, comprising a muffle with a plasma torch mounted on its surface. During operation of the installation, the plasma jet is directed counter to the flow of the aerosol mixture, which contributes to intensive gasification, ignition of the aerosol mixture and the ignition of the torch (see RU N 2054599, IPC F 23 C 5/24, publ. 02.20.96, BI N 5).

Однако испытания показали, что в данной установке снижается эффективность термоподготовки углей с низким выходом летучих (менее 10%). Кроме того, при встречном направлении плазменной струи и потока аэросмеси не исключается возможность быстрого забивания угольной пылью плазмотрона в случае отказа системы воздухоснабжения. However, tests showed that in this installation the efficiency of heat treatment of coals with a low volatility yield (less than 10%) is reduced. In addition, with the opposite direction of the plasma jet and the air mixture flow, the possibility of rapid clogging of the plasma torch with coal dust in the event of a failure of the air supply system is not excluded.

Наиболее близкой к заявленному изобретению по совокупности признаков является установка для безмазутной растопки пылеугольного котла, включающая растопочную горелку прямоточного типа, которая представляет собой муфелизированную камеру термоподготовки с расположенным на ее боковой поверхности патрубком для ввода плазмы в эту камеру, и размещенным в этом патрубке плазмотроном. Поступающий вдоль оси камеры прямой незакрученный поток аэросмеси взаимодействует с вводимой через патрубок перпендикулярно оси камеры плазмой. Часть аэросмеси, контактирующая с плазмой, нагревается и воспламеняется, нагревая остальную аэросмесь в объеме муфелизированной камеры. Нагретая до температуры самовоспламенения топливная смесь вытекает в топочное пространство, где горение ее продолжается при смешении с вторичным воздухом. В этом случае время пребывания частиц угольной пыли в камере термоподготовки минимально. Такая установка хорошо зарекомендовала себя при использовании высокореакционных углей (см. Жуков М.Ф. и др. Низкотемпературная плазма Т 16, Плазменная безмазутная растопка котлов и стабилизация горения пылеугольного факела. - Новосибирск: Наука, 1995, с. 83-86, рис. 3.5 б). The closest to the claimed invention in terms of features is an installation for oil-free kindling of a coal-fired boiler, including a direct-flow type ignition burner, which is a muffle heat treatment chamber with a nozzle for introducing plasma into this chamber located on its side surface and a plasmatron located in this nozzle. The direct untwisted stream of the mixture arriving along the chamber axis interacts with the plasma introduced through the pipe perpendicular to the chamber axis. The part of the air mixture in contact with the plasma is heated and ignited, heating the rest of the air mixture in the volume of the muffle chamber. The fuel mixture heated to a temperature of self-ignition flows into the combustion chamber, where its combustion continues when mixed with secondary air. In this case, the residence time of coal dust particles in the heat treatment chamber is minimal. Such an installation has proven itself when using highly reactive coals (see Zhukov MF et al. Low-temperature plasma T 16, Plasma oil-free kindling of boilers and stabilization of the combustion of a dust-coal torch. - Novosibirsk: Nauka, 1995, p. 83-86, Fig. 3.5 b).

Недостатком данной установки является невозможность увеличения времени пребывания угольных частиц в камере термоподготовки, что необходимо в случае применения низкореакционных углей, так как малое время пребывания угольных частиц в камере термоподготовки снижает эффективность термоподготовки их к сжиганию, увеличивает мехнедожог и уровень вредных пылегазовых выбросов. The disadvantage of this installation is the impossibility of increasing the residence time of coal particles in the heat treatment chamber, which is necessary in the case of using low-reaction coals, since the short residence time of coal particles in the heat treatment chamber reduces the efficiency of heat treatment of them for burning, increases the mechanical burn and the level of harmful dust and gas emissions.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности топливоиспользования низкореакционных углей без изменения габаритных размеров горелки. The problem solved by the invention is to increase the fuel efficiency of low-reaction coal without changing the overall dimensions of the burner.

Технический результат изобретения - увеличение времени пребывания угольных частиц в камере термоподготовки. Это позволит улучшить воспламенение и выгорание топлива, снизить мехнедожог. The technical result of the invention is an increase in the residence time of the coal particles in the heat treatment chamber. This will improve the ignition and burnout of the fuel, reduce the mechanical burnout.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для безмазутной растопки пылеугольного котла и подсветки факела для низкореакционных углей, включающей муфелизированную камеру термоподготовки топлива с расположенным на ее боковой поверхности плазмотроном, согласно изобретению установка дополнительно содержит расположенное перед муфелизированной камерой устройство для завихрения в разные стороны потока аэросмеси, состоящее из наружной и внутренней вихревых камер, которые снабжены направляющими лопатками. The specified technical result is achieved by the fact that in the known installation for oil-free kindling of a pulverized-coal boiler and torch lighting for low-reaction coals, including a muffle chamber for heat treatment of fuel with a plasma torch located on its side surface, according to the invention, the apparatus further comprises a device for swirling in opposite directions in front of the muffle chamber the mixture flow, consisting of external and internal vortex chambers, which are equipped with guide vanes and.

