RU2582722C2 - Vortex furnace - Google Patents
Vortex furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582722C2 RU2582722C2 RU2013136666/06A RU2013136666A RU2582722C2 RU 2582722 C2 RU2582722 C2 RU 2582722C2 RU 2013136666/06 A RU2013136666/06 A RU 2013136666/06A RU 2013136666 A RU2013136666 A RU 2013136666A RU 2582722 C2 RU2582722 C2 RU 2582722C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burners
- combustion chamber
- pinch
- vortex
- combustion
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 70
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 30
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 11
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 36
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102100021749 LIM and senescent cell antigen-like-containing domain protein 3 Human genes 0.000 description 3
- 101710104347 LIM and senescent cell antigen-like-containing domain protein 3 Proteins 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к полуоткрытым камерным вихревым топочным устройствам с тангенциальной схемой расположения горелок, которое обеспечивает получение вращающегося пылеугольного факела и стабильное сжигание, в том числе углесодержащих и других отходов, угля в виде водоугольного топлива - ВУТ. Устройство может использоваться в промышленных и энергетических котлах, в том числе при их переводе с жидкого и газообразного топлива на уголь путем предварительной переработки его в ВУТ.The invention relates to a semi-open chamber vortex furnace devices with a tangential arrangement of burners, which provides a rotating pulverized coal torch and stable combustion, including coal-containing and other waste, coal in the form of coal-water fuel - VUT. The device can be used in industrial and energy boilers, including when converting them from liquid and gaseous fuels to coal by pre-processing it into a VUT.
Известна гамма топка ВТИ [Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.17-30.] полуоткрытого типа. Топка разделена двухсторонним пережимом на камеру сгорания и расположенную над ней камеру дожигания и имеет прямоточные горелки, причем основные горелки установлены с наклоном вниз на нижних гранях пережима, а дополнительные горелки над ними под углом, меньшим на 10°. Благодаря встречно-наклонному размещению горелки создают факелы с петлеобразными траекториями в форме буквы γ (гамма), проходящими через корни факелов. Соударение факелов и подвод высокотемпературных топочных газов к корню факелов обеспечивают интенсивное воспламенение и горение. Гамма топка высокотемпературная, она работает с жидким удалением шлака.Known range fire chamber VTI [Kotler V.R. Special furnaces of power boilers. - M .: Energoatomizdat, 1990, p.17-30.] Semi-open type. The furnace is divided by a two-sided pinch into a combustion chamber and an afterburner located above it and has direct-flow burners, with the main burners installed downwardly inclined at the lower faces of the pinch, and additional burners above them at an angle less than 10 °. Thanks to the counter-inclined placement of the torch, torches are created with loop-shaped trajectories in the form of the letter γ (gamma) passing through the roots of the torches. Impact of flares and supply of high-temperature flue gases to the root of flares provide intense ignition and combustion. Gamma firebox is high temperature, it works with liquid slag removal.
Недостатками гамма топки ВТИ являются: большая эмиссия вредных выбросов и интенсивное шлакование, вызываемые высокой температурой. Гамма топка ВТИ не предназначена для применения ВУТ.The disadvantages of the VTI gamma furnace are: large emission of harmful emissions and intense slagging caused by high temperature. Gamma fire chamber VTI is not intended for the use of VUT.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, которое выбрано прототипом, является низкотемпературная вихревая топка - НТВ. [Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.43, рис.22]. НТВ содержит камеру сгорания, переходящую в нижней части в холодную воронку, прямоточные горелки, расположенные на нижней грани пережима на фронтовой стенке камеры сгорания и направленные вниз, а также сопла дутья, установленные в устье холодной воронки направленно встречно горелкам. Эта пара потоков топливовоздушных струй и пережим на фронтовой стенке формируют в топке вихрь и подачу горящих топочных газов к корню факелов, обеспечивают удержание частиц топлива и низкотемпературный топочный процесс - равномерный, с распространением его в холодную воронку. НТВ отличается низкой эмиссией вредных выбросов и не шлакуется.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device, which is selected as a prototype, is a low-temperature vortex furnace - NTV. [Kotler V.R. Special furnaces of power boilers. - M .: Energoatomizdat, 1990, p. 43, Fig. 22]. The NTV contains a combustion chamber, passing in the lower part into a cold funnel, direct-flow burners located on the lower edge of the pinch on the front wall of the combustion chamber and directed downwards, as well as blast nozzles installed in the mouth of the cold funnel directed opposite to the burners. This pair of fuel-air jet streams and the pinch on the front wall form a vortex in the furnace and supply of burning flue gases to the root of the torches, ensure the retention of fuel particles and the low-temperature combustion process - uniform, with its spread into a cold funnel. NTV is characterized by low emission of harmful emissions and is not slagged.
