RU2511947C1

RU2511947C1 - Combined pulverised-coal burner

Info

Publication number: RU2511947C1
Application number: RU2012141425/06A
Authority: RU
Inventors: Вадим Борисович Прохоров; Александр Михайлович Архипов; Владимир Сергеевич Киричков
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-10
Also published as: RU2012141425A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to heat engineering and namely to combined pulverised-coal burners and can be used in power engineering industry on pulverised-coal boilers with supply to burners of high-concentration pulverised coal (HCPC) via pressure pipes. A combined pulverised-coal (PC) burner includes an air duct, channels for PC-and-air mixture (PCAM) and secondary air, a HCPC supply pipe and a HCPC dispersion device. Secondary air and PCAM channels are arranged in a projection onto a vertical plane above each other with a gap between them, and in PCAM channel there is the HCPC supply pipe, after the end face of which there installed is the HCPC dispersion device consisting of a horizontal splitter of an angular type and a vertical splitter arranged after it, the side walls of which divide PCAM channel into two outlet sections of a vertical slit type; besides, external vertical walls of PCAM channel are convergent throughout the burner length till the vertex of the vertical splitter, and after it - convergent in a horizontal plate so that height increases. The secondary air channel is equipped with an atomiser pipe for installation of an oil atomiser and gaseous fuel supply tubes.

EFFECT: reduction of hazardous NO_xemissions and fuel incomplete combustion.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к комбинированным пылеугольным горелкам, и может быть использовано в энергетическом машиностроении на пылеугольных котлах с подачей в горелки угольной пыли высокой концентрации (УПВК) по трубам под давлением.The invention relates to a power system, in particular to combined pulverized coal burners, and can be used in power engineering for pulverized coal boilers with the supply of high concentration coal dust (UPVK) through the pipes under pressure.

Известна вихревая пылеугольная горелка с подачей закрученного в улитке потока угольной пыли в смеси с первичным воздухом по внутреннему каналу первичного воздуха и потока вторичного воздуха, который подается в горелку коаксиально после закручивания в лопаточном либо улиточном аппарате, установленном перед каналом вторичного воздуха (Котлы большой мощности. Каталог-справочник К2-69, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, М.,1970 г.,с.62, рис.31).A known vortex pulverized coal burner with the supply of a coiled stream of coal dust mixed with primary air through the internal channel of the primary air and the secondary air stream, which is supplied to the burner coaxially after twisting in a blade or snail apparatus installed in front of the secondary air channel (Boilers of high power. Catalog-book K2-69, NIIINFORMTYAZHMASH, M., 1970, p. 62, Fig. 31).

Недостаток этой горелки заключается в интенсивном абразивном износе улитки первичного воздуха, а также подводящего пылепровода из-за повышенных скоростей пылевоздушной смеси (ПВС) - порядка 20-25 м/с, которые обеспечиваются за счет напора, развиваемого мельничным вентилятором.The disadvantage of this burner is the intensive abrasive wear of the cochlear of primary air, as well as the dust supply duct due to the increased speeds of the dust-air mixture (PVA) - of the order of 20-25 m / s, which are provided due to the pressure developed by the mill fan.

Известна также вихревая пылеугольная горелка, выбранная за прототип, содержащая воздушный короб, коаксиальные каналы первичного и вторичного воздуха с улиточными завихрителями, трубу подачи УПВК со скоростью ПВС порядка 8 м/с и устройство разброса угольной пыли в потоке первичного воздуха в выходном сечении горелки в виде конического рассекателя (Григорьев Д.Р., Николаев А.А. Проблемы экологически чистого и экономичного сжигания тощего угля на котлах ПК-10 Южно-Кузбасской ГРЭС. «Электрические станции» №2, 2006 г., с.2-8, рис.6).Also known is a vortex pulverized coal burner selected for the prototype, containing an air box, coaxial channels of primary and secondary air with snail swirls, a feed pipe UPVK with a speed of PVA of about 8 m / s and a device for spreading coal dust in the stream of primary air in the output section of the burner in the form conical divider (Grigoryev D.R., Nikolaev A.A. Problems of environmentally friendly and economical burning of lean coal in boilers PK-10 of the South Kuzbass State District Power Station. "Electric stations" No. 2, 2006, p.2-8, fig. .6).

