[go: up one dir, main page]

RU226942U1 - Low emission vortex pulverized coal burner - Google Patents

Low emission vortex pulverized coal burner Download PDF

Info

Publication number
RU226942U1
RU226942U1 RU2024109816U RU2024109816U RU226942U1 RU 226942 U1 RU226942 U1 RU 226942U1 RU 2024109816 U RU2024109816 U RU 2024109816U RU 2024109816 U RU2024109816 U RU 2024109816U RU 226942 U1 RU226942 U1 RU 226942U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air mixture
annular channel
air
channel
burner
Prior art date
Application number
RU2024109816U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Иванович Цепенок
Иван Юрьевич Белоруцкий
Андрей Александрович Лавриненко
Владимир Викторович Линдт
Original Assignee
Ооо "Энэр Инжиниринг"
Filing date
Publication date
Application filed by Ооо "Энэр Инжиниринг" filed Critical Ооо "Энэр Инжиниринг"
Application granted granted Critical
Publication of RU226942U1 publication Critical patent/RU226942U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах. Низкоэмиссионная вихревая пылеугольная горелка содержит центральный канал 2 с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг которого и соосно с ним расположены кольцевой канал 3 растопочного воздуха, кольцевой канал 4 аэросмеси и по меньшей мере один кольцевой канал 5 вторичного воздуха, в которых установлены аксиальные лопаточные завихрители 9, 10, 11, по окружности внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси равномерно расположены стабилизаторы факела 12, которые выполнены в форме плоских зубьев и установлены под углом от 50 до 85° к продольной оси горелки таким образом, что направляют поток аэросмеси в противокрутку аксиальному лопаточному завихрителю 10. Рекомендуемое количество стабилизаторов факела 12 составляет от 12 до 20. На конце внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси может быть установлен диффузор 13 с углом раскрытия от 15 до 45°. Данная конструкция позволяет повысить эффективность концентрирования частиц топлива на стенке стабилизатора факела 12, при этом движение аэросмеси в области между стабилизаторами факела 12 в противокрутку остальным потокам приводит к повышению стабильности воспламенения и горения топлива. Благодаря увеличению эффективности концентрирования частиц топлива в области активного горения и возможности снижения общего избытка воздуха на горелке вследствие высокой стабильности воспламенения топлива дополнительно снижается уровень образования NOx. Полезная модель позволяет обеспечить высокую стабильность воспламенения и горения для топлив с различной реакционной способностью при низком уровне образования NOx и надежной работе горелки на различных нагрузках. The utility model relates to the energy sector and can be used to organize the combustion of coal dust in the furnaces of boilers, combustion chambers and furnaces. A low-emission vortex pulverized coal burner contains a central channel 2 with a ignition device placed in it, around which and coaxially with it are located an annular channel 3 of the ignition air, an annular channel 4 of the air mixture and at least one annular channel 5 of secondary air, in which axial blade swirlers 9 are installed , 10, 11, along the circumference of the outer shell of the annular channel 4 of the air mixture, flame stabilizers 12 are evenly located, which are made in the form of flat teeth and are installed at an angle from 50 to 85° to the longitudinal axis of the burner in such a way that they direct the flow of the air mixture counter-twisting the axial blade swirler 10. The recommended number of flame stabilizers 12 is from 12 to 20. At the end of the outer shell of the annular channel 4 of the air mixture, a diffuser 13 can be installed with an opening angle from 15 to 45°. This design makes it possible to increase the efficiency of concentrating fuel particles on the wall of the flame stabilizer 12, while the movement of the air mixture in the area between the flame stabilizers 12 in counter-rotation to the remaining flows leads to increased stability of ignition and combustion of the fuel. Due to the increased efficiency of concentrating fuel particles in the active combustion area and the possibility of reducing the total excess air on the burner due to the high stability of fuel ignition, the level of NOx formation is further reduced. The useful model makes it possible to ensure high stability of ignition and combustion for fuels with different reactivity with a low level of NOx formation and reliable operation of the burner at various loads.

Description

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована при организации сжигания угольной пыли в топках котлов, камер сгорания и печах.The utility model relates to the energy sector and can be used to organize the combustion of coal dust in the furnaces of boilers, combustion chambers and furnaces.