Недостатками прототипа являются: низкая экономичность, малый диапазон регулирования нагрузки и невозможность сжигания ВУТ. Низкая экономичность возникает за счет большого механического недожога. Действительно, в низкотемпературной топке поддерживается равномерный пониженный уровень температур, поэтому воспламенение и выгорание частиц замедлено. С другой стороны из-за слабого удержания частицы выносятся из НТВ и плохо выгорают, кроме того, имеется значительный провал в устье холодной воронки. Малый диапазон регулирования нагрузки объясняется тем, что в низкотемпературной топке НТВ при работе с пониженными нагрузками уровень температур еще более снижается, возникает неустойчивое горение и пульсации. Соответственно, например, при низкой летней отопительной нагрузке топку и все оборудование необходимо периодически останавливать и запускать, а это крайне неэкономично. По этой причине нельзя вовлечь в топливный баланс уголь, дешевые шламы и углесодержащие отходы при их подаче в виде ВУТ, так как НТВ топка из-за низкой температуры непригодна для их утилизации.The disadvantages of the prototype are: low profitability, a small range of load regulation and the inability to burn fuel oil. Low profitability arises due to the large mechanical underburning. Indeed, a uniform low temperature level is maintained in a low-temperature furnace; therefore, ignition and burning of particles is slowed down. On the other hand, due to poor retention, the particles are removed from the NTV and burn out poorly, in addition, there is a significant failure at the mouth of the cold funnel. The small range of load regulation is explained by the fact that in the low-temperature furnace of NTV, when working with reduced loads, the temperature level decreases even more, unstable combustion and pulsations occur. Accordingly, for example, with a low summer heating load, the furnace and all equipment must be periodically stopped and started up, which is extremely uneconomical. For this reason, coal, cheap sludge and coal-containing wastes cannot be involved in the fuel balance when they are fed in the form of HLW, since the NTV furnace is unsuitable for their disposal due to low temperature.
Целью изобретения является:The aim of the invention is:
- повышение экономичности;- increase in profitability;
- расширение диапазона регулирования нагрузки;- expanding the range of load regulation;
- вовлечение в топливный баланс шламов, углесодержащих и других липких отходов путем их подачи и сжигания в виде ВУТ;- involvement of sludge, carbon-containing and other sticky wastes in the fuel balance by feeding and burning them in the form of HLW;
- перевод промышленных и энергетических газомазутных котлов с жидкого и газообразного топлива на уголь, путем предварительной переработки и подачи угля на сжигание в виде ВУТ.- transfer of industrial and energy gas-oil boilers from liquid and gaseous fuels to coal, through preliminary processing and supply of coal for combustion in the form of high-temperature fuel.
Особенности применения ВУТ [Зайденварг В.Е., Трубецкой К.Н., Мурко В.И., Нехороший И.Х. Производство и использование водоугольного топлива. - М.: Изд-во Академии горных наук, 2001. - 176 с.] требуют пояснения. Липкие отходы: шламы, илы и отходы мокрого углеобогащения типично представлены мелкими частицами микронных размеров. Предлагается их перерабатывать и подавать в виде ВУТ насосами и распылять форсунками. Таким образом, можно легко обеспечить подачу замазывающих тракт топливоподачи липких потоков. Так как ВУТ из отходов имеет низкую калорийность, ниже 2500-2900 ккал/кг, и для его воспламенения и стабильного горения требуется подсветка высококалорийным топливом, предлагается утилизировать ВУТ из отходов совместно с пылеугольным сжиганием.Features of the use of VUT [Zaydenvarg V.E., Trubetskoy K.N., Murko V.I., Nekhoroshiy I.Kh. Production and use of coal water fuel. - M.: Publishing House of the Academy of Mining Sciences, 2001. - 176 p.] Require explanation. Sticky waste: sludge, sludge and wet coal treatment waste are typically represented by micron-sized fine particles. It is proposed that they be processed and fed in the form of HLT pumps and sprayed with nozzles. Thus, it is possible to easily supply sticky streams that cover the fuel path. Since HLW from waste has a low calorific value, below 2500-2900 kcal / kg, and for its ignition and stable burning, high-calorie fuel is required, it is proposed to dispose of HLW from waste together with pulverized coal burning.