Недостаток прототипа заключается в частом обгорании конического рассекателя за счет излучения из топки, особенно при увеличении его диаметра с целью интенсификации разброса угольной пыли. Кроме того, в связи с необходимостью прогрева большой периферийной массы вторичного воздуха, поступающего в топку из горелки, зажигание угольной пыли затягивается, особенно при уменьшении содержания летучих в сжигаемом угле, что приводит к образованию большого количества NO_x и повышению недожога топлива.The disadvantage of the prototype is the frequent burning of the conical divider due to radiation from the furnace, especially when increasing its diameter in order to intensify the spread of coal dust. In addition, due to the need to warm up a large peripheral mass of secondary air entering the furnace from the burner, the ignition of coal dust is delayed, especially with a decrease in the volatile content in the burned coal, which leads to the formation of a large amount of NO _x and an increase in fuel underburning.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение недожога топлива и уменьшение образования вредных для человека оксидов азота (NO_x) в топках котлов.The objective of the invention is to reduce the underburning of fuel and reduce the formation of harmful human oxides of nitrogen (NO _x ) in boiler furnaces.

Поставленная задача достигается тем, что в известной пылеугольной горелке, содержащей воздушный короб, каналы ПВС и вторичного воздуха, трубу подачи УПВК и устройство разброса УПВК, согласно изобретению, каналы размещены в проекции на вертикальную плоскость друг над другом с зазором между ними, в канале ПВС размещена труба подачи УПВК, за торцом которой установлено устройство разброса УПВК, состоящее из горизонтального рассекателя уголкового типа и размещенного за ним вертикального рассекателя, боковые стенки которого разделяют канал ПВС на два выходных участка вертикально-щелевого типа, причем внешние вертикальные стенки канала ПВС выполнены сужающимися по длине горелки до вершины вертикального рассекателя, а после него - расширяющимися по горизонтали с увеличением высоты. Кроме того, канал вторичного воздуха снабжен форсуночной трубой для установки мазутной форсунки и трубками для подачи газообразного топлива.The problem is achieved in that in the known pulverized coal burner containing an air box, PVA and secondary air channels, a feed pipe UPVK and a device for scattering UPVK, according to the invention, the channels are placed in a projection on a vertical plane one above the other with a gap between them, in the channel PVA a UPVK feed pipe is placed, behind which an UPVK dispersion device is installed, consisting of a horizontal divider of the angular type and a vertical divider placed behind it, the side walls of which divide the channel Sun two output portion vertically slotted type, wherein the PVA external vertical channel walls are tapered along the length of the burner up to the top of the vertical deflector, and - after it is extended horizontally with increasing height. In addition, the secondary air channel is equipped with a nozzle pipe for installing a fuel oil nozzle and pipes for supplying gaseous fuel.

Технический результат, получаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в снижении вредных выбросов NO_xи недожога топлива.The technical result obtained by using the claimed invention is to reduce harmful emissions of NO _x and underburning of fuel.