Известна горелка для топлива в форме частиц (RU № 2587020 C2, МПК F23D 1/02, 2012г.), содержащая первичную трубу и расположенную в первичной трубе центральную трубу, причем первичная труба и центральная труба образуют зазор для обеспечения направления потока из топлива в форме частиц и газообразного средства для горения от конца со стороны входа к отверстию первичной трубы со стороны выхода, причем центральная труба в продольном направлении горелки заканчивается перед первичной трубой, при этом предусмотрено по меньшей мере одно устройство для центрирования потока внутри первичной трубы в области конца первичной трубы со стороны выхода. Центральная труба выполнена сужающейся по направлению к своему концу со стороны выхода. На конце первичной трубы со стороны выхода предусмотрен выступающий внутрь в поток первичной трубы стабилизатор пламени, на внутренней стороне которого предусмотрена смотрящая радиально внутрь зубчатая кромка. Данная горелка обеспечивает снижение образования NOx.A burner for fuel in the form of particles is known (RU No. 2587020 C2, IPC F23D 1/02, 2012), containing a primary pipe and a central pipe located in the primary pipe, wherein the primary pipe and the central pipe form a gap to ensure the direction of flow from the fuel in the form particles and gaseous combustion agent from the inlet side end to the outlet side opening of the primary tube, wherein the central tube in the longitudinal direction of the burner ends in front of the primary tube, wherein at least one device is provided for centering the flow within the primary tube in the region of the end of the primary tube from the exit side. The central pipe is made tapering towards its end from the outlet side. At the end of the primary pipe on the outlet side there is a flame stabilizer protruding inwards into the flow of the primary pipe, on the inner side of which there is a serrated edge facing radially inwards. This burner reduces NOx formation.

Недостатками этой горелки являются небольшие размеры области с высокой интенсивностью турбулентности из-за низкой степени перекрытия выходного сечения первичной трубы стабилизаторами пламени, вследствие чего снижается стабильность воспламенения и горения топлива, а также недостаточная концентрация топлива в данной зоне в силу уноса доли частиц отклоненным к оси горелки потоком, что не позволяет существенно снизить уровень образования NOx.The disadvantages of this burner are the small size of the area with high turbulence intensity due to the low degree of overlap of the outlet section of the primary pipe with flame stabilizers, as a result of which the stability of ignition and combustion of the fuel is reduced, as well as the insufficient concentration of fuel in this area due to the entrainment of a fraction of particles deflected towards the burner axis flow, which does not significantly reduce the level of NOx formation.

Наиболее близкой по технической сущности является вихревая пылеугольная горелка (RU № 2716642 C1, МПК F23D 1/02, 2019г.), которая содержит центральный канал с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг центрального канала и соосно с ним расположены кольцевой канал растопочного воздуха, кольцевой канал аэросмеси и по меньшей мере один кольцевой канал вторичного воздуха, в которых установлены лопаточные завихрители, в выходной части канала аэросмеси равномерно по окружности расположены аэродинамические преобразователи потока аэросмеси. При этом аэродинамические преобразователи потока аэросмеси выполнены в форме плоских зубьев и установлены перпендикулярно продольной оси горелки на выходе из кольцевого канала аэросмеси, причем высота аэродинамических преобразователей потока аэросмеси и высота кольцевого канала аэросмеси имеют определенное соотношение. Оптимальное число аэродинамических преобразователей потока аэросмеси составляет от 8 до 14.The closest in technical essence is a vortex pulverized coal burner (RU No. 2716642 C1, IPC F23D 1/02, 2019), which contains a central channel with a kindling device located in it, around the central channel and coaxially with it there is an annular channel of kindling air, an annular an air mixture channel and at least one annular channel of secondary air, in which blade swirlers are installed; in the outlet part of the air mixture channel, aerodynamic air mixture flow converters are located evenly around the circumference. In this case, the aerodynamic converters of the air mixture flow are made in the form of flat teeth and are installed perpendicular to the longitudinal axis of the burner at the exit from the annular channel of the air mixture, and the height of the aerodynamic converters of the air mixture flow and the height of the annular channel of the air mixture have a certain ratio. The optimal number of aerodynamic air mixture flow converters is from 8 to 14.

Недостатком этой горелки является проскок потока аэросмеси с частицами пыли в области между соседними аэродинамическими преобразователями потока без взаимодействия с ними, что приводит к снижению эффективности концентрирования топлива, не позволяя существенно снизить уровень образования NOx, а также недостаточной интенсивности турбулентности в данной области, вследствие чего снижается стабильность воспламенения и горения топлива.The disadvantage of this burner is the breakthrough of the flow of the air mixture with dust particles in the area between adjacent aerodynamic flow converters without interacting with them, which leads to a decrease in the efficiency of fuel concentration, not allowing a significant reduction in the level of NOx formation, as well as insufficient intensity of turbulence in this area, resulting in a decrease stability of ignition and combustion of fuel.