С другой стороны, уголь, например, путем мокрого помола также можно превратить в ВУТ, но с калорийностью более 3000 ккал/кг. Предлагается подать уголь в котел в виде ВУТ для замены дорогостоящего жидкого и газообразного топлива, при этом дополнительного топлива для стабильного горения теоретически не требуется. Отметим, что мокрый помол не требует сушильного агента, сушки угля и производится независимо от работы котла.On the other hand, coal, for example, by wet grinding can also be converted into HLW, but with a calorie content of more than 3000 kcal / kg. It is proposed to supply coal to the boiler in the form of a fuel-injection pump to replace expensive liquid and gaseous fuels, while theoretically no additional fuel is required for stable combustion. Note that wet grinding does not require a drying agent, drying of coal and is performed regardless of the operation of the boiler.
Важной особенностью ВУТ является необходимость предварительной подсушки капель. В противном случае пролет капель ВУТ до стенок топки вызовет их налипание в виде быстрорастущей «шубы», заполняющей объем топки. Кроме того, в стадии сушки температура частиц незначительно превышает температуру кипения воды, 100°C, поэтому до прогрева и воспламенения уже высохших частиц может пройти значительный период времени. Для котлов при их переводе на ВУТ типично: нестабильность, погасание и затягивание факела ВУТ в пароперегреватель с его пережогом.An important feature of VUT is the need for preliminary drying of drops. Otherwise, the passage of VUT drops to the walls of the furnace will cause them to stick in the form of a fast-growing "coat" filling the volume of the furnace. In addition, in the drying stage, the temperature of the particles slightly exceeds the boiling point of water, 100 ° C, so a significant period of time can elapse before heating and ignition of already dried particles. For boilers when they are transferred to VUT, it is typical: instability, extinction, and tightening of the VUT torch into a superheater with its burnout.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, выражается в выделении вихревой камеры сгорания и создании в ее объеме высокотемпературного ядра горения и раскаленного горящего потока, движущегося из этого ядра вниз и поднимающегося далее по стенкам камеры сгорания вверх в виде периферийного вихря, омывающего корни факелов и инициирующего их зажигание. При этом высокотемпературное ядро горения и горящий периферийный вихрь обеспечивают:The technical result, which provides a solution to the problem, is expressed in the allocation of a vortex combustion chamber and the creation in its volume of a high-temperature combustion core and a hot burning stream moving from this core downward and rising further along the walls of the combustion chamber upward in the form of a peripheral vortex washing the torch roots and initiating their ignition. In this case, the high-temperature combustion core and the burning peripheral vortex provide:
- повышение экономичности - за счет зажигания и дальнейшего интенсивного выгорания топливо-воздушных струй в вихревой камере сгорания;- increased efficiency - due to ignition and further intensive burning of fuel-air jets in a vortex combustion chamber;
- расширение диапазона регулирования нагрузки - за счет надежного воспламенения, удержания горящих частиц под пережимом и стабильного горения собственно высокотемпературного ядра, в том числе в режиме газификации, даже при минимальной подаче топлива в вихревую камеру сгорания, то есть при малой нагрузке котла;- expanding the range of load control - due to reliable ignition, retention of burning particles under pinch, and stable combustion of the high-temperature core itself, including in gasification mode, even with minimal fuel supply to the vortex combustion chamber, that is, at low boiler load;
- возможность вовлечения в топливный баланс шламов и углесодержащих отходов с подачей их в виде ВУТ, так как высокотемпературное ядро горения основного топлива с омыванием периферийным вихрем корней их факелов создает условия для интенсивной сушки, воспламенения и стабильного горения низкокалорийного ВУТ;- the possibility of involving sludge and carbon-containing waste in the fuel balance with feeding it in the form of HLW, since the high-temperature core of burning the main fuel with washing with the peripheral vortex of the roots of their torches creates conditions for intensive drying, ignition and stable burning of low-calorific HLW;
- возможность перевода газомазутных котлов с жидкого и газообразного топлива на уголь в виде ВУТ, так как устойчивое горение ВУТ можно обеспечить в реконструированных с выделением вихревой камеры сгорания в топках газомазутных котлов при их работе в режиме газификации.- the possibility of transferring gas-oil boilers from liquid and gaseous fuels to coal in the form of HLW, since stable burning of HLW can be ensured in reconstructed with the release of a vortex combustion chamber in the furnaces of gas-oil boilers during their operation in gasification mode.