Указанный технический результат достигается за счет того, что каналы ПВС и вторичного воздуха размещены в проекции на вертикальную плоскость друг над другом с зазором между ними, а в канале ПВС размещена труба подачи УПВК, за торцом которой установлено устройство разброса УПВК, состоящее из горизонтального рассекателя уголкового типа и размещенного за ним вертикального рассекателя, боковые стенки которого разделяют канал ПВС на два выходных участка вертикально-щелевого типа, причем внешние вертикальные стенки канала ПВС выполнены сужающимися по длине горелки до вершины вертикального рассекателя, а после него - расширяющимися по горизонтали с увеличением высоты. Кроме того, канал вторичного воздуха снабжен форсуночной трубой для установки мазутной форсунки и трубками для подачи газообразного топлива.The specified technical result is achieved due to the fact that the PVA and secondary air channels are projected on a vertical plane one above the other with a gap between them, and the UPVK feed pipe is placed in the PVA channel, behind which there is a UPVK scattering device consisting of a horizontal angular divider type and placed behind it a vertical divider, the side walls of which divide the PVA channel into two output sections of a vertical-slot type, with the outer vertical walls of the PVA channel narrowed yuschimisya along the length of the burner up to the top of the vertical deflector, and - after it is extended horizontally with increasing height. In addition, the secondary air channel is equipped with a nozzle pipe for installing a fuel oil nozzle and pipes for supplying gaseous fuel.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез комбинированной пылеугольной горелки; на фиг.2 - разрез А-А.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of a combined pulverized coal burner; figure 2 is a section aa.

Комбинированная пылеугольная горелка содержит воздушный короб 1, соединенный с каналом 2 ПВС и каналом 3 вторичного воздуха, размещенными в проекции на вертикальную плоскость друг над другом, трубу 4 подачи УПВК, устройство разброса УПВК, состоящее из горизонтального рассекателя 5 уголкового типа, прикрепленного к наружной поверхности конца трубы 4, и размещенного за ним вертикального рассекателя 6, боковые стенки которого разделяют канал 2 на два выходных участка 7 вертикально-щелевого типа, причем внешние вертикальные стенки канала 2 выполнены сужающимися по длине горелки до вершины вертикального рассекателя 6, а после него -расширяющимися по горизонтали с увеличением высоты. В канале 3 размещена форсуночная труба 8, прикрепленная с помощью крестовины 9 к стенкам канала 3, для установки мазутной форсунки, а между каналами 2 и 3 имеется зазор 10. Кроме того, канал 3 может быть снабжен трубками для подачи газообразного топлива (не показаны). Амбразура горелки имеет короб 11, который заполнен огнеупорным бетоном, уплотняющим и скрепляющим ее с топочными стенами 12. Таким образом, канал 2 ПВС и канал 3 вторичного воздуха жестко связаны между собойThe combined pulverized coal burner contains an air box 1 connected to a PVA channel 2 and a secondary air channel 3 arranged in a projection onto a vertical plane one above the other, an UPVK supply pipe 4, an UPVK dispersion device consisting of a horizontal angular type divider 5 attached to the outer surface the end of the pipe 4, and the vertical divider 6 located behind it, the side walls of which divide the channel 2 into two output sections 7 of the vertical-slot type, the external vertical walls of the channel 2 being Nena tapered length of the burner up to the top of the vertical divider 6, and thereafter -rasshiryayuschimisya horizontally with increasing height. In the channel 3 there is a nozzle pipe 8, attached with a cross 9 to the walls of the channel 3, for installing a fuel oil nozzle, and between the channels 2 and 3 there is a gap 10. In addition, the channel 3 can be equipped with tubes for supplying gaseous fuel (not shown) . The burner embrasure has a duct 11, which is filled with refractory concrete, sealing and fastening it with the furnace walls 12. Thus, the PVA channel 2 and the secondary air channel 3 are rigidly interconnected