Технической задачей настоящей полезной модели является повышение стабильности воспламенения и горения для топлив с различной реакционной способностью и снижение уровня образования NOx.The technical objective of this utility model is to increase the stability of ignition and combustion for fuels with different reactivity and reduce the level of NOx formation.

Технический результат достигается тем, что низкоэмиссионная вихревая пылеугольная горелка содержит центральный канал с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг центрального канала и соосно с ним расположены кольцевой канал растопочного воздуха, кольцевой канал аэросмеси и по меньшей мере один кольцевой канал вторичного воздуха, в которых установлены лопаточные завихрители, в выходной части канала аэросмеси равномерно по окружности расположены стабилизаторы факела в форме плоских зубьев. Согласно полезной модели, стабилизаторы факела установлены под углом от 50 до 85° к продольной оси горелки на выходе из кольцевого канала аэросмеси в противокрутку движению аэросмеси после завихрителя, причем высота h стабилизаторов факела и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеют определенное соотношение, ширина d стабилизатора факела и диаметр D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси имеют определенное соотношение, а на конце внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси может быть установлен диффузор с углом раскрытия от 15 до 45°.The technical result is achieved in that the low-emission vortex pulverized coal burner contains a central channel with a ignition device placed in it, around the central channel and coaxially with it there is an annular ignition air channel, an annular air mixture channel and at least one annular secondary air channel in which blades are installed. swirlers; in the outlet part of the air mixture channel, flame stabilizers in the form of flat teeth are located evenly around the circumference. According to the utility model, the flame stabilizers are installed at an angle from 50 to 85° to the longitudinal axis of the burner at the exit from the annular channel of the air mixture in counter-rotation to the movement of the air mixture after the swirler, and the height h of the flame stabilizers and the height H of the annular channel of the air mixture have a certain ratio, the width d of the flame stabilizer and the diameter D of the outer shell of the annular channel of the air mixture have a certain ratio, and at the end of the outer shell of the annular channel of the air mixture a diffuser with an opening angle of 15 to 45° can be installed.

На фиг. 1 показан продольный разрез низкоэмиссионной вихревой пылеугольной горелки.In fig. Figure 1 shows a longitudinal section of a low-emission vortex pulverized coal burner.

На фиг. 2 приведен разрез А-А на фиг. 1.In fig. 2 shows section A-A in Fig. 1.

На фиг. 3 – расположение стабилизаторов факела по отношению к набегающему закрученному потоку аэросмеси.In fig. 3 – location of the torch stabilizers in relation to the oncoming swirling flow of the air mixture.

На фиг. 1, 3 дополнительно показаны: А – зона с повышенной концентрацией угольных частиц перед стабилизаторами факела; Б – зона с повышенной интенсивностью турбулентности, обеспечивающая воспламенение топлива (стабилизирующая зона); В – зона смешения и нагрева аэросмеси и растопочного воздуха; Г – зона с потоком воздуха из канала вторичного воздуха; Д – зона активного горения и дожигания угольных частиц.In fig. 1, 3 additionally show: A – zone with an increased concentration of coal particles in front of the flame stabilizers; B – zone with increased intensity of turbulence, ensuring fuel ignition (stabilizing zone); B – zone of mixing and heating of the air mixture and combustion air; G – zone with air flow from the secondary air channel; D – zone of active combustion and afterburning of coal particles.

Низкоэмиссионная вихревая пылеугольная горелка устанавливается на стене 1 топки котла и содержит центральный канал 2 для размещения в нем запальника и мазутной горелки (не показаны). Вокруг центрального канала 2 и соосно с ним последовательно расположены кольцевой канал 3 растопочного воздуха, кольцевой канал 4 аэросмеси и по меньшей мере один кольцевой канал 5 вторичного воздуха, которые оборудованы, соответственно, входными патрубками 6, 7 и 8. В кольцевом канале 3 растопочного воздуха установлен аксиальный лопаточный завихритель 9, в кольцевом канале 4 аэросмеси установлен аксиальный лопаточный завихритель 10, а в кольцевом канале 5 вторичного воздуха установлен аксиальный лопаточный завихритель 11 с регулируемой круткой. На выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси равномерно по окружности его внешней обечайки установлены стабилизаторы факела 12, выполненные в форме плоских зубьев. Стабилизаторы факела 12 установлены под углом от 50 до 85° к продольной оси горелки на выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси в противокрутку аксиальному лопаточному завихрителю 10, причем высота h стабилизаторов факела 12 и высота Н кольцевого канала 4 аэросмеси имеют соотношение:A low-emission vortex pulverized coal burner is installed on the wall 1 of the boiler furnace and contains a central channel 2 for placing an igniter and an oil burner (not shown). Around the central channel 2 and coaxially with it, an annular channel 3 of the ignition air, an annular channel 4 of the air mixture and at least one annular channel 5 of the secondary air are located in series, which are equipped, respectively, with inlet pipes 6, 7 and 8. In the annular channel 3 of the ignition air an axial blade swirler 9 is installed, an axial blade swirler 10 is installed in the annular channel 4 of the air mixture, and an axial blade swirler 11 with adjustable twist is installed in the annular channel 5 of the secondary air. At the exit from the annular channel 4 of the air mixture, flame stabilizers 12, made in the form of flat teeth, are installed evenly around the circumference of its outer shell. The torch stabilizers 12 are installed at an angle from 50 to 85° to the longitudinal axis of the burner at the exit from the annular channel 4 of the air mixture in counter-rotation to the axial blade swirler 10, and the height h of the stabilizers of the torch 12 and the height H of the annular channel 4 of the air mixture have the ratio:

, ,

где h – высота стабилизаторов факела 12;where h is the height of the flame stabilizers 12;

Н – высота кольцевого канала 4 аэросмеси.H – height of the annular channel 4 of the air mixture.

Ширина d стабилизатора факела 12 и диаметр D внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси имеют соотношение:The width d of the flame stabilizer 12 and the diameter D of the outer shell of the annular channel 4 of the air mixture have the ratio:

, ,

где d – ширина стабилизаторов факела 12;where d is the width of the torch stabilizers 12;

D – диаметр внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси.D – diameter of the outer shell of the annular channel 4 of the air mixture.

Рекомендуемое число стабилизаторов факела 12 составляет от 12 до 20. На конце внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси может быть установлен диффузор 13 с углом раскрытия от 15 до 45°.The recommended number of flame stabilizers 12 is from 12 to 20. At the end of the outer shell of the annular channel of the air mixture, a diffuser 13 can be installed with an opening angle from 15 to 45°.

Низкоэмиссионная вихревая пылеугольная горелка работает следующим образом.A low-emission vortex pulverized coal burner operates as follows.

Посредством запальника и горелки на жидком топливе (не показаны), установленных в центральном канале 2, производят розжиг растопочного топлива в топке, для чего в кольцевой канал 3 через входной патрубок 6 подают воздух, необходимый для интенсивного воспламенения и горения распыленного топлива, например, мазута. При помощи аксиального лопаточного завихрителя 9, установленного в кольцевом канале 3, происходит закручивание потоков растопочного воздуха и распыленного топлива, что позволяет увеличить интенсивность их смешения и, соответственно, повысить скорость выгорания топлива. Дополнительно поданный через кольцевой канал 3 воздух выполняет функцию охлаждения запальника и горелки на жидком топливе (не показаны).By means of an igniter and a liquid fuel burner (not shown), installed in the central channel 2, the kindling fuel in the firebox is ignited, for which the air necessary for intensive ignition and combustion of atomized fuel, for example, fuel oil, is supplied into the annular channel 3 through the inlet pipe 6 . With the help of an axial blade swirler 9 installed in the annular channel 3, the flow of ignition air and atomized fuel is swirled, which makes it possible to increase the intensity of their mixing and, accordingly, increase the rate of fuel burnout. Additionally, air supplied through ring channel 3 performs the function of cooling the igniter and liquid fuel burner (not shown).