Наличие выделенной двухсторонним пережимом камеры сгорания даже минимальных размеров с высокотемпературным ядром горения всегда будет инициировать воспламенение, поддержание горения и распространение пламени в камеру дожигания при подаче топлива через верхний ярус дополнительных горелок, особенно при работе камеры сгорания в режиме газификации и добавке вторичного дутья в зоне горловины пережима. При этом камера дожигания обеспечивает не только общую высокую нагрузку топки, но и регулирование температуры перегрева пара в котле за счет затягивания факела горения с потоком вторичного дутья в камеру дожигания.The presence of even the smallest dimensions of a combustion chamber allocated with double-sided clamping with a high-temperature combustion core will always initiate ignition, sustain combustion and flame propagation into the afterburner when additional fuel is supplied through the upper tier, especially when the combustion chamber is in gasification mode and secondary blast is added in the neck area pinch. In this case, the afterburning chamber provides not only the overall high load of the furnace, but also the regulation of the temperature of the steam overheating in the boiler by pulling the combustion torch with the secondary blast stream into the afterburning chamber.
Для устранения потерь топлива с провалом могут использоваться дополнительно технические решения: в устье холодной воронки устанавливается дожигательная решетка и/или сопла нижнего дутья, перекрывающие ее устье и ориентированные согласовано с вращением вихря.In order to eliminate fuel losses with a failure, additional technical solutions can be used: a afterburning grate and / or lower blast nozzles are installed at the mouth of the cold funnel, overlapping its mouth and oriented in accordance with the rotation of the vortex.
Сопоставительный анализ признаков заявленного устройства с признаками прототипа и аналога свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».A comparative analysis of the characteristics of the claimed device with the signs of a prototype and analogue indicates the conformity of the claimed technical solution to the criterion of "novelty."
Заявленные признаки решают следующие функциональные задачи.The claimed features solve the following functional tasks.
Признак «камера сгорания отделена двухсторонним пережимом с установленными с наклоном вниз на нижних гранях пережима основными горелками и выполнена с холодной воронкой, а основные горелки установлены тангенциально» обеспечивает удержание горящих частиц под пережимом, формирует высокотемпературное ядро горения и раскаленный горящий поток, движущийся из этого ядра вниз по оси камеры сгорания и поднимающийся далее по ее стенкам вверх в виде периферийного вихря, омывающего корни факелов, и этим обеспечивает:The sign “the combustion chamber is separated by a double pinch with the main burners installed with a slope downward on the lower faces of the pinch and made with a cold funnel, and the main burners are installed tangentially” ensures that the burning particles are kept under the pinch, forms a high-temperature combustion core and a hot burning stream moving from this core down the axis of the combustion chamber and rising further along its walls upwards in the form of a peripheral vortex washing the roots of the torches, and this ensures:
- повышение экономичности и полноту выгорания топлива;- increase in efficiency and completeness of fuel burnout;
- расширение диапазона регулирования нагрузки за счет надежного воспламенения и стабильного горения.- expanding the range of load control due to reliable ignition and stable combustion.
Признак «дополнительные горелки нижнего яруса расположены в зоне горловины пережима и подключены к трактам подачи ВУТ, причем они установлены с наклоном вниз и тангенциально, их струи охватывают струи основных горелок снизу» обеспечивает возможность подачи и вовлечения в топливный баланс шламов и углесодержащих отходов в виде ВУТ. В камере сгорания потоки капель ВУТ сверху омываются факелами основных горелок и высокотемпературным ядром горения, а снизу встречным горящим потоком периферийного вихря, поэтому интенсивно сушатся, разогреваются, воспламеняются и устойчиво сгорают.The sign “additional burners of the lower tier are located in the area of the neck of the pinch and are connected to the supply lines of the HLW, and they are installed with a slope down and tangentially, their jets cover the jets of the main burners from below” provides the possibility of feeding and involving sludge and coal-containing waste into the fuel balance in the form of HLW . In the combustion chamber, the flows of VUT droplets are washed from above by the torches of the main burners and the high-temperature combustion core, and from below by the oncoming burning stream of the peripheral vortex, therefore they are intensively dried, heated, ignited and burn steadily.