Пылеугольная горелка работает следующим образом. Воздух поступает из воздушного короба 1 в каналы 2 и 3. УПВК по трубе 4 подается в канал 2, который размещен в проекции на вертикальную плоскость над каналом 3 с зазором 10. За концом трубы 4, который находится на расстоянии порядка 1000 мм от выходных участков 7 канала 2, установлен горизонтальный рассекатель 5 уголкового типа, который разбрасывает УПВК по вертикали канала 2. Установленный за горизонтальным рассекателем 5 вертикальный рассекатель 6 распределяет ПВС по двум вертикально-щелевым выходным участкам 7 канала 2. Распределение угольной пыли по высоте двух выходных участков 7 канала 2 осуществляется не только за счет действия горизонтального рассекателя 5, но и за счет динамического напора первичного воздуха, «размазывающего» ПВС по высоте горелки и подаваемого из короба 1 за счет напора, который создается дутьевыми вентиляторами (не показаны). Этому также способствует сужение канала 2 по горизонтали, выполненное до вершины вертикального рассекателя 6.A coal burner operates as follows. Air flows from the air box 1 to channels 2 and 3. The air-tight air flow through pipe 4 is supplied to channel 2, which is projected onto a vertical plane above channel 3 with a clearance of 10. Behind the end of pipe 4, which is located at a distance of about 1000 mm from the outlet sections 7 of channel 2, a horizontal divider of the angular type 5 is installed, which scatters the UPVK along the vertical of channel 2. The vertical divider 6 installed behind the horizontal divider 5 distributes the PVA to the two vertically slotted output sections 7 of channel 2. Distribution of coal dust the height of the two outlet sections 7 of channel 2 is carried out not only due to the action of the horizontal divider 5, but also due to the dynamic pressure of the primary air, “spreading” the PVA along the height of the burner and supplied from the duct 1 due to the pressure created by the blower fans (not shown ) This also contributes to the narrowing of the channel 2 horizontally, made to the top of the vertical divider 6.

Входное сечение канала 2 ПВС, через которое воздух поступает из короба 1 в канал 2, выбирается из расчета обеспечения небольшого избытка первичного воздуха (порядка 0,09-0,13). В этом случае образование топливных оксидов азота в факеле будет значительно сокращено. Величина сечения выходных участков 7 канала 2 принимается исходя из обеспечения умеренной величины скорости ПВС на выходе из горелки (около 25 м/с). В то же время, периметр непосредственного контакта топочных газов с ПВС, вытекающей из выходных участков 7 канала 2, принимается повышенным за счет небольшой ширины и относительно большой высоты двух выходных участков 7 канала 2. Сечение канала 3 вторичного воздуха принимается исходя из обеспечения повышенной его скорости на выходе из горелки (40-45 м/с). При этом будет обеспечена высокая эжекционная способность струи вторичного воздуха, что важно для увеличения подсоса топочных газов к корням струй ПВС (для интенсификации прогрева и зажигания угольной пыли) и вторичного воздуха. Вертикальный зазор 10 между каналами 2 и 3 может быть принят на выходе из горелки в пределах 100-150 мм. В этом случае будет обеспечен приемлемый баланс между скоростью зажигания ПВС и интенсивностью процесса ее перемешивания с вторичным воздухом. Загоревшаяся угольная пыль в смеси с воздухом подсасывается струей вторичного воздуха, а также поступает в нее за счет сепарации. Проходное сечение канала 3 выбирается с учетом подачи в топку сбросного воздуха пылесистем и третичного воздуха, осуществляемой выше уровня размещения горелок. В данном примере воздух из воздушного подогревателя (не показан) поступает снизу в вертикальный воздушный короб 1, а после нагнетания его в каналы 2 и 3 подается на вышерасположенные сопла третичного воздуха и сопла сбросного агента пылестистем (не показаны).The input section of the PVA channel 2, through which air enters from the duct 1 to the channel 2, is selected based on the assurance of a small excess of primary air (about 0.09-0.13). In this case, the formation of fuel nitrogen oxides in the flare will be significantly reduced. The value of the cross section of the output sections 7 of channel 2 is taken based on ensuring a moderate value of the speed of the PVA at the outlet of the burner (about 25 m / s). At the same time, the perimeter of direct contact of the flue gases with the PVA flowing from the output sections 7 of channel 2 is taken increased due to the small width and relatively large height of the two output sections 7 of channel 2. The section of the secondary air channel 3 is taken based on ensuring its increased speed at the exit of the burner (40-45 m / s). In this case, a high ejection ability of the secondary air jet will be ensured, which is important for increasing the intake of flue gases to the roots of the PVA jets (to intensify the heating and ignition of coal dust) and secondary air. The vertical gap 10 between the channels 2 and 3 can be taken at the outlet of the burner in the range of 100-150 mm. In this case, an acceptable balance between the speed of ignition of the PVA and the intensity of the process of mixing it with the secondary air will be ensured. The ignited coal dust in a mixture with air is sucked in by a stream of secondary air, and also enters it through separation. The bore of the channel 3 is selected taking into account the supply of dust systems and tertiary air to the furnace of exhaust air, carried out above the level of placement of the burners. In this example, air from an air heater (not shown) flows from below into a vertical air box 1, and after it is injected into channels 2 and 3, it is supplied to upstream nozzles of tertiary air and nozzles of a dust agent discharge agent (not shown).