После нагрева топки от факела растопочного топлива производят подачу аэросмеси в кольцевой канал 4 через входной патрубок 7. Проходя через завихритель 10, поток аэросмеси закручивается, вследствие чего происходит отбрасывание твердых частиц угля посредством центробежных сил к внешней стенке кольцевого канала 4 аэросмеси. Это приводит к тому, что в области внешней стенки перед выходом из кольцевого канала 4 аэросмеси образуется зона А с повышенной концентрацией угольных частиц. Закрученный поток аэросмеси с неравномерным по высоте канала распределением концентрации топливных частиц на выходе из кольцевого канала 4 встречается со стабилизаторами факела 12, установленными под углом от 50 до 85° к продольной оси горелки и направляющими поток аэросмеси в противокрутку аксиальному лопаточному завихрителю 10. Препятствия на пути потока аэросмеси в виде плоских зубьев способствуют образованию зоны Б с повышенной интенсивностью турбулентности, в которую попадают частицы из зоны А. Повышенная интенсивность турбулентности в зоне Б способствует интенсивному выходу летучих из частиц топлива и их смешению с воздухом для дальнейшего воспламенения и горения. Увеличение концентрации топливных частиц в данной области за счет центробежных сил создает существенный недостаток воздуха в зоне Б, что способствует снижению интенсивности образования NOx, а также восстановлению образовавшихся NOx углеводородными радикалами из-за высокой концентрации летучих компонент топлива в данной области, тем самым снижается общий уровень образования NOx. Таким образом, образование зоны Б с повышенной интенсивностью турбулентности позволяет увеличить стабильность воспламенения и горения твердых частиц топлива, обеспечить высокую скорость выгорания топлива за счет интенсивного смешения топлива с воздухом, а также снизить уровень образования NOx. Установка стабилизаторов факела 12 не перпендикулярно потоку аэросмеси, а под углом от 50 до 85° к продольной оси горелки таким образом, чтобы они закручивали поток аэросмеси в противокрутку аксиальному лопаточному завихрителю 10, позволяет исключить проскок части топлива между плоскими зубьями без взаимодействия с ними. При этом эффективность концентрирования частиц топлива на стенке стабилизатора факела 12 возрастает, а для аэросмеси сохраняется возможность прохода в области между зубьями. Это приводит к тому, что, во-первых, за счет движения аэросмеси за стабилизаторами факела 12 в противокрутку остальным потокам интенсивность турбулентности на границах зоны Б повышается, в результате чего возрастает стабильность воспламенения и горения топлива в данной области. В свою очередь, повышение стабильности горения позволяет снизить общий избыток воздуха на горелке, что благоприятно сказывается на общем уровне образования NOx. Во-вторых, за счет увеличения эффективности концентрирования частиц топлива локальный избыток воздуха в области воспламенения и начального горения «топливных» жгутов падает еще больше, что также позволяет дополнительно снизить уровень образования NOx.After heating the furnace from the pilot fuel torch, the air mixture is supplied to the annular channel 4 through the inlet pipe 7. Passing through the swirler 10, the flow of the air mixture is twisted, as a result of which solid coal particles are thrown back through centrifugal forces to the outer wall of the annular channel 4 of the air mixture. This leads to the formation of zone A with an increased concentration of coal particles in the area of the outer wall before the air mixture leaves the annular channel 4. A swirling air mixture flow with an uneven distribution of fuel particle concentration along the channel height at the exit from the annular channel 4 meets the torch stabilizers 12, installed at an angle from 50 to 85° to the longitudinal axis of the burner and directing the air mixture flow counter-twisting the axial blade swirler 10. Obstacles along the way the flow of the air mixture in the form of flat teeth contributes to the formation of zone B with an increased intensity of turbulence, into which particles from zone A enter. The increased intensity of turbulence in zone B contributes to the intensive release of volatiles from fuel particles and their mixing with air for further ignition and combustion. An increase in the concentration of fuel particles in this area due to centrifugal forces creates a significant lack of air in zone B, which helps to reduce the intensity of NOx formation, as well as the reduction of formed NOx by hydrocarbon radicals due to the high concentration of volatile fuel components in this area, thereby reducing the overall level NOx formation. Thus, the formation of zone B with increased turbulence intensity makes it possible to increase the stability of ignition and combustion of solid fuel particles, ensure a high rate of fuel burnout due to intensive mixing of fuel with air, and also reduce the level of NOx formation. Installing the flame stabilizers 12 not perpendicular to the flow of the air mixture, but at an angle from 50 to 85° to the longitudinal axis of the burner so that they twist the flow of the air mixture counter-twisting the axial blade swirler 10, makes it possible to prevent some of the fuel from slipping between the flat teeth without interacting with them. In this case, the efficiency of concentrating fuel particles on the wall of the flame stabilizer 12 increases, and the possibility of passage for the air mixture in the area between the teeth remains. This leads to the fact that, firstly, due to the movement of the air mixture behind the flame stabilizers 12 in counter-rotation to the remaining flows, the intensity of turbulence at the boundaries of zone B increases, as a result of which the stability of ignition and combustion of fuel in this area increases. In turn, increasing combustion stability makes it possible to reduce the overall excess air on the burner, which has a beneficial effect on the overall level of NOx formation. Secondly, by increasing the efficiency of concentrating fuel particles, the local excess air in the area of ignition and initial combustion of “fuel” bundles drops even more, which also makes it possible to further reduce the level of NOx formation.