Признак «сопла вторичного дутья расположены в зоне горловины пережима» повышает эффективность удержания и выгорания частиц за счет их отбрасывания струями вторичного дутья, позволяет ввести двухступенчатую схему сжигания с режимом газификации в камере сгорания и затягиванием вихревого факела и выделением тепла в камеру дожигания. При этом все экраны вихревой топки воспринимают тепло равномерно по высоте. Повышается температура газов на выходе из топки, обеспечивая регулирование температуры перегрева пара. Поддержание температуры перегрева пара во всем диапазоне регулирования нагрузки необходимо при работе котла с турбиной.The sign “secondary blast nozzles are located in the area of the pinch neck” increases the efficiency of holding and burning particles by discarding them by the secondary blast jets, allows introducing a two-stage combustion scheme with gasification in the combustion chamber and tightening the vortex plume and generating heat into the afterburner. In this case, all the screens of the vortex furnace perceive heat evenly in height. The temperature of the gases at the outlet of the furnace increases, providing control of the superheat temperature of the steam. Maintaining the superheat temperature of steam in the entire range of load regulation is necessary when the boiler is operating with a turbine.
Признак «дополнительные горелки верхнего яруса подключены к тракту подачи угля тонкого помола» обеспечивает общую высокую нагрузку топки и котла, а также регулирование температуры перегрева пара во всем диапазоне регулирования нагрузки.The sign “additional burners of the upper tier are connected to the supply path of fine coal” provides the overall high load of the furnace and boiler, as well as the regulation of the temperature of the superheat of steam in the entire range of load control.
Признаки «в устье холодной воронки расположена дожигательная колосниковая решетка» и «на стенах холодной воронки расположены, по крайней мере, в один ярус сопла нижнего дутья, направленные на противоположную стенку холодной воронки и ориентированные в плане согласованно с направлением горелок» подавляют недожог с провалом, дополнительно повышают экономичность вихревой топки.The signs “there is a afterburning grate at the mouth of the cold funnel” and “on the walls of the cold funnel there are at least one tier of the lower blast nozzles directed to the opposite wall of the cold funnel and oriented in plan in accordance with the direction of the burners” suppress the failure with a failure, further increase the efficiency of the swirl chamber.
Признак «основные и дополнительные горелки нижнего яруса, расположенные в зоне горловины пережима, подключены к тракту подачи ВУТ, причем в зоне горловины пережима установлены сопла вторичного дутья» обеспечивает возможность подачи и сжигания угля в виде ВУТ, в том числе в газомазутных котлах, реконструированных с выделением двухсторонним пережимом работающей в режиме газификации вихревой камеры сгорания. В камере сгорания потоки капель ВУТ сверху омываются ядром горения, а снизу горящим потоком периферийного вихря, интенсивно сушатся и воспламеняются. Основное горение факела ВУТ распространяется в камеру дожигания, топливо сгорает в потоке вторичного дутья, поступающего по соплам в зоне горловины пережима.The sign “main and additional burners of the lower tier, located in the area of the neck of the pinch, are connected to the supply path of the HLW, with secondary blast nozzles installed in the zone of the neck of the pinch” provides the possibility of feeding and burning coal in the form of HLW, including in gas-oil boilers reconstructed from the separation of the two-sided pinch operating in gasification mode of the vortex combustion chamber. In the combustion chamber, the flows of VUT droplets are washed from above by a burning core, and from below by a burning stream of a peripheral vortex, they are intensively dried and ignited. The main combustion of the VUT torch spreads to the afterburner, the fuel burns in the secondary blast stream coming through nozzles in the area of the pinch neck.
Изобретение поясняется чертежами, на фиг.1 показан поперечный разрез и на фиг.2 продольный разрез предлагаемой вихревой топки.The invention is illustrated by drawings, in Fig.1 shows a cross section and in Fig.2 a longitudinal section of the proposed swirl furnace.
Вихревая топка 1 разделена двухсторонним пережимом 2, который образован отгибкой боковых экранов 3 на камеру дожигания 4 с дополнительными горелками нижнего 5 и верхнего 6 ярусов и расположенную под ней камеру сгорания 7. Камера сгорания 7 имеет установленные с наклоном вниз на нижних гранях пережима 8 основные горелки 9 и выполнена с холодной воронкой 10, причем горелки 9 установлены тангенциально - по касательной к условной окружности 11, расположенной в камере сгорания 7.The
Дополнительные горелки 5 нижнего яруса служат для подачи топлив и отходов в виде ВУТ. Они расположены на фронтовом 12 и заднем 13 экранах в зоне 14 горловины пережима и подключены к трактам подачи ВУТ. Дополнительные горелки 5 нижнего яруса установлены, как и основные горелки, с наклоном вниз и тангенциально, причем их струи охватывают струи основных горелок снизу, фиг.2. В зоне 14 горловины пережима на фронтовом 12 и заднем 13 экранах также расположены сопла вторичного дутья 15.