Отличительным существенным признаком заявляемого изобретения является наличие нового конструктивного элемента, а именно устройства для завихрения в разные стороны потока аэросмеси, состоящего из наружной и внутренней вихревых камер, которые снабжены направляющими лопатками. Благодаря наличию указанных признаков происходит закрутка аэросмеси в разных направлениях. Оба закрученных в разные стороны потока аэросмеси после выхода из устройства завихрения встречаются, образуя завихренный поток, в котором продольная скорость частиц намного меньше, чем тангециальная скорость частиц по отношению направления основного потока аэросмеси. В результате увеличивается время пребывания угольных частиц в камере термоподготовки. Кроме того, наружный закрученный поток предохраняет камеру термоподготовки от перегрева, препятствуя сепарации пыли в ней, способствуя равномерному распределению пыли по всему сечению камеры термоподготовки. A distinctive essential feature of the claimed invention is the presence of a new structural element, namely, a device for swirling in different directions of the mixture flow, consisting of external and internal vortex chambers, which are equipped with guide vanes. Due to the presence of these signs, the air mixture spins in different directions. Both swirling in different directions of the flow of air mixture after exiting the swirl device meet, forming a swirl flow in which the longitudinal velocity of the particles is much less than the tangential velocity of the particles relative to the direction of the main flow of the air mixture. As a result, the residence time of the coal particles in the heat treatment chamber is increased. In addition, the external swirling flow protects the heat treatment chamber from overheating, preventing dust separation in it, contributing to an even distribution of dust over the entire cross section of the heat treatment chamber.

Таким образом, именно предлагаемая совокупность конструктивных признаков обеспечивает согласно изобретению достижение технического результата, заключающегося в увеличении времени пребывания угольных частиц в камере термоподготовки. Thus, it is the proposed combination of structural features that according to the invention ensures the achievement of the technical result, which consists in increasing the residence time of the coal particles in the heat treatment chamber.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant’s technical result in the claimed device set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условиям "новизна" и "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the conditions of "novelty" and "inventive step".

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена предлагаемая установка, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А (устройство для завихрения в разные стороны потока аэросмеси). The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the proposed installation, a longitudinal section; in FIG. 2 - section AA (device for swirling in different directions of the flow of air mixture).

Предлагаемая установка содержит муфелизированную камеру 1 термоподготовки топлива с расположенным на ее боковой поверхности плазмотроном 2. Перед камерой 1 расположено устройство 3 для завихрения в разные стороны потока аэросмеси. Устройство 3 состоит из наружной 4 и внутренней 5 вихревых камер, снабженных направляющими лопатками 6 (см. фиг. 2). The proposed installation contains a muffle chamber 1 for heat treatment of fuel with a plasma torch located on its lateral surface 2. In front of the chamber 1 there is a device 3 for swirling in different directions of the mixture flow. The device 3 consists of an outer 4 and an inner 5 vortex chambers equipped with guide vanes 6 (see Fig. 2).

Предлагаемая установка работает следующим образом. The proposed installation works as follows.

Поток аэросмеси поступает на устройство 3 для завихрения, где, проходя через наружную 4 и внутреннюю 5 камеры, закручивается в разные стороны. Расход аэросмеси можно регулировать путем изменения площадей поперечного сечения обеих камер. Вращательный импульс потоку аэросмеси сообщается направляющими лопатками 6. Причем степень закрутки, расходы аэросмеси через каждую камеру зависят от конфигурации и количества направляющих лопаток 6, а также от конусности цилиндра, разделяющего поток аэросмеси в обе камеры. Это в свою очередь зависит от характеристик используемого угля, конструкции и размеров пылепроводов и должно определяться индивидуально для каждого котлоагрегата. The flow of air mixture enters the device 3 for swirling, where, passing through the outer 4 and inner 5 of the chamber, it is twisted in different directions. The flow rate of the mixture can be adjusted by changing the cross-sectional areas of both chambers. The rotational impulse to the flow of the air mixture is communicated by the guide vanes 6. Moreover, the degree of twist, the flow rate of the air mixture through each chamber depends on the configuration and number of guide vanes 6, as well as on the taper of the cylinder separating the air flow of the mixture into both chambers. This, in turn, depends on the characteristics of the coal used, the design and size of the dust pipes and must be determined individually for each boiler unit.

Оба закрученных потока сразу после выхода из устройства 3 в начале камеры 1 образуют завихренный поток аэросмеси, который, контактируя с электродуговой плазмой, генерируемой плазмотрном 2, нагревается. Часть аэросмеси (из-за недостатка воздуха) воспламеняется и нагревает весь поток. В камере 1 происходит перемешивание всего завихренного потока, который при выходе из нее, соединяясь со вторичным воздухом, полностью воспламеняется. Both swirling flows immediately after exiting the device 3 at the beginning of the chamber 1 form a swirling flow of aerosol, which, in contact with the electric arc plasma generated by the plasma 2, is heated. Part of the mixture (due to lack of air) is ignited and heats the entire stream. In chamber 1, mixing of the entire swirling flow occurs, which, when exiting from it, connecting with the secondary air, is completely ignited.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить время пребывания угольных частиц в камере термоподготовки без увеличения ее габаритов, повысить эффективность и экономичность термоподготовки низкореакционных углей к сжиганию. Thus, the proposed installation allows to increase the residence time of coal particles in the heat treatment chamber without increasing its dimensions, to increase the efficiency and efficiency of heat treatment of low-reaction coals for burning.

Claims

Installation for oil-free kindling of an energy boiler and illumination of a coal-dust torch, including a muffle chamber for heat treatment of fuel with a plasma torch located on its surface, characterized in that the installation further comprises a device for swirling in front of the muffle chamber in different directions of the air mixture, consisting of external and internal vortex chambers which are equipped with guide vanes.