Оптимальным соотношением высоты h стабилизаторов факела 12 и высоты Н кольцевого канала 4 аэросмеси является 0,4÷0,7. Такое соотношение обеспечивает необходимую степень турбулизации потока, при этом обеспечиваются необходимые для лучшего смешения и воспламенения топлива скоростные характеристики потока аэросмеси на выходе из кольцевого канала 4. При соотношении высоты h стабилизаторов факела 12 и высоты Н кольцевого канала 4 аэросмеси менее 0,4 ступень турбулизации потока в зоне Б и характерные размеры данной области становятся недостаточными для интенсивного выхода летучих компонент топлива, их смешения с окислителем и стабильного воспламенения. При соотношении высоты h стабилизаторов факела 12 и высоты Н кольцевого канала 4 аэросмеси более 0,7 скоростные характеристики потока аэросмеси значительно увеличиваются, в результате чего снижаются время пребывания топлива и концентрация летучих компонент в пригорелочной области, что приводит к уменьшению стабильности горения топлива.The optimal ratio of the height h of the torch stabilizers 12 and the height H of the annular channel 4 of the air mixture is 0.4÷0.7. This ratio provides the necessary degree of flow turbulization, while ensuring the speed characteristics of the air mixture flow at the exit from the annular channel 4, necessary for better mixing and ignition of the fuel. When the ratio of the height h of the torch stabilizers 12 and the height H of the annular channel 4 of the air mixture is less than 0.4, the stage of flow turbulization in zone B and the characteristic dimensions of this area become insufficient for the intensive release of volatile fuel components, their mixing with the oxidizer and stable ignition. When the ratio of the height h of the stabilizers of the torch 12 and the height H of the annular channel 4 of the air mixture is more than 0.7, the speed characteristics of the air mixture flow increase significantly, as a result of which the residence time of the fuel and the concentration of volatile components in the burner region are reduced, which leads to a decrease in the stability of fuel combustion.

Оптимальным соотношением ширины d стабилизатора факела 12 и диаметра D внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси является 0,15÷0,25. Такое соотношение обеспечивает необходимую степень перекрытия сечения в зоне А повышенной концентрации топлива на выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси для увеличения эффективности концентрирования частиц топлива, при этом аэродинамическое сопротивление области со стабилизаторами факела 12 остается умеренным, что позволяет обеспечить через данную зону необходимый расход аэросмеси, транспортирующей топливные частицы. При соотношении ширины d стабилизатора факела 12 и диаметра D внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси менее 0,15 эффективность концентрирования из-за проскока частиц топлива становится недостаточной, что не позволяет значительно снизить уровень образования NOx. При соотношении ширины d стабилизатора факела 12 и диаметра D внешней обечайки кольцевого канала 4 аэросмеси более 0,25 аэродинамическое сопротивление области со стабилизаторами факела 12 существенно вырастает, что приводит к снижению расхода аэросмеси между зубьями и уменьшению эффективности концентрирования в зоне А за счет уноса топливных частиц отклоняющимся к оси горелки потоком аэросмеси.The optimal ratio of the width d of the flame stabilizer 12 and the diameter D of the outer shell of the annular channel 4 of the air mixture is 0.15÷0.25. This ratio provides the necessary degree of overlap of the cross section in zone A of increased fuel concentration at the exit from the annular channel 4 of the air mixture to increase the efficiency of concentration of fuel particles, while the aerodynamic resistance of the area with flame stabilizers 12 remains moderate, which makes it possible to ensure through this zone the necessary flow of the air mixture transporting fuel particles. When the ratio of the width d of the stabilizer of the torch 12 and the diameter D of the outer shell of the annular channel 4 of the air mixture is less than 0.15, the concentration efficiency due to the breakthrough of fuel particles becomes insufficient, which does not significantly reduce the level of NOx formation. When the ratio of the width d of the stabilizer of the torch 12 and the diameter D of the outer shell of the annular channel 4 of the air mixture is more than 0.25, the aerodynamic resistance of the area with the stabilizers of the torch 12 increases significantly, which leads to a decrease in the flow rate of the air mixture between the teeth and a decrease in the efficiency of concentration in zone A due to the entrainment of fuel particles flow of air mixture deviating towards the burner axis.