Отметим, что двухсторонний пережим 2 может быть установлен на фронтовом и заднем экранах, а дополнительные горелки 5 и сопла вторичного дутья 15 на боковых экранах, а не так, как показано на фиг.1 и фиг.2.Note that the double-
Важными для описания работы топки элементами являются высокотемпературное ядро 16 и поднимающийся по стенкам камеры сгорания 7 вверх раскаленный горящий поток периферийного вихря 17.Important elements for describing the operation of the furnace are the high-
В устье холодной воронки 10, для уменьшения потерь с провалом, может быть расположена дожигательная колосниковая решетка 18, и/или в правой и левой половинах камеры сгорания на стенах холодной воронки могут быть установлены, по крайней мере, в один ярус сопла нижнего дутья 19, направленные на противоположную стенку холодной воронки и ориентированные согласованно с направлением горелок и вихря.In the mouth of the
Пароперегреватель 20 может включать конвективные и радиационные поверхности нагрева, он расположен как обычно, на выходе из вихревой топки 1 за аэродинамическим выступом.The
Данная схема, фиг.1 и фиг.2, может быть реализована реконструкцией не только в существующих пылеугольных котлах, но и в газомазутных путем установки двухстороннего пережима, дожигательной решетки и/или сопел нижнего дутья, а также канала золоудаления. Причем при переводе газомазутных котлов на сжигание угля из-за типичной стесненности котельного цеха более приемлемым решением может быть использование ВУТ из угля.This scheme, FIG. 1 and FIG. 2, can be implemented by reconstruction not only in existing pulverized coal boilers, but also in gas-oil boilers by installing double-sided clamping, afterburning grate and / or lower blast nozzles, as well as an ash removal channel. Moreover, when transferring gas-oil boilers to coal burning due to the typical tightness of the boiler room, a more acceptable solution would be to use coal-fired HLW.
Предлагаемая вихревая топка 1 работает следующим образом.The proposed
Камера сгорания 7, топочный объем которой включает холодную воронку 10 и выделен двухсторонним пережимом 2, образованным отгибкой боковых экранов 3, используется для зажигания и стабилизации горения в топке топливом, подаваемым с первичным дутьем через основные горелки 9, установленные на нижних гранях пережима 8. Важно, что камера сгорания 7 может работать и в режиме газификации с заполнением ее объема обогащенной горючим смесью и подачей недостающего воздуха на выходе через сопла вторичного дутья 15 и горелки 6. Стабилизация горения, в том числе с использованием обогащенной горючим смесью, нужна для обеспечения минимальных нагрузок топки, а также по условию поддержания рабочей температуры в камере сгорания 7 ниже температуры шлакования ее стен.The
При рассмотрении работы вихревой топки нужно учесть три варианта применяемых топлив: пылеугольное топливо; ВУТ низкого качества, приготовленное из шламов и отходов при совместном сжигании с пылеугольным топливом; калорийное топливо из угля в виде ВУТ.When considering the operation of a vortex furnace, three options for the fuels used must be considered: pulverized coal; VUT of low quality prepared from sludge and waste when co-incinerated with pulverized coal fuel; high-calorific fuel from coal in the form of VUT.