На форсуночной трубе 8 может устанавливаться мазутная форсунка, а в качестве резервных или растопочных видов топлива могут использоваться мазут и газ, которые подаются через форсуночную трубу 8 и трубки для подачи газообразного топлива в канале 3 (не показаны)A fuel oil nozzle can be installed on the nozzle pipe 8, and fuel oil and gas, which are supplied through the nozzle pipe 8 and tubes for supplying gaseous fuel in the channel 3 (not shown), can be used as reserve or starting fuel types.

Предлагаемая комбинированная горелка эффективно сочетается с топками с двухсторонним размещением горелок и сопл при реализации аэродинамики тангенциального факела с горизонтальной осью его вращения. При двух-трехъярусном размещении горелок каналы 2 горелок второго и третьего ярусов целесообразно разместить под каналами 3 вторичного воздуха для гарантии нормативного выжига угольной пыли на выходе из топки.The proposed combined burner is effectively combined with furnaces with double-sided placement of burners and nozzles in the implementation of the aerodynamics of the tangential torch with a horizontal axis of rotation. With two or three-tier placement of the burners, it is advisable to place the channels 2 of the burners of the second and third tiers under the secondary air channels 3 to guarantee a normative burning of coal dust at the outlet of the furnace.

В результате использования заявляемой пылеугольной горелки в топках с двухсторонним размещением горелок обеспечиваются нормативные уровни удельного выброса NO_x и недожога топлива с уходящими газами. Кроме того, сопла сбросного агента пылесистем и третичного воздуха устанавливаются выше уровня размещения горелок, а корни их струй наряду с корнями струй ПВС и вторичного воздуха комбинированных пылеугольных горелок за счет их повышенной эжекционной способности отсасывают продукты сгорания от экранов топки, предохраняя их от шлакования.As a result of using the inventive pulverized coal burner in furnaces with double-sided placement of burners, the standard levels of specific emissions of NO _x and underburning of fuel with flue gases are provided. In addition, the nozzles of the exhaust agent of the dust systems and tertiary air are installed above the level of the burners, and the roots of their jets, along with the roots of the jets of PVA and secondary air of combined pulverized coal burners, suck combustion products from the furnace screens due to their increased ejection ability, protecting them from slagging.

Claims

1. Combined pulverized coal burner containing an air box, channels of the dusty air mixture (PVA) and secondary air, a pipe for supplying high concentration coal dust (UPVK) and a dispersion device UPVK, characterized in that the PVA and secondary air channels are placed in a projection on a vertical plane one above the other with a gap between them, and in the PVA channel there is a pipe for supplying UPVK, behind the end of which there is a spreading device UPVK, consisting of a horizontal divider of the angular type and a vertical placed behind it Nogo divider, which divides the side walls PVA channel two output portion vertically slotted type, wherein the PVA external vertical channel walls are tapered along the length of the burner up to the top of the vertical deflector, and - after it is extended horizontally with increasing height.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the secondary air channel is equipped with a nozzle pipe for installing a fuel oil nozzle and tubes for supplying gaseous fuel.