Оставшаяся часть аэросмеси, обедненная частицами топлива, проходит по внутренней области на выходе из кольцевого канала 4 аэросмеси и смешивается с воздухом из кольцевого канала 3, в результате чего образуется зона В, в которой происходит предварительный нагрев смеси газов и частиц топлива до температуры выхода летучих компонент и начала воспламенения. Данная область характеризуется низкими температурами смеси газов, более высоким избытком воздуха, чем в зоне Б, и преимущественно прямоточным характером движения потока. Смесь газов и частиц топлива из зоны В может частично переходить в зону Б повышенной интенсивности турбулентности.The remaining part of the air mixture, depleted of fuel particles, passes through the internal region at the exit from the annular channel 4 of the air mixture and mixes with air from the annular channel 3, resulting in the formation of zone B, in which the mixture of gases and fuel particles is preheated to the temperature at which the volatile components are released and the start of ignition. This region is characterized by low temperatures of the gas mixture, a higher excess of air than in zone B, and a predominantly direct-flow nature of the flow. A mixture of gases and fuel particles from zone B can partially move into zone B with increased turbulence intensity.

Одновременно с аэросмесью по входному патрубку 8 через кольцевой канал 5 вторичного воздуха в топку подают вторичный воздух, который закручивается аксиальным лопаточным завихрителем 11 с регулируемой круткой. Направление закручивания потоков в кольцевом канале 3, кольцевом канале 4 аэросмеси и кольцевом канале 5 вторичного воздуха совпадает. На выходе из кольцевого канала 5 основная доля воздуха за счет большого параметра крутки завихрителя 11 направляется на периферию, образуя зону Г, характеризующуюся низкими температурами и повышенной концентрацией окислителя. Часть воздуха из данной области затягивается в зону Б, поддерживая стабильное воспламенение и горение компонент топлива в зоне повышенной турбулентности с низкими избытками воздуха. Степень разделения вторичного воздуха от основного потока пыли и затягивания горения на начальном этапе, а также скорость последующего их смешения зависят от крутки аксиального лопаточного завихрителя 11, которая настраивается при пусконаладочных работах.Simultaneously with the air mixture, secondary air is supplied to the furnace through the inlet pipe 8 through the annular channel 5 of secondary air, which is swirled by an axial blade swirler 11 with adjustable twist. The direction of twisting of the flows in the annular channel 3, the annular channel 4 of the air mixture and the annular channel 5 of the secondary air coincides. At the exit from the annular channel 5, the main share of air, due to the large twist parameter of the swirler 11, is directed to the periphery, forming zone G, characterized by low temperatures and an increased concentration of the oxidizer. Part of the air from this area is drawn into zone B, maintaining stable ignition and combustion of fuel components in a zone of increased turbulence with low excess air. The degree of separation of secondary air from the main dust flow and combustion delay at the initial stage, as well as the speed of their subsequent mixing, depend on the twist of the axial blade swirler 11, which is adjusted during commissioning.

Постепенно зоны Б, В и Г смешиваются, образуя зону Д, где благодаря увеличению концентрации окислителя и нагреву топливных частиц происходит активное горение и дожигание угольных частиц, что обеспечивает горизонтальную стадийность горения и полноту выгорания топлива.Gradually, zones B, C and D mix, forming zone D, where, due to an increase in the concentration of the oxidizer and the heating of fuel particles, active combustion and afterburning of coal particles occurs, which ensures horizontal staging of combustion and complete fuel burnout.

Использование предлагаемой низкоэмиссионной вихревой пылеугольной горелки позволяет обеспечить высокую стабильность воспламенения и горения для топлив с различной реакционной способностью при низком уровне образования NOx и надежной работе горелки на различных нагрузках.The use of the proposed low-emission vortex pulverized coal burner makes it possible to ensure high stability of ignition and combustion for fuels with different reactivity with a low level of NOx formation and reliable operation of the burner at various loads.

Claims (10)

1. Низкоэмиссионная вихревая пылеугольная горелка, содержащая центральный канал с размещенным в нем растопочным устройством, вокруг которого и соосно с ним расположены кольцевой канал растопочного воздуха, кольцевой канал аэросмеси и по меньшей мере один кольцевой канал вторичного воздуха, в которых установлены аксиальные лопаточные завихрители, по окружности внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси равномерно расположены стабилизаторы факела в форме плоских зубьев, отличающаяся тем, что стабилизаторы факела установлены под углом от 50 до 85° к продольной оси горелки таким образом, что направляют поток аэросмеси в противокрутку аксиальному лопаточному завихрителю, причем высота h стабилизаторов факела и высота Н кольцевого канала аэросмеси имеют соотношение:1. Low-emission vortex pulverized coal burner containing a central channel with a ignition device placed in it, around which and coaxially with it there is an annular ignition air channel, an annular air mixture channel and at least one annular secondary air channel, in which axial blade swirlers are installed, according to around the outer shell of the annular channel of the air mixture, flame stabilizers are evenly located in the form of flat teeth, characterized in that the flame stabilizers are installed at an angle from 50 to 85° to the longitudinal axis of the burner in such a way that they direct the flow of the air mixture into counter-rotation of the axial blade swirler, and the height h of the stabilizers of the torch and the height H of the annular channel of the air mixture have the ratio: , , где h – высота стабилизатора факела;where h is the height of the torch stabilizer; Н – высота кольцевого канала аэросмеси;H – height of the annular channel of the air mixture; ширина d стабилизатора факела и диаметр D внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси имеют соотношение:The width d of the flame stabilizer and the diameter D of the outer shell of the annular channel of the air mixture have the ratio: , , где d – ширина стабилизатора факела;where d is the width of the torch stabilizer; D – диаметр внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси;D – diameter of the outer shell of the annular channel of the air mixture; рекомендуемое количество стабилизаторов факела составляет от 12 до 20.The recommended number of flame stabilizers is from 12 to 20. 2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что на конце внешней обечайки кольцевого канала аэросмеси установлен диффузор с углом раскрытия от 15 до 45°.2. The burner according to claim 1, characterized in that a diffuser with an opening angle of 15 to 45° is installed at the end of the outer shell of the annular channel of the air mixture.
RU2024109816U 2024-04-11 Low emission vortex pulverized coal burner RU226942U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU226942U1 true RU226942U1 (en) 2024-06-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6116171A (en) * 1994-11-14 2000-09-12 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Pulverized coal combustion burner
RU68652U1 (en) * 2007-08-02 2007-11-27 Открытое Акционерное Общество "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт (ВТИ)" DUST-BURNER WITH AERODYNAMIC AEROSMIX FLOW CONVERTER
RU139936U1 (en) * 2013-08-16 2014-04-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" MALOTOXIC VORTEX DUST-BURNER BURNER WITH MODIFIED AEROSMIX FLOW DISCUPLERS
RU2716642C1 (en) * 2019-06-03 2020-03-13 Общество с ограниченной ответственностью "ЗиО-КОТЭС" Vortex pulverized coal burner (versions)
RU2800199C1 (en) * 2022-12-14 2023-07-19 Евгений Михайлович Пузырёв Low emission vortex furnace

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6116171A (en) * 1994-11-14 2000-09-12 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Pulverized coal combustion burner
RU68652U1 (en) * 2007-08-02 2007-11-27 Открытое Акционерное Общество "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт (ВТИ)" DUST-BURNER WITH AERODYNAMIC AEROSMIX FLOW CONVERTER
RU139936U1 (en) * 2013-08-16 2014-04-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" MALOTOXIC VORTEX DUST-BURNER BURNER WITH MODIFIED AEROSMIX FLOW DISCUPLERS
RU2716642C1 (en) * 2019-06-03 2020-03-13 Общество с ограниченной ответственностью "ЗиО-КОТЭС" Vortex pulverized coal burner (versions)
RU2800199C1 (en) * 2022-12-14 2023-07-19 Евгений Михайлович Пузырёв Low emission vortex furnace

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5799594A (en) Method and apparatus for reducing nitrogen oxide emissions from burning pulverized fuel
JP2544662B2 (en) Burner
US9995480B2 (en) Burner
EP3775687B1 (en) Low nox burner and flow momentum enhancing device
EP3152490B1 (en) Non-symmetrical low nox burner apparatus and method
CN104421933A (en) Primary air pipe applicable to combustor, combustor and solid fuel boiler
US7430970B2 (en) Burner with center air jet
RU2646164C1 (en) Vortex dust-coil burner
SK173998A3 (en) A method for effecting control over a radially stratified flame core burner
RU226942U1 (en) Low emission vortex pulverized coal burner
JP6732960B2 (en) Method for burning fuel and boiler
RU2426029C1 (en) Vortex pulverised coal burner
CN200955737Y (en) Gas burner
GB1585410A (en) Burner
CN114110580A (en) Low-nitrogen combustor
RU2716642C1 (en) Vortex pulverized coal burner (versions)
RU2825927C1 (en) Low-emission gas burner with external fuel supply
RU211642U1 (en) Burner device for combustion of low-calorie gas
CN118669804B (en) A burner suitable for coal powder mixed with ammonia
RU229922U1 (en) Burner for combustion of low-calorie and waste gases
SU1280271A1 (en) Burner
RU2433342C2 (en) BURNER WITH CENTRAL AIR JET AND METHOD TO REDUCE NOx EMISSION OF SPECIFIED BURNER (VERSIONS)
RU2193730C1 (en) Gas burner
AU2006203560B2 (en) Burner with center air jet
CN112963828A (en) Pulverized coal oxygen-deficient gasification burner