При работе котла на угле основная доля угля подается через горелки 6 верхнего яруса. Камера сгорания 7 работает как стабилизатор горения и позволяет иметь низкую нагрузку топки и котла. Подача угольной пыли с первичным дутьем через основные горелки 9 по касательной к условной окружности 11, расположенной в камере сгорания 7, создает в этом малом объеме зону соударения факелов и формирует высокотемпературное ядро горения 16 и раскаленный горящий поток, движущийся вниз и поднимающийся далее по стенкам камеры сгорания 7 вверх в виде периферийного вихря 17. Этот периферийный вихрь 17 омывает корни факелов, устья основных 9 и дополнительных 5 горелок нижнего яруса, инициирует интенсивное зажигание их факелов. Наиболее крупные частицы могут выпадать из вихревого потока вниз. Тогда они возвращаются в вихрь струями, которые истекают через сопла нижнего дутья 19 и перекрывают сечение холодной воронки. Провалившиеся частицы догорают на дожигательной колосниковой решетке 18, расположенной в устье холодной воронки 10.When the boiler is running on coal, the bulk of the coal is fed through the
В режиме газификации камера сгорания 7 заполняется обогащенной горючим смесью высокореакционных продуктов неполного сгорания, поэтому она может устойчиво работать при более низких температурах, это исключает ее шлакование. При подаче недостающего воздуха через сопла вторичного дутья 15 факел из камеры сгорания 7 и тепловыделение распространяются вверх в камеру дожигания 4. В итоге подачей вторичного дутья контролируется температура перегрева пара в пароперегревателе 20.In gasification mode, the
С другой стороны, распространяющийся в камеру дожигания 4 из камеры сгорания 7 факел и тепловыделение позволяют иметь надежное зажигание. Поэтому изменением подачи угля через дополнительные горелки 6 верхнего яруса в камеру дожигания 4 возможно обеспечить быстрый маневр мощности и общую высокую нагрузку котла, глубокое регулирование нагрузки, а также регулирование температуры перегрева пара в этом диапазоне регулирования нагрузки. Для более полного сжигания топлива и повышенной экономичности в камеру дожигания подается уголь тонкого помола, дополнительные горелки 6 верхнего яруса подключены к тракту его подачи.On the other hand, a torch propagating into the
Описанная стабилизация особенно необходима в варианте применения ВУТ из отходов. При этом разбрызгиваемые форсунками дополнительных горелок 5 нижнего яруса потоки капель ВУТ омываются сверху факелами основных горелок и высокотемпературным ядром горения, а снизу встречным горящим потоком периферийного вихря, поэтому капли ВУТ интенсивно сушатся, разогреваются, воспламеняются и сгорают. Весь поток ВУТ низкого качества подается в камеру сгорания 7 через дополнительные горелки 5 нижнего яруса, которые расположены на фронтовом 12 и заднем экранах 13 в зоне 14 горловины пережима. Топливо, ВУТ и подсветка угольной пылью не полностью сгорают в малом объеме камеры сгорания 7, и факел заполняет камеру дожигания 4. Размер этого факела регулируется подачей вторичного дутья через сопла 15, и это также позволяет поддерживать перегрев пара.The described stabilization is especially necessary in the application of the WUT from waste. In this case, the fluxes of VUT droplets sprayed by the nozzles of
В варианте замены дорогостоящего жидкого и газообразного топлива на уголь в виде качественного калорийного ВУТ в камеру сгорания 7 подается весь поток ВУТ, причем он подается как через основные горелки 9, так и через дополнительные горелки 5 нижнего яруса. Такое увеличенное число струй с каплями ВУТ обеспечивает большую поверхность контакта струй с топочной средой. Камера сгорания 7 переводится в более устойчивый режим работы - в режим газификации с заполнением камеры сгорания 7 смесью высокореакционных продуктов неполного сгорания. Эти меры также позволяют обеспечить устойчивое воспламенение ВУТ. Основное горение факела ВУТ и тепловосприятие экранами распространяется в камеру дожигания 4. Частицы ВУТ сгорают в потоке недостающего воздуха, поступающего по соплам 15 вторичного дутья в зоне 14 горловины пережима.In the variant of replacing expensive liquid and gaseous fuels with coal in the form of a high-quality high-calorific fuel oil, the entire stream of fuel oil is fed into the
Таким образом, использование предлагаемой вихревой топки в сравнении с прототипом НТВ [Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов. - М: Энергоатомиздат, 1990, с.43, рис.22] позволяет:Thus, the use of the proposed swirl furnace in comparison with the prototype NTV [Kotler V.R. Special furnaces of power boilers. - M: Energoatomizdat, 1990, p. 43, fig. 22] allows:
- обеспечить повышение экономичности;- provide increased efficiency;
- расширить диапазон регулирования нагрузки, причем с поддержанием перегрева пара и при малой нагрузке котла;- expand the range of load regulation, while maintaining steam overheating and at low boiler load;
- вовлечь в топливный баланс различные шламы и углесодержащие отходы с их подачей в виде ВУТ;- involve in the fuel balance various sludges and carbon-containing waste with their supply in the form of HLW;
- переводить газомазутные котлы с жидкого и газообразного топлива на уголь, в том числе в виде ВУТ.- to transfer gas-oil boilers from liquid and gaseous fuels to coal, including in the form of fuel-and-chemical fuel.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013136666/06A RU2582722C2 (en) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | Vortex furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013136666/06A RU2582722C2 (en) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | Vortex furnace |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013136666A RU2013136666A (en) | 2015-02-10 |
RU2582722C2 true RU2582722C2 (en) | 2016-04-27 |
Family
ID=53281781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013136666/06A RU2582722C2 (en) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | Vortex furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2582722C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU177021U1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-02-06 | Василий Иванович Мурко | BOILER |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648314C2 (en) * | 2015-12-24 | 2018-03-23 | Евгений Михайлович Пузырёв | Boiler with chamber furnace |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1537955A1 (en) * | 1987-11-02 | 1990-01-23 | Сибирский Филиал Всесоюзного Теплотехнического Научно-Исследовательского Института Им.Ф.Э.Дзержинского | Combustion apparatus |
SU1666857A1 (en) * | 1989-07-18 | 1991-07-30 | Сибирский Филиал Всесоюзного Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского | Pulverized coal furnace |
US20080105176A1 (en) * | 2006-11-08 | 2008-05-08 | Electric Power Research Institute, Inc. | Staged-coal injection for boiler reliability and emissions reduction |
RU2474758C1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Политехэнерго" | Method to control temperature of gases at outlet of combustion chamber of swirling-type furnace and swirling-type furnace |
-
2013
- 2013-08-05 RU RU2013136666/06A patent/RU2582722C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1537955A1 (en) * | 1987-11-02 | 1990-01-23 | Сибирский Филиал Всесоюзного Теплотехнического Научно-Исследовательского Института Им.Ф.Э.Дзержинского | Combustion apparatus |
SU1666857A1 (en) * | 1989-07-18 | 1991-07-30 | Сибирский Филиал Всесоюзного Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского | Pulverized coal furnace |
US20080105176A1 (en) * | 2006-11-08 | 2008-05-08 | Electric Power Research Institute, Inc. | Staged-coal injection for boiler reliability and emissions reduction |
RU2474758C1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Политехэнерго" | Method to control temperature of gases at outlet of combustion chamber of swirling-type furnace and swirling-type furnace |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU177021U1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-02-06 | Василий Иванович Мурко | BOILER |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013136666A (en) | 2015-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4969015B2 (en) | Solid fuel burner and combustion method using solid fuel burner | |
CN101532662B (en) | Method for reducing nitrogen oxides by coal dust boiler of internal combustion burner | |
US6699029B2 (en) | Oxygen enhanced switching to combustion of lower rank fuels | |
CN107575859A (en) | The oxygenation start-up burner and its ignition smooth combustion method of a kind of coal burning boiler of power station | |
RU2582722C2 (en) | Vortex furnace | |
RU2683052C1 (en) | Vortex kindling pulverized coal burner | |
RU2348861C1 (en) | Swirling-type furnace for solid fuel ignition | |
JP4386179B2 (en) | Boiler equipment | |
RU2143084C1 (en) | Method for combined-cycle combustion of natural gas, pulverized coal, and gas products of thermochemical treatment of coal | |
RU2174649C2 (en) | Pulverized-coal lighting-up burner and method of its operation | |
CN108534175B (en) | Plasma gasification ignition stable combustion device and method for coal-fired boiler | |
JPWO2020202362A1 (en) | Petroleum residue-fired boiler and its combustion method | |
CN101592337A (en) | Internal combustion ignition pulverized coal burner | |
RU2648314C2 (en) | Boiler with chamber furnace | |
RU2573078C2 (en) | Swirling-type chamber furnace | |
CN202709086U (en) | Novel coal cinder powder burning device of power station boiler | |
RU2282105C2 (en) | Solid fuel burner (variants), fuel combustion device (variants), boiler (variants), fuel combustion method (variants), boiler system and power plant (variants) | |
CN201246737Y (en) | Anthracite duff combustion device of power station boiler | |
RU86705U1 (en) | LOW TEMPERATURE VORTEX FURNACE | |
CN101334162A (en) | Power plant boiler anthracite pulverized combustion equipment | |
RU2006741C1 (en) | Furnace | |
RU2339878C2 (en) | Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant | |
RU2239127C1 (en) | Device for simultaneous and alternating burning of p\lumpy fuel with other kind of fuel | |
RU2627757C2 (en) | Layer boiler with vertical swirling-type furnace | |
RU230844U1 (en) | Inverted combustion chamber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20150701 |
|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20151202 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200